60kg/m重轨在线热处理工艺的实验研究

论文摘要

利用轧制余热进行在线热处理是近些年来新发展起来的一项重轨热处理新技术。目前世界很多国家都采用重新加热的方法进行重轨淬火热处理。重轨采用在线热处理与重新加热淬火相比,具有热处理速度快、生产能力高、节约能源、减少生产工序和生产操作人员、设备重量小、备品备件少、成本低、便于管理等优点。本文以包钢轨梁厂重轨在线热处理工艺开发为研究背景,以U75V的60kg/m重轨为研究对象,以理论分析和实验研究为主线,对重轨热处理过程中冷却速度和组织变化规律及在线热处理工艺参数等进行了研究。本文的主要研究内容和成果如下：（1）采用实验室热模拟实验机MMS-300,对U75V重轨进行了热模拟实验,并利用热膨胀法得到了实验钢的静态连续冷却转变曲线（CCT）。同时,结合热模拟得到的膨胀曲线及金相组织,研究了U75V重轨的连续冷却转变规律。（2）当实验钢以2～5℃/s冷却时,得到以珠光体为主的组织,珠光体片层间距相对较小,硬度值相应较高,该冷却速度是重轨冷却过程中最佳的冷却速度。当冷却速度增大到10℃/s以上时,得到马氏体组织。（3）采用ANSYS热力学有限元分析了重轨冷却过程的温度场,并对冷却过程重轨轨头表面温度进行了连续测量。分析了重轨断面温度的分布,重轨断面温差以及换热系数对断面温差的影响。（4）采用喷风冷却试验,研究了喷风冷却对提高重轨质量的意义,为制定重轨在线热处理最佳工艺提供有力的参考依据。（5）通过热处理工艺实验可知,在其他热处理工艺参数不变的条件下,喷风冷却的时间对热处理重轨的性能影响不大；热处理重轨的最佳加热温度为920℃；热处理重轨的最佳保温时间为10min。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 重轨的发展
• 1.1.1 世界重轨的发展
• 1.1.2 国内重轨的发展
• 1.2 现代重轨生产工艺
• 1.3 重轨轧后在线热处理研究
• 1.3.1 世界重轨轧后在线热处理研究
• 1.3.2 国内重轨轧后在线热处理研究
• 1.4 有限元法
• 1.4.1 有限元法简介
• 1.4.2 ANSYS软件简介
• 1.5 本课题研究的意义和主要内容
• 1.5.1 本课题研究的意义
• 1.5.2 本课题研究的主要内容
• 第2章 U75V重轨的连续冷却转变规律研究
• 2.1 实验目的
• 2.2 实验材料
• 2.3 实验设备
• 2.3.1 MMS系列热力模拟实验机
• 2.3.2 光学显微镜的介绍
• 2.3.3 扫描电镜的介绍
• 2.3.4 显微硬度计
• 2.4 热膨胀法
• 2.5 实验方案及结果分析
• 2.5.1 实验方案
• 2.5.2 热模拟试样显微组织的测定
• 2.5.3 不同冷速对珠光体片层间距的影响
• 2.5.4 试样硬度的测定
• 2.5.5 连续转变曲线的绘制
• 2.6 本章小结
• 第3章 U75V重轨冷却过程温度场有限元模拟与分析
• 3.1 重轨温度场计算原理
• 3.1.1 传热学基本原理
• 3.1.2 重轨冷却过程传热方程的建立
• 3.2 热物性参数的选择
• 3.3 初始条件和边界条件
• 3.3.1 初始条件
• 3.3.2 边界条件
• 3.4 换热系数的确定
• 3.5 模型的建立与网格划分
• 3.6 温度场模拟结果与分析
• 3.6.1 重轨冷却过程断面温度分布
• 3.6.2 重轨冷却温度模拟值与实测值比较
• 3.6.3 换热系数对温差的影响分析
• 3.7 本章小结
• 第4章 重轨在线热处理实验设备的开发
• 4.1 重轨热处理技术
• 4.1.1 重轨端部淬火
• 4.1.2 重轨全长淬火
• 4.1.3 重轨在线热处理
• 4.2 重轨在线热处理原理
• 4.2.1 电阻加热
• 4.2.2 重轨热处理原理
• 4.3 重轨在线热处理设备
• 4.3.1 实验设备布置
• 4.3.2 加热装置
• 4.3.3 冷却装置
• 4.3.4 重轨输送系统
• 4.4 本章小结
• 第5章 不同热处理工艺对重轨性能的影响
• 5.1 实验目的及实验方案
• 5.1.1 实验目的
• 5.1.2 实验方案
• 5.2 试验钢的化学成份
• 5.3 试验钢热处理工艺参数的选择
• 5.3.1 加热温度的确定
• 5.3.2 冷却速度的确定
• 5.3.3 冷却方式的确定
• 5.4 实验结果及分析
• 5.4.1 冷却时间对热处理重轨组织性能的影响
• 5.4.2 加热温度对热处理重轨组织性能的影响
• 5.4.3 保温时间对热处理重轨组织性能的影响
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢