多层步进式铝车轮连续热处理线以其生产效率高,低能耗、智能化程度高等优势,成为铝车轮行业先进的新型成套装备,并将有良好的发展趋势。但其固溶炉的炉温均匀性,淬火时工件的变形控制的能力还存在较大的提升空间,因此有必要对该热处理生产线关键技术展开相关研究。本文在国家智能制造项目的支持下,对固溶炉流场与温度场,工件淬火时应力应变曲线,淬火槽流场进行了数值模拟,并提出了优化方案,最终指导了实际设计。针对多层超大炉膛炉温均匀性难以保证等问题,利用数值模拟,对固溶炉热风循环系统进行了研究,提出了两种优化方案,通过分析两种优化方案的流场与温度场模拟结果,选取了较优的优化方案。然后对该优化方案的导流板形状、尺寸等参数进行了进一步的优化设计,结果表明:分别在第二层与第三层车轮附近的导流板上各增加一个导风口与导流圆弧板,且当两层圆弧板尺寸分别为100 mm和150 mm时,炉膛内流场较均匀,各层加热区温度均匀性较佳。在此基础上对比了不同循环风量对流场与温度场的影响,结果表明:随着风量的增加,工件到达工艺温度的时间缩短,温度均匀性有所提升,但当流量增加至一定值后,升温时间与温度均匀性不再有明显改变。综合考虑工艺要求、安全性、经济性等因素,确定了相对较佳的循环风量:近炉门区使用双风机,综合风量为90000 m~3/h,炉膛中部为单个大风机,风量为72000 m~3/h。通过试验验证了方案的合理性,最终指导了热风循环系统设计,实现了炉温均匀性±3℃的要求。针对常规淬火槽处理工件变形较大等问题,利用数值模拟,对淬火槽循环系统进行了研究,模拟分析了工件在初始设计淬火槽中的温度和应力/应变耦合模型,得到了工件温度与应力/应变曲线。以淬火介质搅拌烈度与流场均匀性为标准优化了淬火槽的设计方案,并在此基础上对该优化方案的喷口数量、喷口角度、喷管高度、喷口流速等参数进行了进一步优化设计。最终选用的淬火槽设计方案为在工件底部和侧部同时增加喷水装置,其中侧喷口25个,喷口倾角45°,喷口流速为7m/s;底喷口数为5组,喷口与车轮中心线呈30°,喷口流速为3m/s,此时既可保证淬火介质搅拌烈度,又可以使得有效淬火区内流场均匀。通过试验验证了方案的合理性,最终指导了淬火槽循环系统的设计,经检验,利用本热处理生产线处理的工件实现了的少无变形,且力学性能与组织性能达到设计要求。