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中厚板辊式淬火机冷却过程数学模型的研究及控制系统的建立

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中厚板辊式淬火机冷却过程数学模型的研究及控制系统的建立
论文目录
 
摘要第1-8页
ABSTRACT第8-11页
目录第11-16页
第1章 绪论第16-32页
  1.1 前言第16-17页
    1.1.1 国外中厚板热处理行业现状第16页
    1.1.2 国内中厚板热处理行业现状及存在问题第16-17页
  1.2 中厚板淬火设备及工艺技术的发展第17-25页
    1.2.1 中厚板淬火设备的发展第17-20页
      1.2.1.1 国外辊式淬火机介绍第18-19页
      1.2.1.2 国内辊式淬火机的发展第19-20页
    1.2.2 中厚板淬火工艺技术的发展第20-25页
      1.2.2.1 冷却介质和冷却方式的发展第20-22页
      1.2.2.2 淬火工艺自动化的发展第22-25页
      1.2.2.3 淬火过程数值模拟的发展第25页
  1.3 中厚板淬火技术存在的问题第25-28页
    1.3.1 淬火过程自动控制第26页
    1.3.2 淬火过程数学模型精度第26-27页
      1.3.2.1 与温度有关的非线性参数计算第26-27页
      1.3.2.2 淬火过程参数测量第27页
    1.3.3 淬火机喷水系统精确控制第27-28页
    1.3.4 淬火过程模拟第28页
  1.4 本文研究的背景、目的及主要内容第28-32页
    1.4.1 本文研究背景及目的第28-29页
    1.4.2 本文研究主要内容第29-32页
第2章 以射流冲击换热为主的水冷模型的建立第32-77页
  2.1 高效喷水系统喷水规律及参数计算第32-44页
    2.1.1 辊式淬火机基本喷水规律第32-33页
    2.1.2 淬火机供水模型的建立第33-41页
      2.1.2.1 供水管路水力模型第33-39页
      2.1.2.2 供水管路水锤现象分析第39-41页
    2.1.3 水元法计算射流出流参数第41-44页
  2.2 冲击射流强化换热机理第44-46页
  2.3 冲击射流传热特性第46-52页
    2.3.1 Re及Pr计算第46-47页
    2.3.2 Nu计算及射流换热特性分析第47-52页
  2.4 射流冲击综合换热系数模型的建立第52-57页
    2.4.1 基于Nu分布的局部换热系数建模第52页
    2.4.2 基于反传热法的综合换热系数建模第52-57页
      2.4.2.1 淬火机各冷却段温降测定第53页
      2.4.2.2 综合换热系数影响因素分析第53-56页
      2.4.2.3 综合换热系数模型最终形式第56-57页
  2.5 射流冲击换热模型的建立第57-62页
    2.5.1 导热方程及边界条件第57页
    2.5.2 有限元模型与求解方法第57-60页
      2.5.2.1 二维有限单元模型第58-59页
      2.5.2.2 有限单元网格划分第59页
      2.5.2.3 时间步长确定第59-60页
    2.5.3 相变潜热处理第60-62页
    2.5.4 水冷冷却策略的制定第62页
  2.6 模型计算精度影响因素研究第62-73页
    2.6.1 氧化铁皮对钢板表面换热的影响第63-66页
    2.6.2 热物性参数模型的建立第66-73页
      2.6.2.1 钢种分类第66-67页
      2.6.2.2 热物性参数计算模型的建立第67-73页
  2.7 射流冲击换热模型的应用第73-76页
    2.7.1 模型实验室验证第73-74页
    2.7.2 现场测试验证第74页
    2.7.3 生产现场应用情况第74-76页
  2.8 本章小结第76-77页
第3章 汽雾冷却两相参数计算及换热模型建立第77-97页
  3.1 汽雾冷却系统概述第77-78页
  3.2 气液两相流耦合计算模型第78-88页
    3.2.1 气相分布规律及参数计算第78-82页
      3.2.1.1 气体管内流动基本规律第78-79页
      3.2.1.2 管内流速变化影响因素第79-80页
      3.2.1.3 供气管路压力计算第80-81页
      3.2.1.4 喷嘴气体出流计算第81-82页
    3.2.2 液相参数计算关联式第82-83页
    3.2.3 气液两相耦合计算第83-88页
      3.2.3.1 喷射角影响因素分析及计算模型建立第83-85页
      3.2.3.2 二级参数计算模型第85-88页
  3.3 基于大容器膜态沸腾的汽雾冷却换热机理研究第88-90页
  3.4 汽雾冷却综合换热系数模型建立第90-93页
    3.4.1 钢板表面气液膜厚度计算第90页
    3.4.2 汽雾冷却综合换热系数理论修正计算第90-91页
    3.4.3 汽雾冷却综合换热系数分布规律第91-93页
  3.5 汽雾冷却温降模型的建立第93-96页
    3.5.1 汽雾冷却策略第94页
    3.5.2 汽雾冷却温降模型的应用第94-96页
  3.6 本章小结第96-97页
第4章 空冷室强制风冷换热模型及空冷温度模型的建立第97-125页
  4.1 强制风冷技术简介第97-100页
    4.1.1 气体射流冲击技术概述第97-98页
    4.1.2 空冷室强制风冷系统概述第98-100页
  4.2 空冷室高速射流供风系统参数计算第100-105页
    4.2.1 强制风冷过程离散化分析第100-101页
    4.2.2 供风参数初始化计算第101-103页
    4.2.3 气体喷射温度计算第103-105页
  4.3 气体射流冲击换热系数的研究第105-112页
    4.3.1 Nu分布规律及对流换热系数理论计算第105-110页
      4.3.1.1 单喷嘴射流冲击换热实验结果及分析第106-108页
      4.3.1.2 多喷嘴射流冲击换热研究第108-110页
    4.3.2 集总参数法计算对流换热系数第110-112页
      4.3.2.1 集总参数法适用条件第110-111页
      4.3.2.2 对流换热系数经验模型的建立第111页
      4.3.2.3 变量处理第111-112页
  4.4 空冷室强制风冷换热模型的建立及应用第112-116页
    4.4.1 换热模型的建立第112-113页
    4.4.2 换热模型应用情况第113-116页
  4.5 空冷过程传热方式及传热特性第116-121页
    4.5.1 非接触空冷温降模型第116-117页
    4.5.2 对流换热系数计算方法第117-119页
      4.5.2.1 辐射换热系数替代法第117页
      4.5.2.2 热边界层法第117-119页
    4.5.3 辐射及对流换热影响因子第119-120页
    4.5.4 基于半无限体非稳态导热的接触空冷温降模型第120-121页
  4.6 空冷温降模型的应用第121-124页
    4.6.1 汽雾冷却前空冷温降计算第121-122页
    4.6.2 亚共析钢淬前空冷参数计算第122-124页
      4.6.2.1 模型的建立第122-123页
      4.6.2.2 模型验证及应用第123-124页
  4.7 本章小结第124-125页
第5章 典型钢种淬透层深度预测及固溶处理性能研究第125-147页
  5.1 中厚板淬透层深度定义第125-126页
  5.2 中低碳钢淬火过程组织演变规律第126-127页
  5.3 基于修正GROSSMANN法的中低碳钢淬透性预测模型第127-132页
    5.3.1 淬透性预测模型的建立第127-131页
      5.3.1.1 原始模型描述第127页
      5.3.1.2 基本临界直径的修正第127页
      5.3.1.3 单一合金元素的影响第127-129页
      5.3.1.4 合金元素交互作用影响第129-131页
    5.3.2 淬透性预测模型的验证第131-132页
  5.4 淬火临界冷却速率模型第132-138页
    5.4.1 基于CCT曲线的冷却速率计算第133-134页
      5.4.1.1 修正Maynier法第133-134页
      5.4.1.2 Eldis法第134页
    5.4.2 等温曲线法第134-136页
    5.4.3 临界冷却速率计算模型验证第136-138页
  5.5 辊式淬火机淬后淬透层深度计算第138-140页
  5.6 奥氏体不锈钢固溶处理性能影响因素研究第140-145页
    5.6.1 碳化物析出影响因素第140-142页
      5.6.1.1 化学成分对碳化物析出的影响第140页
      5.6.1.2 临界冷速对碳化物析出的影响第140-142页
    5.6.2 奥氏体不锈钢固溶处理对晶间腐蚀的影响第142-145页
      5.6.2.1 奥氏体不锈钢晶间腐蚀机理及合金元素的影响第142-143页
      5.6.2.2 加热温度及加热时间对晶间腐蚀的影响第143-144页
      5.6.2.3 冷却速率对晶间腐蚀的影响第144-145页
  5.7 本章小结第145-147页
第6章 中厚板辊式淬火机自动控制系统的建立第147-174页
  6.1 淬火机控制系统的构成第147页
  6.2 基于FUZZY-PID的淬火机喷水精确控制第147-157页
    6.2.1 淬火机PLC系统功能概述第147-148页
    6.2.2 现有系统传递函数计算第148-150页
    6.2.3 淬火机水量Fuzzy-PID控制第150-157页
      6.2.3.1 水量PID控制算法第150-152页
      6.2.3.2 水量模糊控制策略第152-157页
  6.3 自动淬火功能的实现第157-168页
    6.3.1 数据传递及功能触发的自动实现第157-165页
      6.3.1.1 淬火机自动通讯功能第157-161页
      6.3.1.2 淬火机精确跟踪功能第161-165页
    6.3.2 数据存取与自动收发功能的实现第165-168页
  6.4 淬火机过程控制系统的设计与实现第168-173页
    6.4.1 过程控制系统概述第168页
    6.4.2 过程控制系统结构第168-171页
      6.4.2.1 各模块函数构成第169-170页
      6.4.2.2 系统层次及功能分配第170-171页
    6.4.3 过程控制系统功能设计及实现第171-173页
      6.4.3.1 规程设定计算及在线修正功能第171-172页
      6.4.3.2 过程控制系统自学习第172-173页
  6.5 本章小结第173-174页
第7章 中厚板辊式淬火机模型及控制系统应用第174-185页
  7.1 RAL中厚板辊式淬火机设备技术参数第175-176页
  7.2 模型及控制系统实际使用效果第176-183页
    7.2.1 模型及控制系统考核结果第176页
    7.2.2 淬后钢板板型控制效果第176-178页
    7.2.3 淬火过程钢板温度控制效果第178-180页
      7.2.3.1 温度均匀性控制效果第178-179页
      7.2.3.2 温度模型计算精度第179-180页
    7.2.4 钢板淬后组织性能控制效果第180-183页
      7.2.4.1 性能测试结果第180-182页
      7.2.4.2 组织分析第182-183页
  7.3 中厚板辊式淬火机过程控制系统界面第183-184页
  7.4 本章小结第184-185页
第8章 结论第185-187页
参考文献第187-195页
附图及附表第195-202页
致谢第202-203页
攻读博士学位期间完成的工作第203-205页
作者从事科学研究和学习经历的简介第205页

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