一种电子束熔炼的温度场模拟方法及其设备技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于电子束熔炼
，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。本专利技术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。【专利说明】一种电子束熔炼的温度场模拟方法及其设备
本专利技术属于电子束熔炼
，特别涉及一种电子束熔炼的温度场模拟方法及其设备。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。 本专利技术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。 本专利技术在采用以上设备，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。 本专利技术的优点在于: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。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术的结构示意图； 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专利技术，但本专利技术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I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I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°C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。【权利要求】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所述的一种电子束本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜大川，袁涛，温书涛，
申请(专利权)人：青岛隆盛晶硅科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37