钢坯内部温度场动态预报模型及ANSYS分析研究

从能量守恒定律出发,通过有限差分的数值求解法建立了钢坯内部温度场的预报模型;并根据钢坯加热的特点.引入ANSYS有限元分析对钢坯加热过程进行建模分析,再现了钢坯加热过程的钢坯传热情况和温度场分布,为进一步分析钢坯加热参数和加热炉加热制度提供重要研究手段和参考依据,从而实现钢坯加热的温度场预测和控制的目的.     

连铸坯在加热炉内的温度场数值模拟

采用MSC.Marc有限元模拟软件对加热钢坯进行埋偶试验,得出加热炉内部的实际炉气温度,并以此为边界条件。以钢坯入加热炉时的温度为初始条件,建立钢坯在加热炉内的三维温度场模型;计算钢坯在步进式加热炉内的温度场变化情况,得出不同热装温度的钢坯在加热炉内的温度变化;优化实际生产中的加热工艺。该研究为提高工厂生产效率,节约能源起到指导作用。     

不同热装方式下铸坯温度分布研究

采用有限元软件对步进式加热炉内钢坯加热过程进行分析计算,建立铸坯加热温度场模型,计算不同热装条件下铸坯中心与表面的温度变化曲线。以铸坯1/4断面为研究对象,分析铸坯断面全流程温度分布,得到连铸坯表面温度、角部温度、心部温度的变化曲线。模拟分析不同热装方式装炉的铸坯在加热炉内的加热升温情况,提取铸坯表面和中心位置的加热曲线。模拟加热炉内加热过程,为降低铸坯断面温差、加热炉能耗以及提高生产效率提供依据。     

步进梁式加热炉内钢坯温度场数值模拟

建立了步进梁式加热炉内加热钢坯的物理模型和数学模型,用有限容积法(FVM)对数学模型进行了离散化,运用Visual-Fortran编制了加热炉内钢坯温度场计算软件,同时利用耐热温度数据记录仪,实测和记录了Q235钢在加热炉内的温度分布,给出了钢坯在整个加热过程中的上下炉温、钢坯内部不同点温度的变化曲线。将模拟结果和实测结果进行了比较,温差值最大为34.3℃,模拟值与实测值基本吻合,表明建立的数学模型以及计算方法是正确的。     

加热钢坯内部温度的计算机模拟

钢坯在加热炉加热时其内部的温度变化是一个重要参数，但目前只能测量钢坯表面温度，无法测量钢坯内部温度。因此，计算机模拟成为一个重要的手段。开发了一针对板坯加热炉的温度模型，并介绍了其应用实例。该模型有助于加热制度的工艺优化。     

钢坯加热过程板坯内部温度预报与试验验证

建立了钢坯在步进梁式加热炉中加热过程的温度模型,采用控制容积法建立钢坯截面的二维传热数学模型,最终预报钢坯横截面温度分布随加热时间的变化规律。炉气与钢坯表面的换热方式主要考虑辐射传热,用Matlab语言编写了温度场的计算机程序。以宽厚板轧机钢坯加热炉"黑匣子"温度测试数据为基础对钢坯温度进行模拟,将模拟温度与实测温度对比后证明模型预报精度较高,基本满足预报要求。     

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 摘 要 本文建立了钢坯在步进梁式加热炉中加热过程的温度模型,采用控制容积法建立钢坯截面的二维传热数学模型,最终预报钢坯横截面温度分布随加热时间的变化规律。炉气与钢坯表面的换热方式主要考虑辐射传热,用Matlab语言编写了温度场的计算机程序。以宽厚板轧机钢坯加热炉“黑匣子”温度测试数据为基础对钢坯温度进行模拟,将模拟温度与实测温度对比后证明模型预报精度较高,基本满足预报要求。     

辊底式炉板坯加热温度场数值模拟及工艺研究

为了提高某板卷厂的热处理产能,以该厂现有的正火工艺为研究对象,研究缩短板坯在炉加热时间对材料组织及性能的影响.利用MSC.Marc有限元分析软件,建立了LOI辊底式热处理炉内板坯二维温度场有限元模型.同时,利用"黑匣子"测试数据验证了所建模型的精确性和可靠性.根据模拟结果,进行了实验室及现场生产测试,优化了板坯在加热炉内的加热制度.结果表明,所建立的模型简单、精度高,能够满足在线应用的要求,达到提高生产效率及节能减排的目的.     

基于气体相对射速比的加热炉温度场仿真

以燃气室式加热炉为研究对象,采用CFD仿真技术对炉膛内燃气燃烧过程建立了实体模型并进行了燃烧模拟。对炉内温度场的变化和均匀性进行模拟,通过设定天然气和空气不同的相对射速比,分析其对炉内温度场分布情况和区域温度均匀性的影响,找出加热炉内温度均匀性较好的空间分布,为钢坯合理装炉提供指导依据。仿真分析结果表明:空气与天然气的相对射速比越小,炉内燃烧的平均温度越高,高温区域覆盖越多,温度分布越均匀,其中,使各项指标均达到最优的射速比区间为1.2～1.4;同时,在最优相对射速比下也存在高温区和低温区,通过对加热炉各部分温度云图及仿真数据的比较分析,确定了高效加热区域,为锻件合理装炉、减少加热时间、节约燃气和降低废气的排放提供了理论基础。     

富氧燃烧条件下钢坯加热特性的数值模拟

以某轧钢厂步进式加热炉为研究对象,利用Fluent软件对炉内气相流动与燃烧和钢坯加热过程建立数学模型,并开发了用户自定义函数处理钢坯移动。炉膛内气体流动采用Realizable k-ε模型,燃烧过程采用非预混燃烧模型,辐射传热采用DO模型来计算。通过所建立的数学模型,模拟研究了氧气体积分数为21%～35%的助燃气体与燃料燃烧对钢坯加热特性的影响。结果表明,随着氧气浓度的增加,燃烧区的烟气温度逐渐升高,导致钢坯具有更快的升温速率;由于富氧燃烧在燃烧区产生了更均匀的温度场,因此在氧气浓度为35%时,钢坯的黑印温差仅为15 K,比空气工况下的黑印温差低了20 K;当助燃气体中氧气体积分数从21%增加至35%时,钢坯的辐射传热量也随之增加,加热炉热效率从41.1%提高至48.4%。