小H型钢控制冷却系统温度场有限元分析及试验研究

摘要

H型钢强度高、结构自重轻和设计灵活,得到广泛的应用,带动了数以百计新兴产业的发展。H型钢控制冷却技术的发展提高了其强度,节省了资源,节约了生产成本,提高了综合性能,因此开展H型钢控制冷却技术的研究具有重要意义。
　　 本文主要研究内容如下:
　　 1.控制冷却原理的理论分析。对钢铁冷却强化机理及冷却强化技术的控制要点做研究分析,并结合现场条件提出冷却段划分的依据,为轧制过程温度场的有限元模拟和试验研究提供理论依据。
　　 2.有限元模拟研究。结合现场工艺参数设定,对断面不同位置处提出了温度场计算的初始和热边界条件,用ANSYS有限元分析软件对轧制过程和控冷过程H型钢断面在温度场变化情况进行仿真分析。仿真结果显示,轧制过程的模拟值与实测值基本相符。利用ANSYS软件对控冷过程温度场分布进行模拟,结果显示在控冷开始阶段,表面温度迅速降低,心部温度降低缓慢,控冷结束后,表面温度有一个短暂的回升,内外温度趋于一致,从而为下一步的在线试验研究提供了理论基础。
　　 3.在线试验研究。根据仿真结果及控冷工艺因素选择三种方案进行试验,通过对各方案的温度分布规律、金相组织和力学性能分析进行研究比较,结果显示方案一温降幅度大,冷却速度较高,能显著提高产品力学性能；方案二因冷却时间较短,冷却速度高,产品各处冷却较为均匀,温度分布较为合理,性能也相当均匀；方案三因冷却水压力低,冷却时间短,冷却效果不明显。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 课题研究目的意义

1.3 国内外小H型钢的发展概况

1.4 高性能H型钢的理论研究

1.5 本课题研究内容与主要技术方案

1.5.1 课题主要研究内容

1.5.2 主要技术方案

第2章 控制冷却原理

2.1.冷却原理

2.2 冷却段的划分

2.3 屈服强度计算

2.3.1 屈服强度计算式[32]

2.3.2 Q235钢屈服强度核算

2.3.3 Q345钢屈服强度估算与实测

2.4 本章小结

第3章 轧制过程温度场的有限元模拟研究

3.1 生产工艺参数

3.1.1 工艺规程

3.1.2 孔型布置

3.1.3 轧辊尺寸

3.2 现场测温数据的分析

3.3 轧制过程温度场的模拟分析

3.3.1 轧制过程温度场分析方案的确立

3.3.2 有限元软件Ansys简介

3.3.3 有限元分析过程相关问题的阐述

3.3.3 模拟结果与分析

3.4 控制冷却过程模拟

3.5 有限元模拟结论

3.6 本章小结

第4章 在线控冷试验研究

4.1 方案一的控冷试验及分析

4.1.1 温度分布规律

4.1.2 金相组织

4.1.3 力学性能分析

4.2 方案二的控冷试验及分析

4.2.1 温度分布规律

4.2.2 金相组织

4.2.3 力学性能分析

4.3 方案三的控冷试验及分析

4.3.1 温度分布规律

4.3.2 金相组织

4.3.3 力学性能分析

4.4 三种方案之比较

4.5 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢