加熱爐是鋼鐵冶煉過程中的重要設(shè)備,其主要作用是將鋼坯加熱至軋制所需要的溫度。合理的爐膛與鋼坯溫度,不但可以提高鋼材質(zhì)量與產(chǎn)能,還能降低能源消耗,延長加熱爐壽命。建立準(zhǔn)確的連續(xù)式加熱爐溫度模型,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼坯溫度的軟測量,進(jìn)而對(duì)加熱過程實(shí)施最優(yōu)控制。因此建模對(duì)提高加熱效率,具有重要意義。本文以某鋼廠連續(xù)式加熱爐為背景,首先建立了基于總括熱吸收率的鋼坯溫度模型,該模型將加熱爐內(nèi)對(duì)鋼坯復(fù)雜的綜合傳熱計(jì)算歸結(jié)為一個(gè)無量綱的因數(shù),總括熱吸收率。并且按照爐內(nèi)燃燒狀態(tài)的不同,將總括熱吸收率分段描述。鋼坯升溫的熱量主要來源于爐膛,準(zhǔn)確的爐膛溫度對(duì)于鋼坯溫度計(jì)算的準(zhǔn)確性非常重要。由于爐膛溫度較高,爐內(nèi)熱量主要以輻射的方式傳遞,并且輻射傳熱相對(duì)其他兩種傳熱方式比較復(fù)雜,本文選用目前計(jì)算輻射傳熱最為精確的數(shù)學(xué)模型段法模型,來建立爐膛溫度模型。段法模型以輻射直接交換面積為基礎(chǔ)來描述高溫?zé)峤粨Q場,為了滿足模型的快速性要求,將段法模型進(jìn)行簡化,忽略了各個(gè)模型段之間的輻射,建立了三元模型。爐膛溫度建模需要將將整個(gè)加熱爐熱交換場劃分為多個(gè)三元模型。該模型以三個(gè)段的燃?xì)饬繛檩斎?結(jié)合實(shí)際加熱爐參數(shù),計(jì)算可得爐膛、爐圍、... 

【文章來源】：東北大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１加熱爐結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇ．?２．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｒｅｈｅａｔｉｎｇ?ｆｕｒｎａｃｅ??

步進(jìn)梁后退到初始位置，完成一個(gè)步進(jìn)過程，之后進(jìn)行下一個(gè)步進(jìn)過程，直至將鋼坯送??至爐門口。鋼坯在前進(jìn)過程中能夠不斷吸收來自爐膛的熱量，最終加熱到所需要的溫度。??步進(jìn)梁式加熱爐結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)方式如圖２．２所示。??￣￣ＩＩ￣￣ＩＩ￣￣ｉｒｎｒ￣ｉｒ￣ｉｒ￣ｎ＾ｒｎ???１?１?ｔ?１?１?ｔ?ｒ?１?１?）?＼??１?＼?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?＼??Ｖ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?＼??Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ、、??＇＼?！?！?！?！?．?！?！?！?Ｉ?！?！?＾??＼?＼Ｎ＼?Ｍ?＼＼?Ｘ?＼＼Ｎ＼＼?Ｍ?＼＼?Ｈ＼?＼Ｈ?＼＼Ｘ?＼?＼?ＨＶＶ??Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?１?Ｉ??移動(dòng)梁??２??ＷＳ??３??ａ??上?隊(duì)梁水平面?■下降??升?”年??＾??４??后退??圖２．２步進(jìn)梁工作方式??Ｆｉｇ．?２．２?Ｗｏｒｋｉｎｇｓ?ｏｆ?ｗａｌｋｉｎｇ?ｂｅａｍ??２．１．２變物性處理??在加熱過程中，鋼坯的物理特性隨著溫度的升高不斷發(fā)生變化，為了提高精度，需??要對(duì)其參數(shù)進(jìn)行處理。在加熱過程中，鋼坯的質(zhì)量和體積基本保持不變，因此鋼坯的密??度很小，可以忽略不計(jì)。鋼坯導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容受溫度影響較大，因此，建模過程中只??考慮鋼坯導(dǎo)熱系數(shù)和鋼坯比熱容的變化。查閱大量的工業(yè)爐設(shè)計(jì)相關(guān)手冊(cè)

圖２．４導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度變化曲線??Ｆｉｇ．?２．４?Ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｈｅａｔ?ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ?ｉｎ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ??熱學(xué)基礎(chǔ)原理??熱學(xué)原理是鋼坯溫度建模的重要依據(jù)。在爐膛內(nèi)部發(fā)生的熱傳遞，主要是通射產(chǎn)生。鋼坯在爐內(nèi)加熱過程中，爐膛通過輻射與對(duì)流的方式向鋼坯傳遞熱部是通過熱傳導(dǎo)的方式進(jìn)行對(duì)于鋼坯內(nèi)部的溫度場而言，由于無法獲得其解常將其轉(zhuǎn)化為離散形式求取數(shù)值解。??有物體內(nèi)部各點(diǎn)存在溫差，才能產(chǎn)生熱傳導(dǎo)，物體內(nèi)部溫度狀態(tài)決定了傳熱－９－??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[6]加熱爐過程建模與控制仿真研究[D]. 王利濤.東北大學(xué) 2012
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[10]連續(xù)加熱爐段法模型與三元模型的研究[D]. 伊智.東北大學(xué) 2008



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