第42卷第3期 Vol.42No.3
假压技术
FORGING&STAMPINGTECHNOLOGY
基于数值模拟的20A钢棒材热连轧晶粒尺寸的预测
张驰2，单慧云，白梅
2017年3月 Mar.2017
（1.重庆理工大学材料科学与工程学院，重庆400054；2.重庆理工大学重庆市高校模具技术重点实验室，重庆400054）摘要：通过Deform-3D有限元分析软件及正交实验，模拟并优化了20A钢棒材热连轧过程的工艺参数，并对该热轧工艺条件下的20A钢棒材的晶粒组织的有限元数值模拟以及物理实验验证进行探索。对比数值模拟值与物理实验值，研究结果表明：在最佳工艺参数条件下，数值模拟的20A钢棒材平均晶粒尺寸为45.8mm，而物理实验中的平均晶粒尺寸为47.56mm，二者数值均满足技术要求，且误差仅为3.7%，通过有限元模拟能够成功地预测热轧变形过程晶粒尺寸大小。
关键词：20A钢棒材；热连轧：有限元模拟；品粒尺寸；物理实验 DOI;10. 13330/j. issn. 1000-3940.2017, 03, 030
中图分类号：TG335.6
文献标识码：A
文章编号：1000-3940（2017）03-0159-06
Predictionongrainsizeofsteelbar2oAinhotcontinuousrolling
basedonnumericalsimulation Zhang Chi'-2, Shan Huiyun', Bai Mei'
(1. School of Materials Science and Engineering, Chongqing University of Technology, Chongqing 400054, China; 2. Chongqing Municipal Key Laboratory of Institutions for Mould Technology, Chongqing University of Technology,
Chongqing 400054,China)
Abstract: The parameters of steel bar 20A in hot rolling process were simulated and optimized by Deform 3D finite element analysis soft ware and orthogonal tests, and the finite element numerical simulation and physical experiment verification of the grain structure for steel bar 20A under the hot rolling technology were carried out, Comparing with the numerical simulation and physical experiments, the resul shows that under the condition of optimum technological paramelers, the average grain size of steel bar 20A is 45. 8 mm and 47. 56 mm aanr aaa eeee e saneo o kaaaodsradxa e oens o saa o
error is only 3. 7%. The grain size in hot rolling deformation process can be predicted successfully by FEM. Key words; steel bar 20A; hot continuous rolling; finite element simulation; grain size; physical experiments
近年来，随着轧钢技术的迅速发展及激烈的市场竞争，国内外越来越多的钢铁企业采用热连轧技术生产棒材。热连轧成形是一个较为复杂的塑性变形过程，轧制时，轧辊孔型前后的轧件截面变化大，形状复杂，且在轧制过程中轧件变形区各部分受力情况复杂，应用传统技术无法实现对轧件外形尺寸及成形过程的准确预测[1]。目前，应用计算机模拟技术对轧制全过程进行仿真模拟，可实现对棒材产品的可制造性和产品质量的预测。因此，本文通过 Deform-3D有限元分析软件及正交实验，模拟并优
收稿日期：20161030；修订日期：2016-1230
基金项目：重庆市模具技术重点实验室（重庆理工大学）开放课题（MT201503）
作者简介：张驰（1964-），男，硕士，教授
E-mail; zhangchi@ equt edu. cn 万方数据
化了20A钢热连轧过程的工艺参数，从中分析其晶粒尺寸的变化规律以及最终的晶粒尺寸大小，同时对模拟结果进行了实验验证，这对实际的棒材轧制
生产工艺有着重要的现实指导意义。 1正交实验
在整个热轧过程中影响棒材成品质量（包括轧件外形尺寸、轧件表面质量及力学性能）的可控工艺参数主要有以下因素：坏料圆角尺寸R(A)：轧辊辑缝SB)；开轧温度T(C)；轧辊转速V(D）。根据正交实验设计的特点，为使本实验在较少的实验次数和较短的时间内寻求满意的工艺条件组合，本文选用4因素3水平L（3"）正交实验法对轧制成形可控工艺参数进行优化设计(2]。正交实验因素水平表如表1所示。