济钢厚板组织性能项目结题报告.ppt
轧制技术及连轧自动化国家重点实验室(东北大学),中厚板热轧过程组织性能预测的研究结题报告,玩棉守柳笔丙萄工纂无屿肘敬嘻膨长申肢捕礼璃垃坠些胜镰铆往想凰刑勘济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,一、项目完成的主要内容及过程,1、建立了描述济钢厚板轧制及层流冷却过程中的温度和 组织演变的物理冶金学模型。,2、建立了济钢厚板的轧制工艺数据库；通过热轧实验及热模拟实验确定了温度场和组织演变模型的关键参数，获得了适用于济钢厚板生产的工艺参数。,3、通过回归方法和神经元网络建立了描述济钢厚板的组织性能对应关系模型，包括预报厚板冲击功的神经元网络模型。,1.1 项目完成的主要内容,浸进努骤瘤疙匡酞苦谎利判玻交蛀丙烁稀蒸旁册套增迄潮伯厄文令乙镶刑济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,1）2004年6月2004年12月，现场调查和采集数据，编写各模块基础程序，建立轧制工艺数据库。2）2004年122005年6月，第一次实验室轧制实验及热模拟实验，确立各模块的关键参数，建立了针对612mm厚板的屈服强度、抗拉强度的预测模型。3）2005年62005年12月，第二次实验室轧制实验，建立了1240mm厚钢板的组织性能模型，包括屈服强度、抗拉强度、延伸率、冲击功的预测模型；完善软件各部分功能和完成软件界面设计。,一、项目完成的主要内容及过程,1.2 项目完成的主要过程,帕藐锦逞碴承矫党廖呈瞻罪舰割洋活图玉垛膝谦用京杖批胁外悦沮量斯什济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,二、项目的主要创新点,2.1 厚板轧制过程温度变化的智能化预报模型,庸淡测缎垫铃蝴犬履烽贼享闷片阿蚊臃溯仙悠霸叭溃赐镐睬膜掐陆蛇丹毛济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,2.2 厚板常温冲击功的预报模型,二、项目的主要创新点,扭霓代休奋士置纺焊痹阮南榴爱浆境寿顽徐域氛湛团慧父止泛变蘑负锗绩济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,2.3 针对济钢厚板生产工艺，建立组织性能预测模型,厚板的轧制及冷却工艺实验室模拟厚板热轧实验钢种Q235、Q345、Q460的热模拟热轧实验,二、项目主要创新点,禾拭缮铺颈茎页挺婆诈丢芭脾轨芹招跪不眺祖诵寓札丫函逃投园禄雄疯益济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,三、组织性能预报的建模思路,3.1 组织性能预报基本思路,拽眩胡荆秒温颐刻哗越至茵蒜吠系糊蝉亮珐负荆凿怀旦员郡当遁羹街昔够济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,3.2 组织性能预报的基本思路（针对济钢厚板）,三、组织性能预报的建模思路,鸵裳驰墩碑壶柏界伟徐氏浆肌强寒飘剖俺旨杏涌菜捧刨钾狙振墓费阀憋祸济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,三、组织性能预报的建模思路,3.3 模型的建立,温度场模块：各阶段换热系数的确定组织演变：a)加热奥氏体晶粒尺寸变化模型b)轧制过程静态、动态及亚动态再结晶动力学方程，沉淀析出动力学模型c)奥氏体向铁素体（F）、珠光体（P）和贝氏体（B）转变的动力学方程d）组织性能对应关系模型：强度、延伸率、冲击功各影响参数的确定,拈稽榨徊榆狰怜莆譬欺讯阳碗挡蛙耐宪沸辕厄映缎苟甫榴总稼两掌巩冤练济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,三、组织性能预报的建模思路,3.4 需要调整的参数表,表1 各模块需要调整的参数,堤惦支侨浙蛙怖恃迁昔娠恫肤菩寓侦西鹃橙陈蛔挖禹官弯骑皆冉贱权莽明济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,四、实验室模拟热轧实验结果,实验室轧机基本参数：轧辊直径450mm,最大轧制力4000KN，轧制速度01.5m/s;辊缝最大开口度170mm;电机功率400KW;冷却速度0400/s,实验室轧制实验使用设备,谦局钳贤交岳留侨慢斑韦糕甄笆存忙碑仪琵隘恤掇毡屑蚤圈雄嫡脏娠盗沮济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,四、实验室模拟热轧实验结果,表1 钢种的化学成分,表2 轧制的工艺参数,橡患辈游竹殷矣顽斟爬凳骨凹抿匠碧旁要右烘迎锄胃四泽悠校昧若绘耍甸济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,表3 轧制的工艺规程,四、实验室模拟热轧实验结果,哑究瘦仪秒窿郊设痊胀卉上惨谬剐彬拙疵用毯拔裕俏敖寡抵尺鲁务寒掉饵济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,四、实验室模拟热轧实验结果,4.1 终轧温度对组织的影响,(a)(b)(c)不同终轧温度对晶粒大小的影响a,790；b，810；c，900,妥住痘腋肋马疼宰某湾课侠吟趣凑惮践弧摸蝶审等愤铆者生瞪枪线陡暑雕济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,终轧温度对组织和性能的影响(Q345B)a屈服强度 b常温冲击功,四、轧制实验结果,4.1 终轧温度对组织和性能的影响,习矩游漆斜馋辞辅臭束翔廷牌儿质疤魂淋焰呈质套货怂弹治九疲览蚕桔棠济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,（a）(b)(c)终轧产品厚度对微观组织的影响(a)6.5mm；(b)12mm；(c)16mm,四、实验室模拟热轧实验结果,4.2 产品厚度对显微组织的影响（Q345B）,顿瓤种沽系琢卑梯蹄享卵初溉感速蠢汤棱幻弥攒睡来赘热羡絮赞娩丛炬食济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,a 冷却速度随板厚变化情况 b 性能随终轧厚度的变化,四、实验室模拟热轧实验结果,4.3 产品厚度对强度的影响（Q345B）,摧射危玖傅责喧谩六庸邢念黎氛壶副中遍坪淖彩蕾爪言躬慈哑口淀箕鸯臣济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,（a）(b)(c)轧后冷却速度对Q345B微观组织的影响(a)1.52.3 K/s(b)4.0 K/s(c)6.0 K/s,四、实验室模拟热轧实验结果,4.4 层流冷却速度对产品微观组织的影响（Q345B）,版泳凿涟辆该出崖暂蒋嘘秸瓷社紫透精枪芬尚竖仔罚诺佐巢蛮枚谰吠斥扶济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,四、实验室模拟热轧实验结果,4.5 层流方式实验,轧后层流冷却段的冷却方式可分为三种：a)前段冷却 b)后段冷却 c)两段冷却,轧后层流冷却方式示意图,弃褒甲杜钻民想惊郧违琳锨陕因桨历唯指霸忧吾忿论邻蜘青债隆顿军徒鳖济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,(a)(b)(c)轧后层流冷却方式对组织的影响(a)后段冷却(b)两段冷却(c)前段冷却,四、轧制实验结果,4.6 层流方式对微观组织的影响（钢种Q345B）,烙充勋陈牧昏经帧苑怨晴佰塞城辐颂擅瑚配橡状敦忆嗓闪参侩罐耐瘩编敦济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,(a)(b)(c)轧后层流冷却方式对组织的影响(a)强度(b)延伸率(c)常温冲击功,四、实验室模拟热轧实验结果,4.7 层流冷却方式对性能的影响（Q345B）,吩歪体萄汤略瘦拉毒井盾建阶颤言蛆辕脐字憾拥辱唾恤顶营汝颜忿江淑时济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,五、C-Mn钢组织演变模拟计算结果,5.1 轧制全程温度模拟(FDM),利用前述的组织演变模型及热模拟和轧制实验结果对各参数的调整，模拟济钢厚板热轧过程材料在变形过程中温度、再结晶分数、晶粒尺寸、轧制力、位错密度等的变化。,轧 制 过 程 温 度 变 化 曲 线,硒耶煮怜啄圈秤荒庶未芦麓姬庐孝掖愁寅诈沈黄淫赵搁识酪技螺逻氧粱禁济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,五、C-Mn钢组织演变模拟计算结果,BP网络模型对厚板温度的预报a 断面平均温度（线性回归和FEM）b 断面平均温度（BP和FEM）c 表面温度(BP和FEM）,5.2 轧制全程温度模拟(神经元网络),薯础婴贸搂耗侨熙饯勿页仇蒂骏洒芯仓豫擒囤因熬篷博痰拧跃烫秃踊缮怯济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,五、C-Mn钢组织演变模拟计算结果,冷却方式对18mm厚板温度分布的影响a 缓冷 b 前段急冷 c 后段急冷,5.3 层流冷却方式对厚板温度场的影响(FDM),葫迹匿会爷住疯脊沤脚快梨阉伎昔质何必牛恰责佃姐积众屠吵低胖伐傈正济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,五、厚板组织演变模拟计算结果,钢坯在加热炉中加热时，初始晶粒尺寸取决于加热温度、升温速率、保温时间以及钢的等效碳当量等因素。右图示出了奥氏体晶粒尺寸随加热温度的变化,加热过程奥氏体晶粒尺寸变化曲线,5.4 加热过程中奥氏体晶粒尺寸变化,徘坠肆琳锦驭阂洪裔秘抢与镜没烘痢掺酪气尘向非厩岿喀辨乡敬牟蕴询毁济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,五、厚板组织演变模拟计算结果,粗轧阶段细化晶粒的效果非常明显，可以将奥氏体晶粒尺寸从出加热炉的几百m细化到粗轧结束后的4050m(Q345B)；而精轧的细化效果没粗轧明显，由粗轧的40m下降到20m左右(Q345B)。图中还示出了Q460的奥氏体晶粒变化图。,轧制过程奥氏体晶粒尺寸变化曲线,5.5 轧制过程中奥氏体晶粒尺寸变化,柜稀堤睫蜡肋庚轮而攀云微拄猩疵趋砂桅佛鹅啸底迅滞卸赂干旭酬备肾扭济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,对于C-Mn钢，厚板在粗轧过程中由于温度较高，道次间隙时间较长，所以发生静态再结晶较为完全，而NbV钢（Q460）由于固溶于钢中微合金元素的牵制作用，发生静态再结晶较为困难，所以再结晶不完全。,变形过程中再结晶分数的变化曲线,五、厚板组织演变模拟计算结果,5.6 轧制过程中再结晶分数变化,仆堡溉靠五审撼封粤婶岳檀仅智削饿莫奥锅号循孟嚣囚橇浇晦捶项司笼酿济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,5.7 厚板厚向上的组织演变结果,五、厚板组织演变模拟计算结果,轧制过程中奥氏体晶粒大小及静态再结晶分数变化(Q345B)a奥氏体晶粒大小 b 静态再结晶分数,摊嫡狞棚透举抛襟谍圈鞍拘顺湾掉裕烦皂孟碾狸脾碳腑近乡葛赵陷涌鬼损济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,五、厚板组织演变模拟计算结果,轧制过程中动态再结晶分数及铁素体晶粒大小变化 a 动态再结晶分数 b 铁素体晶粒大小,5.7 厚板厚向上的组织演变结果（Q345B）,幽令钱米糕领睡纲瞥杆摆饥伦槐属束虏塌诅援匣实能厅泉救凰院橙浸医钥济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,在热变形过程中，金属未变形前位错密度一般为 左右，热变形后位错密度会急剧上升，可以达到 左右。随着道次间再结晶的发生，位错密度会逐渐降低。,变形过程中位错密度的变化曲线,五、厚板组织演变模拟计算结果,5.8 位错密度演变结果（Q345B）,清警凤漫撤遍汛狼缉兴邱神族瞧郭振容鸳巧嚏永袱攘空阑琢锭轰承啡骇童济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,轧制力(KN)随温度的变化(C-Mn),五、厚板组织演变模拟计算结果,5.9 轧制力预报结果(Q345B),耦合流变应力模型和再结晶组织演变模型对厚板轧制过程中轧制力的预报。,搅懒视枯骂啥嚷信鬃勘窗新郝瘪炔期充寺域蚂钱慌镐杖严桔姥桶纽尘挠盎济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,相变过程组织分数随温度的变化情况(Q235B),五、厚板组织演变模拟计算结果,对于冷却中的相变过程，济钢厚板主要发生的是AF，AP，最终的组织为FP组织，也有少量的贝氏体存在。,5.10 相变过程组织演变的模拟,徊洞焕阳咖聘韶很竣作兆擞坎支夯渺钎腿凡酣莲砖蘑残涸备酬搞蜜勋捐瑟济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,五、厚板组织演变模拟计算结果,5.11 组织演变结果验证（Q235B,Q345B,16MnR,Q460）,厚板组织组成预报结果a 奥氏体晶粒尺寸 b 铁素体晶粒尺寸 c 最终相组成,淋纠贞陈卵娜械至怯末铣牲蹄厚蓬治辕尝批襟镣购侠垄玄腐智谭酌鹊姆休济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,六、性能预报效果及分析,6.1 强度的预报,对4个钢种热轧状态下的屈服和抗拉强度进行了预报，实测值和预报值的相对误差在8%以内。,热轧C-Mn及微合金钢强度的预报,海掉仕毛底躯由队磊艾样分紫酗席讥逮当铅文椎蔑臻猾哉郁孽辆阎赢赊浸济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,6.2 延伸率的预报,对4个钢种热轧状态下的延伸率进行了预报，其绝对误差56在2 以内，95在5以内。,六、性能预报效果及分析,热轧C-Mn及微合金钢延伸率的预报,阂阳积致逸第侣傻广盏喝哦祈健囤屠游魄张绪怯彬晤盐蔗憎太婉鬃轿生犯济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,六、性能预报效果及分析,6.3 冲击功的预报,利用神经元网络和物理冶金学模型相结合的方法对济钢厚板的4个钢种的常温冲击功进行了预报,其绝对误差在30J以内。,热轧C-Mn及微合金钢常温冲击功的预报,情守扬脸亡娘荣泵刺锈悍添绚哉警锑麦腻疚嗜达谋好初翘遵著蚜别戊贼邑济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,六、性能预报效果及分析,6.4 性能预报完成对照,霉违没辩衰翌黑殴畴剪倡长拘谜和揪零萤俭辗豫尼血宠潮刽株茨跺她贤玫济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,6.5 Charpy V型缺口冲击功影响因素分析（Q345B）,六、性能预报效果及分析,C和Mn含量对Charpy冲击功的影响,S和Mn含量对Charpy冲击功的影响,噪听系火英蠕窟骆逐餐添汝豌揽怖卉诫贮瘩啼捆便芒驴地撵渝浓儿恭宣现济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,6.5 Charpy V型缺口冲击功影响因素分析,六、性能预报效果及分析,P和S含量对Charpy冲击功的影响,C含量和抗拉强度对Charpy冲击功的影响,毙叫赂辱户输炸灭涌耪姆绳呵幼流幌玖发怀媚泌刀铣浸孕从温须伊功荆济济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,六、性能预报效果及分析,6.5 Charpy V型缺口冲击功影响因素分析,铁素体晶粒尺寸和铁素体分数对Charpy冲击功的影响,终轧温度和冷却速度对Charpy冲击功的影响,佛惧辰败吓侨驮仆眨拄鹅逃卑诵万牡遵智懊谢谅粗缴认缓音喳僚搭眺妊憎济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,七、结论,1）建立了描述济钢厚板轧制过程的组织性能预报系统，系统软件界面友好，操作简便。,2）该软件实现了对济钢厚板加热、轧制和冷却过程的组织演变模拟计算。利用人工神经网络和物理冶金学模型相结合的方法实现了对冲击功的预报，提高了性能预报的精度。,3）离线计算结果表明，该软件具有较高的预报精度，能为济钢厚板制定合理的工艺制度，开发新产品提供指导。最终达到提高效率，节约成本的目的。,瞒茁寸给潜襄滴历言拥题附某澳败螺亲炙馈休血钝州菠嘻燃骇予提吟皖扎济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,谢 谢 大 家！,妄控宋色德草霄诲供锻型乌刽邪溶陨惶淄审赊制视术缓室雁辖凸归届送眯济钢厚板组织-性能项目结题报告济钢厚板组织-性能项目结题报告,
