[发明专利]一种基于数值模拟的钢管连续淬火过程控制方法

摘要

本发明涉及一种基于数值模拟的钢管连续淬火过程控制方法，包括以下步骤：根据钢管移动线速度和淬火冷却喷水压力，计算连续感应淬火过程初始的工艺参数，包括加热过程工艺参数和淬火过程工艺参数；对钢管连续感应加热过程进行有限元分析，获得加热过程工艺参数与钢管内外表面温度之间的关系；对钢管淬火冷却过程进行有限元分析，获得淬火过程工艺参数与钢管组织分布情况之间的关系；根据工艺控制要求，获取符合工艺控制要求的加热过程工艺参数和淬火过程工艺参数，形成最终的钢管连续感应淬火过程控制参数；以获得的控制参数控制实际钢管连续淬火过程。与现有技术相比，本发明具有减少通过试制确定工艺参数所造成的能源消耗，提高工作效率等优点。

主权项

一种基于数值模拟的钢管连续淬火过程控制方法，其特征在于，所述的钢管连续淬火过程包括：钢管连续感应加热过程：钢管以一定线速度在托辊上直线运动，经前矫直牵引机牵引拉动，进入感应器组中进行奥氏体化，加热结束经空冷段自然冷却；钢管淬火冷却过程：钢管进入喷射淬火冷却室，冷却形成马氏体或贝氏体组织；所述的钢管连续淬火过程采用的钢管连续感应淬火装置包括依次连接的前矫直牵引机、感应加热器组和喷射淬火冷却室，所述感应加热器组为相互独立的感应加热炉，所述感应加热器组与所述喷射淬火冷却室之间有一段空冷段；所述的控制方法具体包括以下步骤：步骤一、根据钢管移动线速度和淬火冷却喷水压力，计算连续感应淬火过程初始的工艺参数，包括加热过程工艺参数和淬火过程工艺参数；步骤二、对钢管连续感应加热过程进行有限元分析，获得加热过程工艺参数与钢管内外表面温度之间的关系；步骤三、对钢管淬火冷却过程进行有限元分析，获得淬火过程工艺参数与钢管组织分布情况之间的关系；步骤四、根据工艺控制要求和步骤二、三的结果，获取符合工艺控制要求的加热过程工艺参数和淬火过程工艺参数，形成最终的钢管连续感应淬火过程控制参数；步骤五、以步骤四获得的控制参数控制实际钢管连续淬火过程；所述的步骤二具体为：201)建立钢管、感应线圈和空气的几何模型；202)获取20‑1000℃温度范围内钢管的磁导率、电阻率、导热系数、比热容和密度以及感应线圈和空气的相对磁导率；203)计算钢管的集肤效应深度，根据该深度进行网格划分，划分网格时，网格密度由钢管表面向外递减；所述的集肤效应深度δ的计算公式如下：$\mathrm{\δ}=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{\mathrm{\ρ}\×{10}^9}{{\mathrm{\μ}}_{r}f}}$其中，ρ为钢管的电阻率，μ_r为钢管的相对磁导率，f为线圈励磁电流频率；204)设置感应加热工况，根据步骤一计算的加热过程工艺参数设置加载步骤；205)进行网格检查和物理检查，判断是否存在错误，若是，则提示错误信息，若否，则执行步骤206)；206)保存感应加热各个阶段的温度随时间变化情况及钢管外表面和内表面温差随时间变化情况；所述的步骤201)中，建立钢管和感应线圈模型时，将运动对象模型等效为静止对象模型。