低合金连铸坯粗轧前高压水除鳞换热系数的研究

根据试验获得的钢板内部冷却曲线,采用DEFORM反传热模型计算出低合金钢板高压水除鳞对流换热系数。在计算中考虑了水压、除鳞喷嘴距钢板表面距离、钢板表面温度对换热系数的影响。为了便于应用,对不同工况计算得到的高压水除鳞换热系数进行归纳整理,然后采用非线性回归方法回归出高压水除鳞对流换热系数模型。为了验证回归的换热系数模型正确性,将国内某钢厂现场生产实际工况的参数代入换热系数模型,计算得到对应工况下的高压水除鳞对流换热系数。根据此换热系数采用有限元软件模拟连铸坯除鳞温度场,通过有限元模拟温度和现场实测温度曲线的比较,两者吻合度较高,证明了回归的高压水除鳞换热系数模型合理。     

单孔圆形喷嘴射流冷却带钢的数值模拟研究

利用计算流体力学软件FLUENT,采用不可压缩流体流动基本原理和流热固耦合有限体积方法,研究了单孔圆形喷嘴射流冷却带钢的冲击换热,得到了在不同参数和边界条件下冲击射流冷却带钢的传热特性及喷射距离、喷射介质的压力和温度及喷射介质中氢气含量对传热系数的影响,为提高带钢冷却速度提供理论参考。     

基于CFD的液氮消防喷嘴两相流数值分析

为了研究液氮消防喷嘴的射流特性,对氮气和水混合喷射的两相流喷嘴建立数学模型和几何模型,利用计算流体力学的方法对气液两相流射流流场的速度、压力、密度等物性参数进行数值模拟仿真分析。并改变喷嘴的入口、出口以及总长度等参数进行仿真,对比不同参数时的射流速度,从而得到喷嘴的最佳尺寸参数。压力仿真云图的结果表明,喷嘴弯折处易出现负压,因此在设计时应将喷嘴设计成曲线型。     

自由锻温度场边界条件反算

为了解决大型锻件接触换热边界条件难以确定等问题,利用Tikhonov正则化方法进行反问题求解。设计了接触传热试验和热变形试验,结合有限元软件MSC.MARC模拟仿真,运用正则化方法对接触换热系数进行了反求辨识。试验及模拟结果表明：Tikhonov正则化方法能得到较精确的接触换热系数,辨识结果具有一定的精确性。     

铝合金厚板淬火过程换热系数的求解与验证

在铝合金厚板淬火过程的数值模拟中,换热系数的正确求解是工件温度场、应力场模拟结果和实验相符的先决条件.分析换热系数反求法的数学模型,并采用MATLAB编程实现该数学模型的求解.用求得的换热系数作为MSC·MARC建立的有限元模型的边界条件,计算试件的温度场变化曲线,计算结果和实测数据基本吻合.     

中厚板轧制过程的数值模拟

以L245级管线钢材料的热物性参数(密度、泊松比、杨氏模量、热膨胀系数、热导率和比热)和热模拟压缩实验获得的高温变形时应力—应变曲线等试验数据为基础,在MSC.Marc软件中建立了该钢种材料数据库,并建立了中厚板多道次轧制过程的二维有限元模型。以铸坯厚度为220mm、成品厚度为25.4mm的热轧过程为例,通过对轧件与轧辊接触面间换热系数采用取不同常数值的方法,并依据其生产时所采集的各道次相关工艺参数,对该轧件全道次热轧过程进行了数值模拟,将各道次的轧制力计算值与实测值进行了分析比较,确定了轧件与轧辊间接触面换热系数的最佳值。利用本文模型对厚度为180mm的轧件单道次轧制过程进行了数值模拟,研究了不同变形工艺参数(轧制温度、道次压下率和轧制速度)对变形区等效应变和等效应力的影响。结果表明,在轧机设备能力及生产现场条件允许时,高温粗轧阶段纵轧道次可采用低速大压下率进行轧制成形,使变形较充分地向轧件芯部渗透,从而使钢板获得细小均匀的晶粒组织,有效改善钢板的强韧性能。     

带钢条缝喷气冷却整场流动和传热特性的数值模拟

以某带钢生产线为参考,以空气为介质对条缝式喷嘴进行研究.通过数值模拟研究整个条缝式喷气冷却器的流动特性、喷射冷却介质与带钢表面的传热特性;以及风箱的风量变化与风箱内压差的关系,结果表明,在此模型下冷却器内的流体流动均匀,钢板表面也冷却均匀,满足工艺要求;此外风箱内压差随风量基本呈直线递增趋势.     

腹板换热系数对H型钢冷却后变形的影响

针对H型钢易出现上下翼缘内并外扩变形及腹板波浪、裂纹等缺陷的问题,通过H型钢的冷却实验和有限元模拟计算,分析了H型钢冷却后的表面温度场和不均匀变形的规律,研究了上下腹板部位的换热系数对温度场、等效应力场以及变形情况的影响,结果表明冷却后H型钢上下翼缘出现了“内并外扩”现象。运用ABAQUS有限元分析软件建立了二维H型钢冷却模型,通过实验获得了H型钢表面换热系数,并以此作为模拟的边界条件进行有限元模拟分析,得到了H型钢表面温度场;有限元模拟结果同样出现了H型钢上下翼缘“内并外扩”现象,与实验结果相吻合;改变上下腹板部位的换热系数进行有限元模拟,得到了腹板处换热系数对H型钢变形的影响规律,为控制H型钢冷却变形提供了理论基础。     

热处理炉加热过程仿真及等效回火工艺

应用ABAQUS有限元分析软件,建立出辐射管加热热处理炉中钢板传热模型.通过有限元反向计算,并结合实际加热过程中黑匣子测温试验数据,获得加热过程中的复合换热系数经验方程.利用该有限元模型与方程,分别模拟钢板630 ℃与610 ℃回火加热过程,并根据仿真结果提出一种缩短回火时间的方法.     

不同间隙下硼钢板-模具界面换热系数的反演

确定不同条件下板料-模具界面的换热系数对控制硼钢板在热成形中的局部冷却速率、获得组织性能呈区域性分布的构件具有重要意义,还可为热成形过程精确数值仿真提供可靠的热边界条件。设计了简单、有效的实验装置以模拟硼钢板热成形中不同单边间隙下板料与模具间的传热状态,其中测温点处的温度变化仅与板料-模具界面换热系数相关,从而为界面换热系数的准确反演提供了保障。建立了界面换热系数的有限元优化模型,反演获得了不同间隙下B1500HS板与H13模具钢之间的换热系数,发现其随间隙的增大呈指数函数式减小,并对反演获得的界面换热系数进行了实验验证。