CN104164575A - 一种电子束熔炼的温度场模拟方法及其设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电子束熔炼技术领域，特别涉及一种电子束熔炼的温度场模拟方法及其设备，以液态流体作为模拟介质，对液态流体进行加热，并且对液态流体进行冷却水循环冷却，以加热功率和冷却水流量作为变量参数，当两个变量参数同时改变或单独改变时，对液态流体不同位置处进行测温，以此测得液态流体不同状态下的温度场，结合fluent软件模拟分析，建立正确的温度场模型。本发明通过观测液态流体在容器里的流动状态和温度场分布状态，来间接模拟电子束熔体的形态，能够方便得到不同加热方式下的温度场分布规律。还可以提供一种结构简单、使用方便的一种温度场的模拟装置，成本较低，且设备易于操作。
Description
技术领域
本发明属于电子束熔炼技术领域，特别涉及一种电子束熔炼的温度场模拟方法及其设备。
背景技术
电子束熔炼金属除杂是冶金法提纯金属的重要方法之一，其高的能量密度、高真空度、高熔炼温度可以有效去除金属中的挥发性杂质。电子束熔炼是在高温、高真空的环境中进行，由于特殊的工作条件，熔体的温度、流动等属性不易被检测。
目前工业生产中，多是采用以下两种方式：
1、利用经验数据反复调整工艺参数；
2、部分企业使用CFD商业软件模拟分析的方法与电子束熔炼实验互相验证，从而得到合理的工艺参数。
但是，这两种方法都需要以大量的实验作基础，对于工艺复杂的电子束熔炼生产，这样的成本消耗是巨大的，不利于生产盈利。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电子束熔炼的温度场模拟方法及其设备，用一种结构简单的设备，在稳定状态下，测量实验区内的各个点的温度及其变化规律，与fluent软件模拟分析结果互相验证，并通过对模型的多次修正，建立相关温度场的模型，有效减少工业生产中不必要的实验次数，从而将该模型用于电子束熔炼中，反映出电子束熔炼过程中的规律。
本发明所述的电子束熔炼的温度场模拟方法，以液态流体作为模拟介质，对液态流体进行加热，并且对液态流体进行冷却水循环冷却，以加热功率和冷却水流量作为变量参数，当两个变量参数同时改变或单独改变时，对液态流体不同位置处进行测温，以此测得液态流体不同状态下的温度场，结合fluent软件模拟分析，建立正确的温度场模型。
其中，液态流体优选为水或石蜡，可以在较低的实验环境下就能开展模拟。
所述的一种电子束熔炼的温度场模拟方法所用设备，包括开口向上的冷却水容器，冷却水容器外壁设置有保温装置，冷却水容器开口端贴合设置有实验水容器，实验水容器的外壁与冷却水容器内壁形成闭合空腔，该闭合空腔与保温装置外部的冷却水箱通过管道形成闭合回路；实验水容器顶端分别固定安装有固定板和支架，固定板在竖直方向上开设有滑槽，并滑动连接可移动支架，可移动支架上固定安装有相连的加热管和功率调节器，其中加热管的加热端位于实验水容器内部，支架内套接有热电阻，其中热电阻的一端位于实验水容器内部。
热电阻的个数优选为4-10个。
加热管优选为圆形环管。
保温装置优选为PS塑料泡沫。
冷却水容器开口端优选通过密封圈贴合设置有实验水容器。
本发明在采用以上设备，采用水为液态流体模拟介质的条件下可以按照以下步骤进行模拟：
1、向实验水容器添加水，调整可移动支架，将不锈钢加热管浸入水中。通过功率调节器对实验水加热。
2、开启冷却水循环系统，对实验水进行冷却。
3、观察各个热电阻温度表，待各个显示数字不再有变化时，即试验水温度场达到稳态，记录所有热电阻温度表示数。
4、保持加热管和冷却水循环系统工作条件不变，调整各个热电阻在实验水中的深度，分别测不同深度的温度值。
5、通过改变不锈钢加热管的功率和循环冷却水的流量，分别测得实验水不同状态下的温度场，通过对比和分析得到其变化规律，建立正确的温度场模型。
本发明的优点在于：通过观测液态流体在容器里的流动状态和温度场分布状态，来间接模拟电子束熔体的形态，能够方便得到不同加热方式下的温度场分布规律，从而为电子束熔炼技术提供必要的实验基础。还可以提供一种结构简单、使用方便的一种温度场的模拟装置，成本较低，且设备易于操作，能够方便得到足够的实验数据，可以为实验和生产提供合理的工艺参数。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中5的安装方式示意图；
图3为图1中8的左侧视图；
图中，1.保温装置，2.进水口，3.冷却水容器，4.实验水容器，5.加热管，6.密封圈，7.支架，8.热电阻，9.功率调节器10.可移动支架，11.固定板，12.出水口,13.冷却水循环系统。
具体实施方式
下面结合具体实施例及附图详细说明本发明，但本发明并不局限于具体实施例。
实施例1：
如图1、2和3所示的一种温度场的模拟设备，该设备包括开口向上的冷却水容器3，冷却水容器3外壁设置有保温装置1，冷却水容器3开口端贴合设置有实验水容器4，实验水容器4的外壁与冷却水容器3内壁形成闭合空腔，该闭合空腔与保温装置1外部的冷却水箱13通过管道形成闭合回路；实验水容器4顶端分别固定安装有固定板11和支架7，固定板11在竖直方向上开设有滑槽，并滑动连接可移动支架10，可移动支架10上固定安装有相连的加热管5和功率调节器9，其中加热管5的加热端位于实验水容器4内部，支架7内套接有热电阻8，其中热电阻8的一端位于实验水容器4内部。
热电阻8的个数为5个。
加热管5为圆形环管。
保温装置1为PS塑料泡沫。
冷却水容器3开口端通过密封圈6贴合设置有实验水容器4。
安装好设备之后，使用上述设备对水加热做温度场模拟如下：
1、向实验水容器4添加体积5L的水，调整可移动支架10高度，将不锈钢加热管5环形区域完全浸入水中。开启电源，通过功率调节器9将环形加热管5功率调高至2kw，此时开始对实验水加热。
2、开启冷却水循环系统13，压力0.6Mpa的零度冷却水以2m/s速度从进水口2流入冷却水容器3将其充满，并从出水口12流出，对实验水容器4进行循环冷却。
3、观察各个热电阻温度表，待显示温度达到60℃左右时，开始微调加热管5的功率，在功率调高至2.3kw时，此时各个显示数字不再有变化，即试验水温度场达到稳态。记录所有热电阻温度表示数。
4、保持加热管5和冷却水循环系统工作条件不变，调整各个热电阻8在实验水中的深度，分别测得15处不同深度的温度值。至此，实验水在这种状态下各个关键点的温度值均已测得。
5、通过改变不锈钢加热管5的功率和循环冷却水的流量，分别测得实验水不同状态下的温度场，通过对比和分析得到其变化规律，结合fluent软件模拟分析，建立正确的温度场模型。
Claims (7)
1.一种电子束熔炼的温度场模拟方法，其特征在于以液态流体作为模拟介质，对液态流体进行加热，并且对液态流体进行冷却水循环冷却，以加热功率和冷却水流量作为变量参数，当两个变量参数同时改变或单独改变时，对液态流体不同位置处进行测温，以此测得液态流体不同状态下的温度场，结合fluent软件模拟分析，建立正确的温度场模型。
2.根据权利要求1所述的一种电子束熔炼的温度场模拟方法，其特征在于液态流体为水或石蜡。
3.根据权利要求1所述的一种电子束熔炼的温度场模拟方法所用设备，其特征在于该设备包括开口向上的冷却水容器（3），冷却水容器（3）外壁设置有保温装置（1），冷却水容器（3）开口端贴合设置有实验水容器（4），实验水容器（4）的外壁与冷却水容器（3）内壁形成闭合空腔，该闭合空腔与保温装置（1）外部的冷却水箱（13）通过管道形成闭合回路；实验水容器（4）顶端分别固定安装有固定板（11）和支架（7），固定板（11）在竖直方向上开设有滑槽，并滑动连接可移动支架（10），可移动支架（10）上固定安装有相连的加热管（5）和功率调节器（9），其中加热管（5）的加热端位于实验水容器（4）内部，支架（7）内套接有热电阻（8），其中热电阻（8）的一端位于实验水容器（4）内部。
4.根据权利要求1所述的一种电子束熔炼的温度场模拟方法所用设备，其特征在于所述热电阻（8）的个数为4-10个。
5.根据权利要求1所述的一种电子束熔炼的温度场模拟方法所用设备，其特征在于所述的加热管（5）为圆形环管。
6.根据权利要求1所述的一种电子束熔炼的温度场模拟方法所用设备，其特征在于所述的保温装置（1）为PS塑料泡沫。
7.根据权利要求1所述的一种电子束熔炼的温度场模拟方法所用设备，其特征在于所述冷却水容器（3）开口端通过密封圈（6）贴合设置有实验水容器（4）。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101013765A (zh) * | 2007-01-26 | 2007-08-08 | 清华大学 | 一种实时估计镍氢动力电池内外温差的方法 |
| CN201413204Y (zh) * | 2009-04-29 | 2010-02-24 | 中国矿业大学 | 多点热电偶测温装置 |
| CN102564123A (zh) * | 2010-12-29 | 2012-07-11 | 北京有色金属研究总院 | 一种电子束熔炼炉 |
| US20120253757A1 (en) * | 2011-03-30 | 2012-10-04 | Fujitsu Limited | Computer-readable recoding medium in which thermal hydraulic simulation program is stored, thermal hydraulic simulating device, and method for thermal hydraulic simulation |
-
2013
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101013765A (zh) * | 2007-01-26 | 2007-08-08 | 清华大学 | 一种实时估计镍氢动力电池内外温差的方法 |
| CN201413204Y (zh) * | 2009-04-29 | 2010-02-24 | 中国矿业大学 | 多点热电偶测温装置 |
| CN102564123A (zh) * | 2010-12-29 | 2012-07-11 | 北京有色金属研究总院 | 一种电子束熔炼炉 |
| US20120253757A1 (en) * | 2011-03-30 | 2012-10-04 | Fujitsu Limited | Computer-readable recoding medium in which thermal hydraulic simulation program is stored, thermal hydraulic simulating device, and method for thermal hydraulic simulation |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 杨尚磊等: "铼-钛(Re-Ti)功能梯度材料的设计与制备", 《航空材料学报》, no. 03, 15 June 2005 (2005-06-15) * |
| 王步根等: "电子束熔炼多晶硅温度场的数值模拟", 《能源技术》, vol. 30, no. 06, 20 December 2009 (2009-12-20), pages 328 - 334 * |
| 陈云霞等: "电子束快速成形温度场模拟", 《焊接学报》, no. 04, 25 April 2009 (2009-04-25) * |
Also Published As
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|---|---|
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