作为铁-镍-铬基高温合金,GH4169合金因其优异的性能和广泛的用途,在高温合金用量中占据绝对重要的位置。热轧棒材是GH4169合金的主要冶金产品,其生产方式正实现由传统的横列式轧制生产向高效、优质的热连轧方式迈进。热连轧过程中,坯料的加热温度、轧制规程以及轧后的冷却与固溶方式等因素会直接影响产品的微观组织与性能。本文以特种合金与高合金钢热连轧生产线上GH4169合金圆钢的热连轧过程为研究对象,建立了该合金等温和加热过程的晶粒长大模型、热连轧过程的流变应力模型、热连轧过程热力耦合有限元分析模型、描述合金可加工性的加工图等,系统地分析了热连轧过程的加热、轧制和轧后冷却工艺。具体内容如下：(1)以GH4169合金原始方坯提供的金相组织为前提,基于小试样在不同温度、不同保温时间下获得金相组织所提供的晶粒尺寸,回归等温条件和非等温条件下的晶粒长大模型,其有效性在实验范围和实际生产过程中进行了验证。(2)以GH4169合金粗化(接近轧制前的组织)后的金相组织为前提,利用圆柱体单轴压缩实验获得不同温度和应变速率下的真应力-真应变曲线,回归和验证了满足有限元精确计算所需要的流变应力模型,结合该合金的动态再结晶和亚动态再结晶模型确立了热连轧过程的流变应力模型,达到综合考虑组织软化的热力耦合作用的目的。(3)以弹塑性大变形有限元理论为基础,以大型有限元分析软件ANSYS10.0/LS-DYNA为开发平台,综合考虑热连轧过程GH4169合金的温度场模型、流变应力模型、组织演变模型和各种初始条件、边界条件建立该合金圆钢热连轧过程的热力耦合分析模型,该模型的有效性在合金的一个实际轧制过程(初轧开坯过程和热连轧过程)得到了验证。(4)选取轧件中间断面及断面上的节点和单元作为分析对象,利用所建立的有限元模型对该断面在圆钢热连轧过程中等效应变、等效应变速率、等效应力、温度和晶粒尺寸等变量的变化进行数值模拟。分析了中间方坯初始温度、初始速度(与各机架轧制速度相匹配)对上述各变量的影响,找出控制热连轧工艺的关键。(5)根据圆柱体单轴压缩实验获得的不同温度和应变速率下的真应力-真应变曲线,基于动态材料模型理论,制作了用于圆钢热连轧过程工艺分析的加工图,分析了GH4169合金变形过程中的稳定性问题,发生动态再结晶的应变、应变速率和温度条件以及实现热连轧的可能性。(6)综合加工图与有限元分析的结果,初步制定GH4169合金的热连轧工艺如下：隧道式加热炉的加热温度为1050±5℃,加热的时间控制在2～5min；圆钢成品道次为第4～6道次时,中间方坯的初始速度控制在0.15～0.35m·s-1之间；圆钢成品道次为第7～10道次时,中间方坯的初始速度控制在0.15～0.25m·s-1之间；圆钢成品道次为第11～16道次时,中间方坯的初始速度控制在≤0.15m·s-1。(7)利用圆柱体试样在热力模拟实验机上模拟了三种轧后冷却和固溶方式(空冷至室温,然后重新加热进行固溶处理；水冷至室温,然后重新加热进行固溶处理；炉冷至固溶温度直接进行固溶处理,即在线固溶)对合金晶粒细化效果和δ相析出效果的影响。从实验角度确定“在线固溶”为最佳的轧后冷却和热处理方式。