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北京科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）
摘 要
本課題針對我校為大連特鋼設計的模具鋼控冷設備，參考了中厚板在生產過程中成熟的在線淬火控冷技術，其中采用了空氣冷卻、噴氣冷卻、氣霧冷卻、水霧冷卻以及噴水冷卻5種由弱到強的冷卻方式。本文主要是對氣霧冷卻系統(tǒng)進行相關設計和計算，并且確定最佳氣霧冷卻方案和氣霧冷卻系統(tǒng)的結構參數。在氣霧冷卻方案的設計過程中，以FLUENT軟件為操作平臺，使氣霧冷卻過程滿足實際需求。本文研究的主要內容和結論是：
（1）本課題中的控冷設備針對厚度為5-150mm、寬度為100-850mm、長度為2000-8000mm的模具鋼進行冷卻，其中，氣霧冷卻設備主要冷卻薄的模具鋼板。為了使模具鋼板得到均勻冷卻，本文對氣霧冷卻方式進行了方案的設計和氣霧冷卻設備結構的設計。同時，本文對所有的設計方案進行了比較詳細的說明和比較，并使用了FLUENT軟件對每個設計方案進行模擬實驗，從中選擇出最佳方案。在確定氣霧冷卻設備最佳方案后，設計氣霧冷卻設備的相關尺寸參數，完成氣霧冷卻設備初步設計。
（2）在進行氣霧冷卻設備噴嘴的間距設計中，對不同的設計方案建立其GAMBIT模型，同時在模型能定性解決問題的前提下進行模型簡化，以便減少計算過程，節(jié)約時間。將網格劃分完畢后的模型導入FLUENT軟件進行模擬實驗，檢驗結果，改進噴嘴布置后多次實驗，從而確定最佳噴嘴布置方案，使得模具鋼在寬度方向上得到均勻冷卻。
本文對于氣霧冷卻系統(tǒng)的設計方法和研究思路對模具鋼在線淬火冷卻的研究和利用具有一定的參考價值。
關鍵詞：模具鋼，控制冷卻，氣霧冷卻
Design on Quenching Process and Aerosol Cooling Equipment
of Mold Steel
Abstract
According to the cooling device which is designed for Dalian Steel by our school and the on-line quenching technology of plate production, my teacher put forward this topic. In this cooling device, air cooling, air-jet cooling, mist cooling, water spray cooling and spray cooling from weak to strong from are took. This paper tells us that how to design mist cooling device, and I make a example of mist cooling device for us. During the design of mist cooling device, I make full use of the soft of FLUENT, so that the design can meet our requires. This thesis consists of parts as follows:
1. The device in the design is used to cool the mold steel of 5-150mm thickness, 100-850mm width and 2000-8000mm length. The aerosol cooling equipment is used for cooling the thin mold steel plate. In order to meet requires, I make a optimal design of the aerosol cooling equipment. Many results of FLUENT are compared, and I choose a better solution from them. Then I need to design size of the aerosol cooling equipment.
2. Then the Nozzle spacing of the aerosol cooling equipment should be designed. I need to manufacture a GAMBIT model about it, and import this model in FUENT. In order to save time and simplify the calculation, we need to make sure that the model is simplified. We must do a lot of experiments, and find a better design that can keep mold steel uniform cooling.
Aerosol cooling system design methods and utilization of the die steel quench has a certain reference value research.
Key Words：Die Steel; Controlled Cooling; Aerosol Cooling
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目 錄
摘 要 1
Abstract 2
1課題綜述 2
1.1課題背景及研究意義 2
1.1.1課題背景 2
1.1.2研究意義 2
1.2模具鋼概述 2
1.2.1模具鋼發(fā)展 2
1.2.2塑料模具鋼 3
1.2.3預硬型塑料模具鋼 4
1.3控冷簡介 4
1.3.1控制冷卻的機理和作用 4
1.3.2控制冷卻的方式 5
1.3.3氣霧冷卻設備 6
1.3.4控制冷卻在板帶材中的應用 7
1.3.5控制冷卻存在的問題 8
1.3.6提高控制冷卻均勻性的措施 9
2流體概述 10
2.1流體運動研究方法 10
2.2流體相關性質 10
2.3FLUENT軟件求解 11
3氣霧冷卻設備的設計 13
3.1氣霧冷卻設備方案 13
3.1.1模型的建立和參數設置 13
3.1.2氣霧冷卻設備方案設計 13
4噴嘴方案的制定 24
4.1氣霧冷卻系統(tǒng)結構對模具鋼冷卻均勻性的影響因素 24
4.2氣霧冷卻系統(tǒng)模型的建立 24
4.2.1模型的建立 24
4.2.2氣霧冷卻系統(tǒng)結構 25
4.2.3氣霧冷卻系統(tǒng)的噴嘴方案設計 26
4.2.4計算等效流速 38
結 論 42
參 考 文 獻 44
附錄A 附 錄 46
附錄B 文獻翻譯 51
在 學 取 得 成 果 61
致 謝 62
引 言
本課題來源于以下背景：（1）我國當前的控冷技術還不夠完善。（2）我校也曾為大連特鋼設計了一套控冷設備，在實際生產中，仍存在一些缺陷。