重轨轨头淬火应力场的计算机模拟

利用有限元法研究了重轨轨头在淬火过程中的应力场分布。模拟计算的过程中利用等效热容法处理相变潜热对温度场的影响,用等效线膨胀系数法处理相变引起的组织应力,同时考虑了材料的非线性参数对温度场的影响。研究结果表明温度的模拟结果与实测结果吻合较好,喷风淬火可以产生较小的残余热应力,避免了钢轨的变形和开裂。     

切实改进和提高重轨轨端帽形淬火质量

本文主要针对重轨轨端踏面存在的淬火掉块质量问题,通过试验研究,采取了切实可行的措施,提高并隐定了重轨轨端淬火质量,增加了轨端的磨性、冲击韧性,进而延长了重轨的使用寿命。同时为了衙重轨轨端淬火质量达到了一个新的水平,特提出了今后改进的初步设想和建议。     

相变过程温度场的有限元模拟

借助ＡＮＳＹＳ５．３采用ＡＮＳＹＳ参数化设计语言ＡＰＤＬ,模拟了高碳钢线材在斯太尔摩冷却线上冷却温度分布。结果表明,用连续转变曲线ＣＣＴ模拟比较接近于实际冷却过程,能够较准地模拟由于相变而引起的温度分布变分,为分析金属材料组织,性能变化提供参考。     

低合金钢感应淬火温度场模拟与优化

船用低合金钢10CrNiMo感应快速加热时温度分布不均匀导致淬火后组织性能不均匀是其感应淬火工艺的难点。通过运用有限元方法模拟无预热采用单级线圈直接加热(方案一)和有预热改用两级线圈加热(方案二)2种工艺方案下移动低合金钢感应加热淬火的温度场。结果显示:方案二工艺条件下棒材出线圈时心部和表面的瞬时温差很小且温度场分布均匀。同时在方案二的工艺条件下进行感应加热淬火处理实验。实验结果显示:实验钢温度的实测值与模拟结果吻合性较好,其力学性能也满足服役条件。验证了有限元仿真的可行性,为船用低合金钢感应加热淬火处理提供了可靠的工艺参数。     

铁路重轨钢热处理过程的计算机模拟

对铁路重轨钢的热处理过程进行了计算机数值分析。对离线热处理过程的数值模拟表明，距圆角表面10—18mm处存在一个冷却速度达到7—8℃／s的区域，它处在贝氏体转变的临界冷却速度附近，很容易产生非平衡的异常组织。对在线热处理过程的数值模拟则表明，圆角效应使圆角内部相变区的冷却速度比表面快，从而导致圆角内部的硬度高于表面，这与实验结果是一致的。尽管钢轨心部总的冷却速度比表面慢，但相变区的冷却速度却有可能较快，若控制不好，甚至会在钢轨心部形成非平衡组织区域，对材料性能不利。     

60 kg/m重轨冷却过程中的温度场有限元模拟及分析

 采用ANSYS热模拟以及对实际温度连续测量实验,研究了重轨在步进式冷床上冷却过程的温度分布。重轨表面温度、矫前温度及相对应的冷却时间计算值与实测结果基本相符。模拟结果表明,重轨断面温差最大值达到9112 ℃,而冷却到矫前温度时温度分布均匀,断面温差不超过5 ℃,断面最大温差随着换热系数的增大而增大。在重轨断面温差出现最大值之前,适当减小冷却速度,可使断面温度分布均匀,并且可通过增设风机有效提高冷床的冷却能力。     

火车车轮淬火过程中的温度场

 为分析火车车轮淬火过程中车轮内部温度变化情况,利用MSC/MARC商用有限元软件结合用户子程序开发对车轮淬火过程中的温度场进行了模拟计算。温度的模拟结果与实测结果吻合较好。研究结果对车轮淬火工艺的制订和车轮的生产工艺的制定具有指导意义和应用价值。     

重轨全长淬火用中频电源的探讨

分析探讨了重轨全长淬火用中频电源的原理及特点，并提出了设想与建议。     

激光加工点,线,面热源温度场计算机模拟

本文研究了激光加工温度场的计算机模拟;在建立激光束点、线、面热源的数学模型的基础上,设计了相应温度场的计算机模拟系统。     

重轨钢连铸凝固末端位置研究及工艺优化

根据武钢第一炼钢厂重轨钢连铸生产条件,建立380 mm ×280 mm方坯凝固传热数学模型,并采用射钉法验证及修正。模拟结果表明,U71Mn和U75V钢的凝固末端各自位于距结晶器液面16.96～21.68 m和16.50～21.17 m;减弱二冷强度或增大拉速,U71Mn和U75V钢凝固终点均会明显后移。根据计算结果,二冷制度由弱冷(0.346 L/kg)改为超弱冷(0.218 L/kg),拉速采用0.7 m/min,应用1～4~#机架轻压下,压下量为5～7 mm,U71Mn和U75V钢凝固终点延长至21 m以上。连铸工艺优化后,重轨钢大方坯中心疏松Ⅰ级内平均合格率由89.64%提高到99.50%。     

重轨钢铸坯热装影响因素分析和数值模拟

采用有限差分法建立了钢水从结晶器至二冷区和空冷区冷却过程以及280 mm ×380 mm连铸坯热装热送的温度模型,并分析了重轨钢U71Mn(%:0.66～0.76C、0.15～0.35Si、1.10～1.40Mn)和U75V(%:0.70～0.78C、0.50～0.70Si、0.75～1.05Mn、0.04～0.08V)中的氧、氮含量、铸坯低倍组织和加热炉人口处铸坯输送辊道等对该钢热装的影响。模拟结果表明,重轨钢铸坯热装可缩短加热时间40 min,铸坯输送辊道的工作温度为250℃。     

45钢中厚板矫直过程温度场有限元模拟及残余应力分析

运用有限元软件ABAQUS建立了中厚板矫直过程三维热力耦合温度模型,通过对45钢中厚板的模拟仿真计算和分析,得出初始温度520℃的20 mm板和初始温度605℃的55 mm板矫直过程纵向、横向和厚度方向的温度分布和变化,并分析了20 mm板初始温度420～620℃、55 mm板初始温度505～705℃原始曲率0.07～0.20时钢板矫直初始温度和原始曲率对矫直后钢板残余应力的影响。计算结果表明,矫直前温度越低,原始曲率越大矫直后残余应力越大;520℃20 mm板矫直后温度为505.4℃,矫直力为2 161.69 kN,605℃55 mm板矫直后温度589.3℃,矫直力4 565.49 kN,其实测值分别为507℃,2 272.93 kN和591℃,4 397.94 kN。说明计算值误差较小。     

重轨开坯轧制的有限元模拟、优化和应力分析

用ANSYS/LS-DYNA软件对U75V重轨钢280 mm×380 mm铸坯开坯轧制重轨过程进行数值模拟,优化切深孔C孔的孔型,并分析优化前后开坯轧制重轧横截面的应力分布。结果表明,经孔型优化,降低了轧制过程重轨的等效应力,中轴线等效应力状态得到改善,原始孔型应力波动范围为9～44 MPa,优化孔型为8～30 MPa,中轴线纵向最大应力由原来的41.4 MPa降至21.1 MPa。     

板坯连铸充型过程流场温度场耦合数值模拟

利用CFD商用软件Flow-3d,对内外复合冷却结晶器内钢水充型过程流场温度场耦合作用下的 流动和凝固状况进行数值模拟,得到了流场温度场的分布图和充填过程中自由表面的位置和形状图。分析了 板坯连铸充型过程中流场温度场对钢水凝固的影响。结果表明内冷却器可改善钢水的流动,有利于钢液中的 夹杂物上浮,加快结晶器内钢液的凝固     

大断面圆坯连铸温度场的数值模拟

通过大型通用有限元软件ANSYS建立铸坯凝固过程有限元仿真分析模型,在拉速0.25～0.35m/min,钢水过热度20℃的条件下,对20钢Φ中600mm和40Cr钢Φ500 mm圆坯连铸过程进行了计算和分析,得出距液面0～32 m时铸坯表面温度变化曲线。计算结果表明,当20钢Φ600 mm圆坯的拉速为0.3 m/min时,结晶器出口坯壳厚度为30.9 mm,结晶器出口铸坯温度为1050℃,二冷区表面最低温度978℃铸坯在距液面19.71 mm处完全凝固。Φ600 mm圆坯连铸机20钢生产实践表明,拉速0.25 m/min,结晶器出口铸坯表面温度为1048℃,二冷区表面最低温度为918℃,与模拟结果相似。     

百米U75V钢轨矫直前冷却过程温度场的有限元分析

通过研究U75V钢轨冷却过程的热边界条件,采用三维瞬态非线性有限元法计算了百米钢轨矫直前845～150℃冷却过程的温度场。结果表明,在冷却过程中的钢轨横截面不同位置的温度下降速率不同,在冷却初期(200～2 000s),每条冷却温度线都出现一个温度降低缓和的"平台"阶段,如轨底边部冷却速度最快,开始相变时间最早;在冷却2 500～3 000s时,轨头、轨腰、轨底中心的温度迅速下降,轨头与轨底边部的温差约5℃,在冷却5 000～7 000s时,各部位温差趋于一致;计算温度值和现场实测值差别小于50℃。     

304不锈钢棒线材热连轧温度场的数值模拟

采用三维大变形热力耦合弹塑性有限元法,借助商业有限元软件MSC.Marc,建立了辽宁特钢 304不锈钢棒线材18道次连轧过程的三维数学模型。采用3组连续模型模拟了该过程,道次出口处采用刚性 面控制轧件前进,各模型之间的数据通过插值方式传递,得出304不锈钢轧件同一截面上心部、中部和表面点 从出炉到18道次轧制过程的温降曲线。计算结果与实测值吻合,误差为5~50℃.     

Q215钢棒材热轧后湍流冷却过程温度场数值模拟

利用湍流管式冷却系统可以提高棒材热轧后冷却效率,使棒材表面形成回火马氏体,提高其力学性能。运用有限元分析软件MSC.Marc分析了Φ25 mm Q215钢棒材热轧后湍流冷却过程的温度场。结果表明,棒材离开湍流式冷却系统1 s时,棒材表面由950.0℃(终轧温度)降至768.0℃,芯部温度降至861.2℃;棒材离开湍流式冷却系统后,空冷3 s时表面温度升至792.6℃。生产应用结果表明,棒材进行普通冷却后的强度极限为310 MPa,用湍流式3段冷却后棒材的强度极限达410 MPa。