钢轧制工艺通过施加高压实现钢材形状和性能的优化。然而，轧制过程中涉及复杂的热机械-冶金耦合现象，如动态再结晶、硬化和相变等，对钢材性能有显著影响。传统的实验优化方法难以全面捕捉这些多尺度、多物理场耦合行为，因此，基于有限元模拟的建模技术成为探索钢轧制工艺的核心工具。
尽管有限元模拟在钢轧制研究中应用广泛，但仍存在以下不足：
缺乏冷轧与热轧微观结构演变的全程整合模型；
动态再结晶与温度变化的耦合研究深度不够；
现有模拟方法在复杂几何轧制工艺中的适用性有限。
最近，首尔国立大学的Myoung-Gyu Lee教授及其团队综述了钢轧制中微观结构演变的建模与仿真方法。研究涵盖了冷轧和热轧工艺的微观结构变化及力学性能的预测，提出了多尺度耦合建模的新框架，并结合晶体塑性（CP-FEM）与Monte Carlo方法探索微观结构的异质性演变。
相关研究成果以“Modeling and Simulation of Steel Rolling with Microstructure Evolution: An Overview”为题目发表于Steel Research International 期刊2023年第94卷，论文作者为：Seo Yeon Jo, Seojun Hong, Heung Nam Han, Myoung-Gyu Lee*。
该论文的主要研究结果与结论如下：
1.冷轧：
增加轧制变形量显著提高位错密度和材料硬度；
冷轧后再结晶过程消除位错并细化晶粒，改善材料性能。
2.热轧：
动态再结晶在高温条件下显著发生，随机化晶粒结构并提高显微组织均匀性；
冷却速率和轧制变形量显著影响钢材最终力学性能。
3.模拟技术：
Johnson-Cook经验模型适用于简单条件的预测；
晶体塑性结合有限元法在复杂条件下表现更优，特别是预测微观结构异质性方面。
4.多尺度建模框架：
- 提出了整合动态相变、晶体塑性及热机械耦合的新型多尺度建模方法，显著提升预测精度。
该论文中共有图片9张、表格8个，部分图片和表格如下：
图1. 热轧和冷轧工艺的示意图
图2. 冷却过程涉及的物理场和耦合相互作用
图3. 模拟变形后再结晶晶粒和储存能量的结果
图4. 集成的CPFEM-PFM方法
图5. a) 15V38钢圆棒和轧辊的有限元建模；b) 热轧后横截面的塑性应变分布。
图6. 集成的CPFEM-CA方法
图9. 空冷过程中预测的相变体积分数
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