高炉铸钢冷却壁温度场的数值模拟

建立了高炉铸钢冷却壁的有限元模型,确定了冷却壁温度场模拟的初始条件和边界条件。利用有限元软件ANSYS作为分析工具,在不同炉气温度和不同冷却水速的条件下,对铸钢冷却壁的温度场进行模拟。结果表明:冷却水速为1.5 m/s时,铸钢冷却壁在800℃时热面温度为377.1℃,冷热面温差为193.4℃;1 200℃工作条件下,热面温度为557.4℃,冷热面温差为294.7℃。冷却水速为3.0 m/s时,铸钢冷却壁在800℃时热面温度为332.3℃,冷热面温差为208.9℃;1 200℃工作条件下,热面温度为489.4℃,冷热面温差为317.4℃。炉气温度对铸钢冷却壁热面温度和冷热面温度差影响要较冷却水流速大得多。提高冷却水流速虽可降低热面温度,但同时增加了冷热面温差和冷却壁的热应力,对冷却壁的寿命有不利影响。     

高炉冷却壁冷却水管内液固两相流的数值模拟

建立了高炉冷却壁三维物理模型.采用大型CFD软件FLUNT6.8中的欧拉多相流模型,对高炉冷却壁冷却水管内的液固两相流三维流动和污垢清洗特性进行了数值模拟研究.分析了流体的流速,固体颗粒的粒径、体积分数对流体的流动、清洗强度及清洗均匀的影响.结果表明:流体的湍流强度、壁面污垢清洗强度和压力降均随流速、颗粒粒径和体积分数的增加而增加;液固流态化清洗防垢除垢效果取决于流速、液固颗粒粒径和体积分数的合理组合;综合考虑节水节能及污垢清洗的均匀性,高炉冷却壁的最佳流速为2.0～2.5 m/s,固相颗粒粒径为3～4 mm,体积分数为5%～8%.研究结果为高炉冷却壁液固流态化污垢在线清洗的工业应用提供了理论基础.     

宝钢结晶器窄边铜板长寿化对策

窄边铜板弯月面处热面边角部有最高温度和最大的应力集中，导致该处的塑性变形或蠕变也最严重，这是窄边铜板弯月面处产生宽度收缩的根本原因，作为窄边铜板长寿化的有效措施是强化边部冷却，求得同一水平内的冷却均匀化，并在铜板正面使用Ni基自熔合金热喷涂涂层。     

高炉冷却壁热态试验研究

设计并建造了冷却壁热态试验系统,对铸钢冷却壁和球墨铸铁冷却壁的换热效果进行了工业模拟试验。在冷却水流速为3.0m/s、温度为30℃、炉内温度为1200℃时,铸钢冷却壁和球墨铸铁冷却壁的热面温度分别为：305℃和683℃,冷热面温差分别是：148℃和308℃;进水温度为40℃,铸钢冷却壁和球墨铸铁冷却壁热面温度分别是446℃和795℃。结果表明：球墨铸铁冷却壁热面温度高于相变温度,内部温度梯度较大,换热效果较差。铸钢冷却壁热面温度远低于相变温度,内部温度梯度较小,换热效果好,有利于提高冷却壁寿命。     

变渣皮厚度条件下铜冷却壁变形

根据热弹性力学理论,建立渣皮厚度可变的铜冷却壁热-力耦合应力场分布计算模型,从铜冷却壁在不同渣皮厚度条件下的变形情况这一角度分析煤气温度、冷却制度、镶砖材质和炉渣性质等多种因素对铜冷却壁寿命的影响规律。计算结果表明:冷却壁本体变形随煤气温度的升高而线性增加;随着渣皮厚度的增大,冷却壁本体的变形量先减小后增大,渣皮厚度约为20 mm时冷却壁本体变形最小;冷却水流速的增大对降低冷却壁变形量有显著作用,而冷却水温度的升高会使冷却壁本体的变形量显著增大;提升镶砖热导率可明显减小冷却壁本体变形,而增大镶砖热膨胀系数会明显增加壁体变形量;炉渣热膨胀系数越小,铜冷却壁本体变形越小。     

新型连铸结晶器冷却结构的铜板热-力学行为

建立板坯连铸结晶器三维热力耦合有限元模型,通过比较结晶器铜板宽面弯月面处横截面的温度、热应力及变形分布,考察结晶器新型冷却结构对铜板热-力学行为的影响规律。结果表明:在弯月面处宽面热面,新型铜板的最高温度较传统铜板的低60℃,最大热应力小85 MPa,且新型铜板与传统铜板最大变形分别为0.21 mm和0.29 mm;新型铜板和传统铜板弯月面处宽面热面温度、热应力和法向变形波动幅度分别为12℃和67℃,33MPa和113 MPa以及0.02 mm和0.09 mm。因此,新型结构铜板温度、热应力和变形量分布均匀性和合理性比传统的有明显改善,更适合裂纹敏感性钢种的浇铸。     

高炉冷却壁的铸造工艺

冷却璧是高炉冷却系统中一个重要部件,该件铸造时除锒铸耐火砖还要铸入预制成型的蛇形冷却水管。成品需经过5kg/cm~2的水压试验,耐压20分钟不得渗漏、冒汗。该件废品率较高。针对产生废品原因,采取了相应的工艺措施,取得了较好的效果。一.零件结构和技术要求: 冷却壁零件结构简见图1: 冷却壁是长条形板状零件,其截面类似扇形,长2710mm。凹面镶铸30块耐火砖。在耐火砖和凸面之间铸入Φ34×4.5无缝钢管弯制而成的蛇形冷却水管。材质为HT15-33牌号灰铸铁。     

某型装备上蛇形纯铜管与低碳钢管的焊接修复

蛇形纯铜管与低碳钢管属于2种不同的金属材质,焊接修复时由于两者的物理性质不同而容易产生焊接裂纹。文中通过焊接预热试验和正交试验法确定了蛇形纯铜管与低碳钢管焊接时的最佳预热温度和工艺参数,并将该焊接方法成功应用于某型装备的机油箱冷却循环水管道的修复。     

基于传热的铸钢冷却壁温度预测智能仿真方法

从高炉状态下的铸钢冷却壁复杂传热过程中提炼出以冷却水流速、水温和冷却壁本体上某一固定测点温度值为参数的简单传热关系式,并将其与神经网络技术相结合,提出了铸钢冷却壁温度预测仿真模型.通过实验数据与仿真模型的输出对比,证明这种基于模型的冷却壁温度预测智能仿真方法不仅结构简单,而且准确可靠.该仿真方法可用于在线监测冷却壁状况.     

核电站高温取样冷却器失效机理

采用化学分析、体视显微镜和SEM/EDS对核电机组泄漏的高温取样冷却器蛇形管材料的化学成分、腐蚀宏观和微观形貌进行了分析观察,结合冷却器的环境工况,提出了蛇形管腐蚀失效的机理。腐蚀产物的EDS能谱分析显示,蛇形管腐蚀失效部位有大量Fe、P和微量Na元素存在,说明蚀坑和穿孔是因为磷酸盐诱发的碱性腐蚀所致。蛇形管外壁局部过热,促进局部液体沸腾汽化,使得近壁处水中的磷酸盐和杂质含量达到饱和,从而以固相析出附着在管壁上。一方面,析出的磷酸盐与蛇形管表面氧化物发生磷酸盐反应;另一方面,介质的浓缩与沉积使传热恶化,导致磷酸盐隐藏和碱性腐蚀的发生,从而造成蛇形管形成蚀坑和穿孔。     

基于铜包铝复层圆坯水平连铸的数值模拟与试验研究

利用Fluent TM模拟软件研究芯部铝液浇注温度、拉坯速度等工艺参数对水平连铸铜/铝复层铸坯温度场、液相率及流场的影响,并进行试验验证。结果表明,芯部铝液浇注温度越高,与铜管接触的铝液温度越高,液穴深度越深,铝铜之间越易发生反应;拉坯速度越快,铝液液穴深度越深,液态铝与铜管壁接触时间越长。铝液浇注温度控制在710~730℃,拉坯速度为200mm/min时可以获得优质的铜/铝复层铸锭,模拟结果与试验结果具有较好的一致性。     

薄板坯连铸结晶器铜板的三维传热分析

建立了薄板坯连铸结晶器铜板的三维传热数学模型,特别是对结晶器铜板冷面的水槽和背板部分采用了交替配置不同的边界条件处理,利用Visual Fortran语言自编程序计算结晶器铜板温度场.通过对一典型薄板坯连铸结晶器铜板模拟分析,发现铜板热面温度呈现云层分布,冷面温度呈冰柱状分布.分析了各种工艺参数(拉速、铜板厚度、冷却水流速等)对结晶器铜板温度场的影响,典型位置上的计算结果与现场测量数据符合较好,为优化生产工艺参数和结晶器设计提供理论依据和实际参考数据.     

非调质CT80连续油管用钢的控轧控冷工艺

利用Gleeble-1500热模拟试验机进行了控轧控冷热模拟试验,分析了非调质CT80连续油管用钢的精轧变形温度、冷却速度和卷取温度对试验钢组织与性能的影响规律。基于控轧控冷热模拟试验结果,设定了试验钢实验室轧制工艺,在终轧温度830℃、冷却速度46℃/s和卷取温度450℃轧制工艺条件下,获得了具有针状铁素体+贝氏体+少量M/A岛组织构成的成品钢板,其屈服强度620 MPa,抗拉强度754 MPa,伸长率29.2%,屈强比0.82,各项性能均满足CT80连续油管用钢力学性能要求。     

铝合金水冷板的铸造工艺研究

针对铝合金水冷板在铸造过程中出现的薄壁铜管变形、熔化等问题，展开分析研究，采取铜管两端定位、清洁铜管外壁、控制浇注温度、利用铸件内铜管通水冷却等有效措施，既保证了铜管与基体材料的无间隙复合，又保证了铜管的完整性，制造出完全满足技术要求的高质量铸件。     

冷却结构对连铸结晶器铜板应力分布的影响

建立板坯连铸结晶器三维有限元热弹塑性结构模型,计算铜板等效应力及冷却结构对其影响。研究表明,冷却结构和传热条件决定铜板热面特定力学行为规律,宽面和窄面热面中心线应力分布规律相似,冷却结构尺寸并不改变铜板横截面应力分布的趋势。铜板厚度每增加5 mm,结晶器上部应力仅增大5~7 MPa,而镍层区域变化明显,宽面和窄面最大增幅分别约为60 MPa和50 MPa;镍层每加厚1 mm,宽面和窄面镍层中上部应力提升约20 MPa,而窄面镍层下部应力下降较急剧;当水流量和水温差恒定时,水槽深度增加,热面中心线应力减小,每加深2 mm,结晶器上部下降不足5 MPa,而下部变化较大,最大量达20 MPa。     

热型连铸准单晶铜杆的工艺及性能

利用现有的水平连铸设备,改冷铸型为加热铸型,并在此基础上对电解铜（纯度99．95％）进行了水平连铸试验。在纯铜热型连铸过程中,当铸型出口温度为1135℃、拉铸速度为74mm／s、冷却距离为20mm时,能够拉铸出准单晶铜棒材。试验后对准单晶铜的电阻率和力学性能进行了测试分析,结果表明：与国家标准纯铜线T2M相比,准单晶铜的电阻率与国家标准相当;准单晶铜的抗拉强度与国家标准相比降低了26．6％,伸长率最大增加了76％。因此,准单晶铜具有较优异的塑性加工性能和较低电阻率,并且生产率较高。     

基于Matlab的中厚板轧后冷却过程温度场数值研究

基于Matlab数值计算,对中厚板轧后冷却问题进行了研究,得到了中厚板随时间变化的温度场分布,分析了钢板厚度、终轧温度、冷却水温度、平均水流密度、钢板含碳量和冷却方式对钢板表面和芯部温度、终冷温度的影响。结果表明,钢板芯部与表面的温差,在空冷阶段先增大后趋于平稳;在层流冷却阶段随着冷却时间的增加不断增大;在返红阶段在较低的范围内趋于平稳。在相同的冷却时刻,随着钢板厚度的增大,钢板表面温度、芯部温度以及芯部与表面的温差均增大;随着终轧温度的降低和平均水流密度的增大,钢板表面和芯部终冷温度均降低。随着钢板含碳量的增加,其表面温度并不总是降低。与单水冷过程相比,间歇式冷却使钢板芯部与表面的温差更小,钢板温度均匀性更好,其对应的热应力也较小。同时,得到了终冷温度与钢板厚度、终轧温度、冷却水温度和平均水流密度的拟合关系式,结果表明钢板终轧温度对钢板终冷温度的影响最为显著,其次是钢板厚度和平均水流密度,冷却水温度对其影响较小。     

钢板分段冷却试验方法研究

提出了一种将钢板在相变冷却过程中,分段采用缓冷,空冷及水冷的试验方法,用于研究冷却速度对钢板组织的影响,并推荐测试冷却过程钢板表面温度的热电偶型式。给出了确定钢板不同位置平均冷却速度的方法。     

用焦炭炉低压铸造大型铜合金铸件的工艺研究

通过采用焦炭炉低压铸造的方法生产砂型铜合金铸件的实践——用掺铁丸的砂子做厚壁处的面砂,以加速冷却,用石棉密封垫把升液管与铸型分隔开,以防升液管与铸型冻在一起,用热电偶测温表的温度变化来确定保压延时,水平串铸既可使中小件也能在焦炭炉低压铸造机上进行大批量生产,也又大大地提高了生产效率。     

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。