链轮电磁感应加热过程中的优化设计

 电磁感应加热技术有效地节约了钢铁制造成本,积极推动了钢铁行业绿色制造。优化重载链轮电磁感应加热过程是生产高品质链轮的一个重要分支。在对链轮进行热处理强化时,普通圆形感应线圈在单一电流频率下难以实现齿廓的均匀加热,容易导致淬火层的硬度分布不均,造成工件开裂。仿形感应线圈比普通圆形感应线圈具有更好的加热效果,但是仿形感应线圈研发周期长,成本昂贵,不利于大规模推广应用。考虑到实际加工成本及生产需求,在完全仿形感应线圈的基础上,提出了一种齿顶位置为V形角的仿齿廓感应线圈,该感应线圈到齿顶和齿根的间隙不等。进一步建立了双排链轮电-磁-热耦合温度场模型,并进行试验验证。研究发现这种带V形角的感应线圈与圆形感应线圈相比,能够改善磁通量在空间的分布方式,强化感应线圈和齿根之间的临近效应,同时减弱感应线圈和齿顶间的临近效应,提高了链轮沿齿廓温度的均匀性。量化分析了不同电磁参数(电流频率和电流密度)和感应线圈的结构(V形角,感应线圈到齿轮的距离)对提升加热速率和改善温度均匀性的作用规律。感应线圈的V形角结构有利于提高齿轮的电磁加热质量,对推动实际加工应用和提升企业效益具有重要生产价值,有利于促进精品钢生产。     

大型筒节感应加热过程电磁-热耦合有限元仿真

基于ANSYS和ANSOFT Maxwell软件建立了大型筒节感应加热正火过程的电磁-热耦合模型.针对感应加热过程尖角效应问题,提出了3种解决方案:将矩形线圈改为工型线圈;筒节端部焊接热处理环;筒节端部焊接热处理环,同时在线圈端部添加导磁体.对不同方案的温度场和应力场进行了模拟,模拟研究结果表明,采用矩形线圈对筒节感应加热时,筒节端部会因尖角效应和端部磁力线过密而出现过热甚至过烧问题;采用工型线圈,能一定程度削弱尖角效应,但在加热结束时会导致筒节端部温度不足;焊接热处理环是除去尖角效应的有效办法,但并不能解决筒节端部温度过高的现象;在筒节端部焊接热处理环,同时在端部线圈处添加导磁体,不仅能去除尖角效应,且整体加热效果较好,热应力也在筒节材料能承受的范围之内.     

低合金钢感应淬火温度场模拟与优化

船用低合金钢10CrNiMo感应快速加热时温度分布不均匀导致淬火后组织性能不均匀是其感应淬火工艺的难点。通过运用有限元方法模拟无预热采用单级线圈直接加热(方案一)和有预热改用两级线圈加热(方案二)2种工艺方案下移动低合金钢感应加热淬火的温度场。结果显示:方案二工艺条件下棒材出线圈时心部和表面的瞬时温差很小且温度场分布均匀。同时在方案二的工艺条件下进行感应加热淬火处理实验。实验结果显示:实验钢温度的实测值与模拟结果吻合性较好,其力学性能也满足服役条件。验证了有限元仿真的可行性,为船用低合金钢感应加热淬火处理提供了可靠的工艺参数。     

高频直缝焊管中频热处理参数分析

为减小热影响区域残余应力集中,提高焊缝质量,高频直缝焊管需进行中频热处理.但在中频感应加热后,焊缝上下表面存在一定的温差,受传热顺序的影响,厚壁管材的下表面不易达到热处理温度,严重时会影响成品钢管质量.根据焊管中频电磁加热特点,分析了两组线圈轴向间距、线圈翻转角度和主、副线圈间距对感应加热效果的影响规律.焊缝上下表面温...     

感应加热技术在连铸中间包上的应用

感应加热是利用电磁感应原理加热金属导体材料的一种有效方法,宁波钢铁有限公司(下简称宁钢)中间包感应加热是在中间包内安装感应线圈,线圈的中心安装有闭环的铁芯,环绕铁芯的线圈为一次回路,流经通道的钢流构成的回路为二次回路。当对线圈施加交流电压时线圈立刻产生交变磁通,磁通切割钢水构成的闭合回路,在钢水中产生感应电流,感应电流产生加热钢水的焦耳热。     

机油泵传动链轮粉末冶金制造及感应热处理的工艺探讨

粉末冶金是一种高效低耗、节约材料的绿色制造技术。但粉末冶金零件因存在孔隙,密度不均匀,强度硬度相对较低,限制了其使用范围。本文主要研究了机油泵传动机构中链轮的粉末冶金成形、烧结工艺流程,以及该链轮感应淬火工艺中的感应器设计和感应淬火处理工艺的关键参数。结果表明,制备的链轮压坯密度高于6.7 g/cm³,经过1 100～1 120℃渗铜烧结后硬度达到76HRB,60 kW功率感应淬火热处理后齿部形成一层均匀的硬化层,硬度达到71HRA,满足产品性能要求,有效延长了链轮的使用寿命。     

钢板边部感应加热打火关键影响因素仿真计算研究

针对钢板边部感应加热过程中出现的打火现象,通过数值仿真计算的方法对加热过程中引起打火的关键影响因素及其影响规律进行了系统研究。着重就钢板与线圈之间的相对位置、不同钢板宽度、负载变化等条件下,加热过程中辊道上方钢板上感应电流密度分布进行了计算和对比分析。计算结果发现,在加热窄钢板以及加热过程中钢板向感应线圈偏移一侧时更容易发生打火现象。     

连续铸钢用中间包加热系统

为了改善连铸坯质量,日本川崎钢铁公司研制成功了中间包加热系统和中间包加热器,以防止钢水温降。由于采用中间包加热器,冷轧不锈钢板表面缺陷显著减少。一、槽式感应加热器中间包配置的槽式感应加热器,由耐火材料槽、铁轭(铁芯)和感应线圈成组。中间包加热系统的主要元件包括变压器、主断电器、补偿功率因素的电容器,可控硅整流器控制和冷却水循环装     

悬浮熔炼及其应用

悬浮熔炼是靠高频炉供给的高频电磁场,把金属或某些非金属试样悬在空中进行加热和熔化的装置。当一个悬浮感应器线圈通入交变电流以后,就会在线圈周围产生一个磁场。当把一个导体放入这个不均匀的、迅速变换的磁场内时,由于感应的作用,使导体表面发生集肤效应,会有涡流产生。该涡流也会产生磁场,其方向与线圈产生的磁场方向相反,从而产生一个排斥力。当这个排斥力的垂直分力大于导体重量时,就可以把导体悬浮在空中,     

连铸生产线用板坯,中厚板及带材的感应加热

用于连铸后坯边部加热的感应线圈有四种类型可供选择，但在所有的应用中，没有一种类型线圈能单独提供令人满意的加热效果。因此，必须在对特定应用线圈进行详细分析的基础上，选择最佳类型线圈和专门设计。     

Shaping Stability and Temperature Field in Dual Frequency Electromagnetic Confinement and Shaping

Electromagneticconfinementandshaping(EMCS)isanewlydevelopedmaterialprocessing technique.TheEMCSprocesscombineselectromag neticcastingandelectromagneticlevitationwithad vantagesofbothtechniques.Theprincipleisthat themetalisheatedandmeltedbyinductiveheat,an…     

Experimental study of induction heating for steel plates

The temperature distribution of steel plates is affected by heating rates and heating curves in the process of induction heating.The magnetic flux density inside the induction furnace was measured,the distribution of magnetic flux density was analyzed and the uniform area of the induction heating temperature distribution was ascertained.The locations for measuring temperature were set and the temperature in different processes was measured.The influence of heating rates and heating curves on the temperature difference of steel plates was studied.The experimental results showed that the steel plates’ temperature difference increased with the increase of the heating rate.The temperature difference was obviously affected by different heating curves when the heating rate was the same.A suitable heating curve would be beneficial to reduction of steel plates’ temperature difference.     

钢板感应加热的试验研究

钢板的感应加热工艺中,升温速度和升温曲线影响钢板的温度分布。对感应加热炉内磁场进行测量,分析了磁感应强度的分布,确定了感应加热温度分布的均匀区域;设置测温点测量不同加热工艺的温度;并针对钢板感应加热过程中升温速度以及升温曲线对钢板温差的影响进行试验研究,结果表明：随着升温速度的提高,钢板的温差增加;相同的升温速度时,不同的升温曲线对钢板的温差有重要影响,合适的升温曲线有利于减小钢板的温差。     

氧化物冶金与脉冲磁场参数影响钢组织的研究

 脉冲磁场处理与氧化物冶金技术是细化组织、提升材料性能的两种常用方法,将其有机结合可进一步优化钢铁材料的性能。利用自主研制的高频感应线圈加热炉与脉冲磁场发生装置将脉冲磁场非接触式地施加在钛处理低碳钢的凝固过程中,利用金相显微镜、多重分形软件与维氏硬度仪研究了不同脉冲磁场参数对凝固组织的影响。结果表明,脉冲磁场感应强度为135~190 mT、磁场作用时间为5~10 min时,试样的金相组织最细小均匀,原始奥氏体晶粒得到明显细化,原始奥氏体晶粒面积由15.79 mm2下降到1.25 mm2,试样的硬度值由118.1HV提升到165.4HV,此参数下的脉冲磁场对凝固组织的细化程度最佳。     

加热功率对感应加热中间包影响的数值模拟

通道式感应加热是实现中间包低过热度浇铸有效方法之一,针对国内某钢厂单流通道式感应加热中间包,建立三维非稳态数学模型,研究通道加热功率对中间包内流场、温度场及夹杂物去除的影响规律。结果表明, 当中间包未受感应加热或加热功率超过800 kW时,钢水流动特性均较差;当通道加热功率为300、600或700 kW时,钢液流动特性良好。当中间包无感应加热时,浇铸区出现明显的温度分层现象;当加热功率为500~700 kW时,浇铸区温度分布均匀且基本消除了其右上方及右下方区域的温度分层。当加热功率在400~700 kW时,夹杂物去除率呈上升趋势;但当加热功率超过700 kW后,夹杂物去除效果变差,700 kW为最佳去夹杂加热功率。     

搅拌器的结构参数对钢液内电磁场和流场分布的影响

利用ANSYS5．6软件对单侧线性电磁搅拌作用下钢液内的电磁场分布和流场分布进行了数值模拟，分析了搅拌器的结构参数对钢液流动状况的影响，结果表明，在搅拌器长度，线圈匝数及电流强度均相同的条件下，采用集中绕组的搅拌器所产生的电磁场最弱，而重叠绕组搅拌器和克兰姆绕组搅拌器的电磁利用率较高，所产生的磁场强度越大，钢液的流动速度和紊流动能均较大；此外，尽管磁轭不影响电磁场的分布趋势，但却显影响磁场强度的大小，所以，在数值模拟中应当考虑磁轭的存在，当搅拌器极距和其它参数一定时，增加搅拌器长度有利于扩大搅拌的作用范围，但对提高搅拌无明显效果，在搅拌器长度和其它参数一定的情况下，增大搅拌器的极距却不影响搅拌的作用范围，但却使搅拌强度明显提高。     

电磁超声表面波声场指向性的试验研究

介绍了一种测量电磁超声声场分布的方法。它采用一组置于直流永久磁场中的并行紧密排列的线圈作为接收线圈,对回折形发射线圈所激发的电磁超声表面波声场强度进行了测量。给出了电磁超声表面辐射声场的指向性规律。并对电磁超声表面波声场指向性分布规律与压电超声波进行了比较。