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大型钢锭加热过程数值模拟与验证

原文作者:
  贾荣利,赵振慧
发布时间:
  2014-08-20
来    源:
  中国第一重型机械集团能源装备材料科学研究所
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摘要:对重量为44 t 的大型钢锭的锻前加热过程进行了数值模拟分析。介绍了钢锭的结构尺寸、材料的热物性参数以及数值模拟所需的边界条件,模拟得到了加热过程中钢锭的升温曲线。在加热过程中对钢锭内部温度进行了测量,结果表明模拟结果与实测结果基本吻合。
    大型锻件是冶金、能源、交通和化工等行业中重大装备上的关键性零部件, 如核电设备的反应堆压力壳、发电机转子、加氢反应器和轧辊等。钢锭是大型锻件等产品的基础材料, 控制钢锭在加热过程中的升温速率和内部温度均匀性是非常重要的, 它将直接影响到后续加工工艺过程和产品的最终质量[1]。为了保证产品质量和性能要求,通常在制定加热工艺时会倾向于采取比较保守的工艺规范,耗时较长,这样会大大增加能源的消耗。因此,在保证钢锭加热质量的前提下,缩短加热时间对节能减排、提高生产效率等具有重要的经济和社会效益。由于大型锻件尺寸较大,进行实物研究可能性不大, 单凭经验又很难制定或优化合理的热处理工艺。利用计算机模拟技术可以合理地制定加热工艺,更好地提高产品质量,从而取得更好的经济效益[2-5]。本文基于44 t 钢锭建立了计算模型,分析了钢锭在加热过程中的温度变化,并与实测数据进行了对比,为钢锭加热工艺的制定提供了依据。
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