高碳钢线材高速轧制过程的数值模拟与实验研究

《steel research international》：Numerical Simulation and Experimental Investigation of the High-Speed Rolling Process for High-Carbon Steel Wire Rods

高碳钢线材在多道次热轧过程中，通过热模拟实验与有限元模型结合，系统研究变形行为与显微结构演变规律。创新性地将超动态再结晶（MDRX）与静态再结晶（SRX）动力学纳入传统动态再结晶（DRX）分析框架，采用分段有限元方法显著提升计算效率。实验表明，优化工艺参数可使晶粒尺寸细化至17.1μm，为高速线材生产提供可靠仿真策略，支持微观组织调控与性能优化设计。

　　

摘要

由于高强度和优异的疲劳抗性，高碳钢丝杆被广泛用于预应力钢丝、弹簧和轮胎帘线中，其性能在很大程度上取决于热轧和冷却过程中的复杂热机械条件。在本研究中，通过热模拟实验和有限元建模系统地研究了82Mn钢在多道次热轧过程中的变形行为和微观结构演变。除了传统的动态再结晶（DRX）分析外，本研究还创新地将元动态再结晶（MDRX/SRX）动力学整合到轧制模拟框架中，填补了以往研究的空白。通过实验校准的本构模型和再结晶模型被应用于分段有限元方案中，与整体式方法相比显著提高了计算效率。在不同工艺参数下分析了温度、晶粒尺寸和再结晶行为的变化，模拟结果表明，在DRX、MDRX和SRX的共同作用下，平均晶粒尺寸细化至17.1微米。本研究为高速钢丝杆的生产提供了可靠且高效的模拟与优化策略，有助于改进微观结构控制和产品性能的设计。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。