熱處理生產(chǎn)線自動(dòng)上料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、數(shù)值模擬作為除了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究之外的另一個(gè)重要科研手段，在熱處理工藝研究中已受到日益重視，并被廣泛應(yīng)用。本課題就是數(shù)值模擬與傳統(tǒng)熱處理工藝相結(jié)合的一種研究方向：用模擬方法對(duì)傳統(tǒng)熱處理設(shè)備的研制和更新進(jìn)行有效的研究。從現(xiàn)有資料可知，國(guó)內(nèi)對(duì)于網(wǎng)帶爐的研究還停留在傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)制造和實(shí)驗(yàn)更新上，很少有人利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)來指導(dǎo)和研發(fā)網(wǎng)帶爐的更新和制造，本課題就是對(duì)這一研究方法的有益嘗試。 由于特別適合于品種、數(shù)量和工藝變化大的場(chǎng)合，可控氣

2、氛網(wǎng)帶式滲碳爐現(xiàn)已成為最受重視的熱處理設(shè)備之一。針對(duì)某廠家研制的智能型網(wǎng)帶式生產(chǎn)線，利用FLUENT軟件模擬了實(shí)際工作狀態(tài)下加熱爐內(nèi)部氣體流場(chǎng)的狀況，目的在于分析爐內(nèi)碳勢(shì)的分布狀況。并對(duì)現(xiàn)有爐體進(jìn)行改造，以期實(shí)現(xiàn)在整個(gè)滲碳過程中對(duì)碳勢(shì)進(jìn)行臺(tái)階式精確控制。 模擬結(jié)果表明，爐內(nèi)滲碳有效區(qū)域內(nèi)氣體速度比較均勻，網(wǎng)帶附近的氣體速度相對(duì)較大，入料口和出料口處的氣體流動(dòng)比較緩慢，氣體在入料口處速度較大。同時(shí)，爐內(nèi)壓力分布較均，與工件接觸

3、面的壓力分布均勻且達(dá)到了滲碳工藝所需要求。模擬結(jié)果表明這符合實(shí)際生產(chǎn)所需和設(shè)備的設(shè)計(jì)目的，與實(shí)際情況基本吻合。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于各風(fēng)扇間的干擾比較明顯，氣體流場(chǎng)在爐內(nèi)分布不夠理想。 根據(jù)模擬結(jié)果，提出了加入擋板的修正方案。結(jié)果表明，加入擋板后所劃分的四個(gè)區(qū)間內(nèi)，氣體流動(dòng)均勻性有一定提高，且有相對(duì)獨(dú)立的流動(dòng)區(qū)域。檔板的存在使得爐內(nèi)和工件所在處的壓力分布非常均勻，因而起到了比較理想的隔離作用，使各區(qū)間的氣體流場(chǎng)有所不同。這對(duì)于爐內(nèi)碳勢(shì)

4、分區(qū)獨(dú)立控制具有很好的現(xiàn)實(shí)意義。在將原有設(shè)備按此方案進(jìn)行改造后，從實(shí)際工件的對(duì)比中也證明了這一方案的優(yōu)勢(shì)。不過這一方案存在有待提高之處，一是擋板與網(wǎng)帶的距離較大，實(shí)際上區(qū)域間仍然存在少量氣流的干擾。二是入料口的引流作用導(dǎo)致其附近氣流速度有一定增加。會(huì)使得工件表面積碳，且造成浪費(fèi)。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出了對(duì)該方案的優(yōu)化。模擬結(jié)果顯示，優(yōu)化后所劃分的八個(gè)區(qū)域內(nèi)，氣體的流動(dòng)和壓力的分布都有很明顯的獨(dú)立性，這是與擋板和網(wǎng)帶間的距離的減小

5、，以及擋板的增加相關(guān)的。由于調(diào)整了攪拌風(fēng)扇和裂解器的位置，單獨(dú)區(qū)域內(nèi)氣體的循環(huán)流動(dòng)更趨于平穩(wěn)和對(duì)稱，減小了氣流速度分布的不均衡性。同時(shí)，入料口流出氣體減小，省電省料，減少了生產(chǎn)損耗，這對(duì)于生產(chǎn)成本的控制有很好的意義。根據(jù)以上模擬的結(jié)果以及設(shè)備實(shí)際改進(jìn)的效果，可以認(rèn)為，加入并調(diào)整擋板，改變?nèi)肓峡诤统隽峡诘拇笮。约案牧呀馄骱蛿嚢栾L(fēng)扇的分布位置，都將對(duì)爐內(nèi)氣體流動(dòng)分布的均勻性有所幫助，從而能實(shí)現(xiàn)對(duì)碳勢(shì)進(jìn)行臺(tái)階式分區(qū)獨(dú)立控制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以