特厚钢板阵列射流淬火的表面换热

采用特厚钢板专用辊式射流淬火试验装置和多通道钢板温度记录仪,测试出射流速度3.39~26.8 m·s-1、雷诺数12808~117340、水流密度978.7~6751.5 L·(m2·min)-1条件下,84 mm厚钢板淬火冷却曲线;进而基于反传热修正方法计算高温钢板淬火过程壁面温度和热流密度,描绘出沸腾曲线,分析多束圆孔阵列射流对特厚钢板淬火表面换热的影响.结果表明:射流速度、水流密度等参数影响钢板表面射流滞止区和平行流区换热机制,进而影响最大热流密度分布.射流速度较低时,壁面平行流区观察到混合换热和"热流密度肩"现象;随射流速度增大,膜沸腾换热机制消失,最大热流密度移至较低壁面过热度处.相关研究将对特厚钢板淬火过程温度场计算和组织性能调控提供有益的帮助.     

冷却方式对特厚钢板淬火温度均匀性的影响

对特厚钢板采用水槽浸入淬火和超快冷连续淬火两种方式,对比分析持续冷却和间歇冷却对特厚钢板心部、近表面冷速以及厚向温度均匀性的影响规律,阐述特厚钢板淬火特有的心部导热和表面换热特征,建立优化的淬火工艺规程.结果表明,相比于持续连续式淬火,间歇连续式淬火能够在保持特厚钢板心部冷速不降低的前提下,显著减缓钢板表面冷速,提高了厚向温度均匀性.当水冷/空冷时间比为14左右时,优化效果最为明显.     

缝隙冲击射流淬火对流换热的影响因素

采用有限元方法对非淹没缝隙射流冲击区单相对流换热进行数值模拟.结合辊式淬火冷却的特点,分析了缝隙射流冲击区对流换热的影响因素如射流速度、射流出口距冲击板的距离(高度)、喷嘴宽度、射流出口速度方向与冲击板之间的夹角、水温等.结果表明:在淬火100 mm厚钢板时,经济实用的工艺参数为射流速度40～45 m.s-1,射流出口距冲击板的距离(高度)20 mm,喷嘴宽度2 mm,射流出口速度方向与冲击板之间夹角45°,水温10～35℃.     

中厚板辊式淬火机淬火过程的温度场分析

通过建立中厚板辊式淬火机淬火过程的热传导控制方程,分析了热交换系数、淬火方式对中厚钢板淬火过程中温度场的影响.分析表明,淬火过程中,一定厚度的钢板,换热系数在一定范围内增大时,对流换热边界条件对钢板表面及内部温度变化影响效果显著;中厚板辊式淬火机淬火过程的特点在于,钢板首先通过冷却强度很大的高压淬火区冷却,使板材内部保持很大的温度梯度,从而保证板材获得较大的冷却速度;在较低冷却强度的低压淬火区完成淬火过程,板材内部温度梯度减小,可降低板材内部热应力.     

定向凝固技术的发展及在特厚钢板生产中的应用

定向凝固技术是制备具有单一取向组织和高力学性能材料的有效方法.就定向凝固技术的原理、发展状况及其在特厚钢板生产中的应用作了综合阐述.     

射流流化床不同环隙气速下射流深度的研究

以4种单一组分、3种混合组分为实验物料,研究了射流流化床不同环隙气速下射流深度的变化规律.利用6支Pitot管组成的电磁阀循环切换装置,考察了射流动量的轴向分散.结果表明,射流深度随射流气速的增大而增大;当射流气速相同时,喷口直径增大射流深度增加.射流周围环隙气速由0变为2.5倍最小流化气速时,射流深度降低;射流周围环隙气速由2.5增为3倍最小流化气速时,射流深度不变.提出了预测混合物床层不同环隙气速下射流深度的关系式.     

湍流射流火焰传热和防火实验研究

为避免火焰穿透防火舱密封造成额外安全风险,对防火实验用油燃烧器火焰的射流传热特性进行了研究,根据传热分析和实测温度探索了防火墙导热的温度变化规律。在分析波纹套密封防火实验失败原因后,通过选择合适硅橡胶材料,进行特殊纤维铺层布置,增设了轻质隔热垫,实验验证了隔热垫厚度(层数)和面积对隔热效果的影响。研究表明：无隔热防火墙过余温度在初始非定常阶段呈指数增长,高温导致波纹套根部自燃。芳纶1313纤维可促进硅胶形成致密强韧的绝热壳,织物界面可造成耗能的湍流,能有效隔热,同时通过覆盖足够面积花瓣式内孔的多层隔热垫,增加热阻,可明显降低背温实现柔性密封防火。     

方柱微结构芯片射流冲击流动沸腾换热实验研究

对喷射条件下的电子芯片在FC-72中的流动沸腾换热进行了研究,并和同工况下的光滑芯片作了对比.实验选取的工况如下:过冷度为25、35℃;横流速度Vc为0.5、1、1.5m/s;喷射速度Vj为0、1、2m/s.实验采用的硅片尺寸为10mm×10mm×0.5mm,通过干腐蚀技术在其表面加工出30μm×120μm、50μm×120μm的方柱微结构.实验表明,所有芯片的换热性能都随过冷度和流速的增加而提高,方柱微结构能明显地强化芯片换热,而射流冲击进一步提高了芯片在高热流密度下的换热性能.同一横流速度下,喷射速度越大,换热性能越好,尤其是Vc=0.5m/s、Vj=2m/s时,强化效果最显著.随着横流速度的增加,射流冲击的强化效果减弱,临界热流密度值增幅减小.     

四喷嘴圆形冲击射流局部传热性能的实验研究

应用萘升华传质/传热比拟技术,对喷嘴组圆形射流在不同喷嘴到被冲击表面距离(2≤H/D≤8),在4×103≤Re≤1.0×104范围内,进行了局部传质/传热实验,研究了不同喷嘴到被冲击表面距离和不同Re数对喷嘴组圆形射流局部换热特性的影响.研究结果表明,实验条件下,喷嘴组空气射流局部Na数呈对称分布,在附加驻点区换热与驻点区有所不同,被冲击表面中心处的换热处于最不利的位置.对喷嘴组中每一个射流而言,换热系数沿径向的变化与单个圆形射流的变化不同,靠近被冲击面中心的一侧换热系数下降较快.     

厚规格钢板在ACO中极限冷却速度研究

通过数值模拟方法对钢板冷却过程温度变化进行研究,分析冷却速度随换热系数的变化规律.结果表明,随着表面换热系数增大,冷却速度呈S形,逐渐达到一稳定值.随着换热系数的增大,当冷却结束时,钢板表面温度接近于冷却水温度,冷却速度达到极限值.极限冷却速度远大于加速冷却和超快速冷却的冷却速度.极限冷却速度随钢板厚度的增大、开冷温度...     

深度学习在中厚板轧后超快速冷却系统中的研究与应用

传热系数是冷却控制模型的核心参数.传统学习模型对传热系数的修正存在不稳定、鲁棒性不强等问题.为解决上述问题,进一步提高控制精度,基于深度学习技术,建立了传热系数自学习的深度神经网络,对神经网络框架的超参数进行了优化和算法选型,增强控冷模型的稳定性.通过在某钢厂3500mm中厚板生产线的应用验证,采用深度学习的控冷模型对终冷温度预报精度有明显提高,鲁棒性较强,满足现场实际生产的需要.     

钢板超快速冷却条件下换热实验研究

采用汽雾射流冷却方式,在射流角为0°~60°时,研究了10 mm厚不锈钢板轧后超快速冷却过程中表面射流流动结构、换热区分布和钢板温降规律,分析了倾斜射流对钢板表面热流密度和冷速的影响.结果表明:射流角通过改变钢板表面滞止区和横向流区面积、水流密度、介质流动形态和流动速度,影响钢板表面换热形式和热流密度分布,进而影响超快速冷却冷速;射流角为30°时钢板平均冷速和临界热流密度均达到最大值,分别为146.5℃/s和2.75 MW/m~2.     

热轧带钢超快速冷却过程的换热分析

采用有限差分数值计算方法,确定了热轧带钢实现超快速冷却的综合对流换热系数范围,对于厚度为3~4 mm的带钢,实现300~400℃/s超快速冷却速率所需的带钢表面对流换热范围约为(4~8)kW/(m2.K).分析了水冷过程中带钢表面的局部换热机理,认为冷却系统实现超快速冷却的关键在于扩大带钢表面射流冲击换热区的面积.温度场的计算分析表明,与层流冷却相比,超快速冷却条件下厚度方向的温度梯度显著增大,有必要在超快速冷却技术的实际应用中考虑厚度方向温度梯度的影响.     

Q960E超高强钢板控温淬火试验研究与应用

利用宽厚板厂辊式淬火装备,对比分析了控温淬火和常规淬火工艺对不同厚度Q960E工程机械用超高强钢板组织性能的影响,获得了两种淬火工艺下钢板淬火后组织和力学性能.结果显示:20,30和40mm 厚Q960E钢板控温淬火至终冷表面温度40℃,可节约淬火装备用水量40%以上,淬后钢板表面质量优异,钢板平直度≤3mm/m.与常规辊式淬火组织明显不同,控温淬火后,钢板发生余热自回火,其近表面、1/4厚度和1/2厚度位置处均为自回火马氏体组织.Q960E钢板控温淬火后综合力学性能优异,平均维氏硬度≥420,略高于常规辊式淬火,钢板屈服强度>980MPa,抗拉强度>1000MPa,伸长率＞14%,钢板塑性良好,-40℃ 冲击功>44J.     

L12378圆形射流冲击和浸没冷却传热

以最新微电子设备冷却剂L12378为工质,首次试验研究了用圆形自由射流冲击模式电子芯片的局部对流换热的情况,测定了驻点换热系数的径向分布,发现驻点换热随射流Re数和热流密度的增加及喷嘴直么和喷距的减小而增强,自然对流数据表明小尺寸换热率比预算值高出3倍,严格按照沸腾传热试验程序得到了过冷度为24K时的池沸腾传热曲线。     

XGCF62钢板辊式淬火工艺开发与应用

依托国产中厚板辊式淬火机装备技术,通过理论模拟计算和工业试验进行了高品质锅炉压力容器板XGCF62淬火工艺及品种开发.应用有限差分方法,建立了中厚板淬火过程温度场计算模型,分析了不同辊式淬火工艺参数下钢板心部温度变化趋势;通过工业对比试验,研究分析了不同淬火工艺参数对淬后钢板金相组织和力学性能的影响.应用理论计算结果,在新钢厚板厂进行6～60 mm厚XGCF62钢板大批量淬火生产,淬后钢板板形良好,性能优异.     

圆形喷嘴内部结构对射流冲击换热性能的影响

研究了内部结构分别为柱状和锥状喷嘴的射流冲击换热性能.在初始条件和边界条件相同的情况下,利用计算流体力学软件Fluent对两种喷嘴的冲击换热过程进行了热流耦合模拟.对流固交界面的压力、剪切力、湍流强度、对流换热系数等流场和温度场数据进行对比分析.模拟结果表明,锥状结构喷嘴的射流冲击换热性能明显优于柱状结构的喷嘴.所得结论对热轧钢超快速冷却设备喷嘴的设计具有指导意义.     

芯片冷却过程旋转冲击射流换热特性的数值模拟

采用数值仿真的方法模拟了旋转冲击射流的换热过程,分析了换热过程中喷射孔径、喷射间距、旋转角速度以及流场分布特性对射流冲击换热的表面传热系数与平均换热效果的影响。结果表明,3mm孔径的平均换热效果要强于相同Re数下6mm孔径,而且,大孔径射流时的平均传热系数受角速度的影响要比小孔径时大。角速度的增加使换热板上最大换热系数减小且由驻点向外偏移,加入旋转可以使板上的换热更加均匀,表现为角速度越高,平均表面传热系数曲线越平坦。以上规律为旋转冲击射流在高密度电子芯片散热中的应用提供了理论参考。