(国际低合金会议论文13)包括中间强制冷却的厚板轧制的多道次模拟.doc

包括中间强制冷却的厚板轧制的多道次模拟 摘要：包括终轧后进行的加速冷却的热机控制工艺是一种成熟的工艺，广泛应用于高强度低合金钢的生产中。但是该工艺仍存在某些局限性，尤其对于较厚的钢板。轧制制度包括粗轧制阶段后一个较长的保温期，使温度充分下降以进行精轧过程中优化的TMCP。保温期采用的中间强制冷却能够通过减少要求的保温时间提高生产率，并能够限制晶粒长大，还能够改善厚板的后续应变渗透。谢菲尔德大学(PSC)试验，包括各种级别的中间冷却。显然可以模拟厚板试验室试样的温度和梯度的各个方面。大部分试验在有限元建模计算的温度和应变下进行。结果表明中间强制冷却能够缩短保温期并减少奥氏体晶粒增长量。 关键词：钢板轧制，中间强制冷却，平面应变压缩，再结晶，晶粒长大，有限元模型，温度和应变分配 1. 引言 在现代热轧厚钢板行业，在水冷技术被用于TMCP的各个阶段，以提高生产率并获得高强度和高韧性，如图1所示。但是，对于传统的TMCP，由于轧机延可达20分钟，粗轧和精轧之间的临界保温期可能对生产率有很大影响。对粗轧后的加速冷却已进行了大量研究，但对缩短保温时间的中间强制冷却（IFC）技术研究甚少。 基于中间强制冷却（IFC）方面有限的已发表论文和研究报告，已在不损害钢板性能的情况下通过喷水，缩短保温期，并提高了钢板厚度方向的均化，免除后期热处理。这种技术已被成功用于大量工业化钢厂。例如，巴西的COSIPA钢厂已经将IFC与3.5 - 5 0C/s结合起来用于一工业化钢厂，保温期缩短了40%， Bethlehem钢铁公司也在生产中采用IFC, 工艺时间至少缩短了37%。 将IFC应用于TMCP的一个主要的创新是可通过减少晶粒生长，实现高水平的晶粒细化。这包括在低于要求的温度下冷却钢板，然后允许表面通过来自中心的热流扩散再加热。在钢板厂设计和实施IFC技术要求在建模方面做出努力以评判整个轧制过程中厚板的温度、应变评判、应变速率梯度，尤其是通过冷却和IFC条件下部分轧制状态钢板的厚度评判温度分布。显然，模拟实验室试样所有这些方面是不可能的，大部分试验通过与钢板厚度方向特定位置有关的有限元建模计算出的轧制参数进行。 本文描述模拟实验室规模工业多道次轧制的试验程序，以测定粗轧阶段有关流变曲线行为的工艺参数，预测部分轧制钢板内的温度场，减少保温期奥氏体晶粒度。 表1 研究钢的化学成分 2 .试验程序 表1为钢的化学成分。8AK39是一种工业轧制钢板，碳浓度高于A、B、C钢，是实验室浇注试样，由塔塔钢铁欧洲公司Nb 和Ti。 首先，A 和B在1200 ℃加热2小时 30分钟，以确保大部分Nb 和Ti微合金元素在奥氏体中溶解，随后立即水淬火至室温。从钢材(60mm长 x 30mm 宽x 10mm 厚)中加工出用于随后的平面应变压缩(PSC)试验的试样。在PSC试样的中厚度处钻一个直径为1.1mm的热电偶孔。 对8AK39钢板生产用工业轧制方案进行了修改，在谢菲尔德大学PSC试验尽可能对其进行模拟，如图2所示。工业多道次模拟有两个阶段。在第一阶段，复制工业轧制过程证中的钢板表面剖面（温度、应变和应变速率），如图1所示，前10道次在粗轧阶段，最后的6道次为精轧道次和第10道次和第11道次之间保温期。表2示出模拟工业轧制工艺的PSC试验方案。在保温期进行强制空气冷却，并在每次试验后立即对变形的PSC试样进行水淬火。在第二阶段，通过FE建模，评判保温期中空冷和IFC状态下的厚板表面和中心温度曲线。 通过在苦味酸饱和水溶液线性截断法 图1 水冷却热轧钢板工艺示意图 图2：PSC试验温度-时间剖面图 曲线图1：每道次温度和应变工业轧制方案 曲线图2：PSC模拟不同阶段A钢的流变曲线 表2：PSC多道次模拟试验室试验方案 曲线图3：A钢-不同温度下双变形流变曲线比较 曲线图4：C钢-不同应变速率(2, 5 and 10 s-1)下第一粗轧道次的流变曲线比较 曲线图5：C钢-粗轧过程中不同应变形式的流变曲线比较 曲线图6：120mm轧制状态钢板空冷和水冷预测中心和表面温度剖面图 图3：3粗轧道次后A钢、B钢、C钢的原奥氏体晶粒度光学微结构 图4：保温期B钢中原奥氏体晶粒度的晶粒长大 图7：工业热轧厚板表面、四分之一和中心处温度、应变和应变速率 有限元建模结果 4. 讨论 首先，TMC机上进行的多道次PSC试验能够模拟给定温度、应变和应变速率下的厚板工业热轧并显示出良好的一致性，例如曲线图2中有3种不同PSC试验具有相同的流变曲线形状。第二，根据曲线图3-5，温度是最重要的因素，较低变形温度时，产生高得多的流变曲线。第三，曲线图5显示出一个结果，对于同样的总应变，在最后粗轧道次中，浸入保温期前，采用较大应变产生较大流动应