金属热处理工业炉设计过程中温度均匀性优化策略及数字孪生平台建设

温度均匀性是保障金属热处理性能、提高热处理工件质量的关键，长期以来，我国常规热处理炉型（箱式炉、井式炉、固熔炉、时效炉、退火炉、淬火炉等等）多采用经验及设计手册进行相应的炉型设计，炉温均匀性良莠不齐，给设计、生产、运行及调试带来的很大的困难，不仅降低了产品质量和生产效率，也严重影响了用户体验。

近年来，通过CFD方法对炉内温度场均匀性进行仿真模拟成为更可靠的均匀性优化手段，CFD流场模拟能够得到更为全面的信息，包括炉内的温度均匀性、介质流动情况、工件受热状态以及循环系统阻力损失、风机出风量等参数。通过对计算结果的深入分析，找出影响炉温均匀性的主要原因；并进一步通过工业炉内部结构、导流板、炉型的优化设计，得到吹风条件下风机选型尺寸和炉膛设计尺寸的关键参数，从而为后续炉型设计提供指导。

对于高端热处理装备，例如辊底炉、气垫炉、晶硅炉等，也可以采用数值模拟的方法对温度均匀性进行优化。并可以通过建立数学模型，实现运行过程工件温度的实时预测和控制，从而实现热加工工艺过程的数字孪生，为工业领域的数字化监控和智能车间管理提供了技术基础。

我司在热加工领域铝合金退火炉、辊底炉、气垫炉工件及板带温度预测数学模型的建立方面有较深入的研究，可以结合相关企业需求制定开发热加工过程的数字孪生平台。