Wärmebehandlung von Sinterstahl-Präzisionsteilen: II. Prozess- und Anlagentechnik

For improving the quality of powder metallurgy precision parts, about 2/3 of them are commonly heat treated. Part 2 of this paper explains the process parameters and the required furnace technology and shows some applications. In gas carburizing of powder metallurgical parts the case depth increases extremely with increased porosity, even causing through carburizing of PM parts. Low pressure carburizing is limiting the carbon diffusion to the surface area and therefore causes a quite sharp drop of the carbon profile near the surface. For improvements of the hardenability at the surface of sintered material with low hardenability, low pressure carbonitriding can be applied. The substitution of oil quenching devices by “dry” gas quenching units has big advantages for treating PM parts, since no more washing ist required, and the distortion of the parts can be reduced. Nowadays modern high pressure gas quenching devices can reach quenching rates of medium speed high quality quenching oils. A FEM-simulation of a gas quenching device and some of the latest treatment results will be presented.     

Wärmebehandlungsprozesse für die Windkrafttechnik

For building a wind energy plant a variety of thermal and thermochemical treated parts are required. The big dimensions of most of the parts in combination with high requirements on reliability and consistency of the heat treatment results show the need for optimised heat treatment solutions. The variety of parts which are to be heat-treated will be shown in combination with the required process and the furnace design. Fasteners, for example, usually have to be tempered in seal quench furnace plants. For the large bearings different furnace types can be used; the advantages and disadvantages of the different concepts will be discussed. Big gears are usually hardened by induction with a single tooth hardening. A very important, time and money consuming process is the case hardening of gear wheels and shafts, which are usually carburised in vertical pit-type furnaces. Alternative concepts like big seal quench furnaces or ring hearth furnaces will be presented and discussed. It will be shown that the ring hearth furnace allows similar heat treatment costs in comparison with pit-type furnaces. Furthermore, ring hearth and seal quench furnaces allow a fully automatic production and improved quality of the heat treatment results. The quenching of just one or two gear parts per load in a CFD optimised quenching tank will help to reduce distortions. So it should be possible to reduce the grinding costs, and, furthermore, to reduce the required case depth and to save carburising time.     

The use of a new type of large vacuum batch furnace for the heat treatment of moulds and dies

The primary focus in vacuum heat treating of dies for the die casting industry is to reduce distortion, while obtaining a smooth surface finish with no post cleaning needed and easy process control. A slower gas quenching reduces distortion, but special larger dies show grain boundary precipitation with the consequence of a shorter die life. — With the increased use of high-pressure gas quenching and faster quench rates for moulds and dies, the quality of heat treatment has improved significantly over the last ten years. With quicker quench rates, distortion and post machining increased which, however, was accepted in return for the improvement in lifetime despite an increased risk of quench cracking. This paper discusses the vacuum heat treating of moulds and dies (over 5 metric tons) in the newly developed Super Turbo^TM vacuum furnace with 15·10⁵ Pa nitrogen gas quench combined with directional cooling.     

锂电池电极狭缝挤压涂布内外流场分析

为全面揭示锂电池电极狭缝挤压涂布过程中各参数变化对涂层质量的影响规律,采用数值模拟方法对锂电池电极狭缝挤压涂布的内、外流场进行了仿真分析。引入均匀性评价指标,在内流场中研究了浆料参数、结构参数和工艺参数对涂层均匀性的影响;在外流场中研究了涂层缺陷的成因,并进行了实验验证。结果表明,实验与仿真结果高度一致。较小的狭缝厚度、较大的入口角度和较小的浆料入口速度对涂层均匀性有利;增大浆料入口流速可对空气渗入和涂层过薄缺陷进行改善,涂层过厚缺陷主要由箔材运动速度小于浆料入口流速造成,湿涂层的厚度会随着涂布间隙的减小而增大。     

预热催化氧化反应器导流系统的数值模拟与优化

针对反应室入口截面的气体速度分布均匀性对预热催化氧化反应器的氧化效率和运行稳定性的影响,利用CFD软件对预热催化氧化反应器反应室入口的导流分配系统进行模拟计算,确定了扩张段的最佳导流分配方案。结果表明：未加导流板时的原模型在反应室入口处,速度呈现出周围低、中间高的趋势,速度梯度比较大,反应室氧化床入口截面的速度分布不均匀性系数为0.8左右;布置了水平导流板之后,反应室纵向速度分布略微改善,反应室入口处截面的速度分布不均匀性系数降低到0.5左右;增加垂直导流板改装成网格状导流板后,反应室入口处整个截面的速度分布均匀性明显提高,不均匀性系数降低到0.2左右。     

石油钻杆接头水基淬火的研究

对石油钻杆接头水淬热处理技术进行了研究分析。介绍了水基淬火和油基淬火后石油钻杆接头的硬度、硬度均匀性的对比试验;不同条件下的淬火液对钻杆接头冷却速度的影响。研究表明,水基淬火方式能更好地提高钻杆接头马氏体化程度,从而提高淬火质量。     

煤矿乏风瓦斯流入特性对填充床内置换热器取热的影响

在实验验证数学模型有效基础上,研究了气体流入特性对煤矿乏风氧化床内置换热器取热的影响,结果表明:填充床内置换热器取热率随床层入口气体质量流速均匀性指数的下降而减小,蜂窝陶瓷的存在导致气体流动单向导通、增大床层物理流速及辐射面积,使床层入口气体质量流速均匀性指数减幅相同时填充床内置换热器取热率减小幅度要比空床换热器大;床层入口气体平均质量流速不变时,内置热器取热率随床层入口气体温度均匀性变差而减小,温度分布不均同时引起流速分布不均,温度分布不均引起的取热率下降幅度要明显大于相同平均质量流速、温度下床层入口气体流速不均引起的取热率下降幅度;对于立式氧化床,各部分气体由于温度不同导致的浮力大小不同以及气体所受浮力由于进风方式不同导致的对流动影响差异,换热器取热率也随之发生变化,随着床层入口气体平均温度逐步升高,进风方式对取热率影响越来越明显。     

煤与瓦斯突出过程中煤－瓦斯两相流的运动状态

运用经典气体动力学理论,对突出孔洞内煤－瓦斯两相流的运动参数进行了一维讨论,推导了压力、密度、速度及流量等参数之间的数学函数关系,分析了突出过程中煤－瓦斯两相流流动的临界状态以及与其相关的两相流声速理论,并通过数值模拟和现场实例对临界流动理论进行了直观描述。在煤与瓦斯突出过程中,煤－瓦斯两相流的出口流动状态与孔洞形态、瓦斯压力、煤体破坏速度、瓦斯含量等因素密切相关。当两相流在孔口达到并超过临界状态时,由于突出孔洞口小腔大的形状限制了瓦斯流的完全膨胀,此时喷出的瓦斯流处于未完全膨胀状态。大量未完全膨胀状态的瓦斯流在巷道空间的瞬间膨胀可产生巨大的动力效应,从而严重破坏矿井生产设备和通风设施。临界运动状态是影响煤与瓦斯突出动力效应的关键因素之一,它对煤与瓦斯突出灾害的预警和防护都有重要意义。     

煤与瓦斯突出冲击气流形成及传播规律

为充分认识煤与瓦斯突出冲击气流的形成机理及其传播特征,基于气-固耦合作用下的煤与瓦斯突出物理模拟试验结果,结合气体动力学理论,建立冲击气流的形成及其运移模型,并应用于煤与瓦斯突出冲击气流数值模拟分析.结果 表明:煤层瓦斯压力和应力下降过程中皆存在阶段性平稳或回升现象,说明能量的释放是分阶段完成的;煤层应力的变化主要集中...     

基于流场分析的防爆柴油机排气歧管结构优化

以某型号防爆柴油机发动机带冷却水套的排气歧管为研究对象,建立了防爆柴油机排气歧管烟气流场的CFD模型。应用SIMPLE算法模拟排气歧管内烟气的流动,得到了烟气的流动矢量图,并根据计算结果对排气歧管结构进行优化。结果表明:优化后排气歧管模型内腔容积减小,管内部分漩涡消失,其余的漩涡则大幅降低,各缸的流通能力及流量均匀性得到较大提高,从而改善了防爆柴油机的排气性能。     

Low-pressure carburizing systems: A review of current technology

Although the great majority of carburizing is still carried out at atmospheric pressure, recent developments in vacuum furnaces and steel technology have meant that carburizing can now be carried out in a more environmentally friendly way under low pressure. The range of material types being carburized under vacuum is increasing with a strongly upward trend towards vacuum carburizing evident in many areas. In choosing a suitable carburizing process, three main choices have to be made: which carburizing technique and gas (or gases) to employ; which type of vacuum pump system to install; and which quenching gas to use. In particular, the selection of carburizing gas has a significant impact on the efficiency and cleanliness of the process, and on deciding the most appropriate vacuum pump system. This paper describes the current state of the art and practical experiences with low-pressure carburizing techniques and examines the various options within these three essential choices. It also considers the safety and environmental implications of these choices.     

某铁矿管道自流输送分析及管道磨损研究

对某铁矿充填系统的管流输送进行了输送参数确定及管道磨损研究,采用经验公式得出料浆临界流速及运输管道的临界管径,并运用Fluent进行数值模拟分析,找出料浆在输送过程中对输送管道磨损较为严重的部位。结果表明,铁矿料浆质量浓度62%~68%时,临界流速0.806~0.831 m/s、输送管道直径0.207～0.209 m条件下可实现自流输送;料浆流动过程中速度与压力最大值集中在管道中心线附近,但在各拐点处的管段料浆流速与压力会产生突增,且最大值在拐点内侧管壁;在拐点后一段管道内料浆流速与压力值先增大后减小,最大值由靠近下管壁逐渐回到管道中心线附近;整个输送管道中磨损较为严重的部位出现在弯管内侧及其接下来的一段管道的下管壁。     

电选摩擦器气体流动及单颗粒运动特性研究

为研究电选摩擦器内气固运动特性,建立了三种摩擦棒不同分布特征的摩擦器数学模型,运用标准k-ε湍流模型及颗粒轨道模型,对摩擦器内气固两相流流场进行了数值模拟,主要研究了气体相对压力场、相对速度场分布情况;并以粒径为10、40、74μm的球形颗粒为研究对象,分析了编号43的单个颗粒运动情况。研究结果表明,摩擦棒对气体流动过程的干扰作用明显,摩擦棒间距对气相流场分布影响很大;摩擦棒背部的负压区和回流区面积沿气体运动方向逐渐增大;摩擦棒分布特征和粒径对摩擦器内颗粒速度变化趋势影响大,颗粒粒径与运动轨迹长度成正比,与速度成反比。     

超高压水力割缝参数对煤体卸压影响研究及应用

为了提高瓦斯抽采效率，研究了超高压水力割缝工艺操作流程，主要为装备准备阶段、连接阶段和检查阶段。采用数值模拟软件，分析了割缝深度、割缝宽度和割缝间距等超高压水力割缝参数对煤体卸压的影响，得出了超高压水力割缝参数最优参数，分别为割缝深度1.0 m、割缝宽度0.1 m、割缝间距3.0 m，并进行了工程实践。研究表明，采用超高压水力割缝技术后，瓦斯抽采浓度和瓦斯抽采流量都得到了有效提高。     

基于LBM方法的裂隙煤体内瓦斯抽放的模拟分析

基于格子玻尔兹曼方法(Lattice Boltzmann Method, LBM)建立了可模拟裂隙煤体内瓦斯抽放的二维动力学模型,对流场压力和流动速度的分布规律进行了模拟.模拟结果表明：抽放压力、钻孔位置对抽放效果有很大影响,抽放压力增大,瓦斯流动速度加快,瓦斯抽放率提高;但是当抽放压力达到某一值时,抽放率反而下降,这说明抽放压力存在一最佳值;改变钻孔的位置,在流场上、下侧偏心开孔时,抽放率低于在流场中心开孔,且流场中出现了涡流,流体在涡流处有较大的压力梯度.     

细铟粉的研制

采用雾化法制备细铟粉 ,选惰性气体作为雾化介质 ,以一定的气体压力和铟熔体流速 ,可制取铟粉 ,其成品率 4 2 %,- 0 .12 5mm铟细粉占有率约 98%.     

煤与瓦斯突出冲击波的形成机理

根据煤与瓦斯突出过程中煤－瓦斯两相流运动参数的研究成果,对不同流动状态下冲击波的形成机理进行了分析。当孔洞中喷出的煤－瓦斯两相流未超过临界状态或处于低度未完全膨胀状态时,流体在巷道空间完全膨胀后的速度较低,产生的冲击波超压值较小;当高度或超高度未完全膨胀流体在巷道空间中膨胀时,如果巷道空间足够大,则流体将进行“爆炸式”加速过程并可能产生强冲击波;而如果巷道空间受限时,最终形成的冲击波的超压值较小,但两相流的动压和膨胀过程中的气体静压可能会严重破坏矿井生产设备或设施。     

煤屑瓦斯扩散规律研究

为深入探讨煤屑瓦斯扩散规律,基于Fick定律,建立了煤屑瓦斯球向流动微分方程,并运用分离变量法对其进行解算,得出了煤屑瓦斯扩散规律的无穷级数解;通过理论分析及模拟计算,对无穷级数解进行了简化,获得了其近似解。研究表明：在B值为6.579 7×10 -6~6.579 7×10-3 s -1范围内,n＝135,K=0.92时,理论分析结果与煤屑瓦斯实际扩散过程相符,B值标志着瓦斯扩散的快慢程度及衰减程度,可作为煤屑瓦斯扩散特征指标;煤屑瓦斯扩散速度在扩散瞬间达到峰值,此后随时间的延长逐渐衰减,最终无限趋近于0,扩散速度曲线存在一条水平渐近线Vt＝0,但少数学者提出的铅直渐近线并不存在;在同一时刻,吸附平衡压力越大,则煤屑累计瓦斯涌出量越大,瓦斯扩散速度也越快。     

煤矿乏风预热催化氧化床温度均匀性的研究

对预热催化氧化装置氧化床的温度分布均匀性进行了实验研究,在热平衡状态下研究了空速、进气温度和体积分数对氧化床温度场均匀性的影响。实验结果表明：氧化床在催化氧化时间段内的温度明显比加热启动段要均匀;氧化床内部在加热启动段内的温度不均匀系数由前至后越来越低,而在催化氧化段内的温度不均匀性系数先降低再升高;进气温度对氧化床温度分布均匀性的影响最为明显,氧化床的温度分布均匀性随进气温度的提升明显改善,而较高的空速和较低的进气体积浓度会减缓温度不均匀性系数随进气温度的变化速率。以上研究成果为预热催化氧化装置的优化设计和性能提升提供理论参考。     

地面钻井瓦斯抽采量影响因素分析及效果考察

以煤层瓦斯径向流动理论模型和现场实际情况为基础,对影响地面钻井瓦斯抽采量的因素进行分析,并利用改进的层次分析法对其进行重要性排序,根据潘三矿1#和4#地面钻井抽采被保护层开采卸压煤层瓦斯抽采量的记录数据,分析影响地面钻井瓦斯抽采效果的主要因素。