大直径棒材在线淬火—回火关键技术的研究

发布时间：2017-04-10 22:38

  本文关键词：大直径棒材在线淬火—回火关键技术的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前,棒材一般采用离线的方式进行热处理,生产效率低且成本较高。在线热处理(淬火-回火)是大棒材生产中先进的生产工艺,此工艺使棒材具有较好综合机械性能的同时,还能节约能源,提高生产效率。目前,棒材在线热处理技术的研究集中于中小规格,而对大直径棒材(Φ50~150mm)在线淬火-回火技术的研究则相对较少。本文以45钢、40Cr钢和42CrMo钢等大直径棒材为研究对象,采用实验与数值模拟相结合的方法对大棒在线淬火-回火过程中的关键理论和技术问题进行研究,为大直径棒材在线淬火线-回火技术的开发及现场生产提供了依据。主要研究内容如下:通过淬火试验确定淬火临界冷却速度作为判定三种钢种最大淬硬层深度的依据。通过实验与有限元模拟方法相结合,研究了淬火水压对不同规格棒材最大淬硬层深度的影响规律,通过分析比较确定了合适的淬火水压。计算不同规格棒材最大淬硬层深度,以及基于最大淬硬层深度所需最长淬火时间,为在线淬火线的设计提供参考依据。通过回火试验测定棒材不同条件下回火时的硬度。结果表明:随着回火温度(时间)的升高(延长),回火后棒材截面硬度均不断降低,且回火温度对回火硬度影响程度更大。回归出三种钢种棒材表面回火硬度随回火温度及回火时间变化的函数关系式。研究了回火工艺对棒材组织与性能的影响规律:随着保温时间的延长,碳化物的析出更加弥散,回火后棒材获得更好的强度与塑韧性配合,沿径向各项性能更加均匀。根据产能要求进行计算,提出采用感应加热作为棒材回火加热的方式。对实际棒材感应加热过程进行了数值模拟,确定了合适的回火线工艺制度。本文对不同直径棒材感应加热过程中温度场进行分析,结果表明该工艺条件满足高温回火的要求,而且比传统加热炉回火节省大量时间。计算不同直径棒材产量,为在线回火线的建设提供参考。基于最大淬硬层深度,模拟了不同直径棒材淬火及自回火的温度场,研究了不同规格棒材实现高温自回火的可能性。同时,基于不同的淬硬层深度,探讨了不同规格棒材自回火情况。
【关键词】：大直径棒材 在线淬火 在线回火 数值模拟
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG162.8
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 在线淬火的特点10-11
• 1.2 在线回火的特点11-13
• 1.2.1 感应加热回火12-13
• 1.2.2 棒材余热自回火13
• 1.3 在线淬火的研究现状13-14
• 1.4 感应加热数值分析的研究14-16
• 1.5 棒材自回火的研究16-17
• 1.6 本文研究的背景、目的和意义17
• 1.7 课题研究的主要内容和方法17-18
• 1.8 主要创新点18-19
• 第二章 大棒材在线淬硬层深度的计算19-33
• 2.1 棒材临界冷却速度的测定19-21
• 2.1.1 临界冷却速度的定义19-20
• 2.1.2 临界冷却速度的测量20-21
• 2.2 大棒材在线淬硬层深度的确定21-22
• 2.3 穿水试验设备的设计及淬火实验22-24
• 2.3.1 试验设备的确定22
• 2.3.2 淬火水压对棒材淬硬层深度的影响22-24
• 2.4 在线淬火过程数值模拟24-32
• 2.4.1 在线淬火过程表面换热系数的选取25
• 2.4.2 棒材最大淬硬层深度计算25-28
• 2.4.3 有限元结果的验证28-30
• 2.4.4 基于最大淬硬层深度所需最长淬火时间30-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 合金钢棒材在线回火基础研究33-50
• 3.1 回火工艺参数的设定及实验方法33-34
• 3.1.1 工艺参数的确定33-34
• 3.1.2 回火实验方法及步骤34
• 3.2 回火工艺对淬火钢硬度的影响规律34-41
• 3.2.1 45钢回火试验数据34-37
• 3.2.2 40Cr钢回火试验数据37-39
• 3.2.3 42CrMo钢回火试验数据39-41
• 3.3 回火温度及回火时间对回火硬度的影响比较41-43
• 3.4 回火时间和温度对回火硬度影响规律分析43-46
• 3.5 回火组织的研究46-47
• 3.6 回火对强韧性能影响47-48
• 3.7 本章小结48-50
• 第四章 在线感应回火线关键参数的计算50-66
• 4.1 根据产能计算回火时间50-52
• 4.2 电磁感应加热相关影响因素处理52-53
• 4.2.1 辐射和空气对流的影响及计算处理方法52-53
• 4.2.2 工件移动的影响及处理53
• 4.2.3 线圈与工件感生电流相互影响的处理53
• 4.3 数值模拟计算模型的建立53-57
• 4.3.1 问题的描述和假设54
• 4.3.2 几何模型、边界条件54-55
• 4.3.3 有限元网格的划分55-56
• 4.3.4 材料特性56
• 4.3.5 外加激励电流强度的确定56-57
• 4.3.6 初始条件的添加57
• 4.4 磁感应加热数值模拟计算分析57-63
• 4.4.1 感应加热温度场分析57-60
• 4.4.2 加热布置方式的确定60
• 4.4.3 加热时棒材运行速度的影响60-61
• 4.4.4 在线淬火-感应加热回火制度的确定61-63
• 4.5 钢种及线圈直径的影响63-64
• 4.5.1 对其他钢种的计算63-64
• 4.5.2 线圈直径的影响64
• 4.6 本章小结64-66
• 第五章 棒材淬火-自回火的研究66-71
• 5.1 典型规格钢种自回火的研究66-67
• 5.2 短时淬火及自回火的计算67-68
• 5.3 自回火保温坑模拟试验68-70
• 5.4 本章小结70-71
• 第六章 结论71-72
• 参考文献72-77
• 在学研究成果77-78
• 致谢78

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;俄罗斯将举办国际感应加热学术交流会[J];金属热处理;2009年04期

2 田文华;;推动感应加热应用 促进行业技术进步[J];金属加工(热加工);2011年13期

3 牟俊茂;刘光信;张明;;大功率锻造感应加热系统的设计与应用[J];金属加工(热加工);2012年21期

4 汤景明;感应加热与节能[J];电工技术杂志;1982年02期

5 伊占坤;;金相法测定感应加热钢的临界点[J];冶金分析与测试(冶金物理测试分册);1985年01期

6 吉德宝;;感应加热操作工的好助手[J];金属热处理;1986年11期

7 蒲卫华;感应加热发展简史(英)[J];电炉;1987年03期

8 张湘滨;脉冲式节能感应加热炉[J];电炉;1988年02期

9 戚宗刚,柳鹏,陈辉明;感应加热调功方式的探讨[J];金属热处理;2003年07期

10 Fabien Marquis;;热处理的高端感应加热方案[J];机械工人;2006年09期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 杨晓光;汪友华;刘福贵;;三维有限元法在横向磁通涡流感应加热中的应用[A];全国电工理论与新技术学术年会（CTEE'2001）论文集[C];2001年

2 赵晶;齐铂金;陈景武;;感应加热中延伸电缆的选择和设计[A];第十次全国焊接会议论文集（第2册）[C];2001年

3 李宏;刘焕;;感应加热用中高频电源技术的新进展[A];中国电工技术学会电力电子学会第八届学术年会论文集[C];2002年

4 潘三强;徐哲;孔亚广;薛安克;;基于神经网络的连铸坯感应加热过程温度预测模型研究[A];中国计量协会冶金分会2012年会暨能源计量与节能降耗经验交流会论文集[C];2012年

5 刘志琴;张惠娟;胡旭东;颜威利;;电磁涡流加热有限元分析[A];中国电工技术学会低压电器专业委员会第十一届学术年会论文集[C];2002年

6 陈兵芽;刘莹;;感应加热石蜡驱动器的二维数值模拟[A];2008中国仪器仪表与测控技术进展大会论文集（Ⅰ）[C];2008年

7 吴强;张雪彪;刘玉君;;基于水火弯板工艺的钢板感应加热方式对比性研究[A];第四届全国船舶与海洋工程学术会议论文集[C];2009年

8 赵飞;耿程飞;张永亮;;基于DSP的全数字化感应加热控制系统研究[A];全国冶金自动化信息网2013年会论文集[C];2013年

9 吴建敏;;感应加热重熔技术最新进展——真空/气体保护气氛感应加热重熔炉[A];第八届中国铸造协会年会论文集[C];2008年

10 黄兵;;IH磁感应加热分析[A];《IT时代周刊》论文专版（第296期）[C];2014年

中国重要报纸全文数据库 前8条

1 ;感应加热还原炼镁装置[N];中国有色金属报;2003年

2 赵志伟;洛阳民企攻克世界节能难题[N];洛阳日报;2007年

3 成都 彭春梅荐;一种新型感应加热电饭煲[N];电子报;2014年

4 记者 吴夏炎邋岳双才 通讯员 郭青;西气东输二线用X80感应加热弯管通过鉴定[N];中国石油报;2008年

5 ;QHeat长材和板带感应加热系统介绍[N];世界金属导报;2014年

6 江苏 沈亦飞 董强;电磁炉一个机心带多个感应加热线圈[N];电子报;2005年

7 江苏 黄启军;KGPS型宽频带感应加热中频炉的“怪病”[N];电子报;2007年

8 江苏 沈亦飞;电磁灶双组感应加热线圈[N];电子报;2004年

中国博士学位论文全文数据库 前7条

1 于建英;橡塑类机械内置式双边电磁感应加热关键技术研究[D];沈阳工业大学;2015年

2 杨晓光;横向磁通感应加热及其优化问题的研究[D];河北工业大学;2004年

3 庞玲玲;行波感应加热问题的研究及粒子群算法的改进[D];河北工业大学;2011年

4 赵前哲;钢棒生产线感应加热过程的数值模拟及实验研究[D];华北电力大学;2013年

5 陈明祥;基于感应加热的MEMS封装技术与应用研究[D];华中科技大学;2006年

6 刘文明;感应局部加热封装技术及其应用研究[D];华中科技大学;2010年

7 刘浩;连铸直轧电磁感应补偿加热过程数值模拟技术的研究与开发[D];华中科技大学;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 陈芳芳;注塑机料筒电磁感应加热实验研究与数值模拟[D];西安工业大学;2015年

2 罗穆峰;同步器齿套感应加热仿真分析及其电源设计[D];江西理工大学;2015年

3 薛子文;感应加热制备太阳能级铸造准单晶硅生长机理研究[D];宁夏大学;2015年

4 陈诚;钢板移动式感应加热水火弯板工艺的研究[D];大连理工大学;2015年

5 杨雪;中频感应加热场路耦合的研究[D];河北工业大学;2015年

6 陈芳;基于IGBT的20kW电磁感应加热设备的研究[D];电子科技大学;2015年

7 邓艳波;电磁感应加热控制电路的设计与实现[D];电子科技大学;2015年

8 徐昱;三维移动式感应加热弯板成形有限元模拟研究[D];重庆交通大学;2015年

9 许道玉;钛及钛合金锭感应加热控制系统的应用研究[D];西安石油大学;2015年

10 陈利斯;船用柴油机半组合式曲轴红套工艺的研究与设计[D];青岛理工大学;2015年

  本文关键词：大直径棒材在线淬火—回火关键技术的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：297700