本文以型材厂Q235角钢作为研究对象,采用ANSYS有限元分析软件对角钢控制冷却过程温度场、应力及应变场进行数值模拟,并通过实验进一步研究角钢控制冷却后组织分布状况及其综合力学性能。主要研究内容包括:1、通过分析角钢控制冷却过程热传递的初始条件及边界条件的合理简化。建立角钢二维及三维有限元模型,以及分析研究不同冷却时间、不同冷却方式下,角钢瞬态温度场分布及各部位温度的变化情况,从而确定合理的水流密度及控制冷却时间以及角钢二维、三维模型控制冷却后温度场分布规律。2、利用ANSYS优化设计理论,建立以水流密度及水流速度为设计变量、返红温度为状态变量、终冷最大温差为目标函数的优化设计模型。找出控制冷却过程中最优控冷工艺参数。3、利用优化后的温度场数值模拟结果,采用间接耦合的方法,对角钢控制冷却过程应力场及应变场进行数值模拟。找出角钢控制冷却过程后,应力分布及变形规律。4、通过实验研究控制冷却后角钢温度分布情况,并与有限元模拟结果进行分析对比,其结果比较吻合,证明有限元数值模拟结果的可靠性。同时对控制冷却后角钢试样进行组织观察及力学性能实测,结果表明,将终冷温度控制在650～700℃之间时,角钢可以达到较高的力学性能。5、通过控制冷却技术,改善了Q235角钢的组织结构分布状况,珠光体含量的增加和组织细化更加显著,提高了其综合力学性能。本课题研究结果将为轧后角钢控冷技术的应用提供了科学的依据和理论指导。