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气淬高炉渣珠强化冷却凝固过程数值仿真

中国冶金 2024年第9期34卷 34-44页

作者：孙瑞靖康月邵宸邢宏伟李学东刘超华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210

高炉熔渣强化破碎工艺是利用高速气体混入强化介质将熔渣破碎成渣珠,强化介质的加入能大幅度增大粒化过程中的破碎动能,改善熔渣破碎粒化效果,加大渣珠冷却速率,提高粒化高炉渣珠非晶态含量和高炉渣资源化利用价值。以固态粉状熔渣作为... 详细信息

高炉熔渣强化破碎工艺是利用高速气体混入强化介质将熔渣破碎成渣珠,强化介质的加入能大幅度增大粒化过程中的破碎动能,改善熔渣破碎粒化效果,加大渣珠冷却速率,提高粒化高炉渣珠非晶态含量和高炉渣资源化利用价值。以固态粉状熔渣作为强化冷却介质研究渣珠凝固换热过程,采用流体力学计算方法建立单颗粒渣珠强化冷却二维模型,探究有冷核渣珠和无冷核渣珠的凝固换热温度场、速度场和压力场差异,研究了不同气流速度、渣珠直径和冷核直径对渣珠完全凝固时间和冷却速率的影响规律。结果表明,气淬高炉熔渣液滴在冷核和外部气流共同作用下冷却凝固,强化冷却介质的加入使冷却速率增加;在直径为2.0 mm、相对速度为20 m/s、加入直径为0.5 mm的冷核条件下,渣珠凝固时间较无冷核缩短0.65 s;完全凝固时间随着气流速度的增加、渣珠直径的减小及冷核直径的增大而缩短;冷却速率随着气流速度的增加、渣珠直径的减小及冷核直径的增大而增大。研究结果可为高炉渣高值资源化利用提供理论支撑。

关键词：高炉熔渣强化冷却数值仿真凝固换热资源综合利用

压力在高品质特殊钢凝固过程中的强化冷却机理研究

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压力在高品质特殊钢凝固过程中的强化冷却机理研究

作者：祝君辉东北大学

学位级别：硕士

压力作为一个重要的物性参数可以显著改善铸锭铸型界面处换热条件,进而对铸锭的凝固质量和机械性能产生十分重要的影响。然而,目前对于加压凝固的研究多集中在有色冶金领域,尤其是压力对界面换热的影响在钢铁冶金领域的研究鲜有报道。... 详细信息

压力作为一个重要的物性参数可以显著改善铸锭铸型界面处换热条件,进而对铸锭的凝固质量和机械性能产生十分重要的影响。然而,目前对于加压凝固的研究多集中在有色冶金领域,尤其是压力对界面换热的影响在钢铁冶金领域的研究鲜有报道。本文利用温度和气隙测量实验对铸锭凝固过程中的温度和气隙变化规律进行了测量,并结合ProCAST软件建立的加压凝固热应力计算模型,研究了凝固压力对界面气隙和换热系数的影响,本文的主要研究内容和结论如下:(1)设计了加压条件下进行温度和气隙测量的实验装置,并对0.15MPa凝固压力下18Cr18Mn高氮奥氏体不锈钢冷却温度和铸锭铸型间气隙的变化进行了测量,结果表明,界面气隙的最大值为0.75mm。对比0.15MPa、1MPa和2MPa凝固压力下的测温曲线可知,增加凝固压力可以显著提高铸锭的冷却速率。(2)基于对加压凝固条件下铸锭的受力分析,利用ProCAST软件建立了加压凝固热应力模型,并结合温度和气隙实验测量数据,验证了加压凝固热应力模型,结果表明在考虑界面热阻的条件下,温度和气隙的模拟结果与实验吻合良好,因而本模型准确性较好,可信度高,所采用的物性参数和初始条件合理,可进行加压下温度场和应力场的模拟计算。(3)利用加压凝固热应力模型对不同工艺参数(凝固压力、钢液浇注温度、铸型预热温度和保护气氛)下的界面气隙进行了模拟计算。结果表明:随着凝固压力增加,界面气隙逐渐减小,即加压可以有效改善界面换热条件,提高界面换热系数;钢液的浇注温度越高,保护气体的导热系数越大,铸锭和铸型间气隙越大;提高铸型预热温度将导致铸锭内部凝固温度梯度减小和热应力越小,界面气隙随之减小。(4)凝固过程中界面换热系数和气隙随压力变化的实验和模拟数据分析表明,压力提高对界面换热系数的影响主要体现在气隙的形成,界面换热系数反算结果可以看出,界面换热系数呈现随压力增大的趋势;不同凝固压力下气隙的理论和模拟结果亦表明凝固压力增加界面气隙明显减小。(5)结合气体导热系数随压力变化的数学模型,分析了不同气体导热系数随压力的变化规律,压力在高温下对气体导热系数影响更加明显;压力强化冷却主要体现在增加凝固压力大幅度减小界面气隙,增大了介质气体的导热系数,进而增大界面换热系数;同时,增加凝固压力也在一定程度上增加了辐射换热系数,气隙产生后主要传热方式为气体导热传热。

关键词：压力高氮奥氏体不锈钢界面换热系数气隙强化冷却

动力机械零件淬火时的强化冷却——提高零件工作可靠性的方法

同方学位论文库评论

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国外金属热处理 1990年第6期11卷 44-49页

作者： И.А.БОРИСОВ 管鄂武汉水利电力学院

近年来,在大型零件的热处理实践方面,特别注意淬火冷却过程的强化冷却问题,例如在水中深冷。用水作为冷却介质,要求研制专用的低碳结构钢,以及对淬火过程零件热应力状态进行试验和计算分析(图1,略)。在这些研究的基础上制定了一系列重... 详细信息

近年来,在大型零件的热处理实践方面,特别注意淬火冷却过程的强化冷却问题,例如在水中深冷。用水作为冷却介质,要求研制专用的低碳结构钢,以及对淬火过程零件热应力状态进行试验和计算分析(图1,略)。在这些研究的基础上制定了一系列重要的动力机械零件的加速冷却规范: 1) 功率为1000兆瓦的低压透平圆柱形转子轴,重量约180吨,转子体直径1800毫米,转子材质为29ХН3М2ФАА钢——由奥氏体化温度850℃在水中冷却1小时,油中冷却14小时,然后在630℃回火40小时。经这种处理后,获得以下机械性能组合:σ_(0.2)=600～71 牛/毫米~2;

关键词：机械零件淬火强化冷却

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底吹炉喷枪强化冷却仿真优化

有色冶金节能 2020年第6期36卷 43-48页

作者：余跃李东波陈学刚裴忠冶苟海鹏王书晓中国恩菲工程技术有限公司北京100083

针对现有喷枪冷却效果不佳的问题,对喷枪结构进行改进,将喷枪的外管内壁由光滑改为花纹结构,并对喷枪内的流动过程及喷枪周围枪口砖温度场进行模拟研究。仿真模拟结果表明,改进后的喷枪冷却效果明显优于原始喷枪,特征区域的平均温度降低... 详细信息

针对现有喷枪冷却效果不佳的问题,对喷枪结构进行改进,将喷枪的外管内壁由光滑改为花纹结构,并对喷枪内的流动过程及喷枪周围枪口砖温度场进行模拟研究。仿真模拟结果表明,改进后的喷枪冷却效果明显优于原始喷枪,特征区域的平均温度降低了81 K,最高温度降低了60 K。此外,通过提高喷枪进口的气体压力和质量流量,使原始喷枪的冷却效果达到改进后喷枪的冷却效果,以计算改进后喷枪的能耗指标和物耗指标。结果表明,在本文冷却效果工况下(外管特征区域的平均温度为897 K左右),改进后喷枪的能耗指标降低了22.9%,物耗指标降低了38.9%。

关键词：底吹炉喷枪结构优化强化冷却数值模拟

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采用强化冷却改善热轧中碳钢管综合机械性能

轧钢 1988年第4期 6-8页

作者：陈俊森纪志华王维强上海第一钢铁厂

1.前言热轧钢管生产中常出现轧后塑性指标偏低出格问题,尤以壁厚S>8mm的厚壁钢管为甚。就碳素结构钢而言,不同含碳量的厚壁钢管都易出现这一性能缺陷,尽管其表现形式大致相同,但产生这一缺陷的原因却不同。

关键词：机械性能钢管力学性质金属管强化冷却碳素钢中碳钢晶粒粗大混晶组织

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高炉强化冷却与风口喂线护炉实践

山西冶金 2013年第2期36卷 52-53,80页

作者：王付华庄新军山东钢铁股份公司莱芜分公司山东莱芜271104

针对高炉炉役后期,炉缸侧壁温度容易急剧升高且难以控制的特点,采用提高炉缸局部侵蚀部位的冷却强度与传统风口喂线相结合的方法,达到了快速降低或控制炉缸侧壁温度的目的,杜绝烧穿事故,实现护炉期间的安全生产。

关键词：高炉护炉强化冷却风口喂线

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透平叶片中腔的强化冷却研究

航空动力学报 1987年第4期 355-357页

作者：张玉明顾维藻刘长春中国科学院工程热物理研究所

肋粗糙表面在透平叶片冷却中已有实际应用。为更有效地提高冷却效果,在叶片内腔壁面设置肋-槽型复合粗糙元是一种有力措施(见图1)。由于在肋间加了槽,从而加强了粗糙元对流体的连续性扰动,同时换热面积也有所增加。文献[1]以水和二甲苯... 详细信息

肋粗糙表面在透平叶片冷却中已有实际应用。为更有效地提高冷却效果,在叶片内腔壁面设置肋-槽型复合粗糙元是一种有力措施(见图1)。由于在肋间加了槽,从而加强了粗糙元对流体的连续性扰动,同时换热面积也有所增加。文献[1]以水和二甲苯为介质在肋-槽型复合粗糙环形通道中进行的换热和阻力试验表明:复合粗糙面的换热强度高于肋粗糙表面,而流动阻力增加较小。

关键词：矩形通道阻力系数强化换热透平叶片强化冷却传热性质换热系数换热面积

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强化冷却改善热轧中碳钢管机械性能

上海金属 1988年第1期 61-61页

作者：陈俊森纪志华王维强上海第一钢铁厂

热轧钢管生产中常出现轧后塑性指标偏低出格的问题,其中尤以壁厚大于8mm的厚壁钢管为甚,并一度成为生产中迫切需要解决的问题,见表1。

关键词：机械性能钢管力学性质金属管强化冷却碳素钢中碳钢轧制温度终轧温度

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利用塑料水管易于加密以强化混凝土冷却

水利水电技术 2008年第5期39卷 36-39页

作者：朱伯芳吴龙珅杨萍张国新中国水利水电科学研究院结构材料研究所北京100038

水管冷却是混凝土坝温度控制的重要措施,以前采用钢管,由于接头多,通常铺设在浇筑层面上,浇筑层中间很难铺设;塑料水管接头很少,管质柔软,在浇筑混凝土的过程中也能铺设,有利于改变水管间距。通过理论分析和实际计算表明,充分利用塑料... 详细信息

水管冷却是混凝土坝温度控制的重要措施,以前采用钢管,由于接头多,通常铺设在浇筑层面上,浇筑层中间很难铺设;塑料水管接头很少,管质柔软,在浇筑混凝土的过程中也能铺设,有利于改变水管间距。通过理论分析和实际计算表明,充分利用塑料水管易于加密的优点,可以大幅度地强化混凝土的冷却,降低混凝土温度应力,加快混凝土坝施工速度。计算结果说明,水管充分加密后,即使不预冷骨料,高温季节浇筑层厚3.0 m的混凝土坝块也可防止裂缝。

关键词：混凝土塑料水管加密间距强化冷却