层流冷却过程中热轧带钢的应力及计算机仿真

以Q235B带钢层流冷却过程为研究对象,建立了冷却过程的数学模型。通过FLUENT仿真得到了带钢表面不同位置的对流换热系数。采用ANSYS和MATLAB软件对带钢冷却过程中的温度变化、相变和应力分布进行了仿真。结果表明:水冷过程中,带钢上下表面的温度变化成锯齿状,中心温度基本是线性降低;冷却结束后,主要成分为铁素体,上表面的铁素体含量为93.2wt%;在水冷阶段,带钢应力急剧增加且呈锯齿状,在空冷阶段应力下降,冷却结束后,上下表面和中心的应力基本相等;后段主冷模式与前段主冷模式相比,Q235B带钢上下表面和中心位置的平均应力分别降低了47.6%、29.4%、11.2%。     

超快冷水量比对带钢表面换热的影响规律

在热轧带钢进行超快速冷却过程中由于上下喷嘴距钢板表面的不同高度及重力的影响,带钢上下表面流场分布规律有所不同,进而影响带钢上下表面冷却的均匀性。采用理论分析与数值计算相结合的方法,并通过Fluent软件得到了不同冷却工艺制度下带钢上下表面换热系数的分布和变化规律;通过对实验数据的分析,采用最小二乘法得到了不同射流速度下最优水比的计算公式。结果表明,水量比变化对带钢上下表面换热系数会产生明显的影响,且随射流速度增大,带钢上下表面换热均匀时的水比也随之变大;当上下水量相同时,在射流速度为5~12.5 m/s范围时,随射流速度增大,带钢上下表面的平均换热系数的差值不断减小,当射流速度大于12.5 m/s时其差值基本保持不变。     

取向硅钢常化水冷温度模型及控制方法研究

取向硅钢常化工序主要采用现场实测带钢温度的方式测定冷却速率,并通过稳定冷却水温、调整冷却水量及喷梁运行数量等方式保证合理的冷却速率,给常化工艺设计和生产带来诸多不便。通过对常化工艺水冷过程带钢的传热分析求解,在建立带钢水冷温度模型的基础上,研究了不同冷却工艺参数对带钢温度及冷却速率的影响规律以及冷却工艺的交互作用结果。结果表明:模型计算结果能够较好地反映取向硅钢在常化水冷过程中的温度及冷却速率的变化,其计算误差为0.80%~4.11%;在特定取向硅钢厚度规格和常化工艺下,随着常化冷却水量及有效冷却长度的增加,带钢水冷温度及冷却速率与呈非线性变化;常化水冷工艺主要通过调控带钢与冷却水之间热交换量和交换时间实现对带钢温度的控制,实际生产中需综合考虑机组速度、冷却水量及有效冷却长度之间的交互作用,选定喷梁投入数量和冷却水量以获得稳定的冷却速率。     

大型轴类零件喷水冷却过程流动与换热分析

依据喷水冷却装置的结构建立数学模型,对冷却装置的水流场和温度场进行了数值模拟;研究了大型轴类件喷水淬火过程中水流的冲击距离和喷嘴内径对工件表面换热系数的影响,获得了一些关键的特性参数。     

高速电弧喷涂雾化熔滴传热过程数值分析Ⅰ.数学模型及传热参数变化规律

采用流体力学理论、凝固理论和牛顿冷却模式,提出了高速电弧喷涂雾化熔滴传热过程的数学模型,并用一种Fe-Al合金进行数值计算,用Spraywatch-2i热喷涂监控系统测试不同喷涂距离处熔滴平均温度的变化,以验证数学模型的正确性,并分析了雾化熔滴传热参数的变化规律。结果表明,计算结果与实测数据基本吻合。雾化过程中熔滴的对流换热系数、温度、固相分数及冷却速度等传热参数呈规律性变化。直径为34μm的Fe-Al合金雾化熔滴的初始液态冷却速度达2.5×10⁶ K/s,预示涂层将具有快速凝固组织特征。     

高速电弧喷涂雾化熔滴传热过程数值分析Ⅰ.数学模型及传热参数变化规律

采用流体力学理论、凝固理论和牛顿冷却模式,提出了高速电弧喷涂雾化熔滴传热过程的数学模型,并用一种Fe-Al合金进行数值计算,用Spray watch-2i热喷涂监控系统测试不同喷涂距离处熔滴平均温度的变化,以验证数学模型的正确性,并分析了雾化熔滴传热参数的变化规律.结果表明,计算结果与实测数据基本吻合.雾化过程中熔滴的对流换热系数、温度、固相分数及冷却速度等传热参数呈规律性变化.直径为34 μm的Fe-Al合金雾化熔滴的初始液态冷却速度达2.5×106K/s,预示涂层将具有快速凝固组织特征.     

热轧带钢卷取后钢卷温度场有限元模拟

运用有限元分析软件Marc以热轧带钢卷取后的钢卷作为主要对象,考虑了钢卷导热系数的正交各向异性及其在冷却过程中随温度的变化,以及钢卷内径壁、外径壁和两个端面的界面换热系数的差异,建立了热轧钢卷冷却过程的传热模型,分析了钢卷冷却过程中的温度变化和不同冷却时刻的温度分布情况,通过模拟结果表明,钢卷冷却的最慢点在靠近钢卷内径壁的1／3处。     

带钢镀锌退火炉热过程模拟

以三元模型法为基础,建立了带钢在立式炉内退火全过程的数学模型;模拟计算了带钢和退火炉的温度场;讨论了操作参数对带钢加热的影响以及冷却气体初始温度和喷射速度对带钢冷却过程的影响。其模拟的带钢加热曲线与工艺要求相吻合,为带钢温度的预测和合理的炉温决策创造了有利条件。     

铝合金压铸过程铸件/铸型界面换热行为的研究Ⅱ.工艺参数对界面换热的影响

基于本文第1部分的数学模型,求解了各种工艺参数下铸件/铸型间的界面热流和换热系数,重点研究不同工艺参数对于界面热流和换热系数的影响.在现有的"阶梯"块铸件的条件下,计算结果表明:压铸过程各种工艺参数对于铸件/铸型界面热流和换热系数有着不同的影响规律.铸型初始模腔表面温度对于界面热流的峰值有着很大的影响,随着铸型初始模腔表面温度的上升,热流峰值不断下降.对于较厚的"阶梯"面,铸型初始模腔表面温度对于界面换热系数的影响较大,随着该温度的上升,界面换热系数的峰值不断下降;对于较薄的"阶梯"面,各种工艺参数对于界面换热系数的影响不大.     

铝合金ADC12Z高压铸造过程中铸件与铸型间界面热交换系数的研究

通过采集高压铸造过程中铸型内部温度的变化曲线,采用热传导反算法,求解了以铝合金ADC12Z为铸件材料的铸件-铸型界面换热系数,分析了该界面换热系数随铸件厚度的变化规律.计算及分析结果表明:在压铸过程中,铸件-铸型界面换热系数迅速升至最大值,随后下降,凝固结束后趋于稳定.铸件厚度增大不仅提高了换热系数,而且对换热系数的变化趋势也有很大影响.同时,不同厚度的铸件,其固相率和冷却速率的变化规律也有较大区别.     

紧凑式带钢(CSP)工艺生产汽车大梁板的组织演变和控制

利用Gleeble 1500热模拟试验机研究了紧凑式带钢(CSP)工艺生产汽车大梁板在不同连续冷却工艺条件下的组织变化情况,并绘制了试验条件下动态CCT曲线.试验结果表明,连铸板坯的连续冷却相变温度随着冷速的提高而降低,当冷却速率较低时,相变后的组织为多边形铁素体 部分珠光体;随着冷速的提高,铁素体晶粒尺寸减小,当冷却速率大于20 ℃/s,试样显微组织中出现部分粒状贝氏体.通过优化工艺参数可以生产出强韧性良好的热轧低碳高强度汽车板.     

连退机组RCS段冷却速度预报模型及其影响因素研究

针对以往现场对于连退机组RCS段带钢与风箱间距、循环风机转速以及冷却气体中H2含量与带钢冷却速度之间的关系仅仅停留在定性分析阶段、无法实现定量调整的问题,结合连退机组RCS段的设备与工艺特点,考虑到气体导热系数和比热等气体物性参数随着所接触带钢温度的变化而变化的特性,建立了一套连退机组RCS段带钢冷却速度的预报模型,给出了相应的模型计算方法,定量分析了带钢与风箱间距、循环风机转速以及冷却气体中H2含量等可优化参数对带钢冷却速度的影响。并将模型应用到现场冷却速度的预报与可优化参数的定量调整,取得了良好的使用效果。     

中厚板轧后超快冷综合换热系数模型的建立及应用

以中厚板轧后超快速冷却系统为研究背景,针对超快冷各段冷却强度,建立了综合换热系数模型。建模过程中,首先以实测数据为基础,结合模型及设备参数,通过反传热法计算不同辊速、冷却水量条件下的钢板表面综合换热系数;然后利用分段建模、非线性拟合等方法得出单因素影响下综合换热系数计算式;再引入交互影响函数,分析各种因素相互影响条件下综合换热系数的演变规律。将模型计算结果与实测值比较,吻合度较好。将模型应用于某厂轧后超快冷温降计算中,计算精度在5%以内,能够满足实际生产需要。     

压铸过程铸件-铸型界面换热行为的研究进展

综述了铸造过程中铸件/铸型界面换热行为的研究,重点对压铸过程进行阐述.介绍作者在压铸过程界面换热行为研究方面的工作进展.研究表明,压铸过程铸件-铸型界面换热系数是一个随着铸件厚度、工艺参数以及合金等因素变化的量,同时,换热系数与铸件凝固速率之间存在线形关系h=ηv ω.其中,η、ω为与铸型初始温度、铸件厚度以及铸件、铸型热物性参数相关的参数.     

热轧带钢层流冷却过程中残余应力分析

针对热轧带钢16Mn轧后层流冷却过程,建立了温度与相变耦合计算的有限元模型,分析了冷却过程中带钢内应力的变化规律.结果表明.对于厚度为3.0mm的带钢经过层流冷却后沿带钢厚度方向温度趋于一致,沿宽度方向温差进一步增大.在不考虑初始应力的状态下,层流冷却结束后,带钢中部为18MPa的轧向拉应力,边部为-187MPa的轧向压应力.带钢边部存在的温度梯度和相变行为的差异是带钢在冷却过程中产生残余应力的主要原因,这种残余应力状态最终会导致带钢产生边浪.     

淬火工件内温度场的计算机模拟

根据实测的淬火介质冷却速度曲线推导了淬火冷却过程换热系数h值的数学表达式,研究了圆柱体工件内淬火过程中瞬变温度场的数学模型及其数值解.利用计算机计算淬火过程中工件内瞬变温度场,在实际生产中取得了满意的结果.     

动态淬火介质冷却特性及换热系数的研究

为了研究工业生产条件下淬火油在不同流速下的冷却特性曲线及换热系数 ,用超声波多普勒流量计测定了淬火油槽的流速 ,按ISO9950标准测定冷却特性曲线 ,用 1 2 0mm× 1 2 0mm× 2 0mm平板状试样和反传热法测定与计算了换热系数。结果表明 ,随着介质流速的增加冷却特性曲线的冷速最大值及换热系数的最大值均呈增加趋势 ,当搅拌使介质中产生气泡时 ,介质的冷却能力明显降低。最后指出换热系数曲线能更好地反映表面热量传递的真实情况。     

界面条件剧变的淬火过程三维温度场的计算机模拟

用有限单元法建立界面条件剧变的淬火过程三维瞬态温度场的计算机计算数学模型，并用Ｔ１０钢作为试验材料进行冷却曲线测试以验证数学模型。该模型较全面地考虑了淬火过程中界面换热系数剧烈变化及各种物性参数随温度而变化的非线性问题，包括了相变的计算及相变潜热与温度场变化的耦合计算。冷却曲线的计算结果与实测结果吻合较好，表明本数学模型和计算程序能正确预测复杂形状物体的非线性三维瞬态温度场变化。     

中厚板轧后加速冷却过程的温度场模型

介绍为国内某中厚板厂设计开发的轧后加速冷却在线使用的控冷数学模型，包括空冷和水冷换热系数模型等，模型采用有限差分法计算钢板在冷却过程中沿钢板厚度方向的温度场分布。通过在线使用证明该控冷模型预报精度较高，控冷钢板的板形和性能均达到设计要求，能够满足现场实际生产的需要。     

6061铝合金淬火冷却过程中的表面换热系数

通过6061铝合金末端淬火测得的冷却曲线,结合有限差分法和反传热求解法,研究了6061合金固溶处理在不同冷却方式下的冷速及表面换热系数与温度的变化规律。结果表明,6061铝合金在水雾冷和喷水冷却过程中,端面冷速先增大后减小,在400℃左右达到峰值,峰值冷速约为30℃/s。6061铝合金的表面换热系数与温度呈非线性关系,其大小随着温度的降低先逐渐增大,在150～100℃范围内达最大值,然后下降;在风冷过程中,表面换热系数值先急剧增大,当温度下降到500℃后增速明显减慢。