軋制過(guò)程中軋件裂紋和夾雜物演變行為研究.pdf

1、近年來(lái),隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展,對(duì)鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來(lái)越高,而軋制鋼材上裂紋和夾雜物等是影響產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素。因此,本文針對(duì)軋制過(guò)程中軋件裂紋萌生、擴(kuò)展與閉合和夾雜物等的演變行為開(kāi)展模擬與實(shí)驗(yàn)研究,論文的主要研究?jī)?nèi)容和主要進(jìn)展如下:
　　 1.提出多道次軋制過(guò)程中有限元模擬的幾何更新方法。并對(duì)多道次立-平軋制過(guò)程軋件變形行為進(jìn)行有限元模擬,分析了立輥孔型等因素對(duì)軋制過(guò)程中軋件頭尾不均勻形狀、軋件翻邊行為、軋件應(yīng)變場(chǎng)等的影響,通過(guò)

2、軋制實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了數(shù)值模擬結(jié)果,兩者吻合很好。
　　 2.采用幾何模型更新方法對(duì)多道次立-平軋制過(guò)程中軋件角部橫向裂紋演變行為進(jìn)行了有限元模擬。首次采用裂紋表面接觸壓力分析軋制條件對(duì)裂紋閉合程度的影響。獲得了軋制過(guò)程中裂紋形狀、裂紋表面接觸壓力和裂紋尖端應(yīng)力等計(jì)算結(jié)果,分析了立輥孔型、摩擦系數(shù)、初始裂紋尺寸等因素對(duì)裂紋演變行為的影響,通過(guò)軋制實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了數(shù)值模擬結(jié)果的可靠性。同時(shí),應(yīng)用該方法對(duì)多道次立-平軋制過(guò)程中軋件邊部表面縱向裂紋

3、演變行為進(jìn)行了模擬研究,分析了裂紋在不同截面的投影形狀。在數(shù)值模擬結(jié)果的基礎(chǔ)上,分析了軋件表面裂紋消失的演變行為。
　　 3.通過(guò)對(duì)多道次軋制過(guò)程中軋件內(nèi)部縱向裂紋演變行為的三維模擬研究,獲得了軋制過(guò)程中裂紋形狀和表面接觸壓力等計(jì)算結(jié)果。分析了不同軋制階段裂紋形狀的演變行為,并分析了立輥孔型、裂紋位置等因素對(duì)裂紋擴(kuò)展與閉合的影響。
　　 4.通過(guò)對(duì)熱軋過(guò)程中軋件內(nèi)部裂紋愈合行為的軋制實(shí)驗(yàn),分析了不同壓下率下裂紋形狀、裂紋

4、斷口形貌的演變和裂紋愈合區(qū)域剪切強(qiáng)度的變化規(guī)律。采用熱力模擬實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)軋件內(nèi)部裂紋愈合行為進(jìn)行模擬,采用掃描電鏡分析了不同加熱速度、加熱溫度、保溫時(shí)間、應(yīng)變速度、壓下率、壓下道次等條件下裂紋的形貌,并分析了各因素對(duì)裂紋愈合行為的影響。在實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,提出了軋制變形條件下軋件內(nèi)部裂紋的愈合機(jī)理。
　　 5.利用掃描電鏡分析了軋件內(nèi)部常見(jiàn)的夾雜物形狀,通過(guò)能譜分析檢測(cè)了夾雜物的主要化學(xué)成份。在此基礎(chǔ)上,首次對(duì)多道次軋制過(guò)程軋件

5、內(nèi)部微米尺寸的夾雜物演變行為進(jìn)行了三維數(shù)值模擬,獲得了不同夾雜物尺寸、位置、工作輥直徑等條件下夾雜物形狀、夾雜物及其附近區(qū)域應(yīng)變場(chǎng)、夾雜物在軋件中的相對(duì)位置,分析了夾雜物變形行為對(duì)軋件內(nèi)部裂紋產(chǎn)生的影響。
　　 6.軋制過(guò)程中,軋件基體圍繞夾雜物存在著較大的應(yīng)變梯度,夾雜物直徑增加,對(duì)于難變形夾雜物,夾雜物與基體之間應(yīng)變梯度增加。對(duì)夾雜物與軋件基體脫離時(shí)夾雜物變形行為進(jìn)行了二維數(shù)值模擬,分析了夾雜物尺寸、形狀和位置對(duì)軋制過(guò)程中夾