轧制生产一直是钢铁生产中的主要成型方式之一。对轧制过程进行分析进而得到轧制生产过程的各种参数对轧制新产品的开发和生产工艺的改进具有非常重要的意义。热连轧过程是一个非常复杂的金属塑性大变形成形过程,通过传统的分析手段对热连轧过程进行分析具有一定的难度,并且需要耗费大量的人力物力。随着计算机数值模拟技术的发展,通过有限元手段对轧制过程进行模拟已经得到了逐步的应用,可以节省大量的资源。 本论文结合东北特钢集团棒线材连轧厂的实际情况,以棒线材热连轧过程作为研究对象,借助大型商用有限元软件DEFORM和MSC.Marc,分别采用刚塑性有限元和隐式动力弹塑性有限元方法,结合分段模拟技术,建立了棒线材轧制全过程的热力耦合三维有限元模型。模型采用实际生产线的轧制参数。在分段模型之间利用数据传递技术将前一段模型模拟结果传递给下一段模型。 应用所建立的有限元模型分别在DEFORM和MSC.Marc平台下模拟了φ8mmGCrl5线材从出炉到终轧共26道次的轧制过程,得到了轧件在轧制过程中的轧制速度场、温度场、应变场、轧制力等参数。为了验证模型模拟结果的准确性,对温度模拟结果与实际测量值进行了比较,吻合较好。 同时论文还对MSC.Mare平台下隐式动力和隐式静力弹塑性有限元方法的φ8mmGCrl5线材前16道次热连轧过程三维热力耦合有限元模拟结果进行了比较。得出在相同条件下,隐式动力学模型的计算效率高于隐式静力学模型,隐式动力学模型和隐式静力学模型得出的温度、应变、轧制力等模拟结果基本一致。