【《H型钢生产冷却系统分析的国内外文献综述》1900字】

H型钢生产冷却系统研究的国内外文献综述H型钢是一种具有较强承载能力的高效型材，具有良好的抗弯能力和力学性能REF_Ref12243\r\h[1]，相对于工字钢更节省钢材、节约成本REF_Ref12560\r\h[2]。H型钢在建筑、机械等具有巨大的市场需求，在我国现在也被作为环保节能产品推广使用。从1998年马钢的H型钢生产线开始投产，在经过十年的快速发展，随着莱钢、日照、津西等H型钢生产基地的建成加入，我国H型钢的生产能力得到了长足的进步REF_Ref16491\r\h[3]。如今H型钢正在向着快速成型、提高生产率、提高产品的力学性能、使用自动化流水线生产、降低制造加工耗能、节约材料等方向发展。通过对H型钢终轧后不同部位的温度进行测量，可以发现H型钢的翼缘中心与翼缘末端、翼缘中心与腹板都存在温差，而对H型钢的横断面进行组织形态分析可以发现其截面存在组织不均匀、变形有差异等问题REF_Ref16612\r\h[4]；这是因为H型钢在结束轧制之后，翼缘和腹板存在的温度差距可以达到200度左右，导致成形钢内部出现了残余应力，形成裂纹，最终造成成形钢性能不稳定REF_Ref16641\r\h[5]。查阅现有生产工艺条件及生产流程，H型钢在冷却时大多没有设置有效的控制冷却措施，导致不同部位的冷却速率出现差异，翼缘中心和腹板形成温差，内部的热应力场分布不均。因此，想要提高H型钢的力学性能，首先需要改善控冷条件，使H型钢能稳定降温REF_Ref16687\r\h[6]。查阅国外文献可以了解到，通过对H型钢进行较快的冷却可以使H型钢获得更高强度。具体表现为在35℃/s的较快冷却速度下，由于针状铁素体的高度位错结构以及微合金碳化物/碳氮化物的精细析出，H型钢获得了974mpa-UTS和888mpa-YS的强度水平以及15.3%的延伸率。当空气冷却和砂冷却速度分别降低到1.15℃/s和0.68℃/s时，组织转变为多边形或准多边形铁素体，在较低的冷却速度下获得的较少位错的多边形铁素体组织随着塑性的增加而降低强度值REF_Ref16726\r\h[7]。而通过将高速多道热轧和快速冷却在极短间隔的相结合不仅不降低变形温度，还能成功绕过奥氏体的恢复和再结晶过程，生产出纳米结构钢REF_Ref16753\w\h[8]。查阅国内有关热轧H型钢的应力状态分析的文献可知：在残余热应力的分析中，H型钢截面腹板中心位置最高残余压应力可以达到160MPa以上；对切割中的H型钢进行观察，当切口到达翼缘和腹板连接处时，腹板部分拉应力明显增大，由此推断H型钢的腹板开裂问题与冷却过程产生的残余应力有关；对翼缘外侧中心进行强制冷却后，可有效减轻H型钢内的残余应力并改善残余应力的分布状态REF_Ref16893\w\h[9]。查阅国内有关有限元模拟分析的文献可知：H型钢由于翼缘与腹板的厚度不同，不同部位的冷却速率也有所不同，所以当H型钢经过冷却后，横断面上的温度分布情况呈现不均匀的现象，虽然R角温差较大，但是其内部温度有助于延缓R角表面温度下降，最后使得R角部分的温度场趋于稳定REF_Ref16922\w\h[10]。查阅国内现有控冷设备的设计情况，筛选了三种具有参考意义的冷却装置。在控制冷却器设备的工作过程中，现有正在研究的控制装置多数被称为离线式冷却器，如图1.1，从图中喷嘴的覆盖区域看出，该设计对于翼缘中心的表面和R角进行了冷却，让这两处能够快速降温至目标温度。在对于冷却器件进行设计的过程中，能够完全满足H型钢机械的冷却性能要求REF_Ref16612\r\h[4]。图1.1离线式的冷却装置示意图改进后的冷却装置如图1.2，喷嘴设置在了H型钢的上下面的R角与翼缘外侧整体部分，最大的改变为增加了对H型钢的翼缘的冷却强度，着重针对了由于翼缘厚度导致的冷却速度不均的问题REF_Ref7478\r\h[11]。图1.2改进后冷却装置H型钢的超快速传动冷却系统主要由4个大的部分共同结合组成：动力供给控制系统、冷却系统、纵向旋转位置动力传动系统控制器及冷却排水系统，如图1.3所示REF_Ref16641\r\h[5]。图1.3阀组系统图参考文献白光润.型钢孔型设计[M].北京:冶金工业出版社,1995:10-22.徐峰.我国热轧H型钢的发展[J].设计技术,2009(1):20-23.宋利刚,吴功军,张毅蓬.H型钢生产工艺发展的综述[J].金属世界,2011(2):62-64.谢世红,阮本龙,范杨.热轧H型钢控制冷却工艺研究[J].钢铁研究,2004,32(6):37-39+58.郭飞,赵宪明,彭良贵,吴迪.H型钢超快速冷却控制系统的开发与应用[J].东北大学学报：自然科学版,2012,33(2):218-221.赵建琴.H型钢冷却过程的热应力分布规律研究[J].机械设计与研究,2010,26(2):89-91.GhoshA,DasS,ChatterjeeS,etal.Effectofcoolingrateonstructureandpropertiesofanultra-lowcarbonHSLA-100gradesteel[J].MaterialsCharacterization,2006,56(1):59-65.TangS,LiuZY,WangGD,etal.Microstructuralevolutionandmechanicalpropertiesofhighstrengthmicroalloyedsteels:UltraFastCooling(UFC)versusAcceleratedCooling(ACC)[J].MaterialsScienceandEngineeringA:StructuralMaterials:Properties,MicrostructureandProcessing,2013,580:257-265.朱国明,康永林,马光亭.热轧大型H型钢残余应力相关研究[J].塑性工程学报,2010,17(5):88-92.徐旭东,王秉新,刘相华,吴迪,王国栋.H型钢控制冷却的有限元模拟[J].钢铁研究学报,2005,17(2):30-33.江乾坤.热轧H型钢控制冷却工艺研究[J].山西冶金,2019,42(2):56-58.肖丰强,候登义,马兴云.高强度宽厚板控冷技术浅析[J].宽厚板,2009(3):24-26+33.张健,杨光,杨明珠,文金生.薄带连铸层流冷却设备安装与调试技术[J].工业建筑,2013(S1):744-748+