大型筒节节能热处理技术研究

发布时间：2017-08-08 16:34

  本文关键词：大型筒节节能热处理技术研究

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【摘要】：随着我国经济的快速发展和科学水平的不断进步,制造行业中对工件的性能要求进一步提高,因此工件的热处理工序所占的比重也随之增加。进入21世纪以来,热处理能耗占总能耗的比重不断增加。随着人们对节能环保型的可持续发展战略认识的提高,世界各国都在努力探求一种节能热处理技术。大型筒节是加氢反应器的重要组成部分,针对其传统的热处理周期长、能源消耗大等问题,本文探究一种既能提高大型筒节热处理后的综合力学性能又能缩短热处理时间的节能热处理方案。首先,为了提高大型筒节的冷却速度,减小淬火热应力和残余应力,并结合筒节的冷却方式建立了大型筒节的喷淋冷却数学模型和空冷数学模型。通过Jmat Pro软件和实验数据建立了大型筒节材料的CCT和TTT转变曲线,建立了组织转变数学模型。其次,通过DEFORM-2D有限元软件模拟了筒节轧制过程截面不同厚度处的压下率和道次轧制时间,为后期热模拟压缩实验做准备;通过DEFORM-HT模块模拟了筒节轧后热处理过程,通过模拟筒节在不同冷却方式下的温度场、应力场和组织场,为制定大型筒节最佳热处理工艺提供铺垫;通过模拟筒节正火加热过程中不同温度下所对应的奥氏体含量,为制定临界区正火温度做参照。再次,提出了大型筒节轧后余热热处理方案,利用喷淋—空冷联合冷却方法不仅能够合理控制筒节在冷却过程中的热应力和残余应力,而且能够提高筒节的冷却速度,降低筒节在后期热处理过程中的组织遗传。最后,针对大型筒节轧后心部易出现混晶和粗晶组织、热处理周期长、能源消耗大等问题,本文从热处理工艺入手,提出了升梯式和台阶式正火热处理方案,通过热处理实验和力学性能试验研究了筒节心部材料在升梯式和台阶式正火并回火热处理后的组织和力学性能,并与目前常用的等温式正火工艺对比,验证了所提出热处理工艺方案的可行性。
【关键词】：大型筒节 联合冷却 组织遗传 台阶式正火 力学性能
【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】：TE966;TG156
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 课题研究背景11-12
• 1.2 我国的能源结构和热处理发展路线12-13
• 1.2.1 我国的能源结构12
• 1.2.2 热处理发展路线12-13
• 1.3 大型筒节热处理技术发展现状13-18
• 1.3.1 余热热处理工艺研究现状13-15
• 1.3.2 正火热处理工艺研究现状15
• 1.3.3 喷淋冷却应用及其换热系数研究现状15-17
• 1.3.4 数值模拟在热处理过程中的应用17-18
• 1.4 课题研究内容与意义18-20
• 1.4.1 课题研究的内容18-19
• 1.4.2 课题研究的意义19-20
• 第2章 大型筒节热处理过程数学建模20-35
• 2.1 温度场20-26
• 2.1.1 导热基本定律20-21
• 2.1.2 二维导热微分方程21
• 2.1.3 初始条件和边界条件21-22
• 2.1.4 对流换热系数模型22-26
• 2.2 组织场26-29
• 2.2.1 组织冷却等温转变曲线和连续转变曲线27-28
• 2.2.2 扩散型组织转变数学模型28
• 2.2.3 非扩散型组织转变数学模型28-29
• 2.2.4 相变潜热计算29
• 2.3 应力场29-33
• 2.3.1 平衡方程30
• 2.3.2 几何方程30-31
• 2.3.3 物理方程31-33
• 2.4 本章小结33-35
• 第3章 大型筒节轧制和热处理过程模拟研究35-49
• 3.1 2.25Cr-1Mo-0.25V钢的材料属性35-36
• 3.2 数学建模36-37
• 3.2.1 轧制过程数学建模36-37
• 3.2.2 热处理过程数学建模37
• 3.3 大型筒节轧制过程模拟研究37-39
• 3.4 大型筒节轧后余热热处理模拟研究39-47
• 3.4.1 大型筒节轧后空冷模拟39-41
• 3.4.2 大型筒节轧后喷淋冷却模拟41-43
• 3.4.3 大型筒节轧后喷淋—空冷联合冷却模拟43-47
• 3.5 大型筒节临界区正火模拟研究47-48
• 3.6 本章小结48-49
• 第4章 大型筒节热处理实验方案49-54
• 4.1 实验材料49
• 4.2 实验方案49-52
• 4.2.1 大型筒节轧后余热热处理实验49-50
• 4.2.2 大型筒节正火热处理实验50-52
• 4.3 实验处理52-53
• 4.3.1 晶界和组织腐蚀52
• 4.3.2 室温拉伸实验52
• 4.3.3 -30℃夏比冲击实验52-53
• 4.3.4 冲击断.形貌（SEM）53
• 4.4 本章小结53-54
• 第5章 热处理实验结果分析54-72
• 5.1 轧后余热热处理工艺实验结果分析54-59
• 5.1.1 轧后空冷组织形貌分析55-57
• 5.1.2 改变冷却方式对组织形貌的影响57-58
• 5.1.3 改变冷却方式对后期 950℃淬火后晶粒大小的影响58-59
• 5.2 不同正火工艺实验结果分析59-71
• 5.2.1 组织分析59-66
• 5.2.2 力学性能分析66-69
• 5.2.3 断.形貌分析69-71
• 5.3 本章小结71-72
• 结论72-74
• 参考文献74-80
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果80-81
• 致谢81-82
• 作者简介82

【参考文献】

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本文编号：640943