Cr8锻钢工作辊最终热处理过程数值模拟

发布时间：2017-07-29 16:06

  本文关键词：Cr8锻钢工作辊最终热处理过程数值模拟

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【摘要】：在我们的社会生活和生产中,轧制产品的应用非常广泛。随着社会对轧制产品产量和质量的要求不断提高,冷、热轧机不断向高速化、大型化和高精度方向发展,对轧机工作辊的使用性能提出了越来越高的要求。要提高锻钢轧辊使用性能,一方面需要改进其冶炼和锻造工艺,另一方面则需要优化其热处理生产工艺。轧机工作辊的最终热处理在很大程度上决定了其最终使用性能,是轧辊生产中最为关键的环节。然而工作辊在最终热处理或使用过程中,常会由于内应力过大等原因,而可能会发生剥落、热裂甚至断辊的现象,给企业造成巨大的经济损失。因此研究锻钢工作辊的最终热处理工艺具有重要意义。考虑到Cr8锻钢工作辊坯料的热物性参数和力学性能等参数不完整,因此本文首先通过基础实验,获得了Cr8钢的CCT曲线和TTT曲线;采用差示扫描量热仪(DSC)测量了坯料在不同温度下的比热容;采用热膨胀仪测量了坯料的热膨胀系数;并使用Gleeble-3500测量其抗拉强度、屈服强度等力学性能。在前期实验工作的基础上,综合考虑了相变潜热和相变塑性等因素,利用非线性有限元方法,建立了Cr8锻钢冷轧工作辊在最终热处理过程中的温度场、组织场和应力应变场相互耦合的数学模型;利用Pro/E软件和Hypermesh建立了该工作辊的八分之一三维几何模型和有限元模型;结合实际生产情况,并利用有限元仿真DEFORM通过多次数值模拟,确定了该冷轧工作辊的淬火加热工艺;并重点分析了该工作辊的淬火工艺。分析了连续喷雾淬火工艺及间歇喷雾淬火工艺的优缺点,给出了Cr8锻钢冷轧工作辊的合理热处理工艺。
【关键词】：Cr8钢 冷轧工作辊 数值模拟 喷雾淬火
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG162.6
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 课题的背景和意义10-11
• 1.2 冷轧工作辊的研究进展11-12
• 1.3 锻钢冷轧工作辊的生产12-16
• 1.3.1 钢锭的冶炼与锻造13
• 1.3.2 轧辊热处理13-16
• 1.4 热处理过程的数值模拟16-17
• 1.4.1 数值模拟的特点16
• 1.4.2 热处理数值模拟技术研究概况及展望16-17
• 1.5 本文的主要研究内容和研究意义17-19
• 1.5.1 研究内容17-18
• 1.5.2 研究意义18-19
• 第2章 Cr8材料参数的实验测定19-33
• 2.1 实验用钢成分19-20
• 2.1.1 荧光光谱仪简介及测试原理19-20
• 2.1.2 试样制备及检测结果20
• 2.2 定压比热容20-25
• 2.2.1 实验设备20-21
• 2.2.2 测试方法21-23
• 2.2.3 实验过程及结果分析23-25
• 2.3 热膨胀系数25-26
• 2.3.1 实验设备25
• 2.3.2 实验过程及结果分析25-26
• 2.4 CCT与TTT曲线测定26-28
• 2.5 力学性能测定28-32
• 2.5.1 设备简介28-29
• 2.5.2 工作原理29
• 2.5.3 实验过程29-30
• 2.5.4 实验原理及结果分析30-32
• 2.6 本章小结32-33
• 第3章 轧辊热处理数值模拟有限元理论33-47
• 3.1 温度场的计算模型33-38
• 3.1.1 固体热传导的控制方程33-34
• 3.1.2 初始条件和边界条件34-35
• 3.1.3 温度场有限单元方程35-37
• 3.1.4 时间的离散37
• 3.1.5 相变潜热37-38
• 3.2 组织场的计算38-41
• 3.2.1 按等温转变曲线模拟39-41
• 3.2.2 按连续转变曲线模拟41
• 3.3 应力场的计算41-46
• 3.3.1 弹塑性应力应变关系42-44
• 3.3.2 相变塑性的处理44-45
• 3.3.3 热弹塑性问题的计算45-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第4章 材料性能参数及工作辊热处理工艺47-54
• 4.1 Cr8钢热物性参数47
• 4.1.1 热物性参数47
• 4.1.2 力学性能参数47
• 4.2 建立工作辊几何模型47-48
• 4.3 建立轧辊有限元模型及确定边界条件48-51
• 4.3.1 建立有限元模型48-49
• 4.3.2 确定边界条件49-51
• 4.4 Cr8锻钢冷轧工作辊最终热处理工艺51-53
• 4.5 本章小结53-54
• 第5章 工作辊最终热处理工艺数值模拟54-78
• 5.1 加热过程分析54-58
• 5.1.1 温度场分析54-55
• 5.1.2 组织场分析55-56
• 5.1.3 应力场分析56-58
• 5.2 淬火过程分析58-69
• 5.2.1 连续喷雾淬火分析59-65
• 5.2.2 间歇喷雾淬火分析65-69
• 5.3 回火过程数值模拟69-75
• 5.3.1 温度场分析69-71
• 5.3.2 组织场分析71
• 5.3.3 应力场分析71-75
• 5.4 数值模拟的实验验证75-76
• 5.5 本章小结76-78
• 结论78-79
• 参考文献79-82
• 读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果82-83
• 致谢83-84
• 作者简介84

【参考文献】

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1 赵士光;Cr8型冷轧辊用钢淬火回火工艺研究[D];燕山大学;2012年

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本文编号：589950