济钢厚板组织-性能项目结题报告

(b) 不同终轧温度对晶粒大小的影响 a,790℃； 810℃； a,790℃；b，810℃；c，900℃
(c)
四、轧制实验结果
4.1 终轧温度对组织和性能的影响
420 410 400 12
10mm,空 冷
14
180
405
160
16mm
400
屈服 强度(MPa) 强度
140
390 380 10 370 360 350 340 780 8
850 -20 0 20 40 60 80 100 120 140
600
700
800
900
1000
1100
1200
BP网网 网 网计 ,℃
时 间,s
时 间(s)
BP网络模型对厚板温度的预报 BP网络模型对厚板温度的预报 断面平均温度（线性回归和FEM FEM） 断面平均温度（BP和FEM） a 断面平均温度（线性百度文库归和FEM） b 断面平均温度（BP和FEM） c 表面温度 (BP和 (BP和FEM ）
三、组织－性能预报的建模思路
3.3 模型的建立 温度场模块： 温度场模块：各阶段换热系数的确定 组织演变： 组织演变： a)加热奥氏体晶粒尺寸变化模型 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 b)轧制过程静态、动态及亚动态再结晶动力学方程， 轧制过程静态 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 c)奥氏体向铁素体（ ）、珠光体（ 和贝氏体（ 奥氏体向铁素体 珠光体 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 组织－性能对应关系模型：强度、延伸率、 影响参数的确定
1200
14mm Q235B
1100
温度(℃)
心部
1000
1/2h处 表 面角部
表 面中心
900
800
1#
700 0 50 100 150 200 250 300 350
时 间(s)
轧 制 过 程 温 度 变 化 曲 线
五、C-Mn钢组织演变模拟计算结果
轧制全程温度模拟(神经元网络) 5.2 轧制全程温度模拟(神经元网络)
1150
1150
1200
1100
1100
1100
1050
1050
FEM 计 计 计 ,℃
FEM计算值
温度，℃
温 度 (℃ )
FEM计算值
1000
1000
1000
900
线性回归模型计算值
神经元网络预 报 值
950
950
800
700
900
900
600
850 -20 0 20 40 60 80 100 120 140
600
4.0 3.5 3.0
Q345B,终轧800℃，空冷 LYS UTS
屈服 、抗拉强度（ MPa） （
0 10 20 30 40 50 60
550
冷却速度(℃/s)
2.5 2.0 1.5 1.0 0.5
500
450
400
350
0.0
板 坯 厚度(mm)
6.0
6.5
7.0
7.5
8.0
8.5
9.0
9.5
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
温度场 组织演变 性能
空冷换热系数， 空冷换热系数，除鳞 阶段换热系数， 阶段换热系数，层流 冷却阶段换热系 数…….
静态再结晶， 静态再结晶，动态 再结晶，析出， 再结晶，析出，相 变……
组织－性能间的关系， 组织－性能间的关系， 神经元网络参数的选 择……
四、实验室模拟热轧实验结果
实验室轧制实验使用设备 实验室轧机基本参 数：轧辊直径 φ450mm,最大轧制 最大轧制 力4000KN，轧制速 ， 度0~1.5m/s;辊缝最 辊缝最 大开口度170mm;电 大开口度 电 机功率400KW;冷 机功率 冷 却速度0～ ℃ 却速度 ～400℃/s
四、实验室模拟热轧实验结果
(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 (a)后段冷却 (b)两段冷却 (c)前段冷却
(a)
四、实验室模拟热轧实验结果
层流冷却方式对性能的影响（Q345B） 4.7 层流冷却方式对性能的影响（Q345B）
540 520 500 480
32
150 140 130
中厚板热轧过程组织－ 中厚板热轧过程组织－性能 预测的研究
结题报告
轧制技术及连轧自动化国家重点实验室(东北大学 轧制技术及连轧自动化国家重点实验室 东北大学) 东北大学
一、项目完成的主要内容及过程
1.1 项目完成的主要内容 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。 组织演变的物理冶金学模型。
表1 钢种的化学成分
钢种 Q235B Q345B Q460C C 0.13 0.15 0.12 Si 0.25 0.40 0.35 Mn 0.42 1.57 1.62 P 0.25 0.02 0.028 S 0.034 0.015 0.020 Nb 0.034 V 0.015
表2 轧制的工艺参数
钢种 Q235B Q345B Q460C 粗轧温度 ℃ 1050~1150 1050~1150 1000~1200 二阶段开轧 温度℃ 950/920/870 <950 开冷温度 终冷温度 冷却速度(℃/s) ℃ ℃ 620~700 600~700 600~700 0~10 0~10 0~15 800~870 800~870
轧制的工艺规程
精轧压下规程 12－8－6 14－11－8 24－18－13－10 24－18－14－12 40－30－22－18－16 60－53－45－35－29－26－24 60－53－47－40－34－30 60－52－46－39－36
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)
一、项目完成的主要内容及过程
1.2 项目完成的主要过程 • 1）2004年6月－2004年12月，现场调查和采集数据， ） 年 月 年 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。 编写各模块基础程序，建立轧制工艺数据库。 • 2）2004年12－2005年6月，第一次实验室轧制实验及 ） 年 － 年 月 热模拟实验，确立各模块的关键参数，建立了针对6～ 热模拟实验，确立各模块的关键参数，建立了针对 ～ 12mm厚板的屈服强度、抗拉强度的预测模型。 厚板的屈服强度、 厚板的屈服强度 抗拉强度的预测模型。 • 3）2005年6－2005年12月，第二次实验室轧制实验， ） 年 － 年 月 第二次实验室轧制实验， 建立了12～ 厚钢板的组织性能模型， 建立了 ～40mm厚钢板的组织性能模型，包括屈服强 厚钢板的组织性能模型 抗拉强度、延伸率、冲击功的预测模型； 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。 件各部分功能和完成软件界面设计。
30
强度(MPa)
460 440 420 400 380
延伸率(%)
a
LYS,模 Ⅰ 式 UTS,模 Ⅱ 式 LYS,模 Ⅰ 式 UTS,模 Ⅱ 式 Q345B,16mm
Charpy Charpy冲击 功(J)
28
120 110 100 90 80 70
26
24
Q345B,16mm
22
控冷模 式Ⅰ 控冷模 式Ⅱ
10.0
10.5
终轧厚度（ mm）
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
层流冷却速度对产品微观组织的影响（Q345B） 4.4 层流冷却速度对产品微观组织的影响（Q345B）
（a） (b) (c) 轧后冷却速度对Q345B Q345B微观组织的影响 轧后冷却速度对Q345B微观组织的影响 (a)1.5～ (a)1.5～2.3 K/s (b)4.0 K/s (c)6.0 K/s
常温冲击 功 (J)
晶 粒大小 粒大小(um)
屈服 强度 屈服 强度(MPa)
120
395
100 390 80
常 冲 功 温 击 屈 强 服 度
385
60
800
820
840
860
880
900
860
880
900
920
940
终 温 (℃ 轧 度 )
终 温 (℃ 轧 度 )
终轧温度对组织和性能的影响(Q345B) 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
五、C-Mn钢组织演变模拟计算结果
轧制全程温度模拟(FDM) 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、 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。 再结晶分数、晶粒尺寸、轧制力、位错密度等的变化。
950/920/870 800~870
四、实验室模拟热轧实验结果
表3
成品厚度(mm) 6 8 10 12 16 20 30 36 粗轧压下规程 24－18－12 28－20－14 30－24－20 30－26－24 100－88－71－57－45－40 100－85－70－60 100－85－70－60 100－85－70－60
2、建立了济钢厚板的轧制工艺数据库；通过热轧实验及热 建立了济钢厚板的轧制工艺数据库； 模拟实验确定了温度场和组织演变模型的关键参数， 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。 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， 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。
Q345B,16mm
冷 模 Ⅰ 却 式 冷 模 Ⅱ 却 式
20
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
0
2
4
6
8
10
12
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
试 号 样
试样号
试 号 样
(a) (a)强度 (a)强度
(b) (c) 轧后层流冷却方式对组织的影响 (b)延伸率 (c)常温冲击功 (b)延伸率 (c)常温冲击功
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
Wij
h
V jt
τ
T0
T1
W
δ
二、项目的主要创新点
2.2 厚板常温冲击功的预报模型
h C S i M n P S LS Y US T CNJ V()
Vi j
二、项目主要创新点
2.3 针对济钢厚板生产工艺，建立组织－性能预测模型 针对济钢厚板生产工艺，建立组织－ • 厚板的轧制及冷却工艺 • 实验室模拟厚板热轧实验 • 钢种 钢种Q235、Q345、Q460的热模拟热轧实验 、 、 的热模拟热轧实验
五、C-Mn钢组织演变模拟计算结果
层流冷却方式对厚板温度场的影响(FDM) 5.3 层流冷却方式对厚板温度场的影响(FDM)
850
850 800
800
800
750
h/2处 温度( (℃)
h/2处 温度 温度(℃)
h/4处
750
h/2处 ) 温度(℃)
750
700 650 600 550
Q345B,18mm
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： 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
四、轧制实验结果
层流方式对微观组织的影响（钢种Q345B Q345B） 4.6 层流方式对微观组织的影响（钢种Q345B）
h/4处
h/4处
700
Q345B,18mm
700
边角
表面
650
Q345B,18mm
650
a
600 370 375 380
500
边角
表面
450 400 370
b
600
375 380 385 390 395
c
370 375 380 385
边角
表面
385
390
395
390
395
时 间(s)
时 间(s)
时 间(s)
四、实验室模拟热轧实验结果
产品厚度对显微组织的影响（Q345B） 4.2 产品厚度对显微组织的影响（Q345B）
（a）
(b) (c) 终轧产品厚度对微观组织的影响 (a)6.5mm； (b)12mm； (a)6.5mm； (b)12mm； (c)16mm
四、实验室模拟热轧实验结果
产品厚度对强度的影响（Q345B） 4.3 产品厚度对强度的影响（Q345B）
三、组织－性能预报的建模思路
3.1 组织性能预报基本思路
1 化学成分 2 轧制参数 3 冷却参数
1 晶粒长大 2 碳氮化物 的溶解
1 再结晶 2 碳氮化物 的析出
1 相变 2 碳氮化物 的析出
力学性能 1 强度指标 2 韧性指标
加热
轧制
冷却
产品
三、组织－性能预报的建模思路
3.2 组织－性能预报的基本思路（针对济钢厚板） 组织－性能预报的基本思路（针对济钢厚板）