【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于冶金，涉及一種特殊鋼線材軋制全線溫度場和相變耦合計算方法。
技術介紹
1、當前，鋼鐵企業積極推進數字化、智能化等新一代信息通信技術與鋼鐵制造全流程的深度融合，鋼鐵行業逐步向高端化、綠色化、智能化方向轉型。在鋼鐵材料軋制領域，隨著現代科學技術的進步和發展，鋼鐵材料軋制過程的裝備水平越來越高，自動化程度也越來越高，組織性能預報等新興技術也隨之孕育而生。組織性能預報技術是基于溫度場換熱模型、物理冶金模型、相變模型和力學性能模型實現對軋制生產過程中的軋件溫度、組織和最終性能的預測，對軋制新工藝的開發優化、調控最終組織及性能具有重要的意義。
2、在軋制過程中，軋件的溫度場和相變過程是相互影響的。溫度的變化會影響軋件的相變行為，而相變過程中釋放或吸收的熱量又會反過來影響溫度場。因此，對軋制階段的溫度場和相變進行耦合計算，可以更準確地描述軋制過程中的物理現象，為工藝優化和產品質量控制提供有力支持。普碳鋼的化學成分相對單一，目前的組織性能預報技術認為其在溫度較高的軋線階段不會發生相變過程，而只在后續的風冷線或冷床階段開始發生相變過程，所以目前的組織性能預報技術只對風冷線或冷床階段進行溫度場和相變的耦合計算，在之前的軋制段則只采用單獨溫度場的計算方法。
3、特殊鋼因其高強度、高韌性、耐磨、耐腐蝕等優良性能，成為機械、汽車、化工、家電、船舶、交通、鐵路以及新興產業用鋼的主要選擇。這些行業對材料的質量和性能要求越來越高，推動了特鋼需求的增長。特殊鋼是添加特定的合金元素來制造特定性能的鋼種，其化學成分更加豐富，這些
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術的目的在于提供一種特殊鋼線材軋制全線溫度場和相變耦合計算方法，可實現從加熱爐到冷卻過程全線的溫度場和相變的耦合計算，預測出全線任意位置的溫度和相組成，進而更加精確地預測最終的力學性能。
2、為達到上述目的，本專利技術提供如下技術方案：
3、一種特殊鋼線材軋制全線溫度場和相變耦合計算方法，該計算方法包括一下步驟：
4、1)上傳計算所需的生產線工藝參數：包括加熱爐參數(入爐溫度、加熱溫度、加熱時間、均熱溫度、均熱時間)、軋機機組參數(孔型形狀、軋制延伸率、輥環直徑、軋機位置、軋輥溫度、軋機數量)、水箱參數(長度、水壓、水量、位置、環縫寬度、噴嘴長度、出入口直徑、湍流管長度、噴嘴角度、噴嘴數量、水箱數量)、風機參數(風量、額定功率、開度、保溫罩狀態、風機形式、風冷線長度、風機數量)、來料參數(牌號、化學成分、尺寸、)、產線參數(軋制規格、軋前平均速度、終軋速度、脫頭道次、環境溫度、濁環水溫度、坯料類型、產品類型)。
5、2)計算各道次的軋制速度、運行時間，進行時間步長和橫截面網格劃分。
6、3)利用溫度場有限差分方程、相變模型、換熱模型耦合求解軋制段和冷卻段溫度演變和相變歷程，得到全線任意位置的溫度和相組成。所述的相變模型包括相孕育期模型、相轉變量模型。所述的換熱模型包括空冷換熱模型、軋輥換熱模型、水冷換熱模型、風冷換熱模型、冷床換熱模型。所述的相轉變量模型通過ttt曲線求得。所述的耦合求解關系步驟為：
7、(1)通過差分方程求解下一時刻δt的溫度值
8、(2)接著利用相轉變量模型x＝f(t,t)求出t0+δt時刻的相轉變量δt時刻的相轉變量δx；
9、(3)進而利用相變潛熱模型q＝f(t,δx,t)求出該時刻δt產生的相變潛熱；
10、(4)通過公式求出最終的溫度。
11、4)利用物理冶金模型，計算軋制段各階段奧氏體的晶粒尺寸、再結晶分數。所述的物理冶金模型包括奧氏體晶粒長大模型、臨界應變模型、動態再結晶分數模型、動態再結晶尺寸模型、靜態再結晶分數模型、靜態再結晶尺寸模型、亞動態再結晶模型。
12、5)利用力學性能模型計算最終的力學性能。所述的力學性能模型包括屈服強度模型、抗拉強度模型、伸長率模型、斷面收縮率模型。
13、本專利技術的有益效果在于：
14、1)本專利技術能夠實現包含軋制階段和冷卻階段在內的全線溫度場和相變預測，能夠描述軋制階段因水箱的強制水冷造成的相轉變過程，更加符合實際的生產過程。
15、2)本專利技術能夠計算軋件截面不同位置的溫度和相組成，進行軋件芯部和表面溫度和組織差異性判定，有助于軋制工藝的優化。
16、3)本專利技術適用于多鋼種線材的全線溫度場和相變耦合計算，包括但不限于冷鐓鋼scm435、彈簧鋼55sicr等常見特殊鋼。
17、4)本專利技術適用于風冷線搭接點和非搭接點溫度場和相變耦合計算，有助于分析搭接點和非搭接點顯微組織和力學性能的差異。
18、本專利技術的其他優點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本專利技術的實踐中得到教導。本專利技術的目標和其他優點可以通過下面的說明書來實現和獲得。
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1.一種特殊鋼線材軋制全線溫度場和相變耦合計算方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種特殊鋼線材軋制全線溫度場和相變耦合計算方法，其特征在于：所述的相變模型包括相孕育期模型和相轉變量模型，所述的換熱模型包括空冷換熱模型、軋輥換熱模型、水冷換熱模型、風冷換熱模型和冷床換熱模型，所述的相轉變量模型通過TTT曲線求得。
3.根據權利要求1所述的一種特殊鋼線材軋制全線溫度場和相變耦合計算方法，其特征在于：所述的物理冶金模型包括奧氏體晶粒長大模型、臨界應變模型、動態再結晶分數模型、動態再結晶尺寸模型、靜態再結晶分數模型、靜態再結晶尺寸模型和亞動態再結晶模型。
4.根據權利要求1所述的一種特殊鋼線材軋制全線溫度場和相變耦合計算方法，其特征在于：所述的力學性能模型包括屈服強度模型、抗拉強度模型、伸長率模型和斷面收縮率模型。
5.根據權利要求1所述的一種特殊鋼線材軋制全線溫度場和相變耦合計算方法，其特征在于：所述特殊鋼線為具有TTT曲線的特殊鋼鋼種，包括冷鐓鋼SCM435和彈簧鋼55SiCr。
6.根據權利要求1所
...【技術特征摘要】
1.一種特殊鋼線材軋制全線溫度場和相變耦合計算方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種特殊鋼線材軋制全線溫度場和相變耦合計算方法，其特征在于：所述的相變模型包括相孕育期模型和相轉變量模型，所述的換熱模型包括空冷換熱模型、軋輥換熱模型、水冷換熱模型、風冷換熱模型和冷床換熱模型，所述的相轉變量模型通過ttt曲線求得。
3.根據權利要求1所述的一種特殊鋼線材軋制全線溫度場和相變耦合計算方法，其特征在于：所述的物理冶金模型包括奧氏體晶粒長大模型、臨界應變模型、動態再結晶分數模型、動態再結晶尺寸模型、靜態再結晶分數模型...
【專利技術屬性】
技術研發人員：古佐鴻，周民，譚光耀，劉寶巨，馬靳江，牛強，
申請(專利權)人：中冶賽迪技術研究中心有限公司，
類型：發明
國別省市：
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