Разработка моделей распада аустенита и прогнозирования механических свойств при контролируемой прокатке сталей

• Автор: Соколов, Дмитрий Федорович
• Шифр специальности: 05.16.05, 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 202 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Математическое моделирование горячей прокатки, распада аустснита и механических свойств сталей

1.1. Интегральные модели горячей прокатки

1.2. Характеристика интегральных моделей и VIi

1.3. Математические модели распада аустенита.

1.3.1. Эмпирические и полуэмнирические модели

1.3.2. Физические обоснованные модели

1.4. Модели прогнозирования механических свойств сталей

1.5. Выводы и постановка задач исследования

ГЛАВА 2. Разработка нолуэмпирической модели феррнтного превращения на основе модернизации модели, используемой в .
2.1. Модернизация модели ферритного превращения
2.2. Эмпирические формулы для расчта температур и концентраций углерода, отвечающих параравновесию основных фаз в сталях
2.3. Дополнительная модернизация модели ферритного превращения
2.4. Модернизация интегральной модели горячей прокатки
2.5. Результаты и выводы.
ГЛАВА 3. Создание экспериментальной базы данных условия распада аустенита параметры микроструктуры механические свойства
3.1. Исследуемые стали, использованное оборудование и методика проведения экспериментов.
3.2. Результаты измерения размера зерна аустенита
3.3. Результаты исследования кинетики распада аустенита и конечных микроструктур сталей.
3.4. Результаты исследования механических свойств образцов сталей, обработанных на
3.5. Результаты и выводы
ГЛАВА 4. Разработка физически обоснованной математической модели распада аустснита.
4.1. Модель ферритного превращения
4.2. Модель перлитного превращения
4.3. Модель бейнитного превращения
4.4. Моделирование эффекта предварительной деформации аустенита
4.5. Калибровка модели распада аустенита
4.6. Прогнозирование морфологии бейнитных микроструктур.
4.7. Расчт ССТ и ТТТ диаграмм
4.8. Результаты и выводы
ГЛАВА 5. Разработка моделей для расчета механических свойств сталей
5.1. Формулировка математических моделей
5.2. Калибровка моделей.
5.3. Результаты и выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы


С года модель VAI-Q-Strip используется в качестве одной из основных составляющих разработанной системы «онлайн» предсказания механических свойств прокатываемых полос по всей их длине (аттестация полос). Я» •(<•>« «И» ли! Рис. Схема стана горячей прокатки компании VOEST-AI. PINE STAIIL LINZ [6J. Температура рассчитывается для набора точек по всей длине прокатываемой полосы путём численного решения уравнения теплопроводности с учетом потерь тепла за счёт конвекции, излучения, теплоотвода в валки и ускоренного охлаждения водой на отдельных стадиях прокатки. При математическом описании процессов эволюции микроструктуры в модели VAI-Q-Strip используются разные подходы. Так для описания процессов рекристаллизации применяются эмпирические модели. При этом моделирование отмеченных процессов осуществляется по всей длине и толщине проката. На рис. Рис. Результаты моделирования, полученные с помощью VAI-Q-Strip. Модель HSMM нацелена на решение аналогичных задач. Работа над ее созданием, проводимая с середины -ых годов в университете Британской Колумбии (Канада), финансировалась американским институтом чугуна и стали (AISI). В году компания 1NTEG совместно с Национальным институтом стандартов и технологий (N1ST) завершила работу по созданию первой коммерческой версии компьютерной программы HSMM. Данная программа представляет собой достаточно универсальный и легкий в практическом использовании инструмент. Программа может быть применена для моделирования прокатки полос и плит на реверсивных, последовательных, непрерывных станах, станах Стекеля, использующих различные охлаждающие устройства. Она позволяет проводить моделирующие расчеты по ширине полосы для разных её участков - головы, середины и хвоста. При этом заявляемая разработчиками точность расчетов обеспечивается для набора сталей базовых марок, включающего в себя простые низкоуглеродистых стали, 1Р~стали и несколько Н8ЬА-сталей, химические составы которых приведены в табл. Таблица 1. Химические составы базовых марок сталей НвММ (масс. А ис^к ІГСЬА- V ЮЬА -N1) ШЬА-ІЧЬ/Ті таьл- ІЧЬ/Ті №-? С 0. Мп 0. Р 0. Си 0. N1 0. Сг 0. Мо <0. ЧЬ <0. V <0. Ті <0. АІ 0. N 0. НБММ включает в свой состав набор эмпирических и полуэмпирических моделей, позволяющих количественно описывать эволюцию микроструктуры стали на всем протяжении ее горячей прокатки. Модель может работать как в одноузловом, так и многоузловом режимах с использованием 4 различных способов расчета напряжения пластического течения аустенита. Микроструктурные модели позволяют рассчитывать рост зерна аустенита, его статическую и динамическую рекристаллизацию, индуцированное пластической деформацией выделение карбонитридов МЛЭ, кинетику ферритного и перлитного превращений, а также размер зерна феррита. На основании рассчитанных параметров микроструктуры проводится вычисление конечных механических свойств полосы, включая предел текучести, предел прочности и относительное удлинение. При расчетах микроструктурных параметров в НБММ используются уравнения и эмпирические параметры, значения которых определены для упомянутых восьми базовых марок сталей. При необходимости проведения расчетов для сталей, химический состав которых отличается от базовых, пользователь выбирает базовую марку, наиболее близкую по составу, но проводит вычисления с использованием фактического состава. Базовые марки НБММ охватывают относительно широкий диапазон химических составов, поэтому модель может быть практически использована на многих металлургических предприятиях. Пользователям НБММ предоставляются два способа расширения возможностей модели. Первая способ состоит в определении нового набора эмпирических параметров моделей отдельных металлургических процессов при использовании тех же определяющих уравнений. При этом пользователь может изменять значения этих параметров, адаптируя, таким образом, программу под выбранную марку стали. Второй способ заключается в том, что пользователь задает собственные уравнения математических моделей отдельных процессов. Ограниченность этого способа связана с фиксацией набора входных параметров, который жестко определен разработчиками. На рис. ИБММ в виде, который обеспечивается возможностями интерфейса программы.