加热温度和冷却工艺对重轨硬度及组织的影响

进行了6组对比试验,探究了加热温度和冷却工艺对U71Mn重轨轨头硬度及其组织的影响。结果表明:在820、880、940℃加热温度下,U71Mn重轨轨头经三向喷雾冷却后的硬度值先增加后减小;在相同加热温度(880℃)下,经三向喷雾冷却后的重轨轨头硬度值最大,单向喷雾冷却硬度值次之,而在室温下自然冷却的重轨硬度值最小。     

U75V重轨冷却过程的相变变形

重轨在轧后冷却时,因固态相变会发生弯向轨底和弯向轨头的复杂弯曲变形,文章采用ANSYS软件对U75V重轨的冷却过程进行数值模拟,得到了U75V重轨冷却过程中的温度变化规律和弯曲变形规律,从理论上对重轨在冷却过程中出现的复杂弯曲变形过程给出了合理的解释;应用后处理模块对计算结果进行处理,计算出冷却后重轨的弯曲曲率半径,计算结果与现场实际情况基本相符。该研究对百米高速重轨冷床的设计和冷却工艺参数的制定,具有重要参考价值。     

基于ANSYS Workbench的百米重轨冷却过程温度场有限元分析

基于传热学及有限元理论,采用SolidWorks三维建模软件,建立60 kg/m、U75V重轨三维瞬态非线性有限元模型。采用ANSYS Workbench对重轨轧制后自然空冷过程中的温度场进行有限元数值模拟。结果表明:重轨在冷却过程中及终冷时刻,轨头的温度始终最高,轨腰、轨底依次降低,两端部分其温度较中部温度低。重轨在冷却过程中及终冷时刻,其横截面上的温度均不相同,其主要是受重轨的固态相变与重轨异型截面的影响。     

基于ANSYS的U71Mn重轨感应加热温度场数值模拟

利用有限元分析软件对U71Mn重轨感应过程中的温度场分布进行了数值模拟,得到了随时间变化的重轨截面温度分布图,并分析了感应加热整个温升过程的特点.结果表明:通过调整重轨移动速度、加热装置的频率、线圈宽度等工艺参数,可以使重轨连续通过感应加热器的情况下保证轨头升温到相变温度,对U71Mn重轨感应加热工艺的运用和改进具有一定的指导意义.     

U75V钢轨轧后冷却过程弯曲变形演变规律的模拟

利用DEFORM软件定量描述了U75V钢轨轧后不同冷却过程中的弯曲变形的演变规律。结果表明：钢轨冷却过程中弯曲变形不仅受热应力和相变应力作用;而且还受钢轨的不同部位冷速不同、相变进行的程度不同的影响。钢轨空冷过程最终弯曲挠度为0.0913 mm,换算成百米重轨为1.01 m,弯向轨头方向;而以轨头15 ℃/s,轨底6 ℃/s冷速水冷方式冷却时,钢轨最终弯曲挠度为0.044 mm,换算成百米重轨为0.441 m,弯向轨底方向。可见通过控制钢轨不同部位冷速,可使其弯曲变形程度较空冷的小。     

U75V 60 kg/m重轨在线余热淬火温度场的数值模拟

借助于ANSYS有限元分析软件,对U75V 60 kg/m重轨的在线余热淬火过程进行了有限元分析。综合重轨淬火强度、固态相变和轨头轨底不同控冷条件,模拟分析了9种重轨淬火温度场分布和变化规律。模拟结果表明:不同初始温度范围(880~900℃、900~920℃、920~940℃)的重轨适用的淬火方案不尽相同,按照选定的方案可使轨头平均冷速控制在2~5℃/s范围内,轨头轨底温差控制在50~100℃范围内。     

辊式水平矫直引起的重轨尺寸变化

用ANSYS/LS-DYNA软件对八辊辊式矫直机水平矫直60kg/m重轨的矫直过程进行了模拟.矫直后重轨轨头宽度平均增加0.43mm,轨头下颚平均被压下0.78mm,轨底宽度增加0.62mm,轨底平均被压弯0.31mm,越靠近腿部,压弯越大.重轨高度减小,减少量为0.53～1.11mm.模拟结果与实际测量结果基本一致,为矫直工艺的优化提供了一定的指导作用.     

两种万能成品孔轧制60kg/m重轨有限元模拟及分析

为提高60kg/m重轨轨头踏面的形状精度和轨高尺寸精度,在半万能轧制法的基础上,提出了全万能成品孔轧制法。用ANSYS/LS-DYNA软件对两种万能成品孔型轧制60kg/m重轨的变形过程进行了有限元模拟。重轨经全万能成品孔轧制时,在X方向的金属流动趋势和等效应力、等效应变的分布更有利于保证轨头踏面的形状精度,并且轧后重轨轨高的波动幅度比半万能轧制时小。从理论上证明了全万能轧制法轧制60kg/m重轨的可行性,为高精度重轨的轧制提供了理论依据。     

上限原理在重轨万能轧制过程平均温度计算中的应用

在重轨万能轧制过程中,首先建立了简化的三维几何模型,然后分别给出了轨腰、轨头及轨底的运动学许可速度场以及相应的应变速度场和剪应变速度强度。根据上限原理分别求出了轨腰、轨头及轨底在运动学许可速度场下的塑性变形温升和摩擦温升,并且求得了轧件在相邻机架之间的穿梭温降。根据水平辊和立辊的能量平衡条件求出了接触温降,得到了轧件在单个机架上变形前后的温度变化。为了验证理论模型,对轧制过程的温度变化进行了刚塑性有限元仿真,得到了钢轨各部分的平均温度的有限元解。通过比较理论解、有限元解和实测表面温度可知,上限原理求得的平均温度值大于表面温度实测值,而且接近于有限元解,能更准确地表示轧件温度。因此,根据上限原理控制轧制温度从而控制钢轨的微观组织变化以得到高质量钢轨是可行的。     

辊式水平矫直60kg/m重轨断面应力应变分析

采用ANSYS/LS-DYNA软件模拟八辊复合矫直机水平矫直60kg/m重轨过程。重轨矫直过程中,纵向应力在轨头处最大,轨底处次之,轨腰中性轴处最小。轨头、轨底和轨腰处单元高度方向应力的变化规律与纵向应力一致。轨头和轨底高度方向应力不仅表现为压应力,还表现为拉应力;轨腰高度方向压应力最大,但没有达到屈服应力值。轨头和轨底处单元等效塑性应变均很小,其值分别为0.0548和0.0296;轨腰中性轴处单元等效塑性应变值为零。     

热轧钢轨空冷过程弯曲变形的计算机模拟

应用有限元软件ANSYS模拟了热轧钢轨空冷过程的弯曲变形规律。热轧钢轨具有的异型横截面使其在冷却过程中横截面不同部位的收缩量或膨胀量不同,导致了钢轨的反复弯曲,首先是向轨底弯曲,随后是向轨头弯曲,终冷后的弯曲状态为弯向轨头。     

重轨淬火过程中的温度场模拟

重轨热处理温度及气冷温度对重轨淬火质量有直接的影响.利用ANSYS有限元软件建立了重轨温度分布模型,并对其淬火过程中的温度场进行了模拟计算,分析了重轨淬火过程中重轨内部温度变化情况.研究结果表明,温度的模拟结果与实测结果吻合较好,为下一步研究重轨应力场奠定了基础,对重轨淬火工艺和生产工艺具有重要指导意义.     

U76CrRE重轨钢热处理工艺优化及力学性能分析

通过在连续冷却的在线热处理工艺基础上进行工艺优化,研究了等温处理工艺对U76CrRE重轨钢微观组织和力学性能的影响。结果表明,相变前的冷却速度、等温温度和等温时间共同影响U76CrRE重轨钢的组织和力学性能。在相变前8 ℃/s的最佳冷却速度下,等温温度越低、等温时间越短,获得的珠光体越细小;U76CrRE重轨钢的抗拉强度随着等温温度的降低、等温时间的缩短而增大;560 ℃×30 s等温处理是U76CrRE重轨钢的最优热处理工艺,其综合力学性能最好,抗拉强度为1370 MPa,硬度为390 HBS,断后伸长率为9.33%,断面收缩率为41.32%,冲击吸收能量为4.4 J。     

重轨淬火过程中的温度场模拟

重轨热处理温度及气冷温度对重轨淬火质量的提高有直接的影响。利用ANSYS有限元软件建立重轨温度分布模型,并对其淬火过程中的温度场进行了模拟计算,分析重轨淬火过程中重轨内部温度变化情况。研究结果表明,模拟结果与实测结果吻合较好;根据重轨温度场的变化规律,控制喷风时间,最终得到理想的索氏体组织。     

重轨轨头廓形尺寸精度控制的有限元分析

重轨轨头的廓形精度是衡量高速铁路用钢轨质量水平的重要指标之一。采用有限元方法对半万能工艺下UF轧制过程进行了模拟,通过对比实验,分析了来料宽度、水平辊压下量及腹高差值变化对轨头与轨腰间金属横向流动及轨头廓形成形精度的影响。结果表明,轨头部分来料宽度变化对轨头与轨腰间金属横向流动基本无影响;水平辊压下使轨腰金属向轨头流动,使轨头展宽量增大;腹高差值使轨头金属向轨腰流动,使轨头展宽量减小,在两者综合作用下,轨头金属最终向轨腰流动,造成轨头金属量减少,孔型设计时应考虑此偏差造成的头腰延伸率不匹配及廓形充满度问题。轨头部分来料宽度变化会直接改变轨头金属量进而影响其廓形精度,孔型过充满后,来料宽度增加引起的轨头展宽量显著增加;腹高差值过大或水平辊压下量过大均会加剧轨头与轨腰间金属横向流动,不利于降低钢轨轧后残余应力。     

EFFECT OF REMOVING HYDROGEN FROM HEAVY RAIL STEEL BLOOMS BY STACK COOLING IN PANZHIHUA IRON AND STEEL COMPANY

The determination of dffusible hydrogen in U71Mn heavy rail steel,and hydrogen diffusivityas well as the hydrogen distribution in the cross section of blooms with stack cooling were stu-died.The results showed that,most of the hydrogen in blooms of heavv rail steel is diffusible,the hydrogen diffusivity in U71Mn rail steel blooms at room temperature is(0.85—1.02)×10~(-6)cm~2/s,after stack cooling,the hydrogen content in bloom will decrease greatly which ishelpful to form the flake-free phenomenon in the heavy rail produced by Panzhihua Iron andSteel Company.     

高速及重载道岔在线热处理钢轨压型跟端的感应热处理

为使高速及重载道岔AT钢尖轨跟端锻造热处理后组织与性能满足最新标准和线路使用要求,采用自主研发钢轨全断面感应加热+喷风冷却生产线,对高速及重载道岔60AT2-U71MnG及60AT1-U75V在线热处理钢轨压型跟端进行了热处理工艺试验,观察了硬化层的显微组织,检测了钢轨化学成分、硬化层深度、表面硬度、断面硬度、抗拉强度...