本文關(guān)鍵詞：鋼管連續(xù)熱處理中感應加熱技術(shù)應用的數(shù)值模擬研究

  更多相關(guān)文章： 電磁感應加熱 無縫鋼管 工藝實驗 Deform軟件 數(shù)值模擬

【摘要】：隨著我國無縫鋼管行業(yè)的迅猛發(fā)展,高鋼級無縫鋼管成為社會的主流需求,在此需求下,無縫鋼管調(diào)質(zhì)熱處理成為越來越多的鋼管企業(yè)考慮的處理工藝。而作為清潔環(huán)保的感應加熱技術(shù),在鋼管連續(xù)熱處理過程中的應用研究也迫在眉睫。由于對感應熱處理生產(chǎn)線中的重要參數(shù)進行數(shù)值模擬,可以對實際技術(shù)與設(shè)備的開發(fā)起到指導作用,提高開發(fā)的效率、解決設(shè)計成本高、經(jīng)驗數(shù)據(jù)不準確等缺點。因此,本課題將連續(xù)感應加熱的數(shù)值模擬方法應用到實際的鋼管生產(chǎn)過程中,發(fā)現(xiàn)并解決了現(xiàn)階段存在的問題,對實際生產(chǎn)有重要的意義。本論文基于上述的原因與意義,簡單闡述了電磁感應定律、集膚效應、透入深度、圓環(huán)效應、端部效益等電磁感應加熱的基礎(chǔ)理論,并具體計算了感應熱處理生產(chǎn)線中的能量參數(shù)與能量損失,結(jié)合生產(chǎn)實際分析計算了感應加熱電效率與各參數(shù)的具體關(guān)系,結(jié)合常見的有限元數(shù)值分析方法對感應加熱原理在鋼管熱處理生產(chǎn)線中的應用進行了理論與方法的介紹,分析了感應加熱技術(shù)在連續(xù)熱處理生產(chǎn)線中面臨的具體問題,并為下文的研究做了理論鋪墊。利用Deform-3D軟件,針對不同頻率下的感應加熱過程進行了模擬,分析了頻率對感應加熱影響,總結(jié)了設(shè)計中頻率選擇的規(guī)律。由于感應加熱的過程是集膚效應與熱傳導共同作用的導致的,所以通過對感應加熱過程的模擬,分析這兩種加熱原理對徑向溫度均勻性,即內(nèi)外表面的溫差的影響,此外對感應加熱中出現(xiàn)的端部效應進行了數(shù)值模擬,并提出了優(yōu)化方案;針對感應加熱中加熱爐尺寸的選擇進行了研究,模擬了不同鋼管外徑與線圈內(nèi)徑的距離下的感應加熱過程,分析了不同間距對加熱效率的影響,提出了間距設(shè)計的一般原則。最后對模擬設(shè)計的感應加熱方案進行實驗驗證。簡介了感應調(diào)質(zhì)生產(chǎn)線的設(shè)備與工藝,并使用現(xiàn)場的鋼管感應調(diào)質(zhì)線進行實驗與數(shù)據(jù)采集,驗證模擬得出的頻率選擇方案、端部效應優(yōu)化方案的正確性。并檢測驗證了實驗產(chǎn)品的性能。本論文通過上述的研究內(nèi)容實現(xiàn)了無縫鋼管在感應加熱生產(chǎn)線上的加熱過程的數(shù)值模擬與分析,為感應加熱技術(shù)在鋼管連續(xù)熱處理生產(chǎn)線上的工藝設(shè)計與優(yōu)化提供了指導性的意見。
【關(guān)鍵詞】：電磁感應加熱 無縫鋼管 工藝實驗 Deform軟件 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：機械科學研究總院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG162.84
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 引言10-11
• 1.2 連續(xù)感應熱處理生產(chǎn)線概述11-13
• 1.2.1 連續(xù)式熱處理爐11-12
• 1.2.2 連續(xù)感應熱處理工藝概述12-13
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.4 課題的研究意義及內(nèi)容15-17
• 1.4.1 課題的研究意義15
• 1.4.2 課題的研究內(nèi)容15-17
• 第二章 感應加熱原理17-26
• 2.1 電磁感應加熱原理17-18
• 2.2 集膚效應與集膚深度18-19
• 2.3 感應加熱的圓環(huán)效應、端部效應19-20
• 2.3.1 圓環(huán)效應19
• 2.3.2 端部效應19-20
• 2.4 感應加熱能量參數(shù)20
• 2.5 感應加熱的能量損失20-22
• 2.5.1 熱傳導定律21
• 2.5.2 對流傳熱定律21
• 2.5.3 輻射傳熱定律21-22
• 2.5.4 感應加熱系統(tǒng)本身的能量損失22
• 2.6 感應器的電效率22-24
• 2.7 連續(xù)感應加熱的數(shù)值分析方法24-25
• 2.8 本章小結(jié)25-26
• 第三章 數(shù)值模擬理論與數(shù)學模型26-37
• 3.1 電磁場理論與數(shù)學模型26-29
• 3.1.1 電磁場理論26-28
• 3.1.2 數(shù)學模型28-29
• 3.2 溫度場理論與數(shù)學模型29-33
• 3.2.1 溫度場理論29-31
• 3.2.2 數(shù)學模型31-33
• 3.3 耦合場理論與數(shù)學模型33-36
• 3.3.1 耦合場理論33-34
• 3.3.2 數(shù)學模型34-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第四章 感應加熱數(shù)值模擬與分析37-51
• 4.1 Deform軟件的介紹與模擬過程37-39
• 4.1.1 Deform軟件的介紹37-38
• 4.1.2 電磁感應加熱的模擬過程38-39
• 4.2 連續(xù)感應加熱過程模擬的設(shè)計方案及模型建立39-42
• 4.2.1 設(shè)計方案39-40
• 4.2.2 三維模型建立及網(wǎng)格的劃分40-41
• 4.2.3 材料性能參數(shù)41-42
• 4.3 模擬結(jié)果及分析42-50
• 4.3.1 頻率的變化對加熱過程影響的模擬結(jié)果與分析42-46
• 4.3.2 集膚效應與熱傳導對鋼管加熱過程的影響與作用46-48
• 4.3.3 鋼管與線圈間距對鋼管感應加熱的影響48-49
• 4.3.4 端部效應對鋼管感應加熱的影響49-50
• 4.4 本章小結(jié)50-51
• 第五章 無縫鋼管的連續(xù)感應熱處理實驗51-63
• 5.1 感應熱處理設(shè)備51-57
• 5.1.1 感應加熱電源52
• 5.1.2 感應加熱線圈52-54
• 5.1.3 傳動系統(tǒng)54-55
• 5.1.4 感應加熱電容55-56
• 5.1.5 檢測系統(tǒng)56-57
• 5.2 連續(xù)感應加熱實驗57-62
• 5.2.1 實驗方案的制定57-58
• 5.2.2 實驗結(jié)果58-59
• 5.2.3 結(jié)果擬合及分析59-60
• 5.2.4 性能檢測60-62
• 5.3 本章小結(jié)62-63
• 第六章 結(jié)論63-64
• 參考文獻64-67
• 致謝67-68
• 在學期間發(fā)表的學術(shù)論文和參加科研情況68

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李敏寶;;大力發(fā)展感應加熱技術(shù)[J];金屬熱處理;1985年01期

2 沈慶通;感應加熱技術(shù)的近期發(fā)展[J];機械工人;2005年06期

3 翟瑞鋒;宋建東;王栓珠;常進明;;感應加熱技術(shù)節(jié)能降耗實例[J];金屬加工(熱加工);2009年05期

4 徐智;趙英杰;;感應加熱技術(shù)在鍛造領(lǐng)域中的應用[J];金屬加工(熱加工);2012年09期

5 馬濤;;感應加熱技術(shù)[J];柳鋼科技;2012年03期

6 陳金榮;;底盤零件的高頻電阻感應加熱技術(shù)[J];現(xiàn)代零部件;2013年08期

7 ;鍛造用感應加熱技術(shù)[J];電爐;1974年03期

8 王克友;于洪治;;工頻感應加熱技術(shù)在齒接手熱裝配中的應用[J];河北冶金;1983年02期

9 徐根應,蔡應生,安運錚;值得重視的高能量密度感應加熱技術(shù)[J];機械工程;1991年06期

10 俞勇祥;感應加熱技術(shù)的應用與發(fā)展[J];今日科技;1999年09期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 鄒鵬程;齊杰斌;高超;馬建陽;張瑞桃;;感應加熱技術(shù)在退火裝置中的應用[A];2014年全國鋼材深加工研討會論文集[C];2014年

2 呂德隆;孫寧;;感應加熱技術(shù)在工程機械中的應用[A];首屆七省區(qū)市機械工程學會科技論壇論文集[C];2005年

3 毛斌;陶金明;;連鑄中間罐通道式感應加熱技術(shù)[A];特鋼連鑄技術(shù)研討會論文集[C];2007年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王 宇;電磁感應加熱鍋爐[N];經(jīng)濟參考報;2003年

2 任荃;磁場變熱場節(jié)電50%[N];文匯報;2008年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 陳天翔;鋼管連續(xù)熱處理中感應加熱技術(shù)應用的數(shù)值模擬研究[D];機械科學研究總院;2015年

2 趙亞軍;電磁感應加熱技術(shù)的研究與應用[D];西北工業(yè)大學;2007年

3 李曉鵬;厚壁管感應加熱技術(shù)的研究與應用[D];西安石油大學;2010年

4 呂殿利;感應加熱技術(shù)在集油系統(tǒng)中的應用研究[D];河北工業(yè)大學;2005年

5 胡曉飛;平板式電磁感應加熱技術(shù)研究與實現(xiàn)[D];哈爾濱理工大學;2014年

6 呂宏;PWM&PFM控制感應加熱技術(shù)研究[D];浙江大學;2003年

，

本文編號：753333