高强精轧螺纹钢筋连续感应热处理及控制变形研究

论文摘要

大规格高强精轧螺纹钢筋广泛应用于高铁、桥梁和超高建筑等大型工程,是现代化建设不可或缺的一种钢材。本文针对其材料和连续感应热处理工艺进行了研究,确定了PSB930和PSB1080级精轧螺纹钢筋的生产钢种为40Si2MnV。通过有限元方法模拟感应热处理过程,并经过试生产验证,确定了连续感应热处理生产工艺为930℃喷水淬火后500℃回火。精轧螺纹钢筋直线度要求≤1mm/m,淬火时组织应力和热应力共同作用易使变形超差,这对喷淬机构提出了控冷控变形要求。本文通过分析并建立淬火冷却温度场和应力场有限元模型,研究了各参数对温度均匀性淬火变形的影响。通过试验测得不同流量和喷水角度下的温度变化曲线,然后应用反传热法对表面传热系数进行了分析。得到了工件变形与换热条件的关系,进而通过调整淬火设备选定合理的喷淬压力、流量和分布状态,保证了产品在获得高强度的同时变形量符合标准,在生产实践中取得了很好的应用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 钢筋混凝土简介
• 1.1.2 钢筋的分类
• 1.1.3 预应力钢筋混凝土
• 1.2 大规格高强精轧螺纹钢筋简介
• 1.2.1 外形和尺寸
• 1.2.2 使用特点
• 1.3 国外生产研究现状
• 1.3.1 产品使用情况
• 1.3.2 生产工艺分析
• 1.4 国内生产研究现状
• 1.4.1 产品使用情况
• 1.4.2 市场前景分析
• 1.4.3 生产研究现状
• 1.5 课题研究的意义和目标
• 1.5.1 经济效益分析
• 1.5.2 社会效益分析
• 1.5.3 本课题研究目标
• 第二章 精轧螺纹钢筋热处理基材的选择
• 2.1 不同钢种的比较
• 2.1.1 试验方法
• 2.1.2 端淬试验结果分析
• 2.1.3 力学性能试验结果
• 2.2 钢种性能分析
• 2.3 基材对产品性能的影响
• 2.4 本章小结
• 第三章 精轧螺纹钢筋感应加热的研究
• 3.1 淬火温度的确定
• 3.2 感应加热
• 3.2.1 电磁场和温度场数学模型
• 3.2.2 模型求解方法
• 3.3 基于ANSYS的温度场模拟
• 3.3.1 耦合场分析模型
• 3.3.2 加热过程中的温度场模拟
• 3.4 加热方式对性能的影响分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 热处理控制变形工艺研究
• 4.1 淬火冷却工艺
• 4.1.1 冷却方式的比较
• 4.1.2 淬火介质的选择
• 4.2 淬火冷却过程分析
• 4.2.1 冲击射流过程
• 4.2.2 冷却过程换热系数的确定择
• 4.3 淬火过程的数值模拟
• 4.3.1 温度场分析
• 4.3.2 组织场分析
• 4.3.3 应力应变场分析
• 4.3.4 有限元模拟分析
• 4.4 少无变形工艺研究
• 4.5 本章小结
• 第五章 热处理工艺研究及实际生产探讨
• 5.1 回火过程
• 5.2 热处理工艺参数的制定
• 5.3 低成本钢种的热处理工艺研发
• 5.4 冬季生产事项
• 5.5 设备发展方向
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况