一种实现热轧过程再结晶组织演变可视化的方法技术

本发明专利技术公开了一种实现热轧过程再结晶组织演变可视化的方法，该技术属于轧钢领域。该方法基于轧制过程再结晶分数与晶粒尺寸预测模型，从生产现场服务器读取轧制生产工艺参数，计算轧制过程各道次软化分数与晶粒尺寸随时间变化曲线，并利用Vonoroi图对轧制过程显微组织演变过程进行实时预测，实现轧制过程组织演变的数字解析。该技术可以指导热轧生产工艺参数的制定，通过制定合理的工艺参数，优化轧制过程最终的晶粒尺寸与晶粒的压缩比，为热轧钢材显微组织控制提供依据。轧钢材显微组织控制提供依据。轧钢材显微组织控制提供依据。

【技术实现步骤摘要】
一种实现热轧过程再结晶组织演变可视化的方法


[0001]本专利技术涉及轧钢
，尤其是涉及一种实现热轧过程再结晶组织演变可视化的方法。

技术介绍

[0002]热轧钢奥氏体在多道次热轧过程中的显微组织形态演变对其工业化生产具有重要意义，因此在过去几十年中受到广泛关注。组织演变不仅是晶粒细化的主要方式之一，而且对加速冷却过程中的奥氏体转变也有重要影响，因此是影响热轧钢组织和力学性能的最重要因素之一。为了预测热轧产品的力学性能，设计最有效的工艺，开发新产品，需要开发具有良好预测能力和低计算时间成本的数学模型和可视化方法，以准确跟踪过程中微观结构的演变。
[0003]目前关于轧制过程组织演变的研究主要集中在计算奥氏体轧制各道次再结晶分数以及晶粒尺寸变化方面，通过改变理论模型中的参数，来计算轧制各道次动态与静态再结晶分数以及轧制道次间隙晶粒尺寸随时间的变化。1979年Sellars首先给出了计算再结晶分数的理论方法(C.M.Sellars，J.A.White man，Recrystallization and grain growth in hot rolling，Metal Science(1979)187
‑
194)，为轧制过程组织演变数字解析的工业应用提供了理论指导。Liu等在Sellars理论模型的基础上对热轧过程的再结晶行为进行了预测(Y.Liu，J.Lin，Modelling of microstructural evolution in multipass hot rolling，Journal of Materials Processing Technology 143
‑
144(2003)
[0004]723
‑
728)。中国专利公开号为CN201110249721.2和CN02109026.2给出了一种预测C
‑
Mn钢C
‑
Mn
‑
Nb钢轧制过程中再结晶分数与晶粒尺寸的计算方法，系统阐述了工业生产中轧制过程再结晶行为的预测方法。但是这些方法的局限性在于无法将计算结果可视化，无法更为直观和清晰地示出再结晶过程组织演变的图像化信息。
[0005]有鉴于此，本专利技术给出了一种实现热轧过程再结晶组织演变可视化的方法，为轧制过程组织控制提供了参考。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种实现热轧过程再结晶组织演变可视化的方法，该方法将奥氏体晶粒区分为再结晶亚结构晶粒与变形亚结构晶粒两类，并给出了计算此两类晶粒的晶粒尺寸、晶粒形状与所占体积分数的计算方法。结合计算结果，利用Vonoroi图快速生成对应的显微组织将计算结果可视化，更为直观和清晰地示出再结晶过程组织演变的图像化信息。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了一种实现热轧过程再结晶组织演变可视化的方法，包括以下步骤：
[0008]S1、建立合金轧制过程动态与静态再结晶分数计算模型；
[0009]S2、读取轧制工艺参数，计算各道次的应变与应变速率；
[0010]S3、利用轧制温度、应变和应变速率计算轧制过程的动态再结晶分数以及相邻两道次间的静态再结晶分数；
[0011]S4、将奥氏体晶粒分为未再结晶的变形亚结构晶粒与再结晶亚结构晶粒两类，计算变形亚结构晶粒与再结晶亚结构晶粒的尺寸与体积分数；
[0012]S5、利用步骤S4所计算的变形亚结构晶粒与再结晶亚结构晶粒尺寸信息与体积分数，结合Vonoroi图生成对应的显微组织优选的。
[0013]优选的，所述步骤S1中合金为普通C
‑
Mn系钢、Nb微合金钢和Ti微合金钢中的一种，每一种合金的化学成分按重量百分比均为0.01％～0.10％的C、0.8％～1.5％的Si、0.15％～2.5％的Mn、0～0.015％的S、0～0.019％的P、0～0.08％的Nb、0～0.10％的Ti，其余为Fe和冶炼时存在的杂质。
[0014]优选的，所述步骤S2中的轧制工艺参数包括轧制温度、轧制各道次钢板厚度、轧制速度、各轧制机架轧辊直径。
[0015]优选的，所述步骤S4中计算变形亚结构晶粒的尺寸根据轧制前的晶粒尺寸以及轧制的压下率进行计算。
[0016]优选的，所述步骤S4中计算再结晶亚结构晶粒的尺寸依据动态与静态再结晶分数计算模型晶粒长大模型和静态再结晶后晶粒尺寸。
[0017]优选的，所述步骤S4包括以下步骤：
[0018]S4.1、将亚结构视为计算奥氏体显微组织演变过程的基本单位，因此，奥氏体显微组织M是不同形状的亚结构S的集合，M＝{S1，S2，
…
}，每类亚结构所包含的所有奥氏体具有相同的晶粒尺寸和形状。依据所包含的晶粒是否发生了再结晶，可以将亚结构分为两类，即晶粒呈圆形的再结晶亚结构RS和晶粒呈椭圆形的变形亚结构DS。再结晶亚结构的晶粒尺寸用直径d表征，变形亚结构中晶粒尺寸用椭圆的长轴长度d
M
和短轴长度d
m
组成的单元(d
M
，d
m
)表征；
[0019]S4.2、新再结晶晶粒会随机出现在所有亚结构中，由动态再结晶后晶粒尺寸、动态再静结晶晶粒尺寸和晶粒长大模型计算公式可知，所有新再结晶晶粒具有相同的晶粒尺寸，因此，再结晶晶粒只有一种亚结构。新变形亚结构的尺寸取决于原始亚结构，其尺寸计算公式如式1所示；
[0020][0021]式中，和为变形前椭圆形晶粒的长轴长度和短轴长度；d
M
和d
m
为变形后椭圆形晶粒的长轴长度和短轴长度；p为变形率；
[0022]假设第i道次的显微组织由再结晶亚结构RS和m个变形亚结构DS组成，各亚结构的分数向量为各亚结构的分数向量为各亚结构的分数向量为晶粒尺寸向量为对于第i+1道次，如果静态再结晶完全进行，则轧制后的显微组织中只包含新再结晶亚结构，其组成为M
i+1
＝{RS
i+1
}，分数为F
i+1
＝{1}，尺寸为D
i+1
＝{d
i+1
}，d
i+1
可以由d
i
、静态再结晶后晶粒尺寸和晶粒长大模型计算而得；
[0023]S4.3、若第i+1道次的静态再结晶的分数为f
i+1
，由于再结晶晶粒会随机出现在所有的亚结构中，所以，每个初始亚结构都被分解为分数为f
i+1
的新再结晶亚结构和分数为1
‑
f
i+1
的新变形亚结构两部分。由于新再结晶亚结构具有的相同的尺寸和形状，所以，所有的新再结晶亚结构可以视为一种亚结构，RS
i+1
，其尺寸为d
i+1
。将RS
i
产生的新变形亚结构记为比例为Rf
i
(1
‑
f
i+1...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实现热轧过程再结晶组织演变可视化的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、建立合金轧制过程动态与静态再结晶分数计算模型；S2、读取轧制工艺参数，计算各道次的应变与应变速率；S3、利用轧制温度、应变和应变速率计算轧制过程的动态再结晶分数以及相邻两道次间的静态再结晶分数；S4、将奥氏体晶粒分为未再结晶的变形亚结构晶粒与再结晶亚结构晶粒两类，计算变形亚结构晶粒与再结晶亚结构晶粒的尺寸与体积分数；S5、利用步骤S4所计算的变形亚结构晶粒与再结晶亚结构晶粒尺寸信息与体积分数，结合Vonoroi图生成对应的显微组织。2.根据权利要求1所述的一种实现热轧过程再结晶组织演变可视化的方法，其特征在于：所述步骤S1中合金为普通C
‑
Mn系钢、Nb微合金钢和Ti微合金钢中的一种，每一种合金的化学成分按重量百分比均为0.01％～0.10％的C、0.8％～1.5％的Si、0.15％～2.5％的Mn、0～0.015％的S、0～0.019％的P、0～0.08％的Nb、0～0.10％的Ti，其余为Fe和冶炼时存在的杂质。3.根据权利要求1所述的一种实现热轧过程再结晶组织演变可视化的方法，其特征在于：所述步骤S2中的轧制工艺参数包括轧制温度、轧制各道次钢板厚度、轧制速度、各轧制机架轧辊直径。4.根据权利要求1所述的一种实现热轧过程再结晶组织演变可视化的方法，其特征在于：所述步骤S4中计算变形亚结构晶粒的尺寸根据轧制前的晶粒尺寸以及轧制的压下率进行计算。5.根据权利要求1所述的一种实现热轧过程再结晶组织演变可视化的方法，其特征在于：所述步骤S4中计算再结晶亚结构晶粒的尺寸依据动态与静态再结晶分数计算模型晶粒长大模型和静态再结晶后晶粒尺寸。6.根据权利要求1所述的一种实现热轧过程再结晶组织演变可视化的方法，其特征在于，所述步骤S4包括以下步骤：S4.1、奥氏体显微组织M的集合为M＝{S1，S2，
…
}，其中S为不同形状的亚结构，亚结构为计算奥氏体显微组织演变过程的基本单位，，每类亚结构包含的奥氏体的晶粒尺寸和形状均一致，将亚结构分为两类，分别为晶粒呈圆形的再结晶亚结构RS和晶粒呈椭圆形的变形亚结构DS，再结晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹光明，崔春圆，刘建军，曹阳，张成德，姜淇铭，赵迪，刘振宇，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：