板坯连铸过程二冷边界条件处理方法的对比

以相同的冷却强度、拉速、浇注温度、钢种等板坯连铸条件为模拟初始参数,采用相同的凝固潜热处理方式,针对两种常用的板坯连铸二冷边界条件处理方法FCA法和MCA法,分别采用四种不同的传热经验公式,计算了板坯连铸的热过程。得到这两种处理方式四种不同二冷传热经验公式的八组计算结果,并将计算结果与实测值相比较,结果证明,采用FCA法处理边界条件,得到的模拟计算结果与实测值相对误差均小于5%,而利用MCA法处理边界条件,得到的模拟计算结果与实际测量值相对误差在8%左右。因此,采用FCA法处理板坯连铸二冷边界条件得到的模型能更加准确地模拟板坯连铸的热过程。     

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。     

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。     

不同冷却方式下换热系数的测量与计算

为了研究不同冷却方式下的换热系数,设计了一套可以测量空冷、水淬以及不同压力下喷气淬火下冷却曲线的试验装置,试验中测量的探头采用120mm×120mm×20mm奥氏体不锈钢方板。该探头经有限元(FEM)计算验证了其一维传热特性后,用来测量上述几种冷却方式下的冷却曲线,并用反传热法(IHCM)和集中热容法(LHCM)进行换热系数的计算与分析,比较了不同压力下喷气淬火的换热系数。实验结果表明,当毕欧数Bi<0.1时集中热容法是适用的,反之则不适用;在喷气淬火时,压力越大,表面换热系数也越大。     

镍基高温合金端淬表面综合换热系数计算方法的比较EI北大核心CSCD

端淬实验是研究材料冷却速率与组织性能之间关系的高通量方法,而工件表面综合换热系数则是端淬数值模拟研究的必要边界条件。采用经验公式法、传热反问题法及流-固耦合分析法,计算了CSU-A1型镍基高温合金工件在空气端淬实验中的各表面综合换热系数;结合工件实验温度测点的冷却曲线及平均冷却速率对三种方法进行了比较。结果表明:实验温度范围内工件底端、侧部以及顶端的综合换热系数分别在323~555、16~30、58~184W/(m~2·K)之间。三种方法中,经验公式法获得的冷却曲线误差较大;传热反问题法的冷却曲线误差最小,但对实验数据及其他边界条件的依赖性强;流-固耦合分析法获得的平均冷却速率准确度最高,且不需要通过实验即可获取工件任意位置的换热系数,是研究气体端淬过程表面综合换热系数的有效方法。     

40Cr钢喷雾淬火换热系数的计算及数值模拟

为计算ф25 mm×100 mm 40Cr圆柱试件喷雾淬火冷却过程的换热系数,采用四通道采样系统测定了喷雾淬火过程的冷却曲线,并用反传热法中的非线性估算法计算出换热系数。计算结果表明,喷雾淬火过程分3个阶段:膜沸腾阶段、核沸腾阶段和对流换热阶段,并在冷却到120℃时,换热系数达到峰值9800 W·m-2·℃-1。采用此换热系数作边界条件,对40Cr钢的喷雾淬火过程进行了数值模拟,得到淬火过程中不同时刻的温度场、组织场、硬度场和应力场。     

大断面轴承钢棒材超快速冷却过程温度场模拟

对大断面轴承钢棒材高温保温后超快速冷却过程温度场进行模拟,分析超快速冷却过程中棒材断面不同部位温度和冷却速度的变化。利用ANSYS软件,采用计算超快速冷却终冷温度与实测值一致时停止计算的途径,确认换热系数的较精确值,不断修改传热模型,并对其温度场进行求解。结果表明,对于直径Φ≥60mm棒材,运用分段式二次超快速冷却,可在不延长超快速冷却总时间的前提下,提高棒材内部的冷却速度,使棒材断面不同部位的冷却速度均达到抑制网状碳化物析出?过冷奥氏体完全发生珠光体转变的冷却速度要求。     

雾化气体淬火过程换热系数的计算及实验研究

研究了用反传热方法计算雾化气体淬火过程试件表面综合换热系数的基本原理和算法,利用Matlab编写了试件表面综合换热系数的反求程序。然后,通过反求程序对不同工艺参数下淬火过程试件表面的综合换热系数进行了计算。运用Matlab模拟了不同工况下淬火试件的温度场,实测了试件淬火过程的温度变化,并对试件的温度计算值和实测值进行了对比。结果表明,所述的方法对雾化气体淬火试件表面综合换热系数的数值计算是准确有效的。     

7A85铝合金表面换热系数研究

为了测量7A85铝合金表面换热系数以及优化反传热法计算表面换热系数的偏差,利用精密测温仪(GL900)对7A85铝合金片状试样进行了淬火冷却曲线测量,测量点A和B距端面间距为20 mm和40 mm。使用激光导热仪测量了在30～500℃之间试样的比热容,并进行了线性拟合。随后通过有限差分法外推得到端面冷却曲线,进而计算出表面换热系数。结果表明,使用室温比热容数据计算得到的端面淬火冷却曲线比实际曲线高,使用线性拟合后的比热容计算得到的端面淬火温度更准确。7A85铝合金端面换热系数随着温度降低,先增大后出现波动段,最终降低,在270℃时的最大表面换热系数为2250 W·m-2·℃-1。     

铝合金厚板淬火表面换热系数的离散解析求法

为了快速准确求取铝合金厚板淬火过程的换热系数,对淬火热传导过程进行分析。首先,将换热系数解析过程假设为淬火温度离散化的,并且是相邻离散点可进行迭代优化的计算过程。然后,分步解析求解了各离散温度区间的换热系数,最后完成了数据修正和仿真计算还原。结果表明,该方法获得的换热系数,可以使实验冷却曲线与计算冷却曲线较好的吻合,从而证明这种计算方法的可行性,并在文末对该方法的误差来源和特点进行了分析。     

Investigation on cooling efficiency of grinding fluids in deep grinding

The cooling efficiency of grinding fluids in deep grinding, at different material removal rates and grinding speeds, has been investigated. Two ‘inverse’ methods have been proposed to determine the level of convective heat transfer coefficients of grinding fluids, by matching the theoretical and experimental grinding fluid burn-out thresholds or matching the theoretical and measured grinding temperatures. Instead of using a constant chip melting temperature to estimate the energy partition to the grinding chips, the chip temperature and chip energy were calculated using the newly developed approach considering the variation of chip size, deformation and heat transfer at the abrasive/work interface. The variation of grinding heat taken away by the process fluids and grinding chips under different process parameters has been calculated, which shows the importance of cooling effects by the grinding fluids and the transition of thermal characteristics of deep grinding from cooling dominant to ‘dry’ grinding regime, where a large percentage of grinding heat is taken away by the grinding chips.     

热型连铸工艺参数的数值分析

根据热型连铸技术原理,建立了热型连铸凝固过程一维稳态温度场的物理、数学模型.通过数值计算,得出了铸型出口温度、冷却距离、拉铸速度和水的冷却强度等工艺参数对固液界面位置的影响.结果表明,该模型较为准确地反映了热型连铸的传热特点,铸型出口温度、冷却距离、拉铸速度和水的冷却强度对固液界面位置有明显影响.     

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。     

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。     

方坯结晶器铜管三维温度场与热应力的分析

在对小方坯结晶器钢管内热流传递理论的基础上,研究了钢坯及结晶器内温度的传递规律。利用有限元法对结晶器钢管的温度场及热应力场进行了系统研究,并对不同拉速、冷却强及设计锥度的条件下铜管的温度场和热应力场进行了研究。提出了预应力结晶器设计的理论基础,提高连铸机的拉速及改善铸坯的质量,为实际生产提供了一定的理论指导。     

中厚板加速冷却后返红过程模拟计算

针对某中厚板厂的加速冷却系统,采用有限差分方法模拟不同厚度规格钢板的水冷-返红过程,得出不同冷却条件下钢板的返红时间、返红过程温升量以及返红结束时芯表温差的变化规律,为中厚板加速冷却过程终冷温度的控制提供了计算依据。     

Experimental study on turning of TC9 titanium alloy with cold water mist jet cooling

Titanium alloys, as difficult-to-cut materials, have poor machinability due to their superior mechanical properties, heat resistance and corrosion resistance. High cutting temperature that will greatly accelerate tool wear often occurs in titanium alloy cutting process. In this paper, cold water mist jet (CWMJ) cooling method, an eco-friendly cooling method, was used to obtain a lower cutting temperature during TC9 titanium alloy turning process. The effects of CWMJ were mainly discussed as compared with cold air jet and flood cooling methods. A comprehensive evaluation on the cooling effects of CWMJ was carried out by hydrodynamic tests, heat transfer tests and turning tests, respectively. Experimental results indicated that CWMJ had better cooling effects as compared with other two cooling methods. Cutting temperature was greatly reduced, and tool life was improved with CWMJ during TC9 turning process. Machined surface quality and chip morphology were also acceptable.     

Optimising Gas Quenching Technology through Modelling of Heat Transfer

AMONG the carburising and quenching technologieslow-pressure carburising in line with high pressure gasquenching knows a strong development[1],[2],[3].Thisprocess offers indeed an environmentally-friendlyalternative to standard atmosphere carburisingassociated to oil quenching.Gas quenching allows toeliminate parts washing and oil residues processingsteps.Besides low pressure carburising and quenchingprocesses allow more automation of the processFinally gas quenching offers process controopp…     

EXPERIMENTAL RESEARCH AND NUMERICAL SIMULATION OF MOLD TEMPERATURE FIELD IN CONTINUOUS CASTING OF STEEL

Mold is the heart of the continuous casting machine. Heat transfer and solidification in a water cooled mold are the most important factors during the continuous casting of steel. For studying the temperature distribution of a mold wall, a simulated apparatus of mold was designed and experiments were performed by it. The measured results indicated that the mold wall temperature approaches the temperature of cooling-water. An equivalent thermal-conductivity coefficient was proposed and deduced on the basis of the conclusion of the experiments. This coefficient was applied to solve the heat transfer between the melt and cooling water, and to characterize the heat transfer capacity of the mold. By this equivalent thermal-conductivity coefficient, it is very easy and convenient to numerically simulate the solidification process of continuous casting. And the calculation results are in agreement with the experiments. The effects of casting speed and water flow rate on the mold temperature field were also discussed.