高速钢冷轧工作辊感应淬火过程数值模拟及工艺优化

发布时间：2021-04-24 05:34

　　工作辊是轧机的重要组成部件,其使用性能和服役时间影响着整个轧制生产线的生产效率和轧件质量。感应淬火工艺具有低能耗、高效率和对环境污染少等突出优点,被广泛应用于大型轧辊的表面硬化处理。大型冷轧辊感应淬火试验成本高,相关的设备较复杂,同时轧辊的淬硬层深度、应力变化情况难以测量,因此通过有限元软件模拟轧辊的感应淬火过程,优化其淬火工艺,提高大型工作辊的使用性能具有十分重要的研究意义。本文通过对在不同加热速率,不同加热温度及不同保温时间处理后的新型冷轧工作辊用高速钢试样进行金相实验,并测定其晶粒尺寸,分析加热速率、加热温度和保温时间对实验钢奥氏体晶粒长大规律的影响,得到了实验钢不同加热速率、不同加热温度和不同保温时间的奥氏体晶粒长大模型,为后续热处理过程中的加热工艺制定提供理论依据。对不同温度下应力水平对马氏体相变动力学的影响进行研究,利用Gleeble-3800热模拟机模拟轧辊在应力约束下的感应淬火过程,对淬火后试样进行X射线衍射、金相实验等一系列的测试及分析,同时结合有限元软件建立应力约束下的马氏体相变模型,并对其进行修正。最后利用DEFORM软件对新型冷轧工作辊的感应淬火过程进行系统数值... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 感应加热技术的发展概况
        1.2.1 国内外感应加热技术的发展历程
        1.2.2 感应加热技术的基本原理
        1.2.3 感应加热技术的工业应用及研究现状
    1.3 高速钢轧辊的研究进展
        1.3.1 冷轧辊材料的发展概况
        1.3.2 高速钢轧辊的成分特征
        1.3.3 高速钢轧辊的生产制造
        1.3.4 高速钢轧辊的热处理工艺
    1.4 轧辊感应淬火过程的数值模拟研究现状
    1.5 课题来源及研究内容
第2章 冷轧工作辊用高速钢晶粒长大规律研究
    2.1 实验材料及原理
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 实验原理
    2.2 实验设备及方法
        2.2.1 实验设备
        2.2.2 实验方法
    2.3 实验结果及分析
        2.3.1 微观组织形貌与晶粒尺寸检测结果
        2.3.2 加热速率的影响
        2.3.3 加热温度的影响
        2.3.4 保温时间的影响
        2.3.5 奥氏体晶粒长大模型的建立
    2.4 本章小结
第3章 应力约束下马氏体相变规律研究
    3.1 实验材料
    3.2 实验方法
        3.2.1 Gleeble实验
        3.2.2 X射线衍射实验
        3.2.3 金相实验
    3.3 实验结果与分析
        3.3.1 XRD物相分析
        3.3.2 微观组织分析
    3.4 应力约束下马氏体相变模型的建立
        3.4.1 几何模型
        3.4.2 应力场分析
        3.4.3 马氏体相变模型的建立
        3.4.4 拟合结果对比
    3.5 马氏体相变模型的验证
    3.6 本章小结
第4章 新型冷轧工作辊感应淬火过程数值模拟
    4.1 引言
    4.2 DEFORM软件介绍
    4.3 工作辊模型的建立
        4.3.1 几何模型
        4.3.2 网格划分
        4.3.3 边界条件设置及基本假设
    4.4 工作辊材料的基本参数
        4.4.1 CCT曲线
        4.4.2 热物性参数
        4.4.3 力学性能参数
    4.5 感应淬火工艺的确定
        4.5.1 加热电源频率
        4.5.2 预热温度
        4.5.3 工作辊的移动速度
        4.5.4 电流密度
        4.5.5 冷却方式
    4.6 感应淬火过程分析
        4.6.1 温度场分析
        4.6.2 应力场分析
        4.6.3 组织场分析
    4.7 感应淬火数值模拟的实验验证
    4.8 本章小结
第5章 工作辊感应淬火工艺优化
    5.1 正交试验方法的理论概述
        5.1.1 正交试验设计方法的简介
        5.1.2 正交试验设计方法的步骤和应用
    5.2 基于正交试验方法的感应淬火数值模拟
        5.2.1 感应淬火后的工作辊性能要求
        5.2.2 正交表的设计
        5.2.3 数值模拟实验结果与分析
    5.3 感应淬火工艺优化
        5.3.1 温度场对比分析
        5.3.2 应力场对比分析
        5.3.3 组织场对比分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]轧辊服役损伤行为及失效机制研究[J]. 陈星,刘新灵,陶春虎,李志忠.  失效分析与预防. 2018(01)
[2]正交试验优选土茯苓提取液的澄清工艺[J]. 王冬梅,朱伟,袁小红,卢传坚.  吉林中医药. 2018(02)
[3]Cr8钢轧辊最终热处理过程数值模拟与实验研究[J]. 王葛,刘智超,常旭东,韩大阔,李强.  材料热处理学报. 2016(06)
[4]感应加热在铸旋铝合金车轮中的应用[J]. 常海平,李昌海,万奇亮.  精密成形工程. 2016(02)
[5]利用正交试验设计优化冷弯成形工艺参数[J]. 胡盛德,郭志旺,肖颐,吴晓冬.  轧钢. 2015(03)
[6]感应淬火的频率选择[J]. 林信智,齐松涛,赵文龙.  金属热处理. 2015(03)
[7]感应加热技术的发展及应用[J]. 张华东.  轻工科技. 2015(02)
[8]正交设计和均匀设计在优化噻虫胺悬浮剂物理稳定性上的应用[J]. 李北兴,王伟昌,张大侠,王凯,管磊,刘峰.  中国农业科学. 2015(02)
[9]冷轧辊双频感应淬火热处理工艺探讨[J]. 华陈亮,张伟,王甫.  武汉工程职业技术学院学报. 2014(03)
[10]大型盾构机用轴承钢奥氏体晶粒长大模型[J]. 张丹,刘雅政,周乐育,韩强,霍朝霞,李忠之.  钢铁. 2014(06)



本文编号：3156778