大型光亮退火马弗炉加热段温度场模拟

建立了大型光亮退火马弗炉加热段温度场的三维仿真模型.该模型考虑了马弗炉实际结构、带钢退火速度和升温曲线特点,采用等效热流密度表征马弗管内保护气体和带钢的换热;选择组分传输燃烧模型、离散坐标辐射模型和标准k-ε双方程湍流模型描述马弗炉内燃烧、换热和气体流动;应用SIMPLE计算方法进行求解.典型规格304不锈钢带光亮退火过程实测特征点温度值和模拟结果基本吻合.分析得到了马弗炉内温度场、流场和速度场分布规律.结果表明:马弗管温度比较均匀,喷嘴正对区域温度偏高;燃气气流沿马弗管壁螺旋流动实现均匀加热.喷吹量较小时,喷吹量(入口速度)越大,马弗炉内温度越高;喷吹量继续增大,马弗炉内温度反而开始降低.     

侧喷加热铝材退火炉内流场与温度场数值模拟

采用热传导模拟实验研究铝卷层与层之间接触热阻对铝材退火的影响。根据实验结果分析,改变现有径向加热铝材退火炉内循环空气的流动方向,采用轴向对流换热方式,设计侧喷加热铝材退火炉,建立侧喷加热铝材退火炉三维仿真模型。利用CFD软件FLUENT,采用标准k-ε湍流模型,对侧喷加热铝材退火炉内气体流动和传热问题进行数值模拟研究。研究结果表明:与径向传热方式相比,轴向传热方式退火速度快,铝卷芯部与外部表面之间的温差小;侧喷加热铝材退火炉内气体流动顺畅,对流换热均匀,炉温温差控制在-1～1K,满足退火工艺对炉温均匀性的要求。     

不锈钢光亮退火马弗国产修复影响因素研究

不锈钢光亮退火线使用的马弗在高的工作温度、恶劣的使用条件下,易产生多种缺陷,影响生产使用。由于马弗原材料为Inconel alloy601,如果修复的时候采用进口原材料,不仅修复时间长,而且价格昂贵。国内某特钢公司已经生产出替代Inconel alloy601的材料,国产同类型材料替代进口材料进行马弗修复可能出现不能满足使用要求的风险,因此对国产材料必须评估后使用。该文探索马弗修复材料方面所涉及的影响风险因素,以确保国产材料修复马弗质量达到进口材料修复的水平,为进一步国产化马弗打下基础。     

碳纤维石墨化专用微波矩形槽波导谐振腔的设计及数值模拟

微波作为一种碳纤维石墨化过程中的加热方式,对于实现碳纤维在径向和周向上的均匀石墨化具有潜在优势。由于电磁波在腔体内传递时能量分布有很大的不均匀性,首先针对微波加热腔体的形状和尺寸进行了设计;随后采用Ansys Electronics软件建立了加热碳纤维丝束的电磁加热-热辐射-流动传热模型,模拟了腔体内的电磁场和温度场;最后分析了走丝速度与保护气体流速对于腔内温度场分布的影响,结果表明：保护气体流速对加热过程中丝束能达到的最高温度影响较大,而走丝速度对最高温度的变化基本没有影响。本文研究对于碳纤维微波石墨化加热腔的研制具有较实际的指导意义。     

高炉喷吹煤粉燃烧过程的研究

本文模仿高炉风口前燃烧条件,用试验与计算方法,对喷吹煤粉燃烧速度进行研究,按假设条件建立了喷吹煤粉燃烧速度的数学模型,试验与计算结果基本接近,按高炉风口燃烧特性,将模型作了修正,得出了适合高炉喷吹条件下煤粉燃烧速度变化规律的数学模型,在均匀稳定喷吹情况下,高炉适宜的喷煤量应为140—160kg/吨铁。     

AVC预混燃烧流动特性的数值模拟

为探究先进旋涡燃烧室内湍流燃烧流动特性,应用预混燃烧模型,对燃烧室内燃烧及流动过程进行了数值模拟。得到了燃烧室内温度场及流场的分布情况。分析了不同燃气当量比、燃气速度和燃气温度对燃烧室预混燃烧流动的影响规律。结果表明:燃烧室内凹腔及后钝体回流区是主要燃烧区域,主燃区可形成均匀对称的旋涡对;不同工况参数对燃烧室内温度、组分和流场分布有影响。凹腔内温度随进气速度增大而增加,燃烧室内温度和出口径向温度随燃气温度增大而增大,且在不同工况下,凹腔内都能维持较高的点火温度。     

陶瓷过滤器脉冲喷吹清灰系统动态模型

针对在使用刚性陶瓷过滤器时难以解决其脉冲喷吹清灰的问题 ,利用气体动力学和流体瞬变理论建立了脉冲喷吹系统内气体流动的动态仿真模型 ,从而解决了由于实际管路内气体为非稳态流动而按稳态方法分析其流场会产生较大误差的问题。将由模型计算出的喷吹气体质量流量与热线风速仪的测定结果进行了对比 ,确定出脉冲阀的时间特性参数。利用该模型分析了储气罐容积、管线长度、喷嘴直径等参数对喷吹气体流动特性的影响。结果表明 ,该模型可用于分析脉冲喷吹系统的结构参数和流动参数对喷吹清灰性能的影响 ,且此模型的建立对气体过滤器脉冲喷吹系统的优化设计具有参考价值。     

陶瓷过滤器脉冲喷吹清灰系统动态模型

针对在使用刚性陶瓷过滤器时难以解决其脉冲喷吹清灰的问题，利用气体动力学和流体瞬变理论建立了脉冲喷吹系统内气体流动的动态仿真模型，从而解决了由于实际管路内气体为非稳态流动而按稳态方法分析其流场会产生较大误差的问题。将由模型计算出的喷吹气体质量流量与热线风速仪的测定结果进行了对比，确定出脉冲阀的时间特性参数。利用该模型分析了储气罐容积、管线长度、喷嘴直径等参数对喷吹气体流动特性的影响。结果表明，该模型可用于分析脉冲喷吹系统的结构参数和流动参数对喷吹清灰性能的影响，且此模型的建立对气体过滤器脉冲喷吹系统的优化设计具有参考价值。     

高炉渣成纤喷吹射流速度场与温度场数值模拟

高炉渣纤维由高炉渣在熔融状态下经喷吹或离心得到,是有机保温材料理想的替代产品.离心喷吹法制备高炉渣纤维要求喷吹气体具备一定的流速及温度,且气体流场分布均匀.采用CFD数值模拟方法比较了不同直径锥型喷嘴射流速度场与温度场,结合高炉渣成纤的相关工艺参数确定了合理的气体喷嘴类型.数值模拟结果表明采用锥型喷嘴,能得到喷吹所需的高速气流,利于渣棉形成分布均匀的渣棉初生层.模拟所得结果与试验验证相符,为实际生产高炉渣纤维提供了指导.     

冷轧带钢表面缺陷诊断

针对某冷轧厂生产的带钢表面经常出现锈斑、黑斑等缺陷,对原料、酸洗、轧制、退火和平整等工序进行了现场调研,并对乳化液相关指标、防锈性、耐腐败性及带钢表面缺陷的形貌和成分进行了检测.(1)板面残酸是造成锈斑的主要原因.应重点改进盐酸酸洗工艺和设备:调整挤干辊的压力,保持挤干辊的表面状态,加强水冲洗的压力和温度以及喷嘴的均匀性;同时,严格执行酸洗工艺制度.(2)轧机前后乳化液吹扫不净,卷入板内是造成成品黑斑的主要原因.要改进吹扫装置,保证把残留乳化液吹净,必要时增加一排吹扫喷嘴.(3)应设计合理的退火工艺制度,防止因退火不良或局部烧嘴堵塞加热不均造成油的局部挥发不全形成积碳;应重视退火前的松卷,加强对氨分解的监测.采用上述措施后,带钢表面缺陷大幅度减少:表面锈斑、黑色云纹和黑斑等问题得到彻底解决.     

脉冲反吹过程中陶瓷过滤器滤管内流场的测定与分析

在由三根滤管组成的陶瓷过滤器实验装置上 ,利用热线风速仪测定了脉冲反吹过程中滤管内瞬态流场 ,分析了喷吹压力对滤管内流场瞬态速度波形的影响。结果表明 ,滤管内气体流动可分为进气过程和排气过程 ,穿过滤管壁的平均径向反吹速度和回流速度沿滤管轴向分布不均匀是导致滤管外表面清灰不均匀的重要原因。适当增加喷吹压力可以提高滤管进气气流速度 ,进而改善脉冲反吹清灰效果     

竖式渗碳淬火炉

本炉在渗碳、氮化、渗碳氮化、光亮淬火和光亮退火等方面有优异的性能。炉内温度最高为1010℃。加热方式有电热式和煤气式两种,而且温度均匀。     

预混气体在多孔介质中燃烧火焰面倾斜的演变

为研究多孔介质中火焰面倾斜演变及出现倾斜演变的原因,建立了二维碳化硅堆积小球的多孔介质燃烧器双温模型,对预混气体在燃烧器内的流动、传热和燃烧进行模拟.分析火焰面倾斜演变,并从温度场、气体流速场、压力场三个方面对火焰面出现倾斜演变现象进行分析.结果表明:给定初始倾斜角的火焰面会持续发展,出现更严重的倾斜现象;温度场、气体流速场、动压场通过影响燃烧化学反应速度、气体流动方向、壁面散热等间接影响火焰面的倾斜演变,导致火焰面倾斜的持续发展.     

脉冲反吹过程中陶瓷过滤器滤管内流场的测定与分析

在由三根滤管组成的陶瓷过滤器实验装置上,利用热线风速仪测定了脉冲反吹过程中滤管同瞬态流场,分析了喷吹压力对滤管流场瞬态速度波形的影响。结果表明,滤管内气体流动可分为进气过程和排气过程,穿过滤管壁的平均径向反吹速度和回流速度沿滤管轴向分布不均匀是滤管外表面清灰不均匀的重要原因。适当增加喷吹压力可以提高滤管进气气流速度,进而改善脉冲反吹清灰效果。     

从炉身喷吹预热气体时氧气高炉内冶炼过程的数学模型

建立了氧气高炉从炉身喷吹预热气体时，高炉冶炼过程的一维数学模型，该模型描述了高炉炉型的变化，炉内１３个化学反应，炉墙的热损失，气－固相间的热效换及压力损失，讨论了氧气高炉冶炼的特点。模拟结果表明：随着喷吹预热气体流量增加及温度的升高，炉身上部炉料的温度升高；喷吹预热气体成分的变化，对炉身上部炉料的加热作用不大。     

局部富氧喷煤直吹管内气—固两相流动及传热数值模拟

以气－固两相的动量、热量、物质守衡为基础,用多流体模型描述气体和颗粒两相的运动,用气相湍流模型和颗粒湍流代数模型分别描述了气相和颗粒相的湍流特性,建立了高炉局部富氧喷煤直吹管内气－固两相流动及传热的数学模型。数值模拟了９种工况下的气相流场、温度场以及煤粉颗粒相的速度场、浓度场和温度场,并研究了富氧率、风温、固气化、插枪角度等喷吹参数对各种场量的影响。数值模拟结果与实测值符合良好。     

冷轧带钢表面缺陷诊断

针对某冷轧厂生产的带钢表面经常出现锈斑、黑斑等缺陷,对原料、酸洗、轧制、退火和平整等工序进行了现场调研,并对乳化液相关指标、防锈性、耐腐败性及带钢表面缺陷的形貌和成分进行了检测。(1)板面残酸是造成锈斑的主要原因。应重点改进盐酸酸洗工艺和设备:调整挤干辊的压力,保持挤干辊的表面状态,加强水冲洗的压力和温度以及喷嘴的均匀性;同时,严格执行酸洗工艺制度。(2)轧机前后乳化液吹扫不净,卷入板内是造成成品黑斑的主要原因。要改进吹扫装置,保证把残留乳化液吹净,必要时增加一排吹扫喷嘴。(3)应设计合理的退火工艺制度,防止因退火不良或局部烧嘴堵塞加热不均造成油的局部挥发不全形成积碳;应重视退火前的松卷,加强对氨分解的监测。采用上述措施后,带钢表面缺陷大幅度减少:表面锈斑、黑色云纹和黑斑等问题得到彻底解决。     

摩擦和传热联合作用下等截面喷枪内气体的流动特性——(Ⅱ)计算结果及分析

以本工作第一部分中所提出的表征热源作用下管式和套管式等截面喷枪气体流动特性的基本方程和计算公式，分析了１８ｔＡＯＤ炉用套管式喷枪的气体流动特性，考察了加热和摩擦效应、供气压力、气体种类和成分等的影响，结果表明，热源的存在对等截面喷枪内气体流动特性有相当大的影响．其效果与增强摩擦效应相一致，使出口气量显著减小；对应用于实际冶金过程的等截面喷枪进行设计和气体流动特性计算时，按绝热摩擦流处理会产生相当大的偏差，必须考虑来自高温熔体和耐火炉衬等的加热效应；供气压力对等截面喷枪内的气体流动特性有决定性的作用；喷吹气体种类和成分会影响等截面喷枪内气体流动特性，对于给定的喷枪和体系，喷吹不同的气体时应根据工艺要求采用不同的喷吹参数     

相变对两相区连续退火带钢温度和屈曲变形的影响

以低碳铝镇静钢对研究对象,利用有限元数值模拟方法,分别对连退炉内加热段和缓冷段中带钢相变对带钢温度分布和带钢屈曲变形的影响进行研究。研究结果表明:对于在两相区进行连续退火热处理的钢种,在加热段,相变能有效抑制由带钢热应力引起的横向诱导压应力的增大,并且降低带钢温度和横向温差,从而抑制带钢发生屈曲变形,在760~820℃退火时,相变对带钢屈曲变形的抑制作用随着退火温度的升高先增大再减小;在缓冷段,相变减弱了带钢热应力减小横向诱导压应力的作用,并且升高带钢温度,从而使带钢容易发生屈曲变形;退火温度越高,发生相变的带钢越容易屈曲变形。     

推钢式板坯加热炉流场、温度场和浓度场的模拟研究

针对推钢式板坯加热炉,建立加热炉内气体流动、燃烧和传热过程数学模型.采用计算流体力学(CFD)商业软件Fluent模拟得到加热炉炉内的温度场、流场以及反应物和生成物浓度分布.结果表明:通过预热空气至350℃和预热煤气至50℃,平均炉温能够达到1300℃,满足钢坯加热温度要求.由于加热炉结构复杂,使得炉内有明显的回流,预...