《鑄坯在輥列中的粘塑性變形及高溫蠕變遺傳機理研究》是依託北京科技大學，由秦勤擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：鑄坯在輥列中的粘塑性變形及高溫蠕變遺傳機理研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：秦勤
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鑄坯離開結晶器後，鑄坯中心到凝固坯殼表面可分為液相區、固液兩相區和固相區三個典型區域。鑄坯凝固過程不但伴隨著相變，而且還存在高溫鑄坯的粘塑性變形及蠕變遺傳行為，這是一個典型的多相、多尺度和多物理過程的耦合問題。本項目以鑄坯和輥列為主要研究對象，從金屬液體的流變理論、相變理論、粘塑性變形理論、蠕變理論和軋制理論出發，通過理論分析和實驗研究，建立鑄坯在不同溫度範圍和應變速率下的高溫固相區的本構模型、固液兩相區在不同固相體積分數下的本構模型以及高溫鑄坯在不同溫度範圍和應變速率下高溫蠕變模型；同時，結合鑄坯表面溫度和鑄坯變形的現場檢測，建立鑄坯與輥列相互作用的耦合分析模型，揭示高溫鑄坯在輥列中的粘塑性變形及蠕變遺傳機理，系統研究高溫鑄坯在輥列中的應力、應變和變形的演變規律，為連鑄機的輥列設計以及鑄坯質量的提高提供理論支持。
結題摘要
連鑄的鼓肚變形是一個典型的多相、多尺度和多物理過程的耦合問題。本項目通過Gleeble 3500熱模擬試驗機模擬連鑄過程，對兩種鑄坯材料AH36 和 100CrMo7 進行高溫拉伸試驗，探討了溫度、應變速率等因素對鑄坯在高溫條件下的流變應力的影響；針對鑄坯具有溫度範圍廣（1173–1573 K）和應變速率變化較大的特點，採用時間硬化本構模型和修正的應變硬化本構模型在不同應變數範圍內分段建立了連鑄坯AH36和100CrMo7的高溫本構模型，根據分段本構模型計算得到的流變應力理論計算值和實驗值之間的相關係數達到0.998；利用Gleeble 熱模擬試驗機對AH36進行了短時高溫蠕變拉伸試驗，重點研究了時間、溫度、應力以及應變等因素對材料蠕變行為的影響，結合鑄坯實際變形等特點，構造了鑄坯在不同高溫條件下的蠕變本構模型，為高溫鑄坯在輥列中的粘塑性變形及蠕變遺傳機理的研究奠定了基礎。 結合鑄坯表面溫度現場檢測結果，建立鑄坯的三維凝固傳熱有限元模型，將鑄坯表面溫度的現場測量結果和仿真結果進行對比分析後，獲得鑄坯的溫度場以及坯殼厚度在鑄流方向的分布規律；在充分考慮鑄坯窄邊坯殼的影響以及坯殼橫向厚度、溫度的變化的基礎上，並在充分考慮鑄坯高溫蠕變的基礎上，建立鑄坯與輥列相互作用的動態三維熱力耦合有限元模型，揭示高溫鑄坯在輥列中應力、應變的變化規律以及寬面和窄面的粘塑性鼓肚變形規律。研究表明鑄坯材料在高溫狀態下產生蠕變變形是鑄坯產生鼓肚變形的主要原因，這也導致了鑄坯鼓肚遺傳現象的產生；同時引入鑄坯的正向蠕變和反向蠕變以解釋鑄坯的高溫蠕變遺傳機理。 為了儘量符合連鑄的實際生產過程，對鑄坯與輥列相互作用的分析模型進行改進，即模型中的坯殼的溫度和厚度根據實際情況變化，並在坯殼內部直接通過添加鋼水來更好地模擬連鑄的實際生產過程。然後對系統地研究不同布輥方式、不同支撐條件對鑄坯變形的影響，並提出了鼓肚變形與鑄機相關結構參數的回歸公式，為連鑄機的輥列設計以及鑄坯質量的提高提供理論支持。
