斯太尔摩控冷线控冷工艺的模拟研究

利用现场实测数据，在建立线材冷却过程温度场模型的基础上，采用导热反问题方法，对斯太尔摩控冷线水冷段及风冷段的换热系数进行了定量确定，并通过模拟计算对控冷工艺优化进行了探讨。     

考虑相变过程的高碳钢线材温度场计算

根据高碳钢线材的冷却条件,考虑了相变过程的相变潜热,计算出线材搭接点与非搭接点在斯太尔摩冷却线上的温度分布,计算结果与实测结果吻合较好。     

界面条件剧变的淬火过程三维温度场的计算机模拟

用有限单元法建立界面条件剧变的淬火过程三维瞬态温度场的计算机计算数学模型，并用Ｔ１０钢作为试验材料进行冷却曲线测试以验证数学模型。该模型较全面地考虑了淬火过程中界面换热系数剧烈变化及各种物性参数随温度而变化的非线性问题，包括了相变的计算及相变潜热与温度场变化的耦合计算。冷却曲线的计算结果与实测结果吻合较好，表明本数学模型和计算程序能正确预测复杂形状物体的非线性三维瞬态温度场变化。     

中空钢控冷温度场的数值模拟

考虑中空钢冷却环境和钢的相变热力学影响,建立中空钢控冷过程中的温度场预测数学模型,采用数值法求解其模型,实现对中空钢控冷温度场的数值模拟。以42CrMo钢为例,对空冷和风冷方式下有无相变潜热的两种情况进行模拟计算,与实验结果对比分析,结果表明本文采用的温度场数值模拟方法是行之有效的,并为进一步预测材料的组织和性能奠定了基础。     

中空钢控冷温度场的数值模拟

考虑中空钢冷却环境和钢的相变热力学影响，建立中空钢控冷过程中的温度场预测数学模型。采用数值法求解其模型，实现对中空钢控冷温度场的数值模拟。以42CrMo钢为例，对空冷和风冷方式下有无相变潜热的两种情况进行模拟计算，与实验结果对比分析，结果表明本文采用的温度场数值模拟方法是行之有效的．并为进一步预测材料的组织和性能奠定了基础。     

高速线材风冷段温度及相变藕合模型开发

研究开发成功了高速线材斯太尔摩冷却线风冷段温度及性能预报综合新模型,对该模型的相变模拟的基本原理进行介绍.该模型在重钢高线厂得到应用,现场实测的温度数据证明了模型的可靠性,预测温度与实测温度的偏差不超过20℃,模型预测了φ8mm 70钢线材在三台风机全开条件下相变在第二台风机附近发生,相变持续了约6s.基于开发的新模型,分析表明不同工艺参数如线材的直径和辊道速度对风冷段线材的冷却速度和相变区间有直接的影响.     

基于Fluent的重轨淬火风冷过程的数值模拟

借助计算流体力学软件Fluent,对U71Mn重轨淬火过程中的风冷过程进行模拟。将实测换热系数曲线用最小二乘法进行拟合,得到不同温度下重轨的换热系数,从而实现了风冷过程的数值模拟,同时得到了喷风头的流场和重轨在风冷过程中的温度场,对重轨淬火工艺中相关参数的设定具有指导意义。     

比较厚板淬火换热系数反求的两种方法

在厚板淬火过程的数值模拟中,换热系数的正确求解是保证其温度场及应力场模拟结果与实际结果一致的前提。在实测冷却曲线的基础上建立了换热系数求解的两种数学模型,计算了换热系数随淬火时间关系曲线。基于ABAQUS模拟软件分析了两种模型在某特定区域温度场的实测与模拟误差。结果表明,换热系数随时间呈非均匀分布,在20～40 s之间出现换热系数峰值;一点法求解的换热系数优于两点法;两种方法计算的表面温度均出现温度回升现象,但一点法求解的表面温度回升较两点法的平缓。     

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.     

基于DEFORM反传热模型表面换热系数的确定

以7075铝合金厚板淬火过程为对象,研究DEFORM反传热模型中控制参数对表面换热系数计算和温度预测精度的影响规律。结果表明,当选择实测温度曲线上的拐点温度作为温度控制点,且表面换热系数初始值接近平均换热系数时,采用反传热模型确定的表面换热系数所预测的冷却曲线与实测曲线吻合较好。在此基础上选取合理的控制参数,并确定了7075铝合金厚板淬火过程的表面换热系数,经冷却曲线预测结果与实测值对比表明,采用DEFORM反传热模型确定的表面换热系数所预测的温度场有较高精度,可以满足工程应用需要。     

TB6钛合金降温时温度场模拟及固态相变

介绍温度场模拟的传热学原理、初始条件和边界条件;基于体视学方法建立相变潜热转换为等效热容的定量模型,边界条件采用动态表面换热系数,利用商业有限元软件对TB6钛合金降温的三维温度场进行模拟.结果表明:模拟的温度值与实际温度值吻合较好,该数学模型为合金热处理工艺的制定提供了理论依据.     

用有限元法计算35CrMo钢大锻件淬火过程的瞬态温度场

根据大锻件的特点及其淬火过程的复杂性，本文提出了有限元法计算锻件淬火过程中温度场的传热学数学模型。应用ＴＴＴ曲线的回归方程及孕育期叠加原理，对大锻件淬火过程非等速冷却过程中奥氏体组织转变进行判断。计算过程中所涉及的热物性值，如比热，导热系，换热系数等，均采用分段线性回归处理，相变潜热则采用温升法处理，对３５ＣｒＭｏ钢Ф３５０ｍｍ的长圆柱体锻件进行了计算，并测定了温度场及组织分布。     

金属淬火过程换热面对换热系数影响的有限元探求法

在金属淬火过程的数值模拟中,换热系数的正确求解是保证工件温度场以及应力/应变场模拟结果与实际情况相符合的先决条件.据此研究和分析了换热系数反求法的数学模型,采用二维圆柱坐标有限元法对该数学模型求解,并考虑了换热面对换热系数的影响,求出了圆柱侧面和下端面的换热系数.研究发现,换热面的空间方位对换热系数有较大的影响.和圆柱体的侧面相比,底面的换热变化规律相同,但是换热条件不佳,换热系数较小.用求得的换热曲线模拟大尺寸工件的淬火过程,发现考虑换热面对换热系数的影响后,其计算的温度分布明显不同.     

常用钢淬火表面换热系数耦合相变的反传热分析

根据反传热方法和实测的每种钢探头在多种介质中淬火时的冷却曲线,建立了耦合相变的轴对称有限差分模型,结合编写的FORTRAN程序计算每种钢探头淬火过程的表面换热系数。结果表明,相变对计算有影响,考虑相变时的计算值是合理的。同时发现,淬火过程的换热系数与淬火介质及探头材料均相关,相同的钢探头在不同介质中淬火时的换热系数不同,而不同材料的钢探头在同种介质中淬火时的换热系数也不同。     

界面条件剧变的淬火过程三维温度场的计算机模拟

用有限单元法建立界面条件剧变的淬火过程中三维瞬态温度场的计算机计算数学模型，并用Ｔ１０钢作为试验材料进行冷却曲线测试以验证数学模型，该模型较全面地考虑了淬火过程中界面换质热数剧烈变化及各种特性参数随温度而变化的非线性问题，包括了相变的计算及相变潜热与温度场变化的耦合计算，冷却曲线的计算结果与实测结果吻合良好，表明本数学模型和计算程序能正确预测复杂形状物体的非线性三维瞬态温度场变化。     

热连轧高适应度工作辊温度场计算模型的研究

热连轧生产中,工作辊与冷却水换热系数和工作辊与轧件换热系数是工作辊温度场计算模型中的关键参数,为了提高工作辊在线温度场计算精度同时降低其复杂性,以一维热传导实验结论为基础,建立换热系数随工艺因素变化的数学模型,采集多组不同典型轧制工艺条件下实测工作辊温度数据并利用遗传算法求解模型待定参数,确定了工作辊与冷却水、工作辊与轧件的换热系数计算模型。结果显示,与常规温度场计算模型相比,包含换热系数计算模型的在线温度场模型的计算精度提高30.6%。     

T形接头的焊接温度场三维动态有限元模拟

采用有限元分析软件SYSWELD,建立了三维有限元模型,考虑材料物理性能参数随温度变化、对流和辐射散热以及相变潜热等因素的影响,对低碳低合金钢T形接头的焊接温度场三维动态过程进行了计算,获得其温度场的分布规律,考察了不同时刻的温度场云图和不同位置的焊接热循环,研究了换热系数对温度场分布的影响,并对计算结果进行了分析和试...     

基于耦合热变形的线材轧制数值模拟研究

利用有限元软件Deform3D建立线材方坯变形过程的刚粘塑性有限元系统模型,以热力耦合大变形理论为基础,采用真实工艺尺寸,对高速线材中轧区五机架热连轧过程进行了三维数值模拟,超前再现了连轧过程的堆拉关系以及线材在孔型中的三维变形.确定了各种工艺条件下的传热边界条件及其对应的换热系数关系式,研究了轧件变形过程中的材料温度变化和温度场的分布值以及轧制力、轧制力矩的变化特征,模拟计算结果具有较高的精度,对轧制工艺参数的优化有重要的参考价值.     

基于有限元和最优化方法的淬火冷却过程反传热分析

淬火过程换热系数的求解是反向热传导问题中的一种不适定和非线性问题．本文提出了一种求解淬火过程随温度变化的换热系数的新方法,该方法把有限元方法引入反向热传导问题,根据实验测量的温度曲线,结合使用最优化方法中的进退法和试探法确定合理的边界换热系数．为了使进退法适用于该类反传热问题,对其算法进行了改进,并用其确定换热系数优化的搜索区间,然后用试探法(黄金分割法)在搜索区间内找到换热系数的最佳值．在计算过程中,利用有限元法可以方便地计算出各个单元在整个过程的相变情况,得到各单元在相应时间段所产生相变潜热,并将各单元的相变潜热与单元温度场进行耦合计算．     

连铸Ag-28Cu温度场非稳态过程的数值模拟

采用Procast软件中的Mile算法对Ag-28Cu合金连铸凝固过程中温度场的非稳态变化进行了模拟,研究了不同拉速、过热度和换热系数对温度场分布、凝固速率和凝固前沿温度梯度变化的影响。模拟结果表明:随拉速的增大,铸件中心区域的凝固速率加快,凝固前沿温度梯度变化范围减小。换热系数的改变在靠近铸件表面区域对凝固速率基本没有影响,但靠近铸件中心区域后,其凝固速率随换热系数开始大幅度增大。在整个凝固过程中,换热系数越大,凝固前沿温度梯度越大。随浇注温度的提高,其凝固速率呈振荡式增大,凝固前沿温度梯度呈振荡式减小。