SPA-H鋼是日本開發(fā)的耐大氣腐蝕高耐候結(jié)構(gòu)鋼,具有極強(qiáng)的耐大氣和海水腐蝕能力,是船運(yùn)集裝箱的理想材料。由于其使用環(huán)境特殊,對鋼板表面質(zhì)量要求甚高。而SPA-H鋼板在CSP生產(chǎn)連軋過程中表面存在高溫氧化,有必要對它的氧化行為進(jìn)行研究,用以指導(dǎo)生產(chǎn)。本文將SPA-H鋼板分別在360℃、460℃、560℃、660℃、760℃、860℃、960℃和1060℃八種溫度下進(jìn)行60分鐘高溫氧化,用以研究其氧化動力學(xué)規(guī)律。采用掃描電子顯微鏡(SEM)和X射線衍射(XRD)分析研究氧化皮形貌、結(jié)構(gòu)組成和抗高溫腐蝕性能。并應(yīng)用有限元ANSYS/LS-DYNA顯式算法對CSP生產(chǎn)過程的軋制力、應(yīng)力應(yīng)變場和溫度場進(jìn)行了數(shù)值模擬。 實(shí)驗(yàn)研究了SPA-H鋼的高溫氧化性能。氧化動力學(xué)曲線表明SPA-H鋼在360℃和460℃的氧化增重與時間的關(guān)系遵循對數(shù)規(guī)律,560℃時遵循直線規(guī)律,660℃以后的氧化在初期為直線規(guī)律,氧化進(jìn)行一段時間后呈拋物線規(guī)律。X衍射分析表明SPA-H鋼的的形成溫度在560～660℃之間。SEM分析表明SPA-H鋼在560℃下時氧化膜很薄,氧化物組織致密,晶粒細(xì)小,分布均勻, 660℃以后有凹坑、孔洞、裂紋等缺陷,氧化皮疏松、粘結(jié)性差,氧化膜在熱應(yīng)力和生長應(yīng)力的作用下容易開裂、剝落。上述結(jié)論表明SPA-H鋼在560℃下具有良好的抗高溫氧化性能,660℃以上其氧化膜已失去了良好的抗高溫氧化性能。FeO 研究了該鋼在連軋過程中軋制力隨時間的變化規(guī)律。研究表明:壓下量越大,對軋件的軋制力越大,最大軋制力越大。 研究了該鋼連軋過程中應(yīng)力應(yīng)變場隨時間的變化規(guī)律。分別對單道次軋制過程中側(cè)面和中心兩點(diǎn)的應(yīng)力場和各道次同一子步Mises應(yīng)力進(jìn)行分析。分析結(jié)果表明:軋件在整個道次的軋制過程中,側(cè)面Mises應(yīng)力比中心大;軋件在軋制變形區(qū)內(nèi)的應(yīng)力最大;不同道次后面道次的Mises應(yīng)力比前面道次的應(yīng)力大。分別對單道次應(yīng)變場和各道次應(yīng)變場進(jìn)行分析,分析結(jié)果表明:同一道次中還未進(jìn)入軋輥輥縫部分Mises總應(yīng)變最小,從輥縫出來后,應(yīng)變達(dá)最大并保持恒定,不同道次后面道次的Mises總應(yīng)變比前面道次的應(yīng)變大。 研究了該鋼連軋過程中溫度場隨時間的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明:高壓水除鱗對帶鋼溫度場影響相當(dāng)大,在高壓水除鱗后,帶鋼側(cè)面端部及表面溫度顯著下降,帶鋼中心的溫度基本保持不變,表面和芯部溫度梯度大,除鱗后由于軋件內(nèi)部熱傳導(dǎo),溫度梯度越來越小,最后整個軋件除端部外溫度趨于均勻。
【學(xué)位單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2007
【中圖分類】：TG142.15
【部分圖文】：

圖 2.7 軋件第 10#子步Mises應(yīng)力分布云圖a ) 精軋第一道次 ; b ) 精軋第二道次 ; c ) 精軋第三道次 ;d ) 精軋第四道次 ; e ) 精軋第五道次 ; f ) 精軋第六道次36

軋輥輥身和輥徑分別采用各向同性彈性和剛性體材料模型。S-DYNA求解軋制力學(xué)問題時，對實(shí)體進(jìn)行質(zhì)量縮放[54-57]，成 785000，這樣會很大的加快計算速度，但同時計算結(jié)果會程是一個典型的非線性接觸問題，這種非線性問題既非材料性，而是邊界條件非線性，要解決軋制過程中的接觸問題有兩間的接觸狀態(tài)隨著載荷的施加是不斷變化的；二是要考慮摩難。Surface to Surf Automatic(ASTS)接觸能很好的反映平面面間的接觸，因此本文選用Surface to Surf Automatic(ASTS義兩個接觸，即軋件與工作輥輥身間的接觸和工作輥輥身和。本文六道次精軋均滿足摩擦角 β 大于咬入角α ，都能實(shí)現(xiàn)自實(shí)體接觸所產(chǎn)生的摩擦力，作為軋件加速的推動力。道次精軋完整實(shí)體模型如圖 2.2 所示，由于其結(jié)構(gòu)對稱，故限元模型如圖 2.3 所示。

圖 2.3 板帶單道次精軋有限元初始模型體在各道次的單元個數(shù)如表 2.2 所示。表 2.2 各道次單元個數(shù)F1 F2 F3 F4 F5 4000 4000 4000 4000 4000 身 12960 12960 12960 12900 12900 徑 109 114 93 105 118 身 22160 21700 24740 22040 22040 徑 165 168 189 187 170 數(shù) 39394 38942 41982 39232 39228 制力模擬力是板帶軋制的一個基本參數(shù)，是帶鋼厚度和板形控制的工

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2832104