步进梁式加热炉内的板坯温度场数值模拟.pdfVIP

维普资讯 第26卷 第2期 北 京 科 技 大 学 学 报 VoL26NO．2 2004年 4月 JournalofUniversityofScienceandTechno~gyBeijing Apr．2004 步进梁式加热炉 内的板坯温度场数值模拟 青格勒 程素森 杨天钧 李士琦 北京科技大学冶金与生态工程学 院，北京 100083 摘 要 建立 了三段步进梁式加热炉 内加热 的板坯物理模型和数学模型 ．用全 隐式有 限差 分法对数学模型进行 了离散化 ，同时运用软件工程的理论 ，编制 了加热炉 内板坯温度场计算 软件 ．计算结果表 明，在保证板坯加热质量 的前提下，提高加热炉预热段温度、板坯入炉温度 和炉气黑度有利于提高加热效率，缩短板坯在加热炉 内的加热时间，降低板坯氧化烧损量和 延长炉子寿命 ． 关键词 步进梁式加热炉 ；板坯 ；温度场 ；数学模型 分类号 TG307；TP272 板坯加热在钢铁材料生产过程中仍 占有很 热板坯为例计算其温度变化情况．三段步进梁式 重要 的地位 ．虽然连铸连轧技术取得 了快速发 加热炉 由预热段、加热段和均热段组成 ，如 展 ，连铸过程 中的温 降和热量损失是不可避免 图1．一般板坯的长度 比宽、高度大很多，因此可 的．加热过程作为钢材生产过程的重要组成部 忽略长度方向的导热． 由于板坯是规则 的长方 分 ，必须有先进 的加热设备和准确可靠 的控制系 体 ，选择直角坐标系下 的矩形正面体为控制体， 统才能保证最后产品的质量，减少能源消耗．加 如 图2． 热过程是一个复杂 的物理化学过程 ，随板坯 的装 入温度、板坯尺寸和热物性参数、炉子的尺寸和 热物性参数、燃料 的种类 、炉子各段 的加热温度 情况 的不 同而影响加热过程 ．因此 ，分析有关影 1 预热段 l 加热段 l均热段 l 响因素 的影响规律和影响程度对控制加热过程 图 1三段步进梁式加热炉的结构示意图 有着重要的意义．本文建立了三段步进梁式加热 Fig．1Layoutofa3-zonewalkingbeamytpeofre-heating 炉 内加热的板坯物理模型和数学模型并采用全 furnace 隐式有限差分法对模型进行了离散，开发了计算 机仿真界面 ，并通过该模型分析 了板坯在加热炉 内的温度变化情况以及在不 同加热条件下的升 温情况．计算结果将为步进梁式加热炉 内加热板 坯过程优化提供依据． 图2单元控制体 1 物理模型 Fig．2 Controlelement 步进梁式加热炉 比推钢式加热炉有很 多优 2 数学模型 点Ⅲ，如运料灵活，步进周期可变 ，料坯间有间 隔，并可在上料时调整 ，加热时间短 ，可实现快速 板坯在炉 内加热过程是一个复杂 的物理化 加热等 ．因此本文选用三段步进梁式加热炉 内加 学过程n，与许多影响板坯加热质量和加热速度 的因素有关 ．主要有 以下几个方面 ：炉膛尺寸，炉 收稿 日期 2o03_04_04 青格勒 女，24岁 ，硕士研究生 墙 的热特性 ，板坯尺寸，板坯 的热物性参数 ，燃料 ★ 国家 自然科学基金 资助项 目(No