铝薄带超常铸轧辊套温度场研究

在分析铸轧辊套传热特征的基础上，对铸轧辊套温度场进行了数学描述．根据铸轧辊套温度场的特点，运用Galerkin方法，实现了铸轧辊套温度场的近似解析求解．实例计算表明，所得结果与实测结果相吻合．对铝合金超常铸轧工况下的辊套温度场进行了仿真分析，结果表明：与常规铸轧相比，超常铸轧工况下的辊套内、外表面最大温差及外表面最大温差显著降低，且辊套温度分布趋向均匀化．     

连续铸轧辊套传热分析

在连续铸轧中,金属液经铸嘴装置连续不断地注入2个相向旋转、内部通水冷却的铸轧辊的辊缝中间,金属液在辊缝中冷却、凝固结晶并经轧制成形.作者通过建立铸坯与铸轧辊辊套之间强温变耦合特性的界面接触热导模型及铸坯和铸轧辊辊套传热数学模型,对铸轧辊与铸坯的温度场进行了仿真,并分析了辊套的厚度、导热系数和表面粗糙度对辊套温度分布的影响.通过仿真分析发现辊套外表面温度在铸轧区变化剧烈,辊套进入铸轧区入口处温度开始急剧上升,但最高温度并不在出口处,而是在轧制区靠近出口处.辊套离开铸轧区后温度开始下降,进入入口处时温度降至最低;界面导热能力随辊套表面粗糙度减小、辊套材料的导热系数增大、辊套厚度减小而增大.     

基于温度场近似分析解的铸轧辊套热应力解析模型

双辊连续铸轧是一种高效制备金属薄带坯的先进技术.在双辊连续铸轧过程中,铸轧辊套起结晶器与热轧辊双重作用,直接完成结晶凝固与热轧变形过程,其使用性能与其热应力场密切相关.根据铸轧辊套温度场的特点,运用Galerkin方法,得到了铸轧辊套温度场的近似分析解;对铸轧辊套的热应力场进行了数学描述,并应用Airy应力函数法,获得了铸轧辊套热应力解析模型.图1,参12.     

铸轧辊套温度场的近似解析方法研究

双辊连续铸轧中的铸造与热轧过程均由铸轧辊套直接完成;辊套的热疲劳寿命、辊套材质的力学行为均与辊套温度场密切相关。基于对铸轧辊套热传递特征的分析,得出了铸轧辊套温度场数学模型;根据铸轧辊套温度场的特点,运用Galerkin方法,实现了铸轧辊套温度场的近似解析求解.实例计算表明,所得结果与实测结果相吻合,使用方便.图2,表2,参8.     

铝薄带超常铸轧辊套热应力仿真分析

采用双辊连续铸轧方法,实现铝薄带的超常铸轧,是一种高效、短流程、低能耗的近净和近终形成型技术.在铝薄带超常铸轧过程中,铸轧辊套温度场周期性的变化引起铸轧辊套内热应力场的周期性变化.根据铸轧辊套热应力数学模型,对铝薄带超常铸轧辊套热应力进行了仿真分析.结果表明,辊套外表面不仅热应力大,而且变化幅度大;辊套材料的导热能力、铸轧速度、辊套表面与冷却介质的换热系数对辊套热应力场有显著影响.图3,表1,参12.     

基于热力耦合的铸轧辊弹性变形数值模拟

根据铝板坯铸轧工艺和铸轧辊的特点,建立铸轧辊变形热力耦合计算分析模型;通过计算得到铸轧力分布规律,分析工艺参数对铸轧力和铸轧辊弹性变形的影响,从而确定计算铸轧辊变形关键的边界条件,并进行实验验证.研究结果表明:铸轧力先增加后减小,呈非对称分布,最大值为100 MPa;铸轧辊在不同铸轧工艺参数下的弹性变形呈相似的"马鞍形"曲线,铸轧辊弹性变形最大值为0.303 mm;仿真计算结果与测量结果相吻合.     

双辊铸轧镁合金板表面形貌及微观组织分析

以自行设计的立式双辊铸轧机铸轧出的厚度为2.5～5.0mm的镁合金铸板为研究对象,提取镁合金板铸轧过程中铸轧速度、铸轧力及辊缝实时变化数值,分析了铸板板形的波动原因,观察了不同铸轧速度条件下镁合金板的表面形貌和微观组织。当铸轧速从8m/min提高到16m/min时,铸板厚度由5.0mm减小到2.5mm,随着铸轧速度的提高,枝晶区比例相应提高。铸轧速度达到16m/min时,中心等轴晶区会缩小甚至消失。在本文实验冷却条件下,不同铸轧速度的铸板每侧枝晶生长高度距铸板表面都约为1mm,结果表明,2.5mm左右是铸轧较理想的板厚。     

双辊铸轧辊套温度场分布的圣维南原理现象

介绍了采用有限差分法并建立两个模型来求解铸轧中铸轧辊辊套温度场的方法和结果,发现辊套温度场分布规律与弹性力学中的应力场分布遵循圣维南原理相似。     

镁合金薄带双辊铸轧过程的数值模拟

基于立式薄带双辊铸轧工艺的特点,采用有限元法求解镁合金薄带双辊铸轧过程的三维宏观传输方程,并应用ANSYS软件的智能网格划分技术,实现了对铸轧过程中熔池内部温度场、速度场及凝固过程的耦合模拟.分析了铸轧速度及浇注温度等主要工艺参数对熔池内流场、温度场和凝固终了点的影响规律.研究结果表明,随着浇注温度和铸轧速度的增加,熔池出口处的温度升高,凝固终了点向熔池出口处移动.通过对模拟结果的讨论,给出了适合镁合金薄带铸轧过程的工艺参数:浇注温度为640~660℃,铸轧速度为20~30 m/min.     

双辊式带钢铸轧过程工艺稳定性研究

采用有限差分法对双辊式带钢铸轧过程进行了三维数值模拟,分析了铸轧速度和浇铸温度对铸坯凝固过程的影响,得出了铸轧速度、铸轧辊径和带厚之间的关系以及适宜的浇铸温度,从而为带钢的稳定生产和控制带钢铸轧过程打下理论基础。     

特厚钢板射流淬火过程厚向冷速实验研究

利用特厚钢板射流淬火试验装置,研究了15~35℃水温、1.0~3.0 m/min辊速对特厚钢板厚向冷速的影响,分析钢板在不同温降区间内的厚向温降、温度梯度和冷速影响因素.利用导热微分方程,采用反传热法计算钢板淬火温度场和冷速.结果表明:采用射流冲击淬火方式时,160 mm钢板心部冷速大于1.2℃/s;水温和辊速除影响钢板表面平均传热系数和换热形式外,还通过改变厚向温度梯度分布影响厚向冷速;水温或辊速升高,钢板厚向冷速降低,降低幅度与冷却强度、淬火时间以及钢板内部导热特性有关.     

基于有限元法异型坯动态二冷控制模型开发与应用

建立了异型坯连铸凝固传热数学模型,并利用有限元法进行离散求解.在此基础上开发了异型坯连铸动态二冷控制模型,模型以5s为周期动态计算整个铸坯实时温度场,并采用有效拉速和表面目标温度法对二冷水量进行设定和优化.用可视化编程工具Visual C++6.0编制了异型坯连铸动态二冷控制系统.在相同工况情况下,动态二冷控制系统仿真结果与大型商业软件Marc计算结果一致,可用于在线控制或异型坯连铸二冷工艺离线设计优化.     

宝钢4号高炉炉衬温度场数学模型及分析

以宝钢新建4号高炉炉衬结构为原型,以多类边界条件处理边界传热问题,建立了炉衬结构三维温度场数学模型.基于该模型,分析了炉衬温度场分布,讨论了炉内渣皮形成与脱落的温度条件和冷却热负荷对炉衬温度场的影响.结果表明,在炉身中下部和炉腹、炉腰部位炉衬内表面到冷却板前端的100mm范围内是炉衬耐材易损区和渣皮形成区;在1300~1450℃炉气温度范围内易于形成稳定的渣皮层,而1450℃以上区域渣皮的形成与稳定取决于该部位的冷却负荷;保证铜冷却板长期使用的最低水流量需不小于6t/h.     

振荡冷却活塞温度场及热机耦合分析

为分析内冷油腔对活塞的降温效果,对振荡冷却活塞在热负荷、机械负荷及热机耦合作用下的温度场及应力应变分布规律进行研究。采用VOF（volume of fluid）多相流模型、动网格技术等对活塞内冷油腔内机油的振荡传热过程进行Fluent数值模拟,得到内冷油腔各壁面换热系数;将结果映射到活塞固体表面,对活塞分别加载热负荷、机械负荷以及热机耦合作用,对比分析活塞在内冷油腔冷却前后的温度场变化,得到其热应力、机械应力以及耦合应力的变化规律。结果表明,采用内冷油腔进行冷却后,活塞各区域温度均有不同程度下降,其中活塞最高温度下降7.5%;活塞受热机耦合作用下的最大应力小于两者单独作用的结果之和;进行油腔振荡冷却后,活塞的热应力和耦合应力也有不同程度降低。所得到的活塞在内冷油腔冷却前后的应力分布规律,可为活塞内冷油腔的优化设计提供理论参考。     

高线穿水冷却过程温度场的数值模拟

基于传热学的基本理论，以高线斯太尔摩控冷线的水冷却段为研究对象，建立了实体模型并确定了边界条件：应用有限元法以工程软件ANSYS5．7为分析工具，结合生产现场，模拟了冷却水流量、压力、水温及冷却时问对冷却对象温度场的影响。     

装配式辐射供冷顶板性能的数值模拟

为提高装配式辐射供冷顶板的性能,建立了一种采用空气层进行热量交换的装配式辐射供冷顶板的数学模型,应用CFD(computational fluid dynamics)技术,数值模拟了耦合冷冻水管辐射顶板空气层的流场和温度场,分析了不同空气层厚度和不同供水温度对辐射顶板热特性的影响.数值模拟结果表明:空气层内由于温度差引起自然对流,辐射板内通过辐射,对流和导热的传热方式,使辐射板表面温度分布更均匀.在保证辐射板表面最低温度高于室内露点温度的条件下,随着空气层厚度和供水温度的增加,辐射板的表面平均温度升高,供冷能力下降.空气层厚度和供水温度的增加或减小会降低辐射板表面温度分布的均匀性.     

H型钢控制冷却过程的应力场模拟

利用ANSYS软件建立H型钢模型并进行模拟,研究热轧H型钢轧后冷却过程中的热边界条件,分析H型钢在不同温度下应力应变场的分布及规律,为控制冷却系统的设计提供指导;分析不同冷却方式H型钢的力学性能,比较不同控冷方案,选择的控冷方案为:空冷5 s后,水冷5 s,再空冷5 s。根据应力产生机理和对比控制冷却不同水流密度的模拟结果,在相同冷却时间条件下,随着水流密度的增大,H型钢的温度逐渐降低,最大应力逐渐增大。     

南海海洋温差能发电站冷却水排放对周边海洋环境的影响分析

南海温差能资源储量巨大且水深、海底地形条件适宜,是具备开发海洋温差能条件的理想场所。为了分析西沙甘泉岛拟建岛基式海洋温差能发电站冷却水排放对甘泉岛附近海域环境的影响,利用数值模拟的方法建立了三维水动力模型,采用永兴岛验潮站的实测潮位数据验证了模型的可靠性,模拟分析了海洋温差能发电站冷却水的扩散过程及其对甘泉岛附近海域海水水温结构的影响。研究结果表明,温差能发电站冷却水会引起排放口周边温度的急剧下降,进而会在局部范围内产生温跃层,但温降范围主要集中在排水口附近,并且随着潮流流向扩散;排水口处温度梯度最大,且距离排水口越远,温度梯度越小;温跃层包络面积随排水温度的升高而减小,随排水流量的增大而增大;冷水团上方出现一个正跃层,下方则出现一逆跃层,且温跃层上界深度随着排水深度的增大而增大。研究成果可为海洋温差能发电站建设所涉及的环境问题给予合理评价和在生态环境管理上提供科学依据。     

42CrMo棒材轧后输送与缓冷过程温度场的模拟分析

考虑相变潜热和材料热物性随温度的变化,利用ANSYS有限元分析软件对42CrMo棒材轧后输送空冷,缓冷全过程的温度场进行了有限元模拟分析,获得轧件表面与内部的温度分布规律,并提出了一种棒材缓冷温度场计算的简化模型。结果表明,模拟所得结果与实测数据吻合,表明此方法可为组织及性能预测、工艺优化提供理论依据。     

燃烧室新型迷宫复合冷却结构冷却比较

以燃烧室新型迷宫复合冷却结构为研究对象,取燃烧室新型迷宫复合冷却结构的一块瓦块,并在某型航空发动机原型气膜冷却火焰筒相同位置切出尺寸相等的1块,在流量、吹风比与实际流场相同的条件下分别对它们的三维流场和壁温进行了数值模拟,获得了其壁温及冷却效率的分布规律,并与原型火焰筒进行了对比。研究表明:相对某型航空发动机燃烧室原型火焰筒,该冷却结构的冷却效率高,流场分布均匀,温度梯度小。