连轧SPA-H钢板氧化行为研究及成形过程模拟

发布时间：2020-10-02 07:28

　　 SPA-H钢是日本开发的耐大气腐蚀高耐候结构钢,具有极强的耐大气和海水腐蚀能力,是船运集装箱的理想材料。由于其使用环境特殊,对钢板表面质量要求甚高。而SPA-H钢板在CSP生产连轧过程中表面存在高温氧化,有必要对它的氧化行为进行研究,用以指导生产。本文将SPA-H钢板分别在360℃、460℃、560℃、660℃、760℃、860℃、960℃和1060℃八种温度下进行60分钟高温氧化,用以研究其氧化动力学规律。采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析研究氧化皮形貌、结构组成和抗高温腐蚀性能。并应用有限元ANSYS/LS-DYNA显式算法对CSP生产过程的轧制力、应力应变场和温度场进行了数值模拟。 实验研究了SPA-H钢的高温氧化性能。氧化动力学曲线表明SPA-H钢在360℃和460℃的氧化增重与时间的关系遵循对数规律,560℃时遵循直线规律,660℃以后的氧化在初期为直线规律,氧化进行一段时间后呈抛物线规律。X衍射分析表明SPA-H钢的的形成温度在560～660℃之间。SEM分析表明SPA-H钢在560℃下时氧化膜很薄,氧化物组织致密,晶粒细小,分布均匀, 660℃以后有凹坑、孔洞、裂纹等缺陷,氧化皮疏松、粘结性差,氧化膜在热应力和生长应力的作用下容易开裂、剥落。上述结论表明SPA-H钢在560℃下具有良好的抗高温氧化性能,660℃以上其氧化膜已失去了良好的抗高温氧化性能。FeO 研究了该钢在连轧过程中轧制力随时间的变化规律。研究表明:压下量越大,对轧件的轧制力越大,最大轧制力越大。 研究了该钢连轧过程中应力应变场随时间的变化规律。分别对单道次轧制过程中侧面和中心两点的应力场和各道次同一子步Mises应力进行分析。分析结果表明:轧件在整个道次的轧制过程中,侧面Mises应力比中心大;轧件在轧制变形区内的应力最大;不同道次后面道次的Mises应力比前面道次的应力大。分别对单道次应变场和各道次应变场进行分析,分析结果表明:同一道次中还未进入轧辊辊缝部分Mises总应变最小,从辊缝出来后,应变达最大并保持恒定,不同道次后面道次的Mises总应变比前面道次的应变大。 研究了该钢连轧过程中温度场随时间的变化规律。研究结果表明:高压水除鳞对带钢温度场影响相当大,在高压水除鳞后,带钢侧面端部及表面温度显著下降,带钢中心的温度基本保持不变,表面和芯部温度梯度大,除鳞后由于轧件内部热传导,温度梯度越来越小,最后整个轧件除端部外温度趋于均匀。
【学位单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2007
【中图分类】：TG142.15
【部分图文】：

图 2.7 轧件第 10#子步Mises应力分布云图a ) 精轧第一道次 ; b ) 精轧第二道次 ; c ) 精轧第三道次 ;d ) 精轧第四道次 ; e ) 精轧第五道次 ; f ) 精轧第六道次36

轧辊辊身和辊径分别采用各向同性弹性和刚性体材料模型。S-DYNA求解轧制力学问题时，对实体进行质量缩放[54-57]，成 785000，这样会很大的加快计算速度，但同时计算结果会程是一个典型的非线性接触问题，这种非线性问题既非材料性，而是边界条件非线性，要解决轧制过程中的接触问题有两间的接触状态随着载荷的施加是不断变化的；二是要考虑摩难。Surface to Surf Automatic(ASTS)接触能很好的反映平面面间的接触，因此本文选用Surface to Surf Automatic(ASTS义两个接触，即轧件与工作辊辊身间的接触和工作辊辊身和。本文六道次精轧均满足摩擦角 β 大于咬入角α ，都能实现自实体接触所产生的摩擦力，作为轧件加速的推动力。道次精轧完整实体模型如图 2.2 所示，由于其结构对称，故限元模型如图 2.3 所示。

图 2.3 板带单道次精轧有限元初始模型体在各道次的单元个数如表 2.2 所示。表 2.2 各道次单元个数F1 F2 F3 F4 F5 4000 4000 4000 4000 4000 身 12960 12960 12960 12900 12900 径 109 114 93 105 118 身 22160 21700 24740 22040 22040 径 165 168 189 187 170 数 39394 38942 41982 39232 39228 制力模拟力是板带轧制的一个基本参数，是带钢厚度和板形控制的工

【参考文献】

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本文编号：2832104