常压柱状流与喷射流在中厚板控冷及淬火中冷却能力研究

利用ANSYS对中厚板控冷及淬火中常压柱状流及中高压喷射流冷却的钢板温度场进行了实验及数值模拟,研究两种不同形式的喷流在实际冷却中温降速率及耗水量的大小,从而为控冷及淬火装置的设计提供理论依据。     

中厚板淬火过程中冷却变形影响因素分析

利用ANSYS三维热弹塑性有限元对中厚板淬火中的钢板变形进行热力数值模拟,并结合实验研究对钢板冷却变形影响因素进行分析,以量化方式研究了喷流形式(高压喷射流与常压管流)、上下喷嘴水比、纵向喷嘴分布间距(辊距)、钢板运行速度对钢板冷却变形的影响,为淬火过程获得平直板形提供理论基础.     

控制冷却用的几种喷流方式及使用效果

控制冷却中使用的三种喷流方式,只有柱状层流的喷流方式,才能使冲击匹配置合理化,有效地保证了钢板均匀冷却,又能提高水的冷却能力,使控制冷却技术广泛用于生产实际。     

相变对无约束淬火控冷工艺参数的影响

以高密集射流冷却时钢板表面的对流换热边界为基础,采用有限元分析对不锈钢1Cr18Ni9Ti和合金钢20CrMnTi常压无约束淬火过程的温度场、应力应变场进行数值模拟,分析对比了2种钢板的温度及X向应力变化规律,且对不同上下水量比下2种钢板的厚度方向的变形量进行了比较,分析了淬火过程马氏体相变对钢板变形的影响,为优化控冷工艺更好控制板形提供了依据.     

大壁厚调质型管件用钢板L485Q的研制与开发

舞钢结合陕-京四线天然气管道工程项目需求,采取低碳贝氏体钢成分设计思路,并通过合理的控轧控冷及淬火+回火工艺,成功开发出汇气管用特厚、高韧性管件用L485Q钢板。钢板各项性能指标优良,试生产及批量生产性能稳定,完全满足项目标准要求。     

100～150mm超厚规格钢板淬火工艺研究

通过系统研究超厚规格钢板淬火工艺,建立超厚规格钢板淬火水量模型,科学合理分配高压段水量,实现有效冷却水量最大化;开发超低淬火速度和负压下量淬火新工艺,创新开发了增加淬火机低压段摆动冷却时间新工艺;完成淬火炉超厚规格钢板加热数学模型工艺与淬火机框架提升极限高度开发,使超厚规格钢板淬火能力得到提升。综合实施后,突破热处理生产线原有设计,成功实现了100~150 mm超厚规格钢板的淬火生产。     

圆形喷口紊流冲击射流流动与传热过程数值模拟

中厚板无约束淬火主要采用上下集管圆形射流冲击冷却方式，使淬火钢板在向前行进的过程中得到冷却。本文通过建立单股圆形喷口紊流冲击射流流动与传热过程数学模型，对单股射流冲击热钢板的射流流场、温度场、压力场和自由液面进行了数值模拟，得到了冲击射流各物理场的变化规律及钢板表面的换热特性。数值计算结果不仅为钢板淬火过程的温度场模拟、热应力应变场模拟提供了较为准确的换热边界条件，也为优化钢板淬火控冷工艺、保证钢板淬火质量提供了坚实的理论基础。     

中厚板淬火过程的热力学数值模拟及实验

 以高密度管流冲击钢板表面时的对流换热边界为基础,采用ANSYS三维有限元对中厚板淬火中的钢板温度场、应力场及应变场进行了数值模拟,并对模拟得到的温度与时间、应力以及塑性应变的关系进行分析,得到了淬火冷却过程中保持钢板平直状态下应力、应变及变形的特点,为采用适当工艺措施使中厚板淬火获得平直板形提供了理论依据。     

轧后冷却工艺对V-N-Cr微合金化Q550E高强钢组织性能的影响

对低碳V-N-Cr微合金化钢进行了控轧控冷实验,终冷后采用了随炉冷、保温毡缓冷、空冷3种冷却制度,并对3种不同冷却制度钢板进行了显微组织、综合力学性能和断口形貌的分析。研究表明,空冷钢板显微组织为细小多边形铁素体及针状铁素体复相组织,铁素体晶粒尺寸5～8μm,针状铁素体由交织的板条组成,宽度1～3μm。在随炉冷及保温毡缓冷时,由于冷却速率缓慢,多边形铁素体及针状铁素体发生了回火,并析出细小弥散的碳化物。3种冷却条件下,屈服强度均≥585 MPa,抗拉强度≥694 MPa,延伸率≥27%,而且1/2试样-60℃冲击功≥36 J,综合力学性能优于Q550F级国标要求。细晶强化、析出强化、组织强化为本钢种的主要强化方式,冲击断口均由韧窝组成,呈现韧性断裂模式,控轧控冷引起的晶粒细化及针状铁素体的形成有效阻碍解理裂纹的扩展,从而增强低温韧性。     

常化炉后钢板控制冷却均匀性研究

针对炉后空冷区造成的钢板头尾温差问题,提出利用逐渐改变冷却装置水量和调节辊道速度的方法解决钢板长度方向冷却不均匀问题,建立了常化炉后钢板控制冷却温度场模型,通过计算得出,采用上述两种方法后,钢板的头尾温差显著减小。并且利用ANSYS有限元软件优化模块对两种方法的冷却工艺参数进行了优化。为实际生产中常化炉后ACC控冷系统提高钢板冷却均匀性和钢板性能质量提供了理论依据。     

中厚板淬火过程的横向冷却曲线

针对中原板淬火过程中均匀喷水时造成钢板变形的现象，提出了非均匀喷水的补偿方法，采用有限元分析方法，对钢板在多股集管冲击射流作用下的温度场分布进行了数值模拟，得到钢板横向冷却曲线，为无约束淬火机上集管的工艺设计提供了理论依据。     

缝隙流冷却特性分析

压辊式淬火机由高压区和低压区组成，其中高压区在钢板的淬火过程中起着重要作用，本文目的是研究高压区缝隙喷嘴冲击射流的流体力学特性和热传递特性，应用CFD软件对其进行数值计算，得出其速度、压力、平面换热系数曲线，为淬火工艺提供依据。     

雾化冲击射流冷却热轧钢板的研究

利用有限元耦合场数值模拟计算方法对热轧钢板雾化冲击射流冷却进行模拟计算,结果表明,在其它条件相同的情况下,单喷嘴喷射时,在上喷和下喷的喷嘴附近冷却能力相同;多喷嘴喷射时,横向存在二次冷却,钢板表面横向温度分布总体上呈现逐渐降低的趋势。     

高密度管流中上集管断流对钢板淬火和控冷系统的影响

在常化炉后NAC快速冷却系统中,通过对高密度管流U形集管流量特性的分析,调整上集管数目,降低上集管发生断流时的流量值,选择合适的上下集管水量和水量比,实现对高温钢板的快速冷却或淬火工艺,得到平直的板形。     

中厚板管层流淬火控冷系统水动力学模型

利用水动力学伯努利方程和连续性方程，推导了中厚板管层流淬火与控冷系统水力学性能和结构参数之间关系式。结构参数有水箱高度、管道内径和长度、阻尼孔径和孔数、喷管直径和个数等；性能参数有系统最大流量与最小流量、射流冲击力、射流冲击区直径、射流密实高度、射流不断流长度等。增大集管阻尼和提高水箱高度，是提高喷水均匀性的有效方法。     

中厚板高密度管层流无约束淬火与控冷的关键技术

介绍了中厚板高密度管层流无约束淬火与控冷的若干关键技术，其中包括流射沸腾冷却强化机理及其技术、无约束条件下板形平直度的系统控制技术、基于喷水强度分布的集管结构与参数优化设计、钢板瞬态温度场数值模拟与仿真、淬火机水循环系统的动态平衡技术等。这些技术已在国内多家中厚板淬火与控冷系统中成功获得应用。     

高温平板水雾冷却换热系数的数值分析

 利用有限元耦合场数值模拟计算方法进行了高温平板纯水喷雾冷却的模拟。研究了射流出口高度、平板表面温度及喷嘴流量对换热系数的影响。模拟结果表明：在其它参数不变的情况下,随着喷射距离（200mm～500mm）的减小,换热系数总体呈增加趋势;随着平板表面温度在（1050K～1200K间）的增加,换热系数总体呈减小趋势;随着射流流量或压力的增加,换热系数呈增加趋势。