重轨钢连铸坯的加热工艺优化

武汉科技大学硕士学位论文重轨钢连铸坯的加热工艺优化姓名：卓钊申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：杭乃勤20090426重轨钢连铸坯的加热工艺优化作者：卓钊学位授予单位：武汉科技大学相似文献(10条)1.学位论文黄灿重轨钢的脱碳研究2004该文结合武钢大型厂U71Mn重轨钢,通过观察在加热和轧制过程中的钢坯脱碳层的变化,研究了加热时间、保护涂料和轧制变形率对重轨钢坯脱碳和氧化的影响.通过对实验数据进行回归分析,给出了钢坯加热脱碳及轧制脱碳的预报模型.同时,通过分析钢坯在加热炉中的受热情况,建立了加热过程中钢坯的传热数学模型,并用有限元法对钢坯断面的温度场进行了数值模拟,得出了加热时炉内钢坯的温度分布和钢坯断面的瞬态温度场.对加热后的钢坯和轧制后的钢轨的脱碳层深度进行了计算,计算结果与试验结果一致.2.期刊论文刘晓红.张玉良.LIUXiao-hong.ZHANGYu-liang熔模精密铸造低温型壳浇注探讨-甘肃工业大学学报2000,26(1)为克服传统精密铸造热法浇注造成的铸件表面脱碳、化学粘砂、表面晶粒粗大等铸造缺陷,经反复实验,对精铸型壳层在浇注过程中温度场与应力场进行分析,提出了用复合法工艺制壳,采用低温型壳浇注的工艺方法.以提高铸件机械性能和加工性能,降低精铸件废品率.3.学位论文万爱霞高线穿水冷却过程温度场的数值模拟2004控制轧制和控制冷却是现代高速线材生产的前沿技术,其显著特征是减少脱碳,控制晶粒尺寸,改善钢的组织、性能及控制氧化铁皮的生成量.控轧和控冷工艺能充分挖掘线材的潜力,大幅度提高线材的综合性能.该课题是在前人研究的基础上,对高速线材控制冷却进行深入研究,即对高速线材穿水冷却过程的温度场进行数值模拟和仿真.以传热学理论为基础,根据温度场的基本原理,以高速线材斯太尔摩控制冷却线的水冷段为研究对象,建立了简化的数学模型,对穿水冷却过程的传热进行了详细的分析,拟定了整个穿水冷却过程的初始条件和边界条件,并且讨论了换热系数的确定问题.采用现代有限元法对建立的数学模型进行数值解析,结合实体模型引用近似经验公式对边界条件中必要参数的运算进行了分析.运用工程软件ANSYS5.7作为分析工具,结合生产实际,对现场实测进行了模拟,得出了高速线材在穿水冷却段的温度场变化过程,分析了控制冷却因素如冷却水流量、冷却水温度、冷却时间及其它因素对线材温度场的影响,为优化控冷工艺提供了理论依据,同时对原生产工艺提出了相应的改进意见,得到了企业的认可.深入研究高速线控冷技术,对提升中国高线生产的整体技术水平及增强产品的国际市场竞争能力具有重大的意义.4.学位论文任三兵LF冶炼过程中钢液流动场、温度场的数值模拟2003LF作为炉外精炼的一种手段,它具有脱气、均温、微调成分及合金化等多种功能,因此受到各国冶金企业的重视,在中国宝钢等许多钢铁企业得到了广泛的应用.近几十年来,冶金工作者对LF许多方面(如:气液两相区的处理、钢液的流量、脱碳脱氢脱氮脱硫的模型,以及钢包流场、温度场和浓度场等)通过多种方法(如:理论分析、水模实验、现场测定、数学模型等)进行了研究,取得了大量研究成果.但是将LF炉作过一个整体、进行全面研究的论文较少见.为了对宝钢300tLF炉冶炼过程有进一步的了解,并对LF炉的设计和操作制度提出一定的改进,该课题从三部分(钢包流场、温度场、水模实验)进行分析研究LF炉,建立数学模型,然后进行耦合计算,对钢包的设计和现场的工艺操作提出理论依据和改进方案.具体来说,该论文做了以下几部分工作:1、利用连续性方程,Navier-Stokes方程和湍流模型以及描述气泡流的两相区模型,建立了描述吹氩搅拌LF炉内钢液三维流动的数学模型,确立了合理的边界条件,成功的解决了常压下底吹氩气泡在钢液中分布的定量描述问题.2、利用有限差分法对所建立的数学模型的控制方程实行离散化,利用半隐式SIMPLE计算方法得出了描述钢包内部钢液流动的流场程序.3、利用流场程序,分别模拟了不同位置、不同吹氩量以及不同喷孔数目条件下,钢包中速度场的分布,为指导现场生产和设计提供了基本依据.4、分析了影响钢包温降的因素,利用已经得到的速度场,求解三维非稳态能量方程,并得到了钢包单独吹氩和电极加热过程中钢液温度变化曲线,对其内部温度场的分布进行了模拟.5、在已经得到流场、温度场的基础上,在宝钢完成了几何比为1:6的冷态水模实验.实验分析了喷孔数目、吹气流量、加料位置和操作方式对钢包中混匀时间的影响,模拟了项渣吹开实验,通过实验数据和模拟计算利用准数方程回归了一个时间和吹气量之间的函数关系式.在数学模拟的基础上,结合水模型实验得到的结论,提出了对LF钢包炉优化设计和操作的基本制度.5.学位论文仇雅鸣高速线材穿水控冷过程温度场建模与分析2008高速线材控制冷却技术是当前钢铁企业生产的关键和难点，其目的是控制钢材晶粒的微观尺寸、研究钢材的组织变化趋势、减少脱碳及控制氧化铁皮的生成量等。控制冷却轧制工艺的深入研究能大大地提高线材的各种品质潜力和综合性能。本文结合达涅利水冷控制系统的改造，针对82B线材达涅利线水冷过程进行研究，建立相应的温度变化模型，并进行温度场仿真分析，用以解决82B线材冷却不均匀问题。文中对穿水冷却过程的传热进行了比较详细的分析，确定了整个穿水冷却过程的初始条件和边界条件，并且着重讨论了换热系数的确定问题。采用现代有限元法对建立的数学模型进行数值解析，运用工程软件ANSYS10.0作为分析工具，结合生产实际对高线生产现场进行了模拟。在模拟仿真的过程中，利用Ansys的二次开发语言(APDL)编制相应的命令流，使得模拟仿真的过程更加的便捷。最后，模拟的数据和现场实测数据吻合良好，为优化控冷工艺提供了理论依据，同时对原生产工艺提出了相应的改进意见。使得在水冷段实现了通过自动设定冷却温度来直接控制线材的冷却速度、及时得到实际的冷却控制效果，从而达到正确协调成分、温度和冷却速度三者的匹配关系的目的，使线材强度和稳定性得到很好的监测和控制，最终提高线材的质量。6.期刊论文刘浏.孙仁.LIULiu.SUNRenRH-KTB真空精炼中炉气二次燃烧的动力学研究-钢铁1999,34(5)通过求解k-ε-f-w方程组,模拟计算RH-KTB真空处理过程中气相二次燃烧时的流场、温度场和浓度场.计算结果证明:RH-KTB内气相二次燃烧主要发生在氧气射流的火焰烽面,CO2浓度高达60%,温度达到2500℃,燃烧后的氧气射流(O2浓度为30%～60%)冲击熔池、脱碳,产生大量CO炉气,压缩火焰烽面,使钢液面附近保持较高的CO浓度(＞60%),避免了钢液过氧化.7.学位论文王志坚提高真空高压气淬设备性能的研究2005真空高压气淬热处理技术以其无氧化、无脱碳、脱气、脱脂、表面质量好、变形微小、热处理零件综合力学性能优异、使用寿命长、无污染无公害、自动化程度高等一系列突出优点，成为二十一世纪最有发展前途的一种真空热处理技术。而我国在真空热处理技术上主要以引进消化为主，相关理论及实际数据比较缺乏，甚至成为我国在真空高压气淬领域进一步发展的障碍。本文针对这一现状，从设备强度、流动和传热等方面对真空高压气淬炉进行系统的理论研究，并应用实验与数值模拟相结合的方法以获得更详尽的信息，力求为真空高压气淬技术的发展提供理论依据和应用参考。真空高压气淬炉作为一种压力容器，炉体处在内、外压的反复作用下，特别是内压较高的情况下，强度成为设计中的首要问题。本文对炉壳齿啮式快开结构利用接触单元法对齿间的接触行为应用有限元软件ANSYS进行数值模拟，对三维有限元分析结果用分析设计中应力分类的思想进行应力评定；采用电阻应变仪测定布片点应力值验证数值模拟结果，证明了结果的实用性和可靠性。将现有结构的气淬压力提高至1.0Mpa进行有限元计算，找出提高压力需进行结构改进的设计方向，为炉体的进一步合理化设计提供了可靠的理论依据和详尽的参考数据。工件的冷却速度与均温性是真空高压气淬技术的关键指标，也是设计开发高压气淬炉的依据，它的实现不但靠整台炉的结构设计，还要靠合理选择动力装置。而我们恰恰缺乏这些指标的详细数据，因为试验获得这些数据成本高，难度大，甚至需要破坏工件，使得试验只能获得有限的炉型与工况下的数据。而进一步研究开发高性能气淬炉无疑需要掌握炉型与各种参数对气淬性能的影响。针对这一矛盾，将数值模拟引入高压气淬领域。虽然数值模拟在很多行业广泛应用，但在高压气淬领域的应用尚在探索中，模拟方程的选择与边界条件的确定成为其中的难点。本文以实验的方法，应用热线风速仪获得某炉型的流场分布，并采用在工件中预埋热电偶获得工件的冷却曲线，在此基础上不断探索反复验证，获得适合该领域的数值模拟方程及合理的边界条件，经过合理的物理简化应用Gambit完成模型的建立，在网格划分时既要考虑流固耦合传热时对小尺度网格的要求，又要考虑计算机的计算能力、存储能力和计算代价，在应用专用流体计算软件Fluent进行计算时，计算策略的确定同样重要，因为这是一个网格数量庞大、流固耦合、非稳态问题，为获得精确的结果，要求较小的计算时间步长，没有一个好的计算策略，耗费的机时是惊人的，势必难以完成更多的模拟工作。本文在做好前面两项工作后，在4节点高性能计算机工作站上完成计算工作。考察了各种参数对工件冷却速度的影响，包括气淬压力、流速、淬火介质、淬火气体进口温度、喷嘴布置、工件分布等，得到大量有价值的数据，为深入研究高压气淬技术打下了基础。风机和风道是高压气淬设备淬火介质的输送动力和通道，是影响设备性能的关键因素。本文从真空高压气淬风机的选择、存在问题及设计思路等方面进行了分析。本文也从理论上详细分析了风道流动机理，指出了现有风道结构的不足，并应用Fluent软件进行了数值模拟，找到了更好的结构形式，为高性能气淬设备的研制开发提供了参考。8.学位论文李朝光真空热处理炉智能控制技术的研究及应用2009热处理是产品获得所要求的强韧化性能、耐磨性、抗疲劳性能的主要技术手段。热处理质量则是产品实现性能的可靠性、耐久性、安全性的重要保障。研究开发真空热处理控制技术、提高其性能，有助于推动珠三角地区热处理行业设备的更新换代，提高热加工工件的综合力学性能，提升上游产品的市场竞争力，实现节能降耗减排的目的，以缓解能源问题，为打造珠三角绿色热处理产业群提供了强有力的技术支持。真空热处理智能控制是当今珠三角真空热处理设备技术改造及新设备强附加值的重要保障，是满足我国热处理设备工业自动化需要的必由之路，是实现热处理效率转化为效益的核心。本课题来自佛山扬戈炉业有限公司的粤港招标项目。为了满足真空热处理设备的市场需求，迎合现代化生产的智能化、自动化发展趋势，以能全面提升热处理设备的生产性能，本文进行基于IPC及PLC的真空热处理炉智能控制系统的研究。通过研究真空热处理设备温度控制系统控制技术的发展状况并剖解现有的各个温度控制算法，分析真空热处理炉温度场的影响因素，深刻了解真空热处理炉温度控制系统存在的问题与不足，本文提出了一种基于IPC及PLC的模糊PID自整定温度控制算法；通过熟悉真空热处理设备气体流量及真空压力的控制模式和控制技术，研究真空热处理设备气体流量及真空压力对炉内温度场、气氛场的影响，总结出温度、流量及压力三者之间的控与被控关系模型，以控与被控的主次强度为核心，筛选出适用于PLC控制的条件关系，建立起温度、流量及压力的多变量耦合概念，并提取耦合条件关系式，最终构建基于IPC及PLC的多变量控制流程。260KW真空5m深炉是真空热处理设备的一种类型，由于该炉炉罐深度为5m，因此炉内温度场及气氛场的均匀度是设计的重要参数。基于IPC及PLC的真空热处理炉智能控制能够有效解决炉内温度场及气氛场的均匀性问题。本文通过基于IPC及PLC对260KW真空5m深炉的温度控制系统、流量及压力控制系统的设计、开发，通过IPC组态监控环境与PLC进行数据的人机交互，在线参数设计及调整，经由PLC梯形图程序实现温度的模糊PID自整定控制及温度、流量和真空压力的多变量耦合控制，解决了基于多区