学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

30CrMnMo无缝钢管淬火过程温度场、应力场数值模拟

作　者: 刘海江
导　师: 曹建刚；王宝峰
学　校: 内蒙古科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 表面过热度 换热系数 淬火 喷雾 有限元
分类号: TG156.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 118次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


发生,并且钢管淬火后往往需要回火来进一步降低残余应力而增强韧性。针对这种浪费能源、不经济现象,提出新型冷却工艺,在钢管经过一次热处理满足API规定前提下,简化热处理工艺流程,提高生产率,提高产品性能。本文立足于无缝钢管热处理生产现状,选P110无缝钢管为研究对象。结合钢管传热学界面过热度换热、导热方向等问题,对现有无缝钢管淬火物理过程进行合理简化,建立了无缝钢管淬火过程的数学模型——取钢管横截面。运用大型有限元商业软件——ANSYS11.0先对实际生产中沿钢管壁厚方向各点温度场计算,模拟数据与实际测量值验证,同时验证数值模型。运用正确、合理的模型探究、确定新型冷却工艺冷却能力及该工艺的使用范围,该数值模型结合实际情况比较全面地计算了钢管在淬火过程中温度场变化,计算结果与实际生产相吻合,具有一定实际应用价值;针对不同规格的钢管,运用不同冷却方式时,温度场、应力场变化进行模拟计算,并得出它们的分布规律;当钢管采用内表面喷雾冷却、外表面喷水冷却这种新型冷却方式时,钢管的内外表面的冷却速度与钢管理想冷却曲线一致,达到课题提出的预期结果。利用本文提出的数学模型及模拟结果可以分析具体工况和具体操作参数下钢管沿壁厚方向冷却速度,对新型淬火工艺应用于不同厚度、不同用途的无缝钢管淬火工艺提供依据。淬火作为钢铁行业中一种改善金属材料织构的技术,淬火工艺能经济而高效地提高钢的强度、硬度。然而,目前无缝钢管的淬火冷却速度过大,时常有脆裂现象

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
引言  9-10
1 文献综述  10-25
  1.1 热处理数值模拟技术发展及特点  10-15
    1.1.1 国外热处理数值模拟技术发展  11-13
    1.1.2 我国热处理数值模拟技术发展  13-15
  1.2 无缝钢管淬火工艺  15-20
    1.2.1 淬火环淬火  15-16
    1.2.2 槽内水淬工艺  16-17
    1.2.3 槽外水淬工艺  17-20
  1.3 淬火过程组织变化  20-24
    1.3.1 淬火过程金属材料中组织变化  21-22
    1.3.2 相变动力学  22-24
  1.4 课题研究意义、内容及创新点  24-25
    1.4.1 本文的主要研究内容  24
    1.4.2 本课题的创新点  24-25
2 冷却介质与内壁冷却装置  25-33
  2.1 表面换热系数与界面过热度  25-26
  2.2 目前表面换热系数研究进展物理模型  26-28
  2.3 喷雾冷却  28-33
    2.3.1 直射喷嘴  29-30
    2.3.2 Y 型喷嘴  30-32
    2.3.3 新型冷却系统  32-33
3 数学物理模型建立  33-45
  3.1 温度变化的非线性  33-34
  3.2 物理模型的描述  34
  3.3 淬火台架参数及模拟钢种  34-35
  3.4 数学模型  35-40
    3.4.1 数学模型建立  35-37
    3.4.2 定解条件  37-38
    3.4.3 网格划分及单元选取  38-40
  3.5 淬火工件温度场模拟结果及分析  40-44
  3.6 本章小结  44-45
4 淬火周向残余应力数值模拟  45-57
  4.1 金属淬火本构方程  45-49
    4.1.1 弹性应变增量  45-46
    4.1.2 塑性应变增量  46-48
    4.1.3 热应变增量  48
    4.1.4 组织应变增量  48-49
  4.2 不同淬火工艺温度场数值模拟及分析  49-52
    4.2.1 新型淬火温度场模拟  50-51
    4.2.2 喷水淬火温度场模拟  51-52
  4.3 淬火冷却周向应力场数值模拟  52-54
  4.4 相同直径不同厚度温度、应力场数值模拟及分析  54-56
    4.4.1 喷水冷却外表面温度、周向应力  54-55
    4.4.2 新型冷却外表面温度、周向应力  55
    4.4.3 新型冷却内表温度、周向应力  55
    4.4.4 新型冷却半壁厚处温度、周向应力  55-56
  4.5 本章小结  56-57
结论  57-58
参考文献  58-62
在学研究成果  62-63
致谢  63

相似论文

  1. 大豆乳清蛋白的微滤技术研究及蛋白粉的研制,TQ936.2
  2. 混粉电火花成型机主机系统及工艺试验的研究,TG661
  3. 电火花加工中的电极损耗机理及控制研究,TG661
  4. 多级喷动脱硫塔内雾化与蒸发过程的数值模拟研究,X701.3
  5. 永磁磁力耦合器结构与特性研究,TH139
  6. 谐波齿轮传动柔轮应力及轮齿磨损分析,TH132.43
  7. 常温低温组合密封结构的有限元分析与优化设计,TH136
  8. 碾压混凝土拱坝温度应力仿真分析与分缝设计研究,TV642.2
  9. 竖向荷载作用下半刚性连接钢框架的简化分析,TU391
  10. 带填充墙框架结构非线性有限元分析,TU323.5
  11. 电流及电场对结晶器铜板上电镀镍及其合金镀层性能的影响,TQ153.2
  12. 基于时程分析法碾压混凝土重力坝抗震稳定性分析,TV642.2
  13. 个性化人工膝关节设计及其生物力学特性研究,R318.1
  14. 船用锅炉过热器管束胀口应力应变分析,TQ051.5
  15. 电子产品质量监控测试设备设计,TN06
  16. 深水海底管道S型铺管法安装分析,TE973
  17. 拖拉机驾驶室的有限元分析及优化设计,S219.02
  18. 拖拉机电控液压动力转向系统的转向机构及液压系统设计,S219.02
  19. 果园风送式喷雾机流场数值模拟及试验研究,S491
  20. 智能森林灭火航弹研究,S762
  21. 多针内固定治疗跟骨骨折的有限元分析,R687.3

中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 热处理 > 热处理工艺 > 淬火、表面淬火
© 2012 www.xueweilunwen.com