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高强精轧螺纹钢筋连续感应热处理及控制变形研究

作　者: 王劲
导　师: 王占军
学　校: 机械科学研究总院
专　业: 材料学
关键词: 精轧螺纹钢感应加热控制变形有限元
分类号: TG156
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 47次
引　用: 1次
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章引言  8-22
  1.1 课题背景  8-11
    1.1.1 钢筋混凝土简介  8
    1.1.2 钢筋的分类  8-10
    1.1.3 预应力钢筋混凝土  10-11
  1.2 大规格高强精轧螺纹钢筋简介  11-13
    1.2.1 外形和尺寸  11-12
    1.2.2 使用特点  12-13
  1.3 国外生产研究现状  13-15
    1.3.1 产品使用情况  14-15
    1.3.2 生产工艺分析  15
  1.4 国内生产研究现状  15-19
    1.4.1 产品使用情况  16-17
    1.4.2 市场前景分析  17-18
    1.4.3 生产研究现状  18-19
  1.5 课题研究的意义和目标  19-22
    1.5.1 经济效益分析  19-20
    1.5.2 社会效益分析  20-21
    1.5.3 本课题研究目标  21-22
第二章精轧螺纹钢筋热处理基材的选择  22-28
  2.1 不同钢种的比较  22-26
    2.1.1 试验方法  23-24
    2.1.2 端淬试验结果分析  24-25
    2.1.3 力学性能试验结果  25-26
  2.2 钢种性能分析  26-27
  2.3 基材对产品性能的影响  27
  2.4 本章小结  27-28
第三章精轧螺纹钢筋感应加热的研究  28-40
  3.1 淬火温度的确定  28-30
  3.2 感应加热  30-33
    3.2.1 电磁场和温度场数学模型  31-32
    3.2.2 模型求解方法  32-33
  3.3 基于ANSYS的温度场模拟  33-37
    3.3.1 耦合场分析模型  33
    3.3.2 加热过程中的温度场模拟  33-37
  3.4 加热方式对性能的影响分析  37-39
  3.5 本章小结  39-40
第四章热处理控制变形工艺研究  40-65
  4.1 淬火冷却工艺  40-43
    4.1.1 冷却方式的比较  40-42
    4.1.2 淬火介质的选择  42-43
  4.2 淬火冷却过程分析  43-48
    4.2.1 冲击射流过程  43-45
    4.2.2 冷却过程换热系数的确定择  45-48
  4.3 淬火过程的数值模拟  48-61
    4.3.1 温度场分析  48-52
    4.3.2 组织场分析  52-55
    4.3.3 应力应变场分析  55-58
    4.3.4 有限元模拟分析  58-61
  4.4 少无变形工艺研究  61-64
  4.5 本章小结  64-65
第五章热处理工艺研究及实际生产探讨  65-72
  5.1 回火过程  65-68
  5.2 热处理工艺参数的制定  68-70
  5.3 低成本钢种的热处理工艺研发  70-71
  5.4 冬季生产事项  71
  5.5 设备发展方向  71
  5.6 本章小结  71-72
第六章结论  72-73
参考文献  73-78
致谢  78-79
在学期间发表的学术论文和参加科研情况  79

高强精轧螺纹钢筋连续感应热处理及控制变形研究

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