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大型H型钢控制冷却研究

陈松  
【摘要】:大型H型钢由于其优越的力学性能,在国民经济建设的各个方面得到了广泛的应用。H型钢由于断面形状复杂,在冷却过程中不可避免地出现温度分布不均匀的现象,使其存在断面温差,从而使H型钢内部出现残余应力,导致H型钢出现波浪、开裂等质量缺陷,严重影响了H型钢的机械性能和使用性能,特别是对于大型H型钢,问题尤其突出。本课题以规格为H300?300?15?10,材质为Q235的大型H型钢为研究对象,采用喷雾冷却方法对大型H型钢进行控制冷却。研究各冷却工艺参数对大型H型钢组织和性能的影响。利用Pro-E软件建立H型钢实体模型,并利用有限元软件ANSYS对H型钢的控制冷却过程进行有限元模拟。根据Q235钢的静态连续转变曲线(CCT曲线),确定有限元模拟和冷却实验时的开冷温度、终冷温度、冷却速度等参数。本文对不同的冷却方案进行有限元模拟,分析每个方案的H型钢温度分布情况,选择温差较小的一组做为最佳的控制冷却参数。课题组自行研制设计了一套适用于大型H型钢的喷雾冷却平台,根据Q235的CCT曲线和有限元模拟结果,制订不同的控制冷却方案,进行喷雾冷却实验。由于腹板薄,散热快,因此在进行冷却实验时主要针对翼缘进行喷雾冷却。对喷雾冷却后的H型钢进行金相组织和力学性能分析。研究不同冷却工艺参数对H型钢组织及力学性能的影响,选择最优的冷却参数。控制余热淬火时的喷雾冷却工艺参数,降低翼缘和腹板因自回火而产生较大的温差。从而实现对翼缘和腹板应力差的有效控制。降低大型H型钢内部的残余应力,并实现组织细化,提高H型钢的综合机械性能。


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