线棒材轧制用冷却器的优化设计与应用

针对棒线材生产用套筒式冷却器存在冷却能力不足，难以满足低温轧制的要求；轧件表面周向温度均匀性较差等问题，对套筒式冷却器结构进行了优化设计，得到旋流式冷却器。其采用圆锥斜齿轮式喷嘴，使冷却管内的水流形成旋流，可以产生较高的压力和速度，大幅度提高冷却能力，同时有效改善轧件表面温度的均匀性。采用SOLIDWORKS软件建模，利用ANSYS CFX软件进行流体仿真，对两种冷却器的流场、压力、流速进行了仿真分析。结果表明，旋流式冷却器可以提高冷却效率，改善轧件温度的均匀性，为实现轧件的超快速冷却创造有利条件。对24 mm圆钢的冷却应用表明，旋流式冷却器对轧件的降温幅度为套筒式冷却器的1.5～2.0倍且冷却均匀性明显改善。     

高线控冷冷却器流场仿真研究

采用有限元模拟软件Fluent对Morgan-5代、Morgan-6代冷却器进行了三维流场仿真,研究了冷却器结构变化对其压力场、速度场的影响,通过仿真获得两种冷却器的换热系数,进而对冷却器的冷却能力和冷却均匀性进行评估,得出在相同流量、相同内腔尺寸d=Φ17. 5mm的条件下,Morgan-5代冷却器的冷却能力高于Morgan-6代冷却器,在冷却均匀性方面,Morgan-6代冷却器表现更优。     

一种新型的油冷却器

我厂从日本三井精机株式会社引进的HR5B型与HR7A型两台加工中心上,采用了一种新型油冷却装置——冰箱式油冷却器,它的外观如图1所示。它的优点是:①具有稳定的冷却能力;②能对室温和机床机体温度二者变化做出反应进行油温控制;③冷却可靠;④不需冷却水;⑤操作容易;⑥安全装备完备,具有报警系统。     

淬火介质空气冷却器的开发与应用

采用空冷系统代替水冷系统对淬火介质进行冷却,由二次换热改为一次换热,能够显著提高冷却能力。阐述了淬火介质空气冷却器的结构、工作原理及应用状况。应用结果表明,空气冷却器具有节电、节水及有利于环境保护的特点。     

匀速冷却介质在齿坯预先热处理中的应用

本文介绍了"匀速冷却介质"的冷却特性。通过浓度控制可以得到介于空气和淬火油之间的冷却能力。同传统风冷、雾冷等方式相比,具有冷却均匀性更好的特点,在齿轮毛坯的锻后控冷和等温正火冷却中具有广阔的应用前景。"匀速冷却介质"的有效应用,能够切断组织遗传,改善齿轮各向异性、淬火变形等常见热处理问题,同时也有益于推动干切技术的发展。     

热轧带钢均匀化冷却问题分析与控制措施

利用有限元模拟软件ABAQUS对带钢轧后冷却内应力生成机理及其变化过程进行分析,热轧带钢冷却后出现边浪是由于横向冷却速率和横向温度分布不均导致的;研究了超快冷喷嘴、U形层冷集管、侧喷水对带钢横向温度分布的影响。结果表明:冷却集管喷嘴长期处于高温环境,存在喷嘴锈蚀、老化、变形、堵塞问题,同时层冷水沿带钢宽度方向存在流量差异,导致带钢横向温度分布不均匀;侧喷的吹扫能力与侧喷角度、侧喷喷嘴磨损量、侧喷压力等有关,若侧喷吹扫不净,带钢上表面残余冷却水聚集,则会造成带钢宽度方向不均匀冷却。通过优化冷却集管流量分布的均匀性、调整侧喷水嘴的角度、优化侧喷吹扫效果,可以提高层冷区域带钢冷却的均匀性。     

高速线材穿水冷却过程的有限元模拟与分析

高线水冷箱的冷却能力、冷却均匀性、稳定性直接影响控轧效果，是线材控冷的主要控制手段。由于现场测温点安装位置距离水冷箱出口较远，其实测结果不能直接评价水冷箱冷却效果，因此建立了高速线材水冷计算模型，并采用实测轧件温度的方法验证了模型的可靠性；分析了4种不同冷却工艺对φ7 mm 86LX帘线钢线材冷却温降、芯表温差、返红温度的影响。结果表明，减定径入口线材芯表温差随冷却水量的增加而增大，且在冷却水量小于200 m³/h时增加的幅度更为明显；不同冷却工艺下φ7 mm 86LX线材芯表温差在40~131 ℃之间，冷却过度是线材表面形成细晶组织的原因；通过降低轧制速度和减小冷却水量可改善减定径轧制阶段线材温度的均匀性。     

基于MULPIC装置的宽厚板均匀冷却控制

介绍了MULPIC系统的主要设备、参数和功能,从钢板热传递、终轧温度、轧后板形等方面分析了影响钢板温度均匀性的因素。通过MULPIC系统的速度法则、边部遮蔽、头尾遮蔽、水凸度控制、前馈控制和优化LANDSCAN高温计的参数、水流量自适应系数等方法提高钢板冷却均匀性。生产实践表明,30mm厚Q550D-Z钢板实际终冷温度与目标终冷温度偏差±20℃的命中率为95%。     

生产400MPa带肋钢筋用强制冷却器的研究

为了满足生产400MPaⅢ级钢筋的需要，对直喷式和湍流式冷却器进行了研究，通过水冷试验和实验室模拟，得出后者冷却强度是前者的1．8倍。同时介绍了2个应用强制水冷器的实例。     

控轧控冷工艺对汽车大梁板组织及冷弯性能的影响

在攀钢热轧板厂对汽车大梁板进行了控轧控冷试验,分析了终轧温度、轧后冷却方式以及卷取温度对汽车大梁板显微组织及冷弯性能的影响。结果表明：采用较低的终轧温度830 ℃、卷取温度600 ℃以及前段冷却的轧后冷却方式,汽车大梁板的铁素体晶粒细小均匀,珠光体分布弥散,并获得了良好的冷弯性能。     

厚板厚向温度分布对热轧过程金属变形的影响

基于温控形变耦合工艺下轧件厚向温度分布的特点,即使轧件厚向芯表温差相等,但厚向温度梯度不同,会对金属变形产生不同的影响。通过数值模拟,研究了厚板厚向温度梯度对轧件内部金属变形的影响。对于芯表温差为300 ℃的温度场,随着冷却强度与水冷时间的不同,沿钢板厚向会形成“近表层大温度梯度区+近芯部等温区”的混合温度场。随着冷却强度的增大,水冷时间的减少,近芯部等温区厚度逐渐增加。经模拟计算,当钢板近芯部等温区厚度增加至1/2板厚时,轧件芯部应变值减少约0.015。结果表明,大冷却强度、少水冷时间的温控形变耦合工艺,会弱化轧件厚向变形渗透效果。另外,随着近芯部等温区厚度的增加,头部沿纵向金属变形不均匀性减小,表明大冷却强度、少水冷时间的温控形变耦合工艺,有利于提高轧件头部沿长度方向的金属流动均匀性。     

采用控轧控冷工艺生产HRB400钢筋的工艺参数

通过在HRB335钢筋化学成分的基础上适当增加Si、Mn含量,不添加Nb、V、Ti等微合金元素,并采用控轧控冷工艺成功地生产出了力学性能和微观组织均符合要求的HRB400钢筋,其开轧温度为1000～1080℃,13#精轧入口温度为900～950℃,上冷床温度为820～860℃.     

42CrMo圆钢组织性能的优化

针对某钢厂生产的42CrMo小规格圆钢因硬度偏高，刀具损耗严重，给后续机械加工造成一定困难的问题，采用JMatPro软件计算了42CrMo 钢的CCT曲线和TTT曲线，在分析其微观组织转变规律的基础上，研究了控轧控冷工艺对产品组织、硬度的影响。结果表明，42CrMo圆钢终轧温度较高，冷速较快，冷却后圆钢组织为贝氏体是造成其硬度偏高的主要原因。因此，通过降低终轧温度，采用轧后水冷以及冷床使用保温罩等手段以有效降低轧后冷却速率的措施，将圆冷速控制到0.32 ℃/s，使42CrMo圆钢冷却后获得了铁素体+珠光体的组织，硬度控制在253~266HBW，满足了客户的使用要求。     

射流倾斜角度对热轧无缝钢管冷却均匀性的影响

为了获得射流倾斜角度对热轧无缝钢管冷却效率及均匀性的影响规律,运用Fluent软件对单股倾斜射流冲击冷却热轧无缝钢管的流动特点及传热特性进行了有限元模拟。研究了不同射流倾斜角度下无缝钢管表面剪切力、湍流动能及压力分布特点,并获得冲击点处热流量及钢管1/2厚度处温度的变化曲线。结果表明,射流倾斜角度对钢管表面剪切力、湍流动能及温度分布具有显著的影响;随着射流倾斜角度的增加,钢管表面剪切力及湍流动能非对称性逐渐增加,且在顺流方向3°附近出现最大值;从钢管1/2厚度处温度分布发现,随着射流倾斜角度的增加,换热效率及温度均匀性得到了改善,先升高后降低;通过标准差计算,当入射角θ=10°时,冲击点两侧温度均匀性最佳。     

热连轧冷却线工艺设计及软件开发

采用水力学模型和卷取温度数学模型分别研究了热连轧轧后冷却线设计中的水量计算和温度计算方法。基于集管上的鹅颈管管径、压力、位置分布等基础设备信息,进行了上下集管和侧喷管的流量计算、热流密度计算和冷却能力计算;基于冷却子区的上下喷射集管布置型式,进行了冷却线的集管数计算;基于产品大纲对冷却线的要求,进行了水量校核和温度模拟计算;基于冷却工艺、流量计算模块和温度计算模块,进行了冷却线工艺设计软件开发。多条冷却线参数的实际比对表明,所开发软件流量计算和温度计算准确,轧后冷却线设计信息可靠。     

大长径比零件高压气淬温度场数值模拟

针对大长径比零件淬火均匀性和变形控制这一难点问题,采用数值模拟方法研究高压气淬技术对大长径比零件温度场的影响规律。结果表明,气体的淬火压力越大、流速越快、换热能力越强,工件冷却速度越快。采用上下交替吹风的静态交变流型不会对工件的冷速产生明显影响,但有利于改善温度场均匀性,且上下交替吹风时间间隔越短,工件的温度场越均匀。     

带肋钢筋穿水冷却温度场数值模拟及应用

基于传热学的基本理论$以文氏管控冷设备为研究对象,建立了实体模型并确定了边界条件;结合生产现场,模拟了冷却水压力、温度和流量对轧件温度场的影响。并以模型指导生产,取得了可观的经济效益。