含Ti微合金钢连铸坯高温大压下轧制组织演变规律研究

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连铸坯高温大压下轧制技术是在连铸坯完全凝固后进行单道次大压下量轧制,以消除连铸坯内部缩孔及疏松等缺陷的创新技术。本文系统研究了含Ti微合金钢连铸坯在高温粘塑性区变形的动态再结晶行为和静态再结晶行为。结合再结晶模型和有限元模拟研究了连铸坯在高温大压下轧制过程中厚度方向的组织演变规律,论文的主要研究内容和成果如下:(1)采用单道次热模拟压缩实验研究了实验钢的高温流变行为,根据流变应力曲线建立了应变补偿的流变应力本构模型,经验证应变补偿的流变应力本构模型能够较为准确地预测流变应力的变化趋势;研究了实验钢在高温粘塑性区变形的的动态再结晶行为,建立了动态再结晶临界应变模型、动态再结晶动力学模型和动态再结晶晶粒尺寸模型,分析了变形温度和应变速率对动态再结晶微观组织的影响,变形温度越高,应变速率越小,动态再结晶的晶粒尺寸越大。(2)采用双道次热模拟压缩实验研究了实验钢在高温粘塑性区变形的静态再结晶行为,变形温度越高,应变量和应变速率越大,初始晶粒尺寸越小,静态再结晶体积分数越大;采用单道次热模拟压缩试验分析了变形参数对静态再结晶微观组织的影响,初始晶粒尺寸越小,变形温度越低,应变速率和应变量越大时,发生完全静态再结晶时的晶粒尺寸越小;建立了实验钢的静态再结晶动力学模型和晶粒尺寸模型。(3)采用DEFORM-3D软件建立了高温大压下轧制过程的三维刚粘塑性热力耦合有限元模型,分析了连铸坯在高温大压下轧制过程中厚度方向的组织演变,从连铸坯表面到芯部动态再结晶体积分数和动态再结晶晶粒尺寸逐渐增大,随着压下量的增大,动态再结晶的体积分数逐渐增大,动态再结晶的晶粒尺寸逐渐减小,高温大压下轧制过程中发生的动态再结晶体积分数比较小,对连铸坯起到的晶粒细化效果有限。(4)采用有限元模拟对压下量为50mm时的静态再结晶情况进行了分析,静态再结晶体积分数从连铸坯表面到芯部逐渐增大,越靠近芯部,静态再结晶体积分数随时间的增加速度越快,芯部在10s内便发生了完全静态再结晶,静态再结晶的体积分数远远高于动态再结晶的体积分数;静态再结晶晶粒尺寸从表面到芯部逐渐增大,与静态再结晶相比,动态再结晶晶粒尺寸更为细小;高温大压下轧制后的平均晶粒尺寸从连铸坯表面到芯部先减小后增大,在距离铸坯表面40mm左右的位置处达到最小值,相比于动态再结晶,静态再结晶对连铸坯的晶粒细化效果更强。
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