随着现代结构钢产业的发展,角钢被广泛应用于建筑结构和工程结构领域。采用控制冷却和控制轧制工艺与只采用控制轧制相比,不仅提高了生产效率,同时也改善了冷却效果,使轧后角钢获得更好的综合力学性能。控冷技术的应用和研究已经成为钢铁企业重点发展的一项关键技术。本文以角钢轧后的控制冷却过程为研究对象,使用有限元分析软件模拟Q235角钢的控制冷却过程,并实验测试了角钢冷却后的力学性能和微观组织结构。主要内容如下:1.以传热学理论为基础,分析了导热微分方程并确定了初始条件和边界条件,建立温度场的有限元方程。利用ANSYS有限元软件建立了热轧后角钢的二维和三维瞬态温度场的数值模拟模型,研究角钢在不同的冷却时间和水流密度条件下的瞬态温度场分布和温降曲线以及相应的温度变化云图,归纳影响角钢轧后温度场分布的主要因素。2.基于ANSYS优化设计理论,以水流密度为设计变量,以终冷温度为状态变量,使用APDL语言建立热轧角钢控冷过程的优化分析模型,并进行优化前后结果的对比分析,确定比较合理的角钢控冷方案。3.在温度场数值模拟和优化分析结果基础上,建立角钢轧后控冷过程中温度场与应力/应变场的耦合模型。通过对后者的模拟计算,得出整个控冷过程应力、应变的分布规律。4.将模拟结果与实测数据进行对比分析,表明模拟结果与实测数据基本相符,验证了有限元数值模拟结果的可靠性,并在该实验的基础上,通过扫描电镜对室温金相组织进行检测分析以及力学性能的测定,表明角钢轧后通过控冷机械性能得到明显提高。本课题的研究将为角钢异形断面轧后控冷技术的应用提供理论依据。