大型筒節(jié)感應加熱仿真模擬及熱處理實驗研究.pdf

1、大型筒節(jié)是核電、石油化工、煤液化等裝備的關鍵部件，隨著我國的能源產(chǎn)業(yè)結構逐漸向低碳經(jīng)濟和清潔能源的方向發(fā)展，核電、石化、航天等領域?qū)Υ笮屯补?jié)的質(zhì)量要求越來越嚴格。大型筒節(jié)的熱處理一般采用臺車式電阻爐或火焰爐加熱，其加熱效率低下，能耗高，對環(huán)境污染嚴重,不能滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的要求。而感應加熱技術能克服以上缺點，加熱速度快、效率高、不產(chǎn)生煙氣和煙塵，符合節(jié)能環(huán)保的理念，是我國工業(yè)發(fā)展的趨勢所在。本文研究了大型筒節(jié)感應加熱裝置設計，仿真模擬及

2、其快速熱處理工藝。
　　首先，建立了大型筒節(jié)熱處理數(shù)值模擬過程中所涉及的電磁場、溫度場、應力場和組織場的多場耦合數(shù)學模型，計算了加熱和空冷過程的對流換熱系數(shù)和輻射換熱系數(shù)以及噴水冷卻換熱系數(shù)。
　　其次，研究了大型筒節(jié)2.25Cr1Mo0.25V鋼連續(xù)加熱過程中的奧氏體化相變動力學。通過實驗測得了筒節(jié)鋼在不同的加熱速率0.02~10℃/s下的奧氏體化膨脹曲線，利用J-M-A模型對實驗數(shù)據(jù)進行分析，確定了模型中所涉及的參數(shù)：奧

3、氏體化相變激活能Q為479.8kJ/mol，J-M-A指數(shù)n約為1.0782，指前因子lnk0約為45.6。
　　再次，設計了大型筒節(jié)感應加熱爐裝置，并基于有限元軟件模擬了筒節(jié)感應加熱過程。針對感應加熱過程尖角效應問題，提出了以下三種解決方案。其中，方案3在筒節(jié)端部焊接熱處理環(huán)，同時在端部線圈處添加導磁體，不僅能去除尖角效應，且整體加熱效果較好。對比研究了矩形線圈感應加熱方式與傳統(tǒng)的電阻爐加熱方式和螺旋線圈感應加熱方式下大型筒節(jié)正