姜超[1]2004年在《大型锻件热处理过程晶粒度变化的研究》文中研究说明本文依据中国第一重机厂实际热处理生产工艺曲线，应用大型模拟软件Deform3D对大型汽轮机转子热处理过程的工艺曲线进行了温度场方面的数值模拟。目的在于找到转子各个位置上实际的温度变化，以用金属小试样来模拟大转子组织和晶粒度变化并作出工艺上的对照，从而使金属小试样物理模拟大转子的试验工作从工艺上具备相似性。结果显示在目前工业实际生产工艺中温度场变化均匀一致，不存在异常传热，在随后的物理模拟即金属试样热处理试验中只要不同程度的减缓升降温速度和减少保温时间就可以比较真实的模拟各位置实际的生产工艺，使试验结果更真实可靠。在转子径向上，温度从表面向心部变化趋势一致，速度减缓；心部无论升温或降温都将产生迟滞，并且迟滞时间大体相同为10h左右。 在金属小试样模拟大转子热处理的过程中，采用“正交设计方法”探索各种热处理工艺参数下，低压汽轮机转子用钢26Cr2Ni4MoV的晶粒长大和组织遗传情况，并详细记录在各种加热规范和冷却控制条件下的晶粒度，给锻造阶段的工作要求一个准确的答复。在此基础上，根据金相照片及晶粒度测量结果来推测并探讨晶粒长大和遗传机制。试验结果表明，奥氏体再结晶是消除组织遗传的有效方法之一；不同的加热及冷却规范可使奥氏体晶粒度细化到不同的程度。 另外，系统分析试验数据，根据晶粒长大的数学模型，为计算机模拟考虑遗传因素的晶粒生长过程和编制相关软件做数据方面的积累和有益的探索。
王凯[2]2013年在《30Cr2Ni4MoV钢热处理过程混晶形成机理及控制》文中指出热处理是决定大型锻件使用性能的关键工艺环节，但由于大型锻件锻后热处理具有工序多、加热和冷却缓慢及组织遗传特征，使得锻态的混晶组织在锻后热处理过程中得不到有效抑制。造成锻件力学性能下降，而且使锻件超声波探伤时的波形出现草状波，干扰缺陷信号，造成判断困难。因此在进行最终热处理前，必须进行预备热处理以抑制组织遗传，细化晶粒，为最终热处理做好组织准备。从调研结果看，两次或多次高温正火、多次高温回火、临界区高温侧正火、奥氏体再结晶等工艺都有较好的消除组织遗传、细化晶粒的效果。本文以30Cr2Ni4MoV大型转子钢材料作为研究对象，采用适用于大型锻件生产的叁次高温正火、高温回火和临界区高温侧正火叁种预备热处理工艺方法进行不同工艺参数条件下的试验与组织观察，对比、分析其消除组织遗传、细化晶粒的效果及其机理，找出一种切断大型锻件粗大组织遗传的最佳工艺方法，以达到有效消除混晶、细化晶粒、提高机械性能之目的。研究发现，30Cr2Ni4MoV大型转子钢锻件在A_(C1)-A_(C3)之间进行加热保温，其奥氏体化过程中会形成片状和球状两种形态的奥氏体晶核。在靠近A_(C1)的低温侧（690℃-750℃）片状奥氏体晶核的形成和长大占优势，片状奥氏体晶核有恢复母相位向和大小的能力，在此温度区间长时间加热保温会造成原始粗大奥氏体晶粒大小、形状和位向的恢复；在A_(C1)-A_(C3)的高温侧（750℃-790℃）球状奥氏体晶核的形成和长大占优势，在此温度区间长时间加热保温会形成大量的球状奥氏体晶核，球状奥氏体晶核与母相无位相关系，所以能够阻断原始粗大晶粒的遗传，消除混晶，细化晶粒。对细化晶粒、消除混晶工艺方法的研究发现，对于原始组织为马氏体，晶粒度为1级的试样，经叁次高温正火处理后晶粒度能达到7级，但是处理后仍有一定的混晶存在；经过适当温度多次高温回火处理后，粗大的奥氏体晶粒有一定程度的细化，经580℃×10h二次回火后晶粒细化至5级，混晶面积大大减少；经两次高温侧正火处理后晶粒度可达到8级，混晶面积亦大大减少。
王子荣[3]2016年在《30Cr2Ni4MoV转子锻件加热工艺参数与其内部不同区域组织的关系》文中提出伴随着重型机械行业的形成和发展,大型锻件应运而生,并在人们日常生产中,占据了越来越重要的地位。大型锻件的质量,不单单影响整个设施的质量,还是一个民族重型机械行业综合水平的集中体现,而热处理作为大型锻件极为重要的环节,对大型锻件的最终质量,产生了直接且关键的作用。因此,研究大型锻件热处理过程中内部温度场的分布情况,揭示其内部不同区域内微观组织的演变和分布规律,从而制定合理的生产工艺,更加完美的发挥原料的各项性能,获得符合实际生产要求的工件,就变得非常迫切。本文以典型尺寸的低压转子30Cr2Ni4MoV钢作为研究对象。主要进行的研究和获得的结论:(1)利用电阻加热炉以一定的升温速度,将小试样分别加热到设定温度,然后进行保温(0.5h、1h、2h、4h、7h、10h、15h、20h)到达设定时间后快速取出水冷至室温。计算分析试验数据得:其它条件都一致只有保温时间为单一变量时,该材料奥氏体晶粒随时间的递增呈近似抛物线式变大;它条件都一致只有保温温度为单一变量时,该材料随温度的上升呈指数变大;在加热过程中保温温度对奥氏体晶粒尺寸的影响要大于保温时间,起主导作用;建立了在等温条件和非等温条件下的奥氏体晶粒长大模型。(2)运用DEFORM-HT模块以典型尺寸类型的30Cr2Ni4MoV低压转子为对象研究其升温过程中内部产生的温度场和热应力,获得了加热过程中典型尺寸类型低压转子截面几个关键位置处的实际升温曲线及热应力曲线,得出了加热速度和保温时间与温差和热应力之间的关系。模拟结论:阶梯式加热可以有效的抑制大型转子表心温差的持续扩大,但很难完全消除;转子表心温差造成的热应力远远小于工件允许的变形及断裂应力,对转子质量影响很小。(3)将通过DEFORM软件模拟获得的典型尺寸类型的30Cr2Ni4MoV低压转子钢内部温度场数据经过origin软件处理,获得了转子从表层到心部不同区域的实际温度变化曲线;根据变化曲线进行不同区域的小试样试验,获得了转子内部不同区域的微观组织及其分布规律为:转子两端棱边区域内奥氏体晶粒平均尺寸要大于转子其它部分一级左右;转子表层到心部的不同区域内奥氏体晶粒平均尺寸相差很小,均在4级至5级范围内。以上结果表明:缓慢的阶梯式加热,虽然对消除转子表心温差作用不大,但对大型转子整体奥氏体晶粒的均匀化有显着作用。
郭明伟[4]2015年在《大型铸锻件加热透烧的无损预报与工业应用研究》文中提出大型铸锻件形大体重、制造技术难度大、质量要求高,是冶金、电力、石化、交通、矿山、兵器等国民经济建设各部门所需的各种大型关键设备的重要基础件。同时,大型铸锻件行业既是装备制造的基础行业,也是关系到国家经济命脉的战略性行业,是衡量一个国家工业发展水平和综合国力的重要标志。当前,我国重型装备制造业面临国内外市场需求低迷、经济下行压力加大的双重挑战与考验,如何从产品转型升级、生产流程再造、技术与管理创新等领域寻找突破口,对于重型机械制造企业已刻不容缓。特别是在大型铸锻件热加工领域,工业锻造及热处理加热透烧时刻尚无法实现便捷无损预报,对不同材质/类型大型铸锻件加热透烧后保温时间缺少明确的确定准则,且无任何透烧智能预报系统及短流程工艺制度与现有工业设备实现对接和功能嵌入,而工艺流程复杂、生产效率低下、能源工时耗用巨大等问题一直是大型铸锻件热加工领域的难题。本文通过对大型铸锻件加热过程中设备耗能状态数据的监测与解析,研究并提出了大型铸锻件加热透烧时刻的便捷、准确及无损预报新方法,建立了典型大型铸锻件透烧后保温工艺制度的确定准则,并与炉温仪表检测、埋敷电偶实测以及数值模拟结果进行了对比验证,在此基础上开发出大型铸锻件加热过程智能控制系统并用于若干典型件的热加工流程的工业实践。取得如下主要研究结果:结合大型铸锻件加热过程的传热学与物理冶金学基础理论,系统分析了大型铸锻件加热的物理过程,讨论了加热炉系统散热及能量平衡准则,建立了大型铸锻件加热过程中等温面的迁移模型,给出了能量平衡与工件尺寸的函数关系,阐释了加热方式及能量输入形式与节能降耗之间的关系。大型铸锻件的热传导加热过程主要决定于加热介质与被加热工件间的温度梯度以及被加热工件的导热性,在不同的加热介质以及不同的加热温度条件下,起主导作用的传热方式各不不同。工件实际加热过程中满足能量守恒定律,且当工件透烧后,工件与介质之间达到热交换平衡,此时单位时间内用于加热消耗的输入能量基本上保持稳定。单个或多个工件的加热过程均可按整体处理,当炉中工件开始加热至全部透烧时,可基于能量平衡准则评估炉内全部工件的透烧状态。提出了一种基于解析加热炉能量耗用速率来准确判定大型铸锻件加热透烧时刻的无损预报新方法,确定了某大型支承辊、饼类锻件、L侧锻轴锻件等分别在热处理及锻造加热过程中的透烧时刻,并与炉温仪表检测、埋敷偶实测及数值模拟结果进行了对比分析,同时建立了支承辊锻件分别在850°C、950°C和1030°C加热保温条件下,燃气耗用速率与透烧深度之间的经验公式。发现加热炉能量输入速度的瞬时变化可以用来准确表征大型铸锻件实际加热过程中的透烧时刻,藉此实现大型工件透烧时刻的便捷、准确及无损预报。所提出的大型铸锻件加热透烧预报新方法既不受大型铸锻件材质、形状、尺寸及装炉量的影响,也无需在工件中心敷埋电偶,对于优化大型铸锻件热加工工艺、节能减排及降本增效,意义重大。开发了新型加热炉智能控制系统,并针对单件支承辊锻件和核电锻件的加热过程进行了时间、温度及燃料耗用速率的采集与测算,通过控制系统的LED灯和蜂鸣器报警实现了工件加热透烧时刻的便捷、准确及无损预报。控制系统所采集的支承辊锻件热处理数据与实际加热炉控制系统几乎一致,且最高峰对应时刻与炉温保温初始点吻合较好,在炉温升高至930°C的保温阶段,该支承辊锻件透烧所需保温时间约为23 h。利用该系统采集并测算了一核电锻件在锻前加热过程中的时间、温度及煤气耗用速率等参数,发现保温前煤气耗用速率的最高峰对应时刻与炉温保温初始点吻合较好,该核电锻件在1280°C的保温时的透烧时间约为7.2 h。在大型法兰盖钢锭、低碳钢钢锭及高中压转子的锻前加热、保温以及镦拔处理工艺实践中,通过解析燃气消耗总量变化数据预报了工件的透烧时间。产品最终质量检验结果表明,法兰盖钢锭在1250°C和5.7 h、8.5 h与17.5 h叁种锻前保温制度下,锻后力学性能均显着高于相应技术标准要求,锻后样品的晶粒度级别在5.5~7.0范围,基体主要由贝氏体回火组织组成;低碳钢锭在1250°C和7.0 h、26.3 h条件下分别加热及锻造处理后的晶粒级别及力学性能均达标,实现了透烧后“零”保温锻造工艺下的合格制造;高中压转子在1250°C和11.8 h、18 h不同锻前保温制度镦拔处理后的质量也均达标。结果证实本文所提出的透烧预报及保温时间确定准则可较好应用于工业生产实践。采用本文所提出的透烧预报技术可使某大型重机厂的百吨级轧电产品的单件锻件制造成本节省2850元左右,全年平均至少节省160万余元,而且还使单件锻件单火次效率提高了33%,单件锻件锻造总火次效率提高了17.6%。
毕雪峰[5]2018年在《基于喷射冷却的大型筒节冷却过程仿真和实验研究》文中研究指明大型筒节是核电、石化等能源领域重大技术装备的核心基础零部件,对重大装备的稳定运行起着关键作用。随着大型装备制造业的发展,对大型筒节的需求量也越来越大,其低效的生产制造工艺与产品质量受到了严峻考验。本文针对其传统热处理冷却工艺冷却能力差、效率低等问题,对大型筒节喷射冷却装置和冷却工艺进行了仿真和实验研究,主要内容如下:建立了大型筒节喷射冷却数值模拟过程的温度场和应力场数学模型,建立了筒节喷射冷却换热系数、空冷换热系数和水槽深冷换热系数计算模型。给出了筒节材料2.25Cr1Mo0.25V钢的CCT和TTT转变曲线,为后续冷却工艺的制定提供了理论依据。提出了大型筒节喷射冷却装置结构的设计方法,设计了一种位置可调的组合式大型筒节喷射冷却装置,计算了筒节喷射冷却换热系数。初步制定冷却工艺,基于Ansys workbench模拟了大型筒节喷射冷却过程,模拟结果表明,筒节冷却过程中的轴向温度均匀性良好,筒节厚度方向温差较为明显,热应力在材料可承受范围之内。基于正交试验设计了不同设备工艺参数组合下筒节喷射冷却过程的数值模拟方案,研究了水流密度、喷射压力、喷射角度和冷却段喷射与间隙时间比对温度均匀性、热应力和冷却时间叁个指标的影响,确定了最优参数组合。进一步优化筒节喷射冷却工艺,并与传统水槽深冷工艺进行对比分析,结果表明,喷射冷却工艺筒节温度均匀性更好,冷却时间大大降低,热应力也在筒节材料可承受的范围之内。对基于喷射冷却的大型筒节快速冷却工艺进行了物理实验,测得筒节沿厚度方向的晶粒度和力学性能。实验结果表明,采用喷射冷却热处理工艺的筒节的晶粒度和各项力学性能均满足使用要求,进一步验证了基于喷射冷却的筒节快速冷却工艺的可行性。
林伟强[6]2012年在《基于Deform金属锻造和热处理的晶粒度分析及组织遗传研究》文中指出近30多年来，随着计算机技术和数值计算方法的发展，有限元模拟方法在锻造加工方面得到广泛应用，并在锻造和热处理过程的数值模拟研究上都取得突破性进展。借助计算机模拟技术预测锻造加工中的微观组织演变，对指导实际生产具有重要意义。本论文的研究课题来源于广东省重大科技专项（2009A080304004）“船舶工业用大型锻件锻造减量化及余热能源利用技术的研究与产业应用”。本文选取大型锻件—35CrMo黄船某型战舰中间轴为研究对象，运用有限元软件Deform对其锻造和热处理过程进行了数值模拟，并针对锻造和热处理过程中的晶粒度变化进行了软件的二次开发、实验验证等方面的研究。本文的研究内容和主要结论如下：（1）在windows平台上，对现有的Deform软件进行了二次开发，利用软件自带的用户子程序功能和Absoft Fortran软件，插入了德国Aachen大学的R.Kopp教授提出的再结晶模型，使其具有晶粒度模拟的功能。（2）对大型锻件的锻造和热处理过程进行了数值模拟。从模拟结果上看，在锻造过程中，随着送进量的增加，晶粒尺寸有减小的趋势；随着压下率的增大，晶粒尺寸也有减小的趋势。为了获得细小晶粒，实际锻打时，应保证有足够的送进量；优化后的加热规范不仅可以得到细小晶粒，而且始锻温度低，加热时间缩短了4%，约0.43h，在降低能耗上起了一定的作用。（3）进行热处理时，在影响晶粒和组织遗传的各因素中，加热速度最显着，加热方式次之，保温时间和冷却方式对其影响较小。并且淬火保温时间缩短了30分钟，进一步降低了能耗。通过对锻造工艺和热处理工艺之间协同关系的研究，发现保证充分的送进量和压下率可以很好地促进热处理工艺，进一步细化晶粒。（4）提取样品进行热处理实验。从实验上看，进行慢速加热时，35Crmo钢发生明显的晶粒遗传现象，反之，中速加热没有。为了防止晶粒遗传现象发生，应提高临界区的加热速度。
陈睿恺[7]2012年在《30Cr2Ni4MoV钢低压转子热处理工艺的研究》文中进行了进一步梳理30Cr2Ni4MoV钢大型低压转子是AP1000百万千瓦级核电机组的关键部件。本文围绕低压转子热处理工艺的制订，采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、热模拟试验、力学性能测试等方法，研究了30Cr2Ni4MoV钢的TTT、CCT曲线和相变动力学，详细分析了该钢在不同等温温度及冷却速度下的组织演变规律，阐明了组织转变的复杂性；并通过热膨胀法、排水法、差示扫描量热法、激光脉冲法等手段，建立了包括30Cr2Ni4MoV钢的相变动力学、热物理性能和力学性能的数据库。运用数值模拟与物理模拟相结合的方法，预示了多次正火工艺各个阶段转子心部的晶粒变化过程，并探讨了在大型低压转子上采用该工艺的可行性；提出了基于部分珠光体转变的等温预处理细化晶粒新方法。采用温度-相变-应力/应变耦合的数学模型模拟并分析了低压转子热处理过程中的温度、相变和应力演变，为直径1768mm和2826mm两种典型低压转子制订了锻后热处理和性能热处理工艺，并结合生产试制结果提出了设备改造和工程实施建议。为了指导低压转子加热工艺的制订，研究了30Cr2Ni4MoV钢的奥氏体化相变动力学。测定了0.008~20°C/s范围内不同加热速率下的膨胀曲线，运用Kissinger方法进行了基于非等温相变Johnson-Mehl-Avrami模型的动力学分析，确定了奥氏体化相变激活能Q约为2.367×10~6J/mol，J-M-A指数n约为0.2448，指前因子ln k0约为270.5。当设定J-M-A方程中温度变量为不同数值时，可获得等温奥氏体化相变动力学曲线。该研究也表明，对于孕育期极短而难以准确测定的等温相变动力学曲线，从连续转变动力学数据中提取是一种行之有效的方法。为了指导低压转子淬火工艺的制订，测试分析了30Cr2Ni4MoV钢的TTT曲线和CCT曲线与组织转变。结果表明发生珠光体转变的临界冷速为3.3°C/h，生成马氏体及下贝氏体的临界冷速为1°C/s。通过对连续冷却与等温转变组织的对照分析，并结合TTT、CCT曲线的转变量测算，获得了该钢在不同冷速下连续冷却转变产物的组织形貌特征和演变规律：冷速5~10°C/s时，转变产物为马氏体，其中自回火马氏体量随着冷速降低而逐渐增多；冷速1~2°C/s时，转变产物为马氏体及一定数量下贝氏体，碳化物颗粒随着冷速降低而逐渐变大增多；冷速0.2~0.5°C/s时，转变产物以低温上贝氏体和马氏体为主；冷速0.01~0.1°C/s时，转变产物以中温块状铁素体、粒状贝氏体和粗大的上贝氏体为主。结合组织形貌特征的观察以及冷速与相变量的计算，研究了低压转子不同位置上冷速、组织与硬度的关系。在淬火冷却过程中低压转子不同位置处的冷速差异显着，使它们的组织和性能也有较大区别：表面位置在中温转变区内的平均冷速可达10°C/s以上，生成的马氏体组织硬度可达500HV；心部位置冷速仅0.01°C/s左右，转变产物中的粒状贝氏体和中温块状铁素体会对性能产生不良影响，使硬度降低到370HV以下；在0.01~10°C/s范围内，转变产物的硬度随着冷却速度的降低呈逐渐减小趋势，两者关系曲线的拐点处的临界冷速为0.2°C/s。由此可见，不同类型的贝氏体在组织形貌和性能上存在显着差异，不能仅以不出现先共析铁素体或珠光体的临界冷速（3.3°C/h）作为制订低压转子淬火工艺的准则，在实际生产中淬火冷速应不低于开始出现粗大上贝氏体和中温块状铁素体的冷速（0.2°C/s）。为了解决热处理过程计算机数值模拟中材料热物性参数和力学性能参数缺乏的问题，本文通过系统的测试，建立了30Cr2Ni4MoV钢不同组织（马氏体、贝氏体和奥氏体）的热物理性能（热膨胀系数、密度、比热容、相变潜热、导热系数）和力学性能（弹性模量、屈服强度、塑性模量）参数的数据库，得到了这些参数与温度的函数关系。并根据Greenwood-Johnson相变塑性模型，实验测试并建立了模型参数关于等效应力和温度的函数关系。研究结果表明，对马氏体相变而言，外加应力对Ms与参数的影响可以忽略不计；对贝氏体相变而言，孕育期t s随着温度的升高而显着增大，参数n随着温度和等效应力的增大而减小，参数b总体上不受等效应力和温度的影响；马氏体和贝氏体的相变塑性参数K分别为8.77110~（-5）MPa~（-1）和8.9488105MPa~(-1)。30Cr2Ni4MoV钢大型低压转子锻后热处理的主要目的是调整锻后组织细化晶粒。在相变动力学与组织转变的研究基础上，探索了不同热处理工艺的晶粒细化效果。运用有限元数值模拟与热模拟炉物理模拟相结合的方法，对直径2900mm低压转子心部在多次正火不同阶段的晶粒演变过程进行研究，提出了可以满足细化晶粒要求的多次正火工艺。本文提出了基于部分珠光体转变的等温预处理晶粒细化创新工艺，实验验证了其对于30Cr2Ni4MoV低压转子的细化晶粒作用，与四次正火工艺具有相同的细化效果，且更加省时节能。本文为直径1800mm和2900mm低压转子制订了多次正火和等温预处理两种锻后热处理工艺。通过温度-相变-应力/应变耦合的计算机模拟得到低压转子冷却过程的温度、组织、应力分布规律，结果表明淬火冷却数学模型中的相变应变及相变塑性应变因素对转子内应力场演变的影响很大。不同直径低压转子在不同喷水强度下冷却过程的模拟结果表明，在10~100(l/m~2s)的范围内改变喷水强度对低压转子心部贝氏体相变区（300~500C）的平均冷速及冷却时间的影响很小，喷水时间长短的选择主要由转子截面直径大小决定，为低压转子淬火设备的改进与设计提供了依据。据此，制订了直径1768mm和2826mm两种典型低压转子的性能热处理工艺，前者已经过试制生产检验，各项力学性能均符合要求。
邱丑武[8]2017年在《大型筒节感应加热仿真模拟及热处理实验研究》文中认为大型筒节是核电、石油化工、煤液化等装备的关键部件,随着我国的能源产业结构逐渐向低碳经济和清洁能源的方向发展,核电、石化、航天等领域对大型筒节的质量要求越来越严格。大型筒节的热处理一般采用台车式电阻炉或火焰炉加热,其加热效率低下,能耗高,对环境污染严重,不能满足现代工业发展的要求。而感应加热技术能克服以上缺点,加热速度快、效率高、不产生烟气和烟尘,符合节能环保的理念,是我国工业发展的趋势所在。本文研究了大型筒节感应加热装置设计,仿真模拟及其快速热处理工艺。首先,建立了大型筒节热处理数值模拟过程中所涉及的电磁场、温度场、应力场和组织场的多场耦合数学模型,计算了加热和空冷过程的对流换热系数和辐射换热系数以及喷水冷却换热系数。其次,研究了大型筒节2.25Cr1Mo0.25V钢连续加热过程中的奥氏体化相变动力学。通过实验测得了筒节钢在不同的加热速率0.02~10℃/s下的奥氏体化膨胀曲线,利用J-M-A模型对实验数据进行分析,确定了模型中所涉及的参数:奥氏体化相变激活能Q为479.8kJ/mol,J-M-A指数n约为1.0782,指前因子lnk0约为45.6。再次,设计了大型筒节感应加热炉装置,并基于有限元软件模拟了筒节感应加热过程。针对感应加热过程尖角效应问题,提出了以下叁种解决方案。其中,方案3在筒节端部焊接热处理环,同时在端部线圈处添加导磁体,不仅能去除尖角效应,且整体加热效果较好。对比研究了矩形线圈感应加热方式与传统的电阻炉加热方式和螺旋线圈感应加热方式下大型筒节正火加热过程的温度场和热应力,数值模拟结果表明:采用矩形线圈感应器加热时,加热效率最高,且加热效果较好,热应力也在筒节材料的承受范围之内。最后,对筒节的传统热处理过程和感应加热热处理过程进行了物理模拟,测得筒节心部在热处理过程的晶粒演变以及最终的力学性能。物理模拟结果表明,采用感应加热热处理筒节心部的晶粒度达到7.0级,与传统热处理结果相近;筒节各项力学性能标准均满足使用要求,进一步验证了基于感应加热的热处理工艺的可行性。
李贤君[9]2016年在《核电转子喷淬过程模拟与复合喷淬设备研究》文中指出本文以1000MW、1400MW级核电转子为研究对象,模拟研究其喷淬冷却过程的温度、组织和应力分布,确定了最佳换热系数,制定了转子喷淬工艺。在模拟研究喷淬距离、喷淬驻点等影响换热系数的因素基础上,成功研发了国内首台套核电转子水风(雾)复合喷淬设备。利用该喷淬设备对1000MW核电转子实施了喷冷过程的工艺验证,并提出了设备的下一步设计优化措施。采用温度-相变-应力应变耦合的数值模拟进行了核电转子复合喷淬过程的工艺模拟,得到了冷却速度、组织、应力分布规律。模拟结果表明核电转子不同直径部位需采用不同的喷淬工艺或喷淬方式;转子的同一部位可采用复合喷冷方式。核电转子喷淬冷却后在近表层约50mm-80mm的范围内可得到马氏体及少量贝氏体组织,转子内部其它部位以贝氏体组织为主。转子残余应力最大值出现在端面轴径台阶突变处,提出采用更加细分区域控制冷速,降低了塑性变形的风险的解决措施。当转子表面喷水换热系数到一定数值时,核电转子心部冷速、组织转变产物改善受换热系数增大影响很小,确定了最佳的换热系数,制定了1000MW和1400MW转子喷淬冷却的工艺。开展了转子喷冷时换热系数的影响因素研究,得到了喷嘴直径D、喷淬距离H、喷射介质温度T与换热系数的关系曲线,确定了较佳的喷孔直径尺寸和喷淬距离数据。研究结果表明转子表面驻点外区域换热系数急剧减小,为保证转子的轴向冷却均匀,冷却过程中转子边冷却边旋转。进行了由喷水系统、喷雾系统和喷风系统组成的复合喷淬系统结构研究,解决了水风雾复合冷却时的冷却量模拟计算、水风雾实时控制、多喷管同心变直径结构、350t旋转吊具结构、优化支撑钢结构减重等关键技术难点。研发了国内首台套核电转子复合喷淬设备,并进行了喷淬系统的实际测试。利用研发复合喷淬设备,使用制定的核电转子工艺,进行了1000MW核电转子的生产,进行了工艺和设备验证。转子取样检测结果表明转子取样部位力学性能均符合要求,且波动范围很小;组织、晶粒度、夹杂物分析符合相关要求。通过工艺和设备验证表明,本文制定的核电转子喷淬工艺能够正确的指导核电热处理,研发的复合喷淬设备完全能够满足核电转子的热处理生产。本文提出对复合喷淬设备下一步的优化措施,为将来的1400MW核电转子设备研发奠定了技术基础。
雷雪[10]2009年在《低压转子加热过程模拟及工艺优化》文中指出随着计算机技术的迅速发展,热处理过程的计算机模拟越来越受到人们的重视,已经成为当前热处理过程研究和工艺设计中必不可少的重要部分。大锻件作为重要的装备零件,其质量和性能的要求越来越高。为满足需要,必须提高大锻件的热处理质量。由于大锻件的尺寸结构原因,传统以经验、定性方式制订热处理工艺过程已不能很好的满足需求。为节省人力物力财力,热处理的数值模拟作为一种新的工艺预测和制订方式出现在人们的眼前。对于大锻件,热处理过程的模拟对提高工件性能,降低变形和开裂倾向有着重要的意义。本文在充分考虑加热过程中瞬态问题、相变潜热问题、热物性参数与温度的关系以及温度场、组织场相互作用的情况下,运用MSC.MARC有限元软件建立加热过程的有限元计算模型,并根据淬火温度组织要求,设定了工艺优化原则,并对原有工艺进行的模拟分析。通过改变加热工艺中的升温速度、中间保温温度和保温时间等工艺参数,对不同尺寸的30Cr2Ni4MoV低压转子进行工艺优化。借助于计算机模拟,本文分析了阶梯加热过程中各工艺参数对加热过程中组织转变、均温情况和热应力大小的影响。结果表明:阶梯加热过程中的第一次升温速度能有效降低低压转子加热过程中产生的第一次最大温差和弹性状态下的最大热应力;中间保温温度的降低能降低第一次最大温差和最大热应力,但效果不甚明显;但其升高能有效降低第二次最大温差,减小表心部开始奥氏体化的时间间隔;第二次升温阶段的升温速度的增加会降低表面奥氏体化的时间,但对心部奥氏体化时间影响很小,同时会增加低压转子的均温时间。根据模拟获得的各工艺参数对加热过程的影响,本文分别对φ1 768mm和φ2826mm低压转子进行了加热工艺优化。优化后的工艺,总加热时间上分别增加了20.5和60小时,能保证加热结束时转子表心部温差不超过10℃,基本达到均温转子全部奥氏体化,并有效降低了加热过程中产生的最大热应力值。
参考文献：
[1]. 大型锻件热处理过程晶粒度变化的研究[D]. 姜超. 机械科学研究院. 2004
[2]. 30Cr2Ni4MoV钢热处理过程混晶形成机理及控制[D]. 王凯. 太原科技大学. 2013
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