【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钢材轧制
尤其涉及一种用连铸坯直接轧制高碳钢线材的温度、组织与性能预报系统。
技术介绍
钢材组织性能预报是目前国内外研究的热点，是我国轧钢技术发展的重要方向之一(张树堂，面向21世纪的我国轧钢技术，钢铁，1999.10)。热连轧过程数学模型研究始于20世纪70年代的英国，80年代的欧洲开发了一套热连轧组织性能预报系统。90年代在加拿大不列颠哥伦比亚大学冶金过程工程中心和美国国家标准局以及北美14家钢铁企业共同开发了一套板材连轧的过程模拟软件(AISI-HSMM)。该软件已在北美大钢铁企业中使用多年，效果明显，这是迄今为止开发的最成功的热连轧组织性能预报软件之一。最近奥钢联工程公司(VAI)与林茨钢厂合作开发了连轧带钢质量控制系统(VAI-QStrip)，该系统已先后用于低碳钢和高强度低合金钢的生产过程，可根据板坯的化学成分及测量的生产数据计算出力学性能，并可以修正目标生产数据(如精轧温度和卷取温度等)，以达到所要求的力学性能。关于线材生产的组织性能预报，由于线材生产过程是极其复杂的高温、动态和瞬时过程，在这个过程中，钢坯经加热、变形、再结晶、相变等一系列复杂的物理冶金变化而成为最终的产品。为了获得优质线材，就必须控制这些复杂的物理冶金过程。但是这些过程难以实时观察，间接测试也十分困难。为此，国内外在高碳线材的组织性能预报方面进行了有益的研究，取得一定的进展，但这些研究却有一定的局限性。其原因是像日本新日铁、神户制钢、韩国浦项、台湾中钢、奥钢联等著名企业目前均采用大断面铸坯经二火成材工艺生产高碳钢线材，国内宝钢一直采用模铸，经初轧开...
【技术保护点】
一种硬线产品显微组织与力学性能预报系统，其特征在于：取轧件试样并通过实验进行微观组织和力学性能分析［１］，测定轧件在精轧机入口处和吐丝机出口处的表面温度、各种工况下沿斯太尔摩线上线材的表面温度［１５］；建立采用连铸坯直接轧制高碳钢线材的工艺数学模型组［２］，包括：轧件的温度模型［３］、奥氏体组织演变模型［４］、奥氏体分解模型［１４］、线材力学性能与显微组织关系模型［１３］；用ＶＢ语言编写硬线显微组织演变和预报线材力学性能控制程序［１２］，进行轧制模拟［１１］；然后分别给出轧件在整个轧制线上全部的温度数据［１０］、最终硬线产品显微组织与力学性能参数［５］和优化控制参数的风冷速度［６］、冷却水量［７］、变形速度［８］、变形量［９］。
【技术特征摘要】
1.一种硬线产品显微组织与力学性能预报系统，其特征在于取轧件试样并通过实验进行微观组织和力学性能分析[1]，测定轧件在精轧机入口处和吐丝机出口处的表面温度、各种工况下沿斯太尔摩线上线材的表面温度[15]；建立采用连铸坯直接轧制高碳钢线材的工艺数学模型组[2]，包括轧件的温度模型[3]、奥氏体组织演变模型[4]、奥氏体分解模型[14]、线材力学性能与显微组织关系模型[13]；用VB语言编写硬线显微组织演变和预报线材力学性能控制程序[12]，进行轧制模拟[11]；然后分别给出轧件在整个轧制线上全部的温度数据[10]、最终硬线产品显微组织与力学性能参数[5]和优化控制参数的风冷速度[6]、冷却水量[7]、变形速度[8]、变形量[9]。2.根据权利要求1所述的硬线产品显微组织与力学性能预报系统，其特征在于所述的取轧件试样并通过实验进行微观组织和力学性能分析[1]为从粗轧坯上切取试样，分析其材料成分，在800～1050℃范围内保温2～6分钟，然后水淬，确定奥氏体晶粒长大规律；将具有不同奥氏体尺寸的试样进行单道次和多道次热压缩，变形温度为930～1100℃，应变为0.1～0.8，应变速度为0.1～50/秒，再结晶后立即淬火，测定再结晶奥氏体晶粒尺寸，测定不同晶粒尺寸的奥氏体组织的等温分解过程，等温温度为590～665℃，分析等温分解后的试样的珠光体球团直径和珠光体片层间距，测定试样的硬度；精轧前试样进行急冷，冻结高温组织，测量奥氏体晶粒尺寸；采集不同工艺条件下线材试样的抗拉强度、断面收缩率和硬度值，分析试样的显微组织。3.根据权利要求1所述的硬线产品显微组织与力学性能预报系统，其特征在于所述的轧件温度模型[3]分别为1)从加热炉到预精轧机最后一架出口之间及在精轧机中轧件的温降模型ΔT=(T0-1000(0.0255·Π·tω+(1000T0+ΔT∂+273)3)1/3+273)K1---(1)]]>ΔT＝(0.183*σ*lnλ)K2(2)σ＝(14-0.01T0)(1.4+Mn％+Cr％+C％)ξ (3)式中ΔT-轧件温降；ΔT-由变形机械能转化为热能而引起的温升；σ-金属流动应力，Mpa；T0-进入该孔型前的轧件温度，℃；t-进入该孔型之前经过的时间，t＝li/vi；П-轧制后线材横截面周长，mm；ω-轧制后线材横截面面积，mm2；λ-延伸系数；Mn％、Cr％、C％-钢的含Mn，Cr，C量；ξ-重力加速度；i为道次数；li为轧件运行距离；vi为轧件运行速度；K1、K2为模型校正系数；2)从预精轧机最后一架出口到精轧机入口之间及从精轧机最后一架出口到吐丝机之间轧件的温降模型分别为(1)轧件在空气中冷却的散热系数模型h=σϵ(Ts+273100)4-(Ta+273100)4(Ts-Ta)---(4)]]>式中Tα-空气的温度；σ-斯波常数；ε-辐射率；(2)轧件在喷嘴开启的水冷管中冷却的散热系数模型h＝hr+hc(5)hr=σϵ(Ts+273100)4-(Tw+273100)4(Ts-Tw)---(6)]]>hc＝0.1W*K3或hc＝0.1W*K4(7)式中hr-在冷却水中的辐射传热系数；hc-在冷却水中的对流传热系数；Tw-水温；K3、K4-校正系数；(3)轧件在充满水蒸汽的冷却管中冷却的散热系数模型h＝hr+hf(8)hr=σϵ(Ts+273100)4-(Tf+273100)4(Ts-Tf)---(9)]]>hc=0.62(HVI(ρI-ρV)KV3(Ts-Tsat)UVD)0.25---(10)]]>式中hr-在水蒸汽中的辐射传热系数；hc-在水蒸汽中的对流传热系数；Tf-水蒸汽薄膜温度；Tsat-水蒸汽饱和温度；HVI——有效水蒸汽热；ρv-水蒸汽密度；ρI-液态水密度 KV-水蒸汽导热系数；D-轧件直径；4.根据权利要求1所述的硬线产品显微组织与力学性能预报系统，其特征在于所述的奥氏体组织演变模型[4]分别为1)临界应变模型ϵc=1.84×10-3·d00.24·Z0.15---(11)]]>Z=ϵ··exp(300000/RT)---(12)]]>式中 是应变速率，R是气体常数，T是温度，d0是轧前奥氏体晶粒直径；2)静态再结晶模型Xs=1-exp(-0.639(t/t0.5(ϵ·))n)---(13)]]>n=6.1×10-6·ϵ0.02·d0-0.30·exp(-18400/T)]]>t0.5=4.5×10-5·ϵ-1.0·d00.6·exp(6900/T)]]>t0.5(ϵ·)=t0.5·(3.6/ϵ&CenterD...
【专利技术属性】
技术研发人员：谭钢军，杭乃勤，张翔，张云祥，熊建良，余驰斌，程先舟，董素梅，桂美文，褚双学，欧阳标，夏太平，罗德信，赵嘉蓉，徐光，
申请(专利权)人：武汉科技大学，武汉钢铁有限责任公司大型轧钢厂，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]
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