中碳钢楔横轧轧制过程及组织性能研究

采用有限元方法对两种不同温度下三辊楔横轧中碳钢棒材的轧制过程进行了数值分析,分析了轧件横截面上温度及等效应变的分布规律,并通过实验研究分析测定了截面上不同位置处的显微组织及硬度分布。结果表明:轧件等效应变等值面在轧件横截面上呈环状分布,由心部向外变形程度逐渐增大;轧制过程中轧件内部存在明显的温升,大约在轧件1/2半径处温升最明显;轧件典型组织为珠光体与先共析铁素体,且从心部到表层组织逐渐变细。同时发现轧件外表层有产生脱碳,其组织为铁素体。     

水流密度对CSP层流冷却影响的研究

研究了CSP层流冷却过程中的传热情况,建立了传热过程的二维非稳态数学模型.通过对冷却过程中轧件在各冷却区的换热边界条件的研究,确定了轧件在各冷却区的换热系数模型,计算出轧件在层流冷却过程中温度变化和温度场分布.最后分析研究了水流密度对于CSP层流冷却的影响.     

热轧高碳钢线材组织-性能预报系统

在模拟实验和工业试验验证的基础上,建立了高碳钢高速线材在轧制和冷却过程中组织演变及力学性能系列模型,包括临界应变、奥氏体动态及静态再结晶、奥氏体相变体积分数、珠光体片间距以及组织-性能关系等子模型.基于以上模型,开发了一个模拟程序,对高速线材生产的物理冶金过程进行了仿真计算,得到轧件的温度场、奥氏体晶粒尺寸演变、最终组织特征和力学性能.模拟结果显示主要轧制温度及最终组织性能与现场实测结果吻合较好.     

斜轧中凸棱斜率对轧件心部应力影响

应用ANSYS-DYNA有限元软件,对螺旋孑L型斜轧轴类件进行轧制过程的模拟,得到轧件中间横截面的上应力分布曲线,同时分析了凸棱斜率对轧件中心部位应力变化的影响规律.结果认为,凸棱斜率对轧件中心部位主应力和等效应力有较大的影响,轧件心部的应力状态和积累是导致心部疏松的主要原因.     

楔横轧等内径空心轴的热力耦合数值模拟

应用三维刚塑性有限元DEFORM-3D软件对等内径空心轴类零件的楔横轧成形进行了热力耦合数值模拟,分析了轧制过程中轧件内部的应力、应变场及温度场分布规律,揭示了轧件变形过程中横截面椭圆化和轧件外表面轴肩部分产生隆起以及内表面在靠近台阶处产生凹陷的原因,阐述了轧件在轧制过程中温度的变化及变化的原因.模拟结果表明,用楔横轧工艺轧制等内径空心轴是完全可行的.     

SCM435钢奥氏体连续冷却转变行为

利用热模拟试验机对SCM435钢的奥氏体连续冷却转变(CCT)曲线进行了测定和分析.结果表明:SCM435钢对冷速极为敏感,在冷却速度为005℃/s时,可以得到铁素体、珠光体及少量贝氏体组织;当冷速增加到1℃/s时,铁素体转变结束,同时开始产生少量马氏体组织.在实际生产中,通过与模拟预测相结合来控制冷却,抑制块状先析铁素体的生成,同时避免马氏体的大量产生,生产出冷镦性能及球化效果较为理想的基体组织.     

楔横轧成形小断面收缩率轴类件热力耦合数值模拟

借助DEFORM-3D有限元软件针对小断面收缩率轴类件的楔横轧成形过程进行热力耦合数值模拟,分析轧件在成形过程中的温度变化规律;通过与常规断面收缩率轧件进行对比,得到小断面收缩率轧件的各向应力分布状态.模拟结果表明:小断面收缩率轧件与轧辊接触表面的温度变化较为剧烈,而轧件内部中心位置附近温度无显著变化;由于轧制位置的不同,轧件各横截面间的温度变化有所差异,曲线的波动存在着相位差.此外,小断面收缩率轧件在接触变形区周围的横向和径向压应力较大而轴向压应力较小,导致其横截面容易出现椭圆化;其中心附近区域由于受到比常规断面收缩率轧件更大横向和轴向拉应力影响,因而更易产生疏松、裂缝等缺陷.进行轧制试验,验证了模拟结果的可靠性.     

货油舱用耐蚀钢连续冷却的转变规律

在MMS-300热模拟试验机上测得货油舱用耐蚀钢在不同冷速下的连续冷却膨胀曲线,结合金相-硬度法,研究了该耐蚀钢变形和未变形过冷奥氏体冷却过程中的组织演变,建立了连续冷却转变(CCT)曲线.结果表明,动态CCT曲线较静态CCT曲线明显向左上方移动,提高了奥氏体转变的开始温度;随着冷却速度的增大,显微组织由多边形铁素体、珠光体和少量贝氏体逐渐过渡到针状铁素体、粒状贝氏体,最后为板条贝氏体和马氏体.     

Cr17Mn6Ni4Cu2N奥氏体不锈钢连铸坯组织及凝固模式

采用AOD+LF精炼工艺冶炼,通过连铸工艺生产出Cr17Mn6Ni4Cu2N奥氏体不锈钢连铸坯,对其表面层和中心区域进行金相组织分析,并用电子探针分析组织中化学成分的变化.结果表明,连铸坯表面层上的组织均为在奥氏体基体上分布着不同形态的残余δ铁素体,由表及里δ铁素体的形态分别为骨架形,侧板条状和蠕虫状.根据组织形态确定出这种钢在连铸过程中的凝固模式为从液相中先析出δ铁素体,随后通过固相转变形成奥氏体.由连铸坯表面层铁素体的二次枝晶间距得到冷却速度,分析出冷却速度在5～20 ℃/s变化对凝固模式没有影响.     

变形和硼对低碳Mn-Nb钢连续冷却转变的影响

通过热模拟实验对不含硼和含硼低碳Mn-Nb钢在连续冷却过程中的相变进行研究,分别绘制了两种钢的连续冷却转变(CCT)曲线,并对不同冷却速度的试样进行组织观察和显微硬度分析.结果表明:变形使低碳Mn-Nb钢CCT曲线左移,提高开始转变温度,促进了多边形铁素体和珠光体的转变;微量硼的加入使低碳Mn-Nb钢CCT曲线右移,显著降低开始转变温度,明显抑制铁素体和珠光体转变,减小铁素体和珠光体存在的冷却速度范围,显著提高了低碳Mn-Nb钢的显微硬度.     

铝合金挤压型材淬火模拟研究及工艺参数的改进

为了解决"U"形铝合金型材在喷水淬火过程中因冷却速度不均匀而导致型材截面变形的问题,基于FLUENT和ANSYS-WORKBENCH软件平台,建立了"U"形挤压型材在喷水冷却过程的有限元模型.分析了3种不同喷嘴速度大小方案下型材淬火冷却过程的温度场、残余应力和变形等变化规律.结果表明:经工艺参数优化后,型材截面上不同部位喷嘴速度大小设计更合理,淬火冷却过程中型材的温度场和等效应力分布更均匀,最大等效应力最小,型材的变形最小.通过有限元分析能较好地改进型材淬火冷却过程中喷嘴速度大小及分布,为实际挤压生产过程提供指导.     

大型锻件淬冷过程数值模拟与实验验证

为了了解和分析大型锻件在淬火过程中温度和组织场等的变化情况,应用非线性有限元软件MSC.Marc及其二次开发功能建立了二维有限元模型.综合考虑相变与温度的耦合关系、相变热的影响和热物性参数的非线性等问题,获得锻件淬火过程1/4截面上瞬态温度场和组织场的变化云图.材料的TTT转变曲线在AutoCAD软件环境下通过开发的程序实现动态调用.以35CrMo钢长圆柱大型锻件为对象,模拟了其淬火过程中温度和组织的转变过程.比较计算得到的温度曲线和实际测量结果表明,两者吻合较好.     

含钢率对混凝土截面温度场分布的影响

将钢筋的圆形截面等效为面积相等的方形截面,采用四边形单元建立配置钢筋、型钢的混凝土截面的二维温度场分析模型,分析纵筋配筋率、型钢含钢率对混凝土截面温度场分布的影响.算例计算结果表明:钢筋对截面温度场分布计算结果影响较小,钢筋的存在使保护层内混凝土的温度降低,核心混凝土的温度升高,忽略钢筋对截面温度场分布的影响是合理的.型钢对截面温度场分布的计算结果影响较大,受火180min内混凝土截面内型钢翼缘中心处和截面形心处温度计算结果最大分别相差17.1℃和98.7℃;高温下型钢混凝土构件的抗火性能研究中,需要考虑型钢对截面温度场分布的影响;型钢混凝土构件火灾灾后性能评定中,核心型钢的力学性能可基本恢复.     

静定结构在不稳定温度场中的变形计算

建筑结构受温度作用时将产生温度变形。本文推导出静文结构温度沿截面呈曲线变化时，温度变形的近似计算公式。     

冷轧薄板试样电阻加热过程分析

为了确定薄板试样电阻加热系统的参数,掌握加热过程中电功率和电流的变化规律以及试样温度场的分布,利用电、热学理论,并结合有限元软件对薄板试样电阻加热过程进行了分析.针对特定的试样尺寸,确定加热变压器的功率为150 kW,副侧最高电压为24 V,最大输出电流为10 kA.对流和导热损失的功率可以忽略,因此,加热过程中输入的电功率主要用于试样的升温和弥补高温辐射热损失,以恒定速率加热时在低温和高温段所需的加热电流较大,中间温度段电流较小;由于水冷电极的影响,试样的温度场呈现中间高,两端低的梯形分布趋势.     

热轧带钢层流冷却过程中温度与相变耦合预测模型

建立了温度与相变耦合有限元模型,对带钢轧后冷却过程中带钢厚度和宽度方向的温度场进行了模拟计算.建模过程中,考虑带钢的各金相组织的密度、导热系数、比热容等物性参数为温度的函数,取各相的线性平均值用于计算.根据连续等温转变实验曲线,采用Avrami方程和Scheil可加性法则计算带钢相变潜热,实现温度和相变耦合求解.计算结果表明,带钢经过层流冷却后,沿厚度方向存在着一定的温差,带钢温度沿宽度方向分布不均匀,和现场实测结果吻合.     

热连轧带钢层流冷却过程温度场模拟

轧后冷却过程中,卷取温度对带钢最终的微观组织和力学性能有重要影响。针对带钢轧后的层流冷却过程,分别采用有限差分法和有限元法,建立了带钢厚度方向的温度场模型,并将模型计算值与实测值进行对比。结果表明,两种方法建立的模型均能较准确地反映层流冷却过程中带钢的瞬态温度分布,为进一步分析带钢的微观组织转变和力学性能提供了依据。     

基于SYSWELD的搭接接头温度场的数值模拟

基于有限元软件SYSWELD对搭接接头温度场进行了3维动态模拟,得出了瞬态温度场分布图和特征点的热循环曲线。同时通过对SYSWELD后处理分析,得出了焊件上任一点的温度变化与相演变的关系。与文献资料比较表明,所建立的数值模拟仿真模型可以较好地模拟焊接温度场,为研究焊接过程中的应力应变和减少焊接应力与变形提供了参考依据。     

双辊铸轧过程中水口对熔池内温度场和流场的影响

双辊铸轧过程中,熔池内金属的流动状态及温度分布直接影响着铸轧过程的稳定性及铸带产品的质量.对双辊铸轧不锈钢过程进行了流热耦合三维有限元分析,主要对浸入式水口出口角度及水口浸入深度对熔池内流场和温度场的影响规律进行研究.研究发现,当水口出口角度大于15°时,熔池内出现双漩涡现象,双漩涡的存在不但改变了熔池内金属流动和溶质分布规律,而且对熔池内的温度场产生影响,使熔池表面温度差异减小,有利于提高铸带表面质量.水口浸入深度增加,熔池表面温度降低;浸入深度过浅,熔池表面温度差异增大,对带钢的表面质量不利,模拟研究结果为合理的水口设计提供了理论依据.     

铝薄板电磁铸造工艺参数的数值优化

通过对铝薄板电磁铸造过程中温度场的数值模拟研究了逆流导热距离、冷却水量、浇注温度和液柱高度等对铸造速度的影响。结果表明：（１）浇注温度和液柱高度影响不大;（２）本工艺条件下,逆流导热距离每增加５ｍｍ,稳态铸速降低０．５ｍｍ／ｓ;（３）冷却水量增加一倍,稳态铸速提高０．２ｍｍ／ｓ。计算所得的铸速曲线适合于电磁铸造的实时控制,为进一步优化铸造工艺奠定了良好的基础。