武钢高线车间改造后,在精轧机组后增加了减定径机组,使得精轧总变形量、道次变形量及冷却过程发生了根本改变。本文对改进后的武钢高线控制冷却段进行深入研究,通过有限元模拟,分析了高速线材轧后控制冷却过程中断面温度场的变化规律,建立了高速线材轧后控制冷却过程中的传热和相变模型,并用大型商用有限元软件Marc/Mentat及其二次开发技术,模拟计算了控制冷却过程中线材断面温度场变化全过程,为现场生产制定合理的工艺制度、提高产品的综合性能有重要的指导意义。论文主要内容包括:(1)以高速线材为研究对象,结合Fourier导热定律,建立了高速线材水冷段的传热数学模型,根据现场生产条件,确定初始条件并分段建立水冷段的换热边界条件。(2)基于相变热力学和动力学理论,建立了高速线材控制冷却过程中的相变潜热数学模型,结合Fourier导热定律,建立了高速线材在风冷段的传热数学模型,从而可建立高速线材在风冷段的温度场与相变过程的耦合传热模型。(3)基于建立的传热数学模型,利用大型商用有限元软件Marc/Mentat及其二次开发技术,模拟了高速线材轧后控制冷却过程中轧件断面温度场变化过程及风冷段的微观组织演化过程,将模拟结果与实测结果相比较,验证计算模型的可行性和准确性,并对线材断面温度场的模拟结果进行分析,对现场生产工艺提供改进意见。