连续退火炉加热段模型化及动态响应研究

摘要

连续退火炉热处理效率很高,主要用于生产抗张强度大和塑性强的带钢,其中加热段的带温控制效果直接关系到产品的质量,是退火工艺中最为关键的炉段。因此,基于连续退火炉加热段的特点进行加热段传热过程研究、模型化研究和动态响应研究,是实现退火工艺的优化调整,提高连续退火技术的一个关键。
　　本文以国内某立式连续退火炉加热段为研究对象,进行了加热段传热过程、模型化和变工况动态响应三部分研究。结合加热段结构、工艺和传热特点,提出计算炉内带温和炉温的模型需求;根据炉内结构采用划分单元的方法建立加热段模型;采用等效面法和假想面法相结合的方法建立炉内的辐射传热体系;建立炉墙与厂房大空间的传热模型,改进炉墙处理方法;添加辐射管燃烧传热模型,建立加热段动态模型。初步研究了加热段变工况下的动态响应情况。
　　在建立的加热段模型基础上,采用C＃语言编写程序,实现三大功能的计算。采用CFD软件模拟验证等效面法建模的合理性;利用建立的稳态模型计算得出带钢温度曲线和炉温设定值,与立式炉规格书带钢工艺曲线和生产实测炉温比较,结果比较吻合;利用建立的动态模型计算变钢种炉温上调/下调两种工况下的带温和炉温动态响应,定性分析结果与参考文献吻合。

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1 绪 论

1.1 引言

1.2 研究背景

1.3 国内外相关研究现状

1.4 论文的研究内容与方法

2 连续退火炉加热段的结构、工艺及传热分析

2.1 立式连续退火炉

2.2 加热段基本结构

2.3 加热段退火工艺与控制

2.4 加热段传热过程分析

2.5 本章小结

3 加热段传热模型研究

3.1 加热段建模分析

3.2 加热段炉内传热模型

3.3 炉墙与厂房大空间的传热模型

3.4 炉温热电偶计算模型

3.5 本章小结

4 加热段模型验证

4.1 单元模型CFD模拟验证

4.2 加热段生产数据验证

4.3 模拟与数据验证的综合分析

4.4 本章小结

5 加热段变工况动态响应研究

5.1 研究内容与方法

5.2 变工况动态响应模型建立

5.3 加热段变工况动态响应计算结果及分析

5.4 本章小结

6 总结与展望

致谢

参考文献