底喷式淬火槽结构的优化设计.pdf

第41卷第6期
全属熟
2016年
HEAT TREATMENT OF METALS
J une 2016
设备
底喷式淬火槽结构的优化设计
李新,张海,郑果,张小东
(河南理工大学机械与动力工程学院,河南焦作454003)
摘要:为改善底喷式淬火槽的冷却均匀性,从入水口方向和变径方面对淬火槽结构进行优化,研究了不同淬火槽结构对淬火冷却的
影响。结果表明:在相同边界条件下,入水口方向改为切向后,钢管两侧流速有了显著提高,可有效提高淬火槽的冷却能力;采用过
流截而逐渐收缩的变截而淬火槽,剝管轴向及内、外壁而的冷却均匀性均优于等直径淬火槽。
关键词:底喷式淬火槽;冷却均匀性;切向入水口;变直径
中图分类号:TG155文献标志码;A文章编号:02546051(2016)06-0188-05
Optimization design of structure of bottom spray quenching tank
Li Xin, Zhang llai, Zheng Guo, Zhang Xiaodong
(School of Mechanical and Power Engineering, Enan Polytechnic University, Jaozuo Ilenan454003, China)
Abstract: To improve the cooling uniformity of o tom spray quenching(BS@),the structure of quenching tank was optimized by changing
the inflow direction of water and variable diameter quenching tank. the influence of quenching cooling at different quenching tank structure
was udied. The results show that the flow rate on either side of the steel tube is improved significantly when the inlet direction changes into
tangential under the same boundary conditions, and the cooling capacity of quenching tank are improved effectively. Through the use of the
variable cross-setion quenching tank, the cooling uniformity of axial or the cooling uniformity of both inside and outside of the Lube surface is
more superior than the uniform diameter quenching tank
Keywords: bottom spray quenching tank; cooling uniformity; tangential inlet; variable diameter
淬火工艺足通过金属工件在淬火介质中的快速冷效果。利用湍流强度较高的水流快速有效地破坏换热
却,改变其内部组织,最后获得所需性能的重要于过程中形成的汽膜,使蒸汽膜阶段持续的时间非常短
段。在整个淬火过程中,冷却强度对钢的溶火结果暂,几乎是直接进入到沸腾阶段,有利于改善钢管的淬
的影响很大。冷却强度一方面収决于淬火剂的冷却能火质量。但是就当前研究的淬火槽尺寸,钢管内、外壁
力,另一方面取決于淬火槽的冷却能力。而淬火介质的冷却速度还存在不一致的问题。
的冷却能力和淬火槽的冷却能力未必是一致的2
本文在原有淬火槽尺寸(d500mm(外筒)xd300m
对于生产和科研的实际淬火操作米说,冷却能力不仅(内筒))的基础上对底式淬火槽结构进行优化,以进
仅是淬火剂的冷却能力,更重要的是淬火槽整个系统一步提高淬火槽冷却效率,改善钢管淬火冷却的均匀
的冷却能力。 Khayskii等的研究表明,淬火件产性。应用 FLUENI软件对底喷式淬火过程中淬火槽介
生开裂和畸变的主要原因是淬火冷却的不均匀性,而质流场及工件温度场进行仿真模拟,研究淬火槽结构对
不是介质木身。因此对淬火槽内介质流场进行研究以介质流场的分布及工件温度场变化的影响,为优化设计
提高淬火冷却的均匀性对减少工件的淬火开裂和畸后的淬火槽工と参数的确定提供重要的参考依据
变、淬火槽的设计、淬火冷却过程模拟和实现控制冷却
的目的具有重要意义。而淬火槽内的介质流场的分布1结构参数及仿真设置
与溶火槽的形状、结构以及工件的形状和所处的位置1.1工件及淬火槽结构参数
等因素有关。
钢管尺寸为430mm(外径)x30mm(壁厚)x
文献[6]提出的底唢式淬火技术作为一种新型的1000m(长度);淬火槽原始尺寸为d500m(外筒)
淬火工ど,对于厚壁钢管的淬火可以达到理想的淬火300mm(内筒)x3000m(长度);入水口直径为
200
收稿日期:2015-10-01
1.2材料及边界条件的设置
作者简介:李新(1988-),男,硕上:研究生,主要研究方向为热处埋工
模拟采用的淬火介质为水,认为是不可压缩流体,
艺及机械设计,E-maill:415065067@qq.com。通讯作者:张海,教授,
联系电话:18639160018, .-mail
并考虑流体粘性,其物性参数选用软件材料库中给定
doi:10.13251/j.is.02546051.2016.06.045
的参数;钢管材料为27SiMn钢,其热物性参数随着材