钢轨在线余热淬火热处理的数值模拟研究-工程力学专业论文.docxVIP

： 独 创 性 说 明 本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得 内蒙古科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并 表示了谢意。 ： ： 签名 日期 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解内蒙古科技大学有关保留、使用学位论文（纸质版和 电子版）的规定，即：本人唯一指定研究生院有权保留送交学位论文在 学校相关部门存档，允许论文在校内被查阅和借阅，可以采用影印、缩 印或其他复制手段保存论文。在论文作者同意的情况下，研究生院可以 转授权第三方使用查阅该论文。 （必威体育官网网址的论文在解密后应遵循此规定） 签名： 导师签名： 日期 内蒙古科技大学硕士学位论文 I 摘 要 随着经济的发展，我国铁路建设的高速、重载对钢轨质量的要求越来越严 格，同时生产效率的提升也是现代企业发展的根本。钢轨的在线余热淬火是目前 较为先进的生产工艺，该工艺利用钢轨轧后余热温度直接进入冷却装置进行淬火 冷却，从而达到提高生产效率和节约能源的目的。 本文结合生产工艺的实际情况，把钢轨的淬火强度和淬火时间作为主要考虑 因素，运用大型非线性有限元分析软件 ABAQUS 建立了 U75V 钢轨的三维瞬态非线 性有限元分析模型，模拟计算了钢轨在线余热淬火过程，分析研究了钢轨在不同 冷却方案下的温度场、应力场和弯曲变形的变化规律，为钢轨淬火工艺优化奠定 了理论基础。 通过本文的计算分析得到如下结论：无论是通过控制轨底的雾冷时间还是冷 却强度，均可以使钢轨获得比较均匀的温度场；通过控制轨底的淬火时间且把雾 冷加在淬火过程的后半段，最好从 55s~60s 时开始，能够很好地控制钢轨终冷时 的挠度，但会在淬火过程中产生弯向轨头的较大挠度极值；通过控制轨头冷却强 度，也可以很好地控制淬火过程中产生的弯向轨头的弯曲挠度极值；而通过控制 轨底的冷却强度可以更好地控制钢轨淬火过程中的挠度极值和终冷时的挠度，而 且轨头和轨底的冷却强度差值越小，钢轨的弯曲变形越小。总之，采用控制轨底 冷却强度的方式可以更好的实现对钢轨淬火过程的控制。 本文通过有限元模拟的方法分析钢轨余热淬火的生产工艺，既能观察钢轨在 淬火过程中各个时段的变化情况，又能得到钢轨淬火后各方面的相关数据，可为 钢轨淬火工艺的改进提供参考。 关键词：钢轨；数值模拟；在线余热淬火 II Abstract Chinas railway construction entered a new developing stage of high-speed, heavy- duty to meet the requirements of economic development, which led to the rail quality requirements more and more stringent. Meanwhile, the improvement of production efficiency has become the decisive factor of the development of modern enterprises. So far, on-line quenching that steels with the waste heat after hot-rolling was directly transferred into a cooling device for quenching, is one of the most advanced production technology and can greatly improve the production efficiency and save more energy. 3D transient nonlinear finite element analysis model for U75V rails has been established in the thesis, using ABAQUS, the nonlinear finite element analysis software. Rail on-line quenching process was simulated, and the intensity and the time in the process of the rails quenching was deemed as the main consideration according to the