圆钢轧后环缝旋流冷却喷嘴的研制

设计了一种环缝旋流冷却喷嘴,并介绍了其在某钢厂圆钢控冷加工工艺中的应用情况,探讨了各工艺条件对圆钢最终组织、性能的影响.试验表明,该冷却喷嘴冷却能力约为常规直喷式冷却器的1.5倍,较常用湍流式冷却器冷却均匀,通过调节水流、水压等参数控冷,可改善圆钢的性能.     

GH690合金大型环件空冷过程温度场演化规律数值模拟

基于DEFORM-3D有限元平台,建立了Φ420/Φ280-380mm规格的GH690合金大型环件空冷过程的三维热弹性有限元模型,对难变形合金GH690大型环件空冷过程中温度场演化规律模拟仿真研究,对合理调整GH690合金大型环件冷却工艺,提高环件质量具有重要意义。     

中厚板控冷过程的数值模拟与冷却变形分析

介绍了采用热弹塑性有限元法进行钢板冷却过程数值模拟的基本原理并进行中厚板横向冷却变形分析。以高密集射流冷却时钢板表面的对流换热边界为基础,采用有限元法对钢板冷却过程的温度场和应力/应变场进行数值模拟,对模拟得到的温度时间历程曲线和应力及塑性应变的变化进行比较,分析钢板横向变形的主要原因,并提出改善措施,为采用适当工艺措施使中厚板控冷获得平直板形提供了理论基础。     

基于ANSYS热轧钢板快速冷却温度场研究和应用

建立钢板瞬态温度场有限元分析模型,对钢板快速冷却过程进行了温度场模拟,得到了钢板在水冷和空冷条件下的瞬态温度场的分布,以及温度时间全历程曲线,通过对结果的分析,优化了冷却过程工艺参数,为进一步提高钢板的性能与质量提供了理论依据。     

淬火中喷雾冷却效果的数值模拟分析

通过对大型锻件淬火冷却中常用淬火介质的对比分析,探讨不同淬火介质的优缺点。针对中国一重生产的大型锻件,利用MATLAB编制的程序模拟锻件在淬火过程中经过喷雾冷却后的温度场变化,将喷雾冷却的计算结果与油冷和水冷的试验数据对比,以验证数值模型的有效性及模拟结果的准确性,分析喷雾时间和水流密度对喷雾冷却过程的影响。     

钢板轧后控冷模拟及残余应力反演研究

采用有限元软件Ansys中的实体单元、壳单元及子模型技术模拟钢板的轧后控冷过程,得到钢板冷却后的三维温度场.结果表明,子模型技术是一种可以方便获得最佳网格密度的方法;在同样的网格密度下,壳单元可以获得较实体单元更精确的结果,因而可以使用壳单元对钢板的轧后控冷过程进行高效率的模拟.进一步推广Prime提出的残余应力测量方法,将其应用于钢板残余应力的反演,实现单次切割反演,获得单个切割面处的残余应力分布;提出单向多次切割和正交多次切割方法,以获得钢板内多个截面处的残余应力分布,应用数值模拟验证残余应力反演方法的可行性.该工作为工程中获得钢板内三维残余应力场及预测钢板切割变形提供一种可行的方法.     

铝合金大扁锭半连续铸造温度场与应力场的三维有限元仿真分析

基于大型非线性有限元分析软件MARC,建立了半连续铸造三维热力耦合的物理模型和数学模型及半连铸过程复杂的边界条件和热接触条件;模拟现场工艺变化规律,对铝溶体在凝固成形过程中的温度场和应力场进行仿真;通过改变结晶器冷却水量(改变一冷区和二冷区的界面传热强度)及拉坯速度等工艺参数,利用该软件系统综合分析了工艺条件的改变对铝锭温度场和应力场的影响规律.仿真分析结果与现场观测结果相吻合.     

实心圆锥喷嘴喷雾单相区冷却性能模拟研究

喷雾冷却可获得高效散热效果,本文以深入分析喷雾冷却性能影响因素为目标,对不同实心喷嘴在多种运行工况下的喷雾过程进行了模拟,并分析了喷雾冷却单相区的换热性能.CFD模拟与部分文献试验结果比较验证分析,表明模拟结果可作为深入分析压力旋流喷嘴喷射过程,以及优化其设计和运行的参考.     

SWRH82B盘条控冷过程有限元模拟与参数优化

就已有的实验数据,针对SWRH82B盘条在控制冷却过程中温度场的变化情况,利用ANSYS有限元分析软件建立合理的有限元模型并进行了分析,获得不同规格SWRH82B盘条在最佳轧制工艺参数条件下的节点温降曲线和瞬态温度场分布,同时对有限元模型规格的更改,可以推衍出不同规格的82B盘条最佳轧制控冷工艺参数,为实际生产提供理论基础和工程参考。     

食品冻干机冷阱室内气流组织数值模拟及节能优化研究

建立了冻干机冷阱室的几何模型,阐述了内部气流组织的控制方程及其边界条件.进行了有限元网格的划分,并采用数值模拟的方法进行了冷阱室内流场和温度场的分析.通过添加导流板前后的模拟结果对比,能够看出加导流板后的模型流场比不加导流板的均匀,能够对改善冷阱室内的气流组织起到一定的积极作用.     

工艺参数对无模成形温度场的影响

采用有限元法对不锈钢棒材无形温度场进行了数值分析，分析了工艺参数如冷热源速度、冷热源间距以及变形程度对温度场的影响，该分析结果很好地反映了各项工艺参数对温度场的影响规律。     

Coupled finite element analysis of MIG welding assembly on auto-body high-strength steel panel and door hinge

Automotive doors are assembled to auto-body side-frame through hinges by metal inertial gas arc-welding process. Because of thermal effect, the after-welding geometrical deformation of hinges seriously affects assembly accuracy of door position, causing functional problems such as poor sealing, abnormal sound during closing and opening, as well as large residual stress. In order to solve the complexity involved in auto-body arc-welding assembly process due to dynamic coupling between temperature field and structural field, a multi-field coupling finite element method employing the subroutine of commercial code ANSYS-APDL is proposed, and numerical analysis model is established in quantitative detail. Focusing on the arc-welding assembly process for the auto-body plate (which uses high-strength hot-dip galvanized steel), the promising lightweight material, and door hinge (which uses conventional low-carbon steel), moving heating source and birth–death element method are both adopted in this thermal–structural coupling analysis in order to obtain the complicated transient temperature distribution and mechanical stress behavior during the sequential formulation of arc-welding seam. Experiment is carried out to confirm the validity of this newly developed method, including temperature measurement by thermocouple and residual stress test by X-ray diffraction. The agreement between the experimental and numerical results is satisfactory, indicating the reasonability and feasibility of this method in lightweight auto-body assembly research. It can be concluded that the moving heating source multi-field coupling arc-welding model can strongly support the process parameters optimization for obtaining minimum weld deformation and residual stress.     

Computational modeling and control system of continuous casting process

A finite difference model was developed and applied to calculate the temperature distribution and solid shell thickness profile of continuous cast in a steel plant and to control the process of continuous casting. In the developed model, the optimization module of the water distribution of secondary cooling zone was established according to the metallurgical criterion for billet and target temperature controlling principle. The quantitative relation expressions of casting speed and water amount can be regressed by the result data. Meanwhile, the non-linear material properties of specific heat and thermal conductivity as well as phase changes during solidification were considered in the model. The calculated results of the model were in good accordance with measured data in the steel plant. Finally, a continuous casting and control system was developed based on the model. The relations between technology parameters including casting speed, cooling intensity, superheat of melt, and the casting process were analyzed with the system. The system could also be used to predict the optimum process parameters and the water distribution of secondary cooling zone on the new steel grade continuous casting.     

钢管控制冷却物理模拟平台的建立及传热边界条件的确定

目前关于钢管控制冷却的研究没有专门针对其关键问题传热边界条件进行深入分析。为此基于钢管热机械控制工艺实际,建立钢管控制冷却全尺寸物理模拟平台,测定28CrMoVNiRE油井管在水量11.4 L/min、气压0.2 MPa,水量11.4 L/min、气压0.3 MPa和水量18.0 L/min、气压0.3 MPa三种不同气雾控制冷却条件下的冷却曲线,通过反传热法计算钢管表面的热流密度和换热系数,分析钢管在气雾控制冷却条件下的传热边界条件。结果表明,影响钢管气雾控制冷却传热的关键因素是气水混合比,其最佳值为6～7;换热系数随温差ΔT的下降依次经历高温慢速增加阶段、中温稳定阶段和低温快速增加阶段。采用有限元正算法,验证了反传热计算结果的可靠性。钢管控制冷却后细化的微观组织验证了气雾控制冷却物理模拟技术的可行性。钢管控制冷却传热边界条件的确定对于实现钢管在线气雾控制冷却工艺具有重要的指导意义。     

钢筋的调质处理生产线

根据建筑用钢材的标准,对普通圆钢的机械性能进行分析,设计了一套钢筋调质处理生产线,对普通圆钢进行调质处理,以遮到建筑用钢材的要求标准。首先对普通圆钢进行淬火处理,采用超高频感应加热,将其加热至920℃左右,保温,再清水淬冷。然后及时进行回火处理,通过中频感应加热,使其在420℃左右保温,再冷却。经过加热、保温、冷却等一系列的操作,使钢的组织结构发生变化,获得所要求的钢材的综合机械性能。经过反复试验,发现在淬火处理和回火处理之间设一个充气装置至关重要,它不仅加快了冷却速度,而且能破坏淬火加热时在钢筋表面形成的氧化铁皮。实践证明,用该套设备对圆铜进行调质处理,提高了钢材的综合机械性能,使其迭到了要求的标准,且又形成了流水生产线,提高了生产效率。     

对接接头焊接温度场的三维数值模拟

焊件在快速加热和冷却过程中温度场的正确描述是进行组织转变和焊后接头力学性能分析的前提条件.文中采用Gauss分段移动热源模型,考虑了材料热物理性能参数与温度的非线性关系,建立了焊接过程的数学模型和物理模型,并应用APDL语言实现了焊接全过程温度场的三维动态模拟,其结果与理论值完全吻合,证明了数值模拟的可靠性.     

基于FLUENT的热管砂轮换热能力仿真分析

采用CFD软件FLUENT建立了热管砂轮的三维有限体积传热模型,通过改变砂轮外圆面热流密度和砂轮转速,得出对应参数条件下热管砂轮的温度场分布,并分析各参数对砂轮换热能力的影响.仿真实验结果表明:随着热源面热流密度的增大,砂轮外圆面温度越高;在冷端条件一定的情况下,提高砂轮转速能降低砂轮外圆面温度.     

旋流风口的数值模拟与试验研究

旋流风口的形状较为复杂,其建模情况影响着室内流场和室内自净时间。为了研究旋流风口的入流条件对室内流场的影响,对真实和简化的旋流风口物理模型进行数值模拟,并对采用旋流风口送风时的室内温度分布和CO2浓度进行试验测试,从而验证旋流风口物理模型建模方法的正确性。研究结果表明,合理给出轴向速度和切向速度的简化物理模型,可以准确的模拟旋流风口的室内流场,这样就不用花费大量的计算资源去计算真实的物理模型。     

随焊氩气激冷控制铝/钢薄板残余应力与变形研究

针对铝/钢异种金属薄板焊接时容易产生残余应力与变形问题，提出采用随焊冷却氩气激冷对其进行控制。建立随焊氩气冷却激冷铝/钢异种金属熔钎焊的数值分析模型，研究不同冷却距离对残余应力和变形的控制效果，探究随焊激冷技术控制焊接变形与残余应力机理；同时，进行随焊激冷铝/钢异种金属熔钎焊试验，对焊接温度场、残余应力与变形进行测量，验证模型的准确性。结果表明，采用最优冷却距离（d=10 mm），进行随焊冷却氩气激冷焊接试验时，纵向残余拉应力峰值和残余压应力峰值分别减小42.1%和74.4%，横向残余拉应力峰值和残余压应力峰值分别降低11.3%和14.4%，铝板和钢板外边缘焊接变形量分别减小67.9%和69.5%。随焊冷却氩气激冷技术可有效控制铝/钢薄板焊接时产生的残余应力与变形。