20MnSi鋼筋熱連軋溫度場(chǎng)的熱力耦合分析

介紹了焦作鋼鐵股份有限公司采用電爐冶煉和鋼包吹氬攪拌、lf爐精煉,用連鑄機(jī)生產(chǎn)120mm×120mm20mnsi方坯,再用半連續(xù)式復(fù)二重軋機(jī)生產(chǎn)φ6mm～φ8mm400mpa熱軋鋼筋的生產(chǎn)工藝。用該工藝生產(chǎn)的鋼筋,其產(chǎn)品質(zhì)量完全符合gb1499—1998標(biāo)準(zhǔn)要求

第46卷第6期 2011年6月 鋼鐵 ironandsteel vol.46,no.6 june2011 自回火溫度對(duì)20mnsi鋼筋組織及力學(xué)性能影響 張朝暉,魯思淵,巨建濤 (西安建筑科技大學(xué)冶金工程學(xué)院,陜西西安710055) 摘要:對(duì)不同合金成分20mnsi鋼進(jìn)行控軋控冷和不同溫度自回火處理后,分別采用光學(xué)顯微鏡和多功能材料 試驗(yàn)機(jī)研究了不同自回火溫度下不同硅、錳含量20mnsi鋼筋的顯微組織及力學(xué)性能。試驗(yàn)結(jié)果表明:隨著自回火 溫度的升高,鋼筋的表層顯微組織逐漸得到改善,并最終得到珠光體組織,使20mnsi鋼筋的強(qiáng)度與韌性得到良好 配合;20mnsi鋼筋的淬透性隨鋼筋中si、mn元素含量的提高而提高,從而顯著增強(qiáng)鋼筋的力學(xué)性能。采用控軋

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某公司生產(chǎn)的一批400hrb熱軋帶肋鋼筋在進(jìn)行出廠檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)屈服強(qiáng)度達(dá)不到要求。通過(guò)對(duì)鋼筋成分、力學(xué)性能、金相組織和生產(chǎn)工藝等分析。結(jié)果表明,組織中晶粒粗大是導(dǎo)致鋼筋屈服強(qiáng)度降低的主要原因,而軋制溫度過(guò)高是引起晶粒粗大的的直接原因。從而提出控制軋制溫度及采用v、ti、nb微合金化等方法來(lái)細(xì)化晶粒,改善鋼筋的綜合性能的建議。

通過(guò)大量沖擊試驗(yàn),以能量法和斷口形貌法對(duì)廣鋼生產(chǎn)的20mnsi鋼冷脆轉(zhuǎn)變溫度進(jìn)行了測(cè)定。為現(xiàn)有工藝生產(chǎn)提供可靠的分析數(shù)據(jù),同時(shí)也有利于廣鋼對(duì)20mnsi鋼進(jìn)行質(zhì)量評(píng)議,擴(kuò)大其市場(chǎng)使用范圍。

以寶鋼集團(tuán)特殊鋼分公司高合金鋼連軋生產(chǎn)線為背景,利用有限元分析軟件ansys10.0/ls-dyna,采用3d彈塑性有限元進(jìn)行了gh4169合金8道次圓鋼熱連軋的熱力耦合分析。對(duì)熱連軋過(guò)程軋件中間斷面特征點(diǎn)的溫度、等效應(yīng)變、等效應(yīng)變速率進(jìn)行模擬分析,表面模擬溫度與實(shí)測(cè)溫度取得較好吻合。

采用控軋控冷的方法生產(chǎn)400mpa級(jí)的ⅲ級(jí)鋼筋,可以降低成本。用熱模擬試驗(yàn)機(jī)測(cè)定了20mnsi鋼的動(dòng)態(tài)cct曲線,確定了開(kāi)發(fā)20mnsiⅲ級(jí)鋼筋的生產(chǎn)試驗(yàn)方案,所生產(chǎn)的螺紋鋼筋的性能指標(biāo)達(dá)到了ⅲ級(jí)鋼筋的標(biāo)準(zhǔn)要求。

20mnsi熱軋帶肋鋼筋具有強(qiáng)度高、抗震性好、性能穩(wěn)定、節(jié)約鋼材等優(yōu)點(diǎn)[1],對(duì)其全面推廣使用可帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。國(guó)家經(jīng)貿(mào)委曾在2000年7月召開(kāi)了"熱軋hrb400鋼筋推廣工作應(yīng)用會(huì)議"。決定建立國(guó)家創(chuàng)新科研項(xiàng)目,開(kāi)發(fā)、利用400mpa熱軋帶肋鋼筋(ⅲ級(jí)螺紋鋼筋),國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)聯(lián)合發(fā)布《熱軋帶肋鋼筋》新標(biāo)準(zhǔn)(gb1499.2-2007),自2008年3月1日起強(qiáng)制執(zhí)行[2]。新標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于鋼筋標(biāo)志的變化、性能指標(biāo)的調(diào)整以及鋼筋尺寸、外形、重量及允許偏差、訂貨合同內(nèi)容、檢測(cè)及判定方法等,都有了新的規(guī)定和要求。為盡快與國(guó)際接軌,節(jié)約鋼材,我國(guó)正在加速建筑用鋼的更新?lián)Q代,大力推廣應(yīng)用400mpa級(jí)鋼筋,使其成為主導(dǎo)鋼筋。本文從優(yōu)化材料成分、優(yōu)化軋制工藝方面,分析20mnsi熱軋帶肋鋼筋生產(chǎn)的技術(shù)改進(jìn)方案,以期得到具有良好的屈服強(qiáng)度同時(shí)還具有良好的焊接性、延伸性和彎曲性的產(chǎn)品。這對(duì)于節(jié)約資源、提高產(chǎn)品質(zhì)量、增強(qiáng)出口競(jìng)爭(zhēng)力具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

20mnsi圓鋼-聊城市**舜冶**金屬制品有限公司-20mnsi是強(qiáng)度高和綜合性能好的鋼種，是 一種建筑材料 物料小類(lèi)規(guī)格本月期初當(dāng)月入庫(kù)當(dāng)月出庫(kù)匯總 20mnsi181.332001.332 200.224000.224 0.516000.516 220.268000.268 25048.48248.4820 26048.49848.4980 320114.81474.85439.96 159.746159.7460 53.464053.4640 348.552008.552 18.432010.2128.22 3536.542026.24610.296 360.888000.888 6.784006.784 386.10606

通過(guò)對(duì)連軋工字鋼軋制過(guò)程的分析,利用ansys有限元軟件對(duì)工字鋼進(jìn)行溫度場(chǎng)模擬,根據(jù)模擬結(jié)果得到連軋過(guò)程中的溫度變化規(guī)律。

采用三維大變形熱力耦合彈塑性有限元法,借助商業(yè)有限元軟件msc.marc,建立了遼寧特鋼304不銹鋼棒線材18道次連軋過(guò)程的三維數(shù)學(xué)模型。采用3組連續(xù)模型模擬了該過(guò)程,道次出口處采用剛性面控制軋件前進(jìn),各模型之間的數(shù)據(jù)通過(guò)插值方式傳遞,得出304不銹鋼軋件同一截面上心部、中部和表面點(diǎn)從出爐到18道次軋制過(guò)程的溫降曲線。計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)值吻合,誤差為5～50℃

采用化學(xué)成分分析及金相檢驗(yàn)跟蹤試驗(yàn)方法對(duì)20mnsi螺紋鋼鋼筋脆斷的成因進(jìn)行研究。結(jié)果表明,20mnsi螺紋鋼鋼筋脆斷的主要原因是鋼材成分嚴(yán)重不均勻和金相組織不均勻甚至異常,以及局部增碳嚴(yán)重和冷卻不當(dāng)。提出了減少螺紋鋼鋼筋脆斷的主要措施,為螺紋鋼生產(chǎn)工藝優(yōu)化提供了依據(jù)。

軋制力是帶鋼熱連軋最重要的工藝參數(shù)之一,其計(jì)算模型的精度關(guān)系著軋制過(guò)程的離線模擬和在線控制,以orowan力平衡方程為基礎(chǔ),采用sims公式,分析軋制力模型在連軋過(guò)程中的適用性。

針對(duì)萊鋼1500mm熱連軋生產(chǎn)線原層流冷卻卷取溫度控制系統(tǒng)中存在的問(wèn)題,通過(guò)采用模型系統(tǒng),采取多種冷卻策略及頭尾特殊冷卻方式進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化改進(jìn),改造后的系統(tǒng)穩(wěn)定,鋼坯冷卻溫度命中率有了很大提高,板形質(zhì)量明顯得到改善。

介紹了帶鋼熱連軋機(jī)組溫度模型以及目前常用的溫度模型自學(xué)習(xí)方法.針對(duì)目前常用的溫度模型自學(xué)習(xí)方法的不足,提出了一種分區(qū)補(bǔ)償法用于溫度模型自學(xué)習(xí),該方法按一定的分配系數(shù)將終軋溫度偏差分配到各冷卻區(qū)段,溫度偏差分配系數(shù)可以根據(jù)各機(jī)架軋制力情況進(jìn)行調(diào)節(jié),所以在保證終軋溫度預(yù)測(cè)精度的同時(shí),也提高了軋制力的預(yù)測(cè)精度.這種新型的溫度模型自學(xué)習(xí)方法被成功地應(yīng)用于天津榮程750mm精軋機(jī)組,取得了較好的應(yīng)用效果.

室外計(jì)算溫度對(duì)熱力失調(diào)的影響分析——本文對(duì)供暖系統(tǒng)調(diào)節(jié)分析中采用的室外計(jì)算溫度進(jìn)行研究，得到一些對(duì)既有建筑運(yùn)行調(diào)解比較有價(jià)值的結(jié)論。

根據(jù)熱模擬試驗(yàn)所獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),在marc軟件中建立試驗(yàn)鋁合金的材料數(shù)據(jù)庫(kù)。采用二維彈塑性大變形有限元法,對(duì)鋁合金超厚板熱軋過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬,分析了熱軋過(guò)程中軋件溫度場(chǎng)的分布和變化規(guī)律。模擬結(jié)果表明,在整個(gè)軋制過(guò)程中,軋件內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的溫度變化緩慢,而表面節(jié)點(diǎn)的溫度變化較為劇烈。計(jì)算的板坯表面溫度與實(shí)測(cè)的表面溫度吻合較好,表明該模型可以用來(lái)模擬中厚板軋制過(guò)程中的溫度變化。

借助大型非線性有限元軟件,建立銅管的三輥連軋三維有限元模型,對(duì)軋制過(guò)程進(jìn)行了熱力耦合分析,獲得了軋制過(guò)程的銅管截面應(yīng)變及金屬流動(dòng)規(guī)律,對(duì)軋制過(guò)程中軋制力和管壁厚度方向的溫度變化進(jìn)行了分析。

熱軋二級(jí)系統(tǒng)是帶鋼熱連軋控制系統(tǒng)的核心,系統(tǒng)的軟硬件架構(gòu)直接關(guān)系著系統(tǒng)的投資成本和運(yùn)行效率,系統(tǒng)中的各個(gè)控制模型則關(guān)系著系統(tǒng)的設(shè)定計(jì)算精度。從二級(jí)系統(tǒng)的軟硬件架構(gòu)上,以及二級(jí)模型的計(jì)算方法上,對(duì)國(guó)內(nèi)有代表性的熱軋二級(jí)系統(tǒng)予以簡(jiǎn)要的對(duì)比分析。

建立7085鋁合金流變應(yīng)力本構(gòu)方程,并基于marc軟件對(duì)7085鋁合金多道次熱軋過(guò)程進(jìn)行有限元建模與仿真,分析熱連軋過(guò)程中軋件的溫度場(chǎng)及應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)的分布及變化規(guī)律。對(duì)比整個(gè)軋制過(guò)程中的軋制力仿真結(jié)果與基于經(jīng)典熱軋變形抗力解析計(jì)算模型預(yù)測(cè)結(jié)果,從而驗(yàn)證了7085鋁合金超厚板熱連軋過(guò)程宏觀場(chǎng)仿真模型的可靠性,為生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程監(jiān)控與工藝參數(shù)優(yōu)化提供理論依據(jù)。

對(duì)隨機(jī)抽取的504爐20mnsi的成分及性能進(jìn)行統(tǒng)計(jì),利用數(shù)學(xué)回歸的方法,對(duì)萊鋼中小規(guī)格20mnsi螺紋鋼筋的成分進(jìn)行了優(yōu)化,得出了〔c〕、〔si〕、〔mn〕、〔s〕、〔p〕與σs、σb、δ5的關(guān)系,確定了最佳成分控制范圍

熱軋圓鋼直徑的在線檢測(cè)中溫度場(chǎng)影響的實(shí)驗(yàn)研究