镍基合金管材热挤压工艺参数获取方法以及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种镍基合金管材热挤压工艺参数获取方法以及装置，其中，该方法包括：对热挤压模型进行管坯热挤压过程的数值模拟分析，获取多组不同热挤压工艺参数备选数据下的管坯的优化判据数据；构建每一种热挤压工艺参数与优化判据数据之间的关系曲线，并根据所述关系曲线以及预设的判据选择条件，确定每一种优化判据数据所对应的热挤压工艺参数的取值区间；对所有优化判据数据所对应的同一种热挤压工艺参数的取值区间进行交集处理，获取热挤压工艺参数的优选取值。本发明专利技术能够针对镍基合金管材在热挤压过程中的多种工艺参数进行更加精确的获取，对实际生产进行更加有效的指导。

Method and device for obtaining nickel base alloy tube hot extrusion process parameter

The invention provides a nickel base alloy tube hot extrusion process parameter acquisition method and device, wherein, the method comprises the following steps: the numerical simulation of extrusion process of tube billet hot extrusion model, data optimization criterion obtains the multi tube extrusion process parameters under different thermal alternative data; the relationship between construction each kind of hot extrusion process parameters and the optimization criterion of data, and according to the relationship between the curve and the preset criteria selection conditions, determine the range of extrusion process parameters corresponding to each kind of optimization criterion of thermal data; the range of the same hot extrusion process parameters corresponding to all data of the intersection optimization criterion the value of heat treatment, obtain the optimal extrusion parameters. The invention can be used for obtaining more accurate parameters of the nickel base alloy pipe in the hot extrusion process, and can guide the actual production more effectively.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及管材热挤压
，具体而言，涉及一种镍基合金管材热挤压工艺参数获取方法以及装置。
技术介绍
随着我国能源工业和石油化工工业的发展，镍基合金无缝管材的需求量不断增大，如700℃超超临界火电站锅炉所使用的过热器管，石油开采所使用的油井套管，核电站蒸汽发生器的传热管等。镍基合金无缝管材的生产主要通过热挤压结合冷轧的工艺方式，其中热挤压过程是整个生产的核心环节。作为一种特殊的热变形方式，挤压变形区三向压应力状态可以提高材料的变形能力，但由于镍基合金自身的合金化程度较高，其高温下的变形抗力较大，变形抗力随温度的变化非常敏感，并且热挤压过程本身伴随着剧烈的局部升温，所以镍基合金管材热挤压过程涉及到复杂的热力耦合作用，并同时具有明显的时间效应。从目前国内企业的生产情况来看，镍基合金管材热挤压的成材率普遍较低，存在荒管无法顺利挤出(“闷车”)、荒管内部裂纹、表面质量差和内部组织无法达标等质量问题，且这些问题经常组合出现并存在相互制约。热挤压荒管质量依赖于挤压参数的优化，镍基合金管材热挤压的核心工艺参数主要包括：挤压速度，管坯预热温度和挤压比。每种挤压参数对热挤压荒管质量均具有较大的影响，并且各工艺参数之间存在相互作用。对于热挤压工艺参数的优化方法主要分两类：第一类是在挤压设备上进行实际试挤压(试错法)，摸索最优参数组合，此类方法需要消耗大量管坯，造成极高成本和资源浪费；第二类是采用数值模拟技术，通过计算机对挤压过程进行仿真并调整工艺参数取值进而进行优化。目前，通过数值模拟方法优化管材热挤压参数的研究主要针对单一或部分荒管质量问题，并未对实际生产中出现的问题进行综合分析。由于各类质量问题存在相互关联与制约，其中涉及变形、温升和相变等材料行为，所以针对部分质量问题而优选出的工艺参数范围较宽泛，无法对实际生产进行有效的指导。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例的目的在于提供一种镍基合金管材热挤压工艺参数获取方法以及装置，能够针对镍基合金管材在热挤压过程中的多种工艺参数进行更加精确的获取，对实际生产进行更加有效的指导。第一方面，本专利技术实施例提供了一种镍基合金管材热挤压工艺参数获取方法，包括：对热挤压模型进行管坯热挤压过程的数值模拟分析，获取多组不同热挤压工艺参数备选数据下的管坯的优化判据数据；所述热挤压工艺参数包括：热挤压速度、管坯预热温度以及热挤压比；所述优化判据数据包括：挤压全过程中管坯的最高温度、挤压全过程中模具的最高温度、挤压载荷峰值和荒管的晶粒尺寸；构建每一种热挤压工艺参数与优化判据数据之间的关系曲线，并根据所述关系曲线以及预设的判据选择条件，确定每一种优化判据数据所对应的热挤压工艺参数的取值区间；对所有优化判据数据所对应的同一种热挤压工艺参数的取值区间进行交集处理，获取热挤压工艺参数的优选取值。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中：所述对热挤压模型进行管坯热挤压过程的数值模拟分析，获取多组不同热挤压工艺参数取值下的管坯的优化判据数据具体包括：获取管坯材料的真应力-真应变曲线或者本构方程，并获得所述管坯材料所对应的包含动态再结晶过程的组织演化数学模型；根据所述真应力-真应变曲线或者本构方程，并根据所述组织演化数学模型，使用有限元分析法对所述热挤压模型进行管坯热挤压过程的数值模拟分析，获取每一组热挤压工艺参数取值下的管坯的温度场分布数据、模具的温度场分布数据、荒管的晶粒度分布数据和挤压载荷随时间变化数据；根据所述管坯的温度场分布数据、模具的温度场分布数据、荒管的晶粒度分布数据和挤压载荷随时间变化数据，获取每一组热挤压工艺参数取值下的管坯的优化判据数据。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中：还包括：调整热挤压工艺参数的取值，获得多组热挤压工艺参数备选数据。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中：所述预设的判据选择条件包括：管坯的最高温度小于管坯材料的初熔温度；模具的最高温度小于模具材料的软化温度；挤压峰值载荷不高于设备承载极限；荒管的晶粒尺寸与目标晶粒尺寸相差小于等于10μm。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中：所述获取管坯材料的真应力-真应变曲线具体包括：对管坯进行取材，获取实验样品；对实验样品进行高温压缩实验，获得管坯材料对应的真应力-真应变曲线；其中，所述高温压缩实验的温度取值范围为0.7*Tm～0.9*Tm，应变速率范围为0.1s-1～10s-1；Tm为合金熔点。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中：所述获取热挤压工艺参数的优选取值之后，还包括：使用所述优选取值，管坯材料进行实际验证。第二方面，本专利技术实施例还提供一种镍基合金管材热挤压工艺参数获取装置，包括：数值模拟分析单元，用于对热挤压模型进行管坯热挤压过程的数值模拟分析，获取多组不同热挤压工艺参数备选数据下的管坯的优化判据数据；所述热挤压工艺参数包括：热挤压速度、管坯预热温度以及热挤压比；所述优化判据数据包括：挤压全过程中管坯的最高温度、挤压全过程中模具的最高温度、挤压载荷峰值和荒管的晶粒尺寸；关系曲线构件单元，用于构建每一种热挤压工艺参数与优化判据数据之间的关系曲线，取值区间确定单元，用于根据所述关系曲线以及预设的判据选择条件，确定每一种优化判据数据所对应的热挤压工艺参数的取值区间；优选取值获取单元，用于对所有优化判据数据所对应的同一种热挤压工艺参数的取值区间进行交集处理，获取热挤压工艺参数的优选取值。结合第二方面，本专利技术实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中：所述数值模拟分析单元具体包括：数据获取模块，用于获取管坯材料的真应力-真应变曲线或者本构方程，并获得所述管坯材料所对应的包含动态再结晶过程的组织演化数学模型；有限元分析模块，用于根据所述真应力-真应变曲线或者本构方程，并根据所述组织演化数学模型，使用有限元分析法对所述热挤压模型进行管坯热挤压过程的数值模拟分析，获取每一组热挤压工艺参数取值下的管坯的温度场分布数据、模具的温度场分布数据、荒管的晶粒度分布数据和挤压载荷随时间变化数据；优化判据数据获取单元，用于根据所述管坯的温度场分布数据、模具的温度场分布数据、荒管的晶粒度分布数据和挤压载荷随时间变化数据，获取每一组热挤压工艺参数取值下的管坯的优化判据数据。结合第二方面，本专利技术实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中：还包括：热挤压工艺参数备选数据生成单元，调整热挤压工艺参数的取值，获得多组热挤压工艺参数备选数据。结合第二方面，本专利技术实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中：所述预设的判据选择条件包括：管坯的最高温度小于管坯材料的初熔温度；模具的最高温度小于模具材料的软化温度；挤压峰值载荷不高于设备承载极限；荒管的晶粒尺寸与目标晶粒尺寸相差小于等于10μm。本专利技术实施例所提供的镍基合金管材热挤压工艺参数获取方法以及装置，在对热挤压模型进行管坯热挤压过程的数值模拟分析后，分别得到三个热挤压工艺参数对应的热挤压工艺参数备选数据下的管坯的优化判据数据，再根据该优化判据数据，构建每一种热挤压工艺参数与优化判据数据之间的曲线关系，并根据所述关系曲线以及预设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镍基合金管材热挤压工艺参数获取方法，其特征在于，包括：对热挤压模型进行管坯热挤压过程的数值模拟分析，获取多组不同热挤压工艺参数备选数据下的管坯的优化判据数据；所述热挤压工艺参数包括：热挤压速度、管坯预热温度以及热挤压比；所述优化判据数据包括：挤压全过程中管坯的最高温度、挤压全过程中模具的最高温度、挤压载荷峰值和荒管的晶粒尺寸；构建每一种热挤压工艺参数与优化判据数据之间的关系曲线，并根据所述关系曲线以及预设的判据选择条件，确定每一种优化判据数据所对应的热挤压工艺参数的取值区间；对所有优化判据数据所对应的同一种热挤压工艺参数的取值区间进行交集处理，获取热挤压工艺参数的优选取值。

【技术特征摘要】
1.一种镍基合金管材热挤压工艺参数获取方法，其特征在于，包括：对热挤压模型进行管坯热挤压过程的数值模拟分析，获取多组不同热挤压工艺参数备选数据下的管坯的优化判据数据；所述热挤压工艺参数包括：热挤压速度、管坯预热温度以及热挤压比；所述优化判据数据包括：挤压全过程中管坯的最高温度、挤压全过程中模具的最高温度、挤压载荷峰值和荒管的晶粒尺寸；构建每一种热挤压工艺参数与优化判据数据之间的关系曲线，并根据所述关系曲线以及预设的判据选择条件，确定每一种优化判据数据所对应的热挤压工艺参数的取值区间；对所有优化判据数据所对应的同一种热挤压工艺参数的取值区间进行交集处理，获取热挤压工艺参数的优选取值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对热挤压模型进行管坯热挤压过程的数值模拟分析，获取多组不同热挤压工艺参数取值下的管坯的优化判据数据具体包括：获取管坯材料的真应力-真应变曲线或者本构方程，并获得所述管坯材料所对应的包含动态再结晶过程的组织演化数学模型；根据所述真应力-真应变曲线或者本构方程，并根据所述组织演化数学模型，使用有限元分析法对所述热挤压模型进行管坯热挤压过程的数值模拟分析，获取每一组热挤压工艺参数取值下的管坯的温度场分布数据、模具的温度场分布数据、荒管的晶粒度分布数据和挤压载荷随时间变化数据；根据所述管坯的温度场分布数据、模具的温度场分布数据、荒管的晶粒度分布数据和挤压载荷随时间变化数据，获取每一组热挤压工艺参数取值下的管坯的优化判据数据。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括：调整热挤压工艺参数的取值，获得多组热挤压工艺参数备选数据。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预设的判据选择条件包括：管坯的最高温度小于管坯材料的初熔温度；模具的最高温度小于模具材料的软化温度；挤压峰值载荷不高于设备承载极限；荒管的晶粒尺寸与目标晶粒尺寸相差小于等于10μm。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取管坯材料的真应力-真应变曲线具体包括：对管坯进行取材，获取实验样品；对实验样品进行高温压缩实验，获得管坯材料对应的真应力-真应变曲线；其中，所述高温压缩实验的温度取值范围为0.7*Tm～0.9*Tm，应变速率范围为0.1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王珏，董建新，张麦仓，谢锡善，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32