低残余应力热轧带钢层流冷却工艺的数值模拟

通过建立厚度为3.0 mm的Q345热轧带钢在层流冷却过程中的温度与相变耦合计算有限元模型,计算了热轧带钢冷却后在宽度方向上温度、组织转变、内应力的分布,分析了采用2种冷却工艺下带钢宽度方向上的温度、相变和内应力的差别.结果表明:带钢经过中凸型水流分布的层流冷却后,沿带钢宽度方向温度趋于一致,从而使得相变后得到的铁素体及珠光体沿宽度方向上均匀分布.与常规均匀流量分布层流冷却相比,中凸水流量分布层流冷却后,带钢边部压应力减少80 MPa;带钢在宽度方向上的应变差变小,从原来的7.69×10-6减少到3.71×10-6,降低幅度为51.7%,有利于获得更好的板形。     

X70管线钢热轧钢卷冷却过程中的相变与应力变化

为了分析钢卷冷却对带钢板形的影响,运用有限元方法研究了层流冷却后的X70管线钢热轧钢卷冷却过程,建立了热轧钢卷热力耦合模型,计算了卷取温度分别为500℃和550℃时冷却过程中的钢卷温度、相变体积分数、残余应力.模型考虑了钢卷径向层间接触对传热的影响,以及钢卷内径壁、外径壁和2个端面的换热系数的差异.结果表明:冷却过程中,钢卷的温度和相变不均匀使得钢卷的切向上边部受拉应力,而中部受压应力;钢卷在550℃卷取后,带钢边部20 mm以内的拉应力超过基体的屈服应力,板形有边浪趋势;降低带钢的卷取温度至500℃促进相变充分进行,有利于钢卷冷却后残余应力的降低.开卷后X70管线钢的边浪和横向C型弯曲板形是不均匀的层流冷却和不均匀钢卷冷却共同作用的结果.     

热轧带钢层流冷却的离散化边部遮蔽策略研究

层流冷却会导致高强度热轧带钢板形缺陷,合理的边部遮蔽策略有助于冷却后板形改善.针对卷取温度为500℃的12 mm厚度X70管线钢热轧带钢,建立层流冷却过程的热-力-相变耦合有限元模型,对比模拟了在常规层流冷却和离散化边部遮蔽策略下冷却过程中带钢宽度上的温度场、相变和内应力分布.结果表明:在常规层流冷却过程中,带钢边部25 mm范围内会产生塑性变形,水冷后半段的前期带钢板形有边浪的趋势,后期板形有转向中浪的趋势;而层流冷却采用离散化边部遮蔽策略时,带钢宽度方向上温差显著减小,使得贝氏体转变量和残余应力沿宽度方向上分布更均匀.这种遮蔽策略有效消除了带钢边部的塑性变形,改善了冷却板形.     

适应X80生产的层流冷却改造

根据层流冷却的工作原理和X80管线钢生产的工艺特点,针对国内某热轧厂轧制普通钢和特殊钢X80的双轧制模式的特殊要求,对其层流冷却系统进行了适应性改造,在保留原有冷却模式的基础上,增加特殊钢X80的冷却模式．试轧结果证明,改造后的层流冷却系统在轧制普通钢和特殊钢中都取得了满意的效果．     

热连轧带钢层流冷却过程温度场模拟

轧后冷却过程中,卷取温度对带钢最终的微观组织和力学性能有重要影响。针对带钢轧后的层流冷却过程,分别采用有限差分法和有限元法,建立了带钢厚度方向的温度场模型,并将模型计算值与实测值进行对比。结果表明,两种方法建立的模型均能较准确地反映层流冷却过程中带钢的瞬态温度分布,为进一步分析带钢的微观组织转变和力学性能提供了依据。     

CSP层流冷却温降过程的数值模拟

研究了CSP层流冷却过程中传热情况,建立了传热过程的二维非稳态数学模型.通过对冷却过程中轧件在各冷却区的换热边界条件的研究,确定了轧件在各冷却区的换热系数模型,计算出轧件在层流冷却过程中温度变化和温度场分布.模拟计算结果与包钢CSP现场实测数据比较吻合.     

一种新型的底喷式淬火技术

应用有限元方法,以水为淬火介质,以27Si Mn钢管为对象,对底喷式淬火时淬火槽内水流速度分布、对流换热系数以及钢管冷却速度等进行研究。结果表明:距管壁10 mm处的轴向流速呈现单调增大趋势。对流换热系数在淬火开始后迅速达到峰值,几乎没有经历蒸气膜阶段而直接进入沸腾冷却阶段,因而冷却能力很强,钢管温度降至600℃后,换热系数基本维持不变。钢管壁芯部的温度在整个淬火过程中冷却最慢且温度变化平缓,而钢管表面温度的变化过程可以分成温度速降区、台阶状温度过渡区和稳定冷却区三个阶段。钢管内、外壁冷却速度基本相同。     

非调质冷镦钢轧后冷却相变行为与组织的模拟

在有限元软件MSC.MARC的基础上进行二次开发,建立非调钢轧后冷却过程的有限元模型.研究非调钢轧后冷却过程中的相变行为,重点研究不同规格和冷却速度对非调钢组织转变的影响.结果说明,随成品规格增大、冷却速度降低,铁素体体积分数增多,珠光体体积分数减少,晶粒度级别降低.为生产工艺控制提供依据.     

Q235小H型钢轧制过程温度场有限元分析

小H型钢成品的组织性能与轧制过程的温度紧密相关,特别是终轧的温度.结合现场测量结果,应用有限元分析软件对轧制过程的温度场进行模拟,并通过对Q235小H型钢轧制过程各轧制阶段温度的实际测量,与有限元分析结果进行比较,两者误差较小,验证了有限元分析结果的正确性,得到了各阶段H型钢断面温度分布特点以及内外温差值.分析结果对制定加热温度、轧制过程冷却参数、轧制工艺参数和进行轧后控冷等提供了有效参考     

升速轧制对热轧带钢层流冷却出口温度的影响

采用传热学原理建立了层流冷却温度有限差分模型,并用现场实测数据对水冷换热系数进行了自适应修正.对德盛1 150 mm热轧带钢层流冷却过程的温度变化进行了数值模拟,建立了一套层流冷却温度仿真系统,分析和研究升速轧制时带钢在层流冷却中温度变化的趋势.结果表明,层冷出口温度受带钢的速度影响较大,在升速过程中,如果不采用集管动态喷水调节,带钢温度出现前低后高的现象,并且随着加速度的增加带钢前后温差越大.以此为依据,现场过程自动化系统L2级硬件采用过程服务器,基础自动化系统L1级硬件采用西门子PLC,L2级和L1级软件分别在C++和Step7V5.4下编程实现,并采用了带钢头尾宏跟踪和过程自动化系统采用带钢样本微跟踪的控制策略,对处于变速及高速运动中的带钢沿长度方向逐点实施控制,用动态调节的冷却集管系统来保证在速度变化期间带钢层流冷却出口温度的稳定性.     

小方坯连铸二冷配水对凝固与传热的影响

研究小方坯连铸在二次冷却过程中的坯壳凝固情况,建立了传热过程的二维非稳态数学模型,计算出在整个连铸过程中温度变化和温度场分布,并得出在二冷区铸坯凝固速度与换热系数的关系.     

Investigation of convection cooling guide vane with conjugate heat transfer method

This paper studied a certain blade with ten radial cooling holes which employed conjugate heat transfer method. The cooling air entered the cooling channel from the bottom of the blade and went out from the top, it was not ejected into the main flow. This paper used different numerical conditions including different turbulence models,turbulence intensities,thermal conduction coefficients and the influence on fluid property via temperature variation. The temperature distribution and pressure distribution of the blade were compared with experimental data. The results show that the numerical results using different turbulence models are almost identical to experimental data even little deviation occurs at shock wave location. The trends of temperature distribution under different numerical conditions are coincident to experimental data,especially Reynolds stress turbulence model. It can be concluded that anisotropic turbulence models can simulate the transition from laminar to turbulence,and the influence of turbulence intensity on laminar region and transition region is more than that on developed turbulent region.     

带台阶厚壁管类工件水淬温度场的数值模拟

文章以金属淬火冷却过程的连续过冷沸腾换热理论为基础，利用非线性热分析的有限元算法，以有限元分析软件ANSYS为分析工具，对45钢带台阶厚壁管类工件水淬过程进了计算机模拟，得到瞬态温度场分布，给出了可视化的分析结果，并对计算结果进行分析。     

非晶合金凝固过程模拟与界面换热关系

为了准确模拟块体非晶合金凝固过程的温度场,对浇注温度为840℃的非晶合金凝固期间的温度场进行了数据采集.根据界面换热模型与热量守恒定律建立了液固相与铜模之间的界面换热关系式,从而实现了对非晶凝固温度场的模拟.结果表明,合金与铜模之间的界面换热系数随温度的增加而增大.合金在液态阶段降温曲线的模拟值与实测值基本吻合,且当凝固温度降至500℃后,二者偏差也较小.利用界面换热模型并结合实测温度场可以表征非晶合金凝固时的界面换热关系.     

高强埋弧焊接圆钢管多层多道焊接数值模拟

为研究高强埋弧焊接圆钢管纵向残余应力分布规律及影响因素,考虑了高强钢材非线性物理材料属性和焊接过程中的相变潜热,以均匀热源模型模拟第一道次熔化极气体保护焊(GMAW)热源,以双椭球热源模型模拟第二、三道次埋弧焊(SAW)热源,通过单元生死功能模拟焊缝生长过程,并在焊接荷载步间不断修正钢管与空气热传递的表面积,对3道次焊...     

平板气膜冷却热固耦合特性的分析

为分析气膜冷却方法的综合冷却效果和可靠性,采用热弹耦合的计算方法对带气膜孔平板的冷却过程进行数值模拟,获得平板内部温度和热应力的分布特征,比较不同吹风比和不同气膜孔型对冷却效果的影响。结果表明:内部冷却和金属导热使固体内部温度分布较为均匀,热应力集中在气膜孔的前缘和尾缘。与传统圆孔相比,扇形孔和双射流孔能够显著提高冷却效率并降低热应力。该结果可为燃气涡轮叶片的冷却设计提供参考。