Gleeble2000热模拟实验机在控制轧制过程模拟中的应用

Ｇｌｅ ｌ２ ０ ｅ ｂｅ ０ ０热 模 拟 实 验 机 是 本 钢 技
术 中 心 １ ６年 末 从 美 国 进 口 的 。 机 是 美 ９９ 该
钢 材 为 好 。 但 是 ， 为 在 控 制 轧 制 中 ， 采 因 所
用 的 变 形 温 度 要 比 常 规 轧 制 低 ， 压 下 量 而 通 常 又 要 太 些 ， 就 对 加 工 设 备 在 强 度 上 过
度 、 形 速 率 围 绕着 这 些参 数 的 设 定 ， 变 针
对 我 板 带 钢 轧 制 的 特 点 ， 可 在 模 拟 机 上 采 用 平 面 应 变 压 缩 实 验 来 达 到 测 得 金 属
变形抗 力 的 且的 。
平 面 压 缩 实 验 如 图 １所 示 ： 验 的 试 实
维普资讯 http://www.cqvip.com
４
本 钢 技 术
１９ ９ ９年 第 ３期
Ｇｌｅ ｌ ２ ０ ｅ ｂ ｅ ０ ０热 模 拟 实 验 机 在 控 制 轧 制 过 程 模 拟 中 的 应 用
王 鲁 宁
（ 连 轧厂 ） 热
摘
要
车 文 敏 述 了 Ｇｌ ｂｅ ０ ０热 模 拟 试 验 机 在 控 舌 丰 制 对 程 模 拟 中 的 应 用 结 合 丰 铜 热 ｅ ｌ２ ０ ｅ ＩＬ
国 ＤＳ 公 司 本 世 纪 九 十 年 代 初 的 产 品 ， Ｉ 其 设 计 思 想 就 是 要 满 足 对 模 拟 试 验 的 各 种 要
提 出 了 较 高 的 要 求 。 如 果 单 靠 普 通 的 生 产 积 累 资 料 ， 然 达 不 到 控 轧 控 冷 中 多 项 参 显 数 准 确 设 定 的 要求 ， 此 ， 钢 过 程 的 物理 因 轧 模 拟 在 模 拟 实 验 机 上 的 再 现 便 成 为 一 个 可 行 的 方 法 。 实 上 ， 内 外 许 多 冶 金 学 家 事 国 们 早 已 经 开 始 利 用 热 模 拟 实 验 机 在 控 轧 控 冷 技 术 变 形 抗 力 测 定 等 方 面 开 展 了 大 量 的 研 究 工 作 。本 钢 热 连 轧 厂 的轧 机 是 我 国 自 行 设计 、 造 的 １０ 制 ０热 带 钢 连 轧 机 ， 备 ７ 设 水 平 及 工 艺 要 求 均 比 较 低 。 此 ， 热 模 拟 因 在 机 上 采 得 大 量 准 确 的 参 数 是 一 项 优 质 高 产
量 的精确控制 。 控 制 轧 机 是 指 从 轧 前 的 加 热 到 最 后 轧 制 道 捉 结 束 为 止 的 整 个 轧 制 过 程 实 现 最 佳 控 制 ， 使 钢 材 获 得 预 期 良 好 性 能 的 控 制 以 方 法 控 制 轧 制 工 序 可 分 成 三 个 阶 段 ； ｒ再
影响 。
．
究 中去 。
图 ３冷 轧 温 度 为 ８ ０Ｃ 时 的 动 态 Ｃ ５
曲 线 厦 轧 后 冷 却 工 艺 方 案 示 意 图
金
属 矿 床
由 于 地 质 作 用 的 结 果 ， 地 壳 中 某 些 地 段 形 成 金 属 矿 物 的 富 集 ， 质 和 量 在 其 满 足 工 业 要 求 ， 目前 经 济 技 术 条 件 下 能 够 开 采 的 自然 堆 积 体 称 为 金 属 矿 床 。 在 金 属 矿 床 按 形 状 可 分 为 ： 状 矿 床 （ 层 状 赋 存 ， 为 规 则 ， 如 铁 矿 ） 脉 层 呈 较 例 ， 状 矿 床 （ 脉状 赋 存 ， 如 钨 矿 ） 块 状 矿 床 （ 存 形 状 不 规 则 ， 呈 各 种 块 状 ， 呈 例 ， 赋 常 例 如 铜 矿 ， 锌 矿 ） 铅 。 ｒ －
连 丰 厂 的 实 际 情 况 ． 出 了 在 热 模 拟 机 上 进 行 垒 属 塑 性 变 形 抗 力 的 研 究 和 动 志 ｃ 曲 线 的 刮 定 等 方 Ｌ 提
面 开展 控丰 控 抟方 面研究 的方 法 。 Ｌ 关量 词 控 ｌ 轧 耐 热 接 掘 技 术 Ｉ Ｉ Ｇｌｅ ／２ ０ ｅ ｂｅ ０ ０热 模 拟 实 验 机 动 态 Ｃ 曲 线
到 ７ ０Ｃ后 以 室 温 速 度 （ 止 喷 水 ） 到 ２ 停 冷 ６ ０Ｃ， 喷 水 冷 却 到 ６ ０Ｃ ， 后 的 板 ８ 再 ０ 最 卷 在 空 气 中 缓 慢 挎 到 室 温 。 方 案 ｉ为 轧 后 的 喷 水 冷 却 到 ６ ０Ｃ后 的 空 冷 速 度 到 ５
６ ０Ｃ ． 后 再 以 板 卷 缓 慢 冷 至 室 温 。 经 过 Ｏ 最
高 于 或 等 于 ９ ０ Ｃ时 ． 论 采 用 怎 样 的 轧 ５ 无
平 面 应 变 实 验 的 试样 小 板坯 的 形 式 在 两个 更 宽的 平 板压 头 之 间得 到压 缩 、 压
后 冷 却 工 艺 都 很 难 得 到 铁 素 体 加 马 氏 体 的 组 织 ， 当 终 轧 温 度 降 到 ８ ０Ｃ时 ， 可 以 而 ５ 则 通 过 控 制 冷 却 方 式 来 得到 铁 素 体 与 马 氏体 双 相 组 织 。 图 ３为 终 轧 温 度 为 ８ ０Ｃ时 的 ５ 动态 Ｃ曲线及轧后 冷却工艺 方案 。 方 案 Ｉ为 轧 后 空 冷 却 到 ８ ０Ｃ后 以 喷 ０ 水 先 冷 到 卷 取 温 度 ６ ０Ｃ 再 以 板 卷 的 缓 ０
１ 在 热 模 拟 机 上 进 行 金 属 塑 性 变形 抗力 的研 究
金 属 的 塑 性 变 形 抗 力是 轧 制力 计 算 公
式 中 一 个 非 常 主 要 的 参 数 ， 定 变 形 抗 力 确 是 制 定 合 理 的 压 力 加 工 工 艺 的 前 提 影 响 变 形 抗 力 的 因 素 主 要 存 瘦 形 １ 度 变 彤 程 韫
想。
２动 态 Ｃ 曲线 的 测 定
在 控 轧 控 冷 技 术 中 ． 项 很 主 要 的 内 一 容 就 是 形 变 奥 氏 体 机 变 规 律 的 研 究 。研 究 形 变 奥 氏 体 相 变 规 律 的 基 本 方 法 就 是 测 定
在热 模 拟 机 上 进 行 的 实 验 过 程 是 只 对
头 宽 度 ｗ 之 比 应 在 ６ １ 以 上 为 保 证 压 ～ ０
头 之 间 的 变 形 均 匀 ， 头 宽 度 ｗ 与 试 样 厚 压 度 ｈ之 比 应 在 ２ ４之 间 。 保 证 接 触 面 良 ～ 为
好 的 润 滑 ， Ｍ ｏ 作 为 润 滑 荆 ， 应 变 由 用 Ｓ 其
慢 冷 却 到 室 温 。方 案 Ⅱ为 轧 后 以喷 水 冷 却
结 晶区轧制 ， ｕ未 蒋 结 晶 区 轧 制 ， ｒ ａ 两 （＋ ）
相区轧制 。
在热 摸 拟 机 上 开 展 控 轧 控 冷方 面 的 研
究应从下 面几 方面人 手。
‘
生 产 实 际 中 采 用 何 种 类 型 的 控 制 轧 制 ， 视 所 轧 钢 种 对 产 品 组 织 性 能 的 要 求 应 以 及 设 备 条 件 而 定 。 所 控 制 的 工 艺 参 数 有 加 热温度 、 制 温度 、 形程 度 、 形 速度 、 轧 变 变
以下 公 式 计 算 而 得 ： ∑ Ｐ ＝ Ｉ （ ／ 。 ｃ ｎ ｈ ｈ）
平 均 应 力 则 为 Ｐ＝ Ｆ／（ ｔ Ｗ Ｊ
式 中 ： — 试 样 变 形 前 后 的 厚 度 ｛ ｈ—
Ｆ— — 压 缩 裁 荷 。
实 验 理 论 分 析 ， 案 Ｉ的 组 织 性 能 都 很 理 方
的捷径 。
求 。它的突 出特点 ， 是 实验过程 的控制 、 一
数 据 采 集 处 理 均 由 计 算 机 来 进 行 ， 数 控 参 制 非 常 精 确 ， 据 处 理 方 便 迅 捷 。 是 装 备 数 二 了 先 进 的 液 压 楔 技 术 ， 以 模 拟 多 道 次 高 可
速 轧 钢 过 程 ， 能 同时 实 现 应 变 速 度 、 变 并 应
试 样 进 行 高 温 变 形 ， 后 再 以 不 同 的 冷 却 最 速 度 进 行 冷 却 ， 录 横 向 膨 胀 量 — — 温 度 记 曲线 ， 后 再 在 膨 胀 量 —— 温 度 曲 线 上 找 然
钢 的 过 冷 奥 氏 体 连 续 冷 却 转 变 曲线 也 就 是
维普资讯 http://www.cqvip.com
６
本 钢 技 术
１９ ９ ９年 第 ３期
到相变点、 接相变点， 得到动态 Ｃ 联 使 线 ， 个 过 程 都 在 计 算 机 ｌ 进 行 ， 分 力 整 上 十
使。 热 模 拟 技 术 是 当今 高 新 技 术 在 冶 金 行
业 的 一 个 主 要 体 现 。可 以 通过 缩 小 或 放 大 比 例 、 化 条 件 、 用 材 料 等 方 式 ， 模 简 代 用 技 术 试 验 模 型 来 代 替 原 型 进 行 研 究 ， 正 真 掌 握 这 技 术 ， 将 其 应 用 到 控 轧 控 玲 的 研 并
头 两 端 试 样 的 弹 性 约 束 阻 碍 了 试 样 向 宽 度 方 向 的 延 伸 ， 而 试 样 变 形 控 制 在 另 二 维 因 之 内 ， 保 证 平 面 变 形 的 条 件 ． 度 方 向 的 为 宽 变 形 必 须 忽 略 不 计 ， 此 ， 样 宽 度 ｔ与 压 为 试
本 铜 技 术 Ｃ Ｔ 曲线 。这 种 曲线 不 但 可 以 系 统 地 表 示 Ｃ
出 热 轧 变 形 工 艺 参 数 ， 后 在 线 冷 却 速 度 轧 对 相 变 开 始 温 度 、 变 进 行 速 度 和 组 织 钧 相 影 响 情 况 ， 且 是 选 用 舍 适 的 控 轧 控 冷 钢 雨 种 成 分 ， 量 与 之 相 配 合 的 热 轧 工 艺 是 否 衡 恰 当 的 依 据
间 隙时 间 、 却 开始 温 度 、 却 终 了 温 度 和 冷 冷
玲却速 度等 。
控 制 轧 制 具 有 常规 轧 制 方 法 所 不 具 备 的 突 出 优 点 ， 强 度 与 韧 性 比 常 规 轧 制 的 其
维普资讯 http://www.cqvip.com
１９ ９ ９年 第 ３期
百度文库
按 矿 床 厚 度 可 分 为 ： 薄 的 — — 厚 度 在 ０ ８ 以 下 ； 的 —— 厚 度 在 Ｏ ８ 极 ．ｍ 薄 ．
～
２ ； 厚 的 — — 厚 度 为 ２ ５ ； 的 —— 厚 度 在 ５ ２ ｍ ； 厚 的 —— 厚 度 ｍ 中 ～ ｍ 厚 ～ ０ 极
大 于 ２ｍ。 ０
按 矿 床 的 倾 斜 角 度 可 分 为 ： 平 的 — — 倾 角 一 般 不 大 于 ５ ； 倾 角 的 — — 水 。缓 倾 角 为 ５ ～ ３ ￣ 倾 斜 的 —— 倾 角 为 ３ 。 ４ 。 急 倾 斜 的 — — 倾 角 为 ４ 。 ９ 。 。 ０； ０～ ５； 。 ０。 ５￣ 矿 床 的 形 状 、 度 和 倾 角 角 度 对 于 矿 床 开 拓 、 采 方 法 的 选 择 有 着 重 要 的 厚 开
样 一 般 为 ２ × ２ ×３ （ ５ ６ Ｏ ５ ５ １ Ｘ ０砧 头 ） 夹 压
（ 头 ） 碳化钨 压头 。 砧 为
图 ２为 Ｃｒ Ｍ ｏ 双 相 钢 在 两 终 轧 温 度
图 １ 平 面 应 变 压 缩 宾验 示 意 图
下 的 动 态 Ｃ 曲 线 ． 以 看 出 ， 终 轧 温 度 可 在