厚壁無縫鋼管熱軋后控冷工藝的組織性能數(shù)值模擬

    目前，國內(nèi)鋼管生產(chǎn)企業(yè)面對厚壁無縫鋼管產(chǎn)能過剩的巨大挑戰(zhàn)，紛紛調(diào)整品種結(jié)構(gòu)、淘汰落后產(chǎn)能并研發(fā)高質(zhì)量產(chǎn)品。試驗(yàn)研究證明：在厚壁無縫鋼管熱軋生產(chǎn)冷卻過程中實(shí)施控制冷卻工藝可以控制組織相變過程、細(xì)化晶粒，進(jìn)而改善鋼管的力學(xué)性能。因此，開展厚壁無縫鋼管熱軋后不同冷卻制度下鋼管組織性能變化規(guī)律的研究具有重要的意義和應(yīng)用價(jià)值。由于厚壁無縫鋼管具有較大的輪廓斷面尺寸和規(guī)格變化范圍，從而使其在線熱處理的控制與實(shí)施面臨較多的變數(shù)，使得控冷工藝在厚壁無縫鋼管生產(chǎn)中的實(shí)施與應(yīng)用受到很大約束。
    燕山大學(xué)的學(xué)者為了實(shí)現(xiàn)厚壁無縫鋼管生產(chǎn)工藝流程中定(減)徑之后矯直之前的控制冷卻，采用數(shù)值模擬方法研究了20號鋼管軋后冷卻過程的組織力學(xué)性能變化規(guī)律。首先采用試驗(yàn)方法測定鋼探頭在不同冷卻介質(zhì)條件下的溫度變化曲線，根據(jù)反傳熱法基本原理計(jì)算得出鋼探頭冷卻過程中表面換熱系數(shù)與工件溫度的關(guān)系。然后，采用有限差分法建立了鋼管冷卻過程中的溫度場、組織相變及力能性能預(yù)測系統(tǒng)，分析了不同冷卻工藝條件下鋼管的組織狀態(tài)與力學(xué)性能。最后，進(jìn)行鋼管空冷過程的試驗(yàn)分析，測定了不同時(shí)刻的溫度數(shù)據(jù)和冷態(tài)鋼管的力學(xué)性能，其計(jì)算結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)吻合良好。該研究結(jié)果可為實(shí)現(xiàn)厚壁無縫鋼管控制冷卻提供基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。