我國冷軋薄板的生產(chǎn)能力已達到年產(chǎn)量3277.3萬噸,居世界第一。全氫罩式退火爐是帶鋼退火處理的關鍵設備。實際生產(chǎn)中,鋼卷存在力學性能和表面質(zhì)量的問題,其主要原因是退火工藝不盡合理,影響退火工藝的主要因素是流場和溫度場。因此,本文在前人研究成果的基礎上,開展了全氫罩式爐內(nèi)罩內(nèi)保護氣體的流動特性及傳熱的研究,為改善冷軋鋼卷罩式爐退火質(zhì)量提供依據(jù)。首先,本文通過相似原理設計并搭建了與生產(chǎn)現(xiàn)場罩式爐為1:5比例的全氫罩式爐冷態(tài)實驗臺并對其數(shù)值模擬計算,采用顆粒圖像測速技術（PIV）對罩式爐模型冷態(tài)流場進行環(huán)縫通道的測試,并通過空氣動力探針和熱線式風速儀完成壓力和速度的測試,進而驗證數(shù)值模擬的準確性。結果表明,在鋼卷外側環(huán)縫通道中,各點流速的探針測量值與數(shù)值模擬值,平均相對誤差為10.1%;比較PIV實驗值與數(shù)值模擬值,平均相對誤差為12.9%,誤差均在允許范圍內(nèi);在鋼卷芯部通道中,各點流速的熱線測量值與數(shù)值模擬值,平均相對誤差為8.68%,誤差在允許范圍之內(nèi),驗證了模擬的準確性。然后,以國內(nèi)某鋼鐵企業(yè)冷軋廠的實際生產(chǎn)設備為原型,采用數(shù)值模擬的方法,對罩式爐原型保護氣體流動狀態(tài)進行了研究,分析了... 

【文章頁數(shù)】：109 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 冷軋帶鋼退火與罩式爐的發(fā)展
        1.2.1 冷軋鋼卷的退火熱處理工藝
        1.2.2 退火熱處理工藝要求
        1.2.3 罩式退火爐的發(fā)展
    1.3 國內(nèi)外全氫罩式退火爐的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 罩式爐退火過程鋼卷加熱缺陷的研究
        1.3.2 罩式爐基本結構設計與研究
        1.3.3 鋼卷徑向導熱系數(shù)研究
        1.3.4 罩式爐內(nèi)鋼卷傳熱模型的研究
        1.3.5 罩式爐保護氣體流場研究
        1.3.6 罩式爐研究進展小結
    1.4 本文的研究內(nèi)容、思路與創(chuàng)新點
        1.4.1 研究內(nèi)容與思路
        1.4.2 創(chuàng)新點
第二章 全氫罩式爐退火過程分析及數(shù)值模擬理論基礎
    2.1 全氫罩式爐的基本結構
    2.2 全氫罩式爐的退火工藝過程
    2.3 全氫罩式爐傳熱過程分析
    2.4 建立數(shù)學模型的控制方程
    2.5 本章小結
第三章 全氫罩式爐實驗臺數(shù)值模擬與冷態(tài)流場實驗研究
    3.1 流場測試技術的發(fā)展
    3.2 PIV測量技術
        3.2.1 PIV測量的基本原理
        3.2.2 PIV測試系統(tǒng)的組成
        3.2.3 示蹤粒子的選取及投放裝置
        3.2.4 片光源及相機的布置
        3.2.5 圖像曝光時間間隔的設定
    3.3 實驗系統(tǒng)的設計與搭建
        3.3.1 模型相似化處理
        3.3.2 實驗平臺的搭建
    3.4 實驗臺的數(shù)值模擬
        3.4.1 模型計算過程
        3.4.2 數(shù)值模擬計算結果
    3.5 PIV冷態(tài)實驗過程
        3.5.1 拍攝區(qū)域的選擇
        3.5.2 實驗步驟
    3.6 PIV測量結果
    3.7 運用空氣動力探針和熱線儀的壓力及流速測試
        3.7.1 實驗設計與準備
        3.7.2 實驗測試數(shù)據(jù)
    3.8 數(shù)值模擬結果與實驗結果對比分析
    3.9 本章小結
第四章 全氫罩式爐的冷態(tài)數(shù)值模擬
    4.1 現(xiàn)場全氫罩式爐流場冷態(tài)模擬
        4.1.1 物理模型的建立
        4.1.2 網(wǎng)格劃分
        4.1.3 邊界條件的確定
        4.1.4 模擬結果及分析
    4.2 兩種不同擴散器結構對保護氣體流動的影響
        4.2.1 沿罩式爐高度方向上的流速分布
        4.2.2 沿罩式爐高度方向上的壓力分布
        4.2.3 兩種不同擴散器結構的綜合比較
    4.3 兩種不同對流板結構對保護氣體流動的影響
        4.3.1 沿罩式爐高度方向上的流速分布
        4.3.2 爐內(nèi)保護氣體的壓力分布及氣體流量分配
    4.4 新型對流板的設計與模擬
        4.4.1 對流板芯部通道增加導流翼
        4.4.2 保護氣體的流速分布
        4.4.3 爐內(nèi)保護氣體的流量分配
    4.5 本章小結
第五章 動網(wǎng)格應用于全氫罩式爐的數(shù)值模擬
    5.1 動網(wǎng)格技術應用原理的介紹
        5.1.1 罩式爐循環(huán)風機的工作原理
        5.1.2 動網(wǎng)格原理
    5.2 全氫罩式爐幾何模型的建立和網(wǎng)格劃分
        5.2.1 幾何模型的建立
        5.2.2 網(wǎng)格劃分
        5.2.3 邊界條件的確定
    5.3 冷態(tài)模擬計算結果及討論
        5.3.1 罩式爐內(nèi)罩內(nèi)保護氣體流場狀態(tài)
        5.3.2 罩式爐內(nèi)罩內(nèi)保護氣體各部位流量分配
    5.4 全氫罩式爐的熱態(tài)模擬
        5.4.1 物性參數(shù)的選取
        5.4.2 選擇求解器和模型
        5.4.3 設置參數(shù)和初始化
        5.4.4 熱態(tài)模擬計算結果與分析
    5.5 本章小結
第六章 結論與展望
    6.1 結論
    6.2 展望
參考文獻
在校研究成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3658168