一种间歇式轧钢加热炉温度场的研究

钢坯由加热炉加热至轧制所需温度,加热过程中炉内的温度分布对最终钢材质量起决定性作用.以间歇式天然气轧钢加热炉为例,采用CFD(计算流体力学)方法分析加热炉内以及被加热钢坯内瞬态的三维温度场分布,用Fluent软件模拟了多种操作条件下的炉内温度分布,为提高加热炉工作效率提供了理论依据.模拟过程中考虑了更换钢坯时炉门开启引入的热损失.模拟结果可用来优化操作参数和提高出钢质量.     

高棒车间加热制度的优化

本文主要通过分析钢坯在炉内氧化铁皮的形成机理,分析找出影响钢坯产生氧化烧损的主要因素,提出利用控制加热炉炉内气氛、降低加热炉的最高炉温和降低钢坯的加热时间等方法来减少钢坯在炉内的氧化烧损.结合高棒车间投产初期加热炉炉温控制所存在的问题,优化得到高棒车问的加热制度,并严格控制加热炉各段的空气过量系数,确实有效的降低高棒车间加热炉的氧化烧损.同时制定HRB500E加钒钢种的加热制度.     

基于加热炉多场耦合传热的板坯加热均匀性

针对某钢厂步进式加热炉建立了炉内燃烧、烟气流动、烟气和钢坯传热的全耦合三维模型,采用动网格方法模拟钢坯运动.重点分析了炉内烟气与钢坯耦合传热、钢坯温度均匀性及不同垫块结构(一字型垫块、千岛式垫块、错位梁)时钢坯温度的分布规律.研究结果表明:所提加热炉数学模型能够准确描述炉内燃烧、湍流和传热过程;垫块结构对钢坯温度分布具有决定性影响,千岛式垫块、错位梁分别能减少40%和50%的黑印温差.该数学模型解决了步进梁、钢坯、垫块和水管立柱等复杂结构的钢坯运动问题和加热炉与钢坯的共轭传热问题.     

步进式加热炉板坯温度场数值模拟

钢坯加热是轧制前的重要工序,随着燃料价格的提高及新钢种的应用,建立精确的钢坯温度-时间关系传热模型已成为提高产品质量和节能降耗的首要条件。以某钢厂轧钢加热炉为研究对象,对钢坯加热过程的温度场进行数值模拟。建立了板坯在加热炉内加热数学模型,采用有限容积法对模型进行了离散,通过编程求解得出:在各加热段钢坯角部温度最高,加热段升温速度最快,钢坯断面温差最大,均热段断面温差最小,钢坯出炉断面温差稍高,建议延长均热时间。     

步进式加热炉板坯温度场数值模拟

钢坯加热是轧制前的重要工序,随着燃料价格的提高及新钢种的应用,建立精确的钢坯温度-时间关系传热模型已成为提高产品质量和节能降耗的首要条件。以某钢厂轧钢加热炉为研究对象,对钢坯加热过程的温度场进行数值模拟。建立了板坯在加热炉内加热数学模型,采用有限容积法对模型进行了离散,通过编程求解得出:在各加热段钢坯角部温度最高,加热段升温速度最快,钢坯断面温差最大,均热段断面温差最小,钢坯出炉断面温差稍高,建议延长均热时间。     

推钢式板坯加热炉流场、温度场和浓度场的模拟研究

针对推钢式板坯加热炉,建立加热炉内气体流动、燃烧和传热过程数学模型.采用计算流体力学(CFD)商业软件Fluent模拟得到加热炉炉内的温度场、流场以及反应物和生成物浓度分布.结果表明:通过预热空气至350℃和预热煤气至50℃,平均炉温能够达到1300℃,满足钢坯加热温度要求.由于加热炉结构复杂,使得炉内有明显的回流,预...     

钢坯热轧加热炉区生产调度模型与算法

钢坯热轧加热炉区生产调度属于组合优化中的NP-complete问题.本文根据加热炉区生产特点建立了分别以生产能耗最小化和加热质量最优化为主次目标的钢坯加热炉区调度数学模型,将其归结为布尔可满足性问题,构造了采用二进制编码方式的遗传禁忌搜索算法进行求解.基于实际生产数据的模拟优化结果表明,该模型和求解方法充分满足了现场加热炉区生产调度的需求,在满足生产工艺约束的前提下,缩短了生产时间,提高了钢坯入炉温度和加热质量,与传统人工调度方法的结果相比具有更好的节能、高产效果.     

中小型轧钢厂加热炉温度专家控制的应用

某轧钢厂加热炉为三段式连续加热炉,以重油为燃料,每段的上下均设有一排烧嘴。考虑影响加热炉温度的因素很多,不确定的干扰也很多,如待加热的钢坯的冷热程度、燃油的质量、出钢的速度快慢、炉压的大小、空燃比大小等等。为保证加热质量、提高控制性能,有效抑制各种扰动,首先利用DCS系统对电控部分i盎彳亍了改造,取代了原来的分散手操控制,并运用专家控制实现了加热炉温度的自动调节。     

中小型轧钢厂加热炉温度专家控制的应用

某轧钢厂加热炉为三段式连续加热炉,以重油为燃料,每段的上下均设有一排烧嘴。考虑影响加热炉温度的因素很多,不确定的干扰也很多,如待加热的钢坯的冷热程度、燃油的质量、出钢的速度快慢、炉压的大小、空燃比大小等等。为保证加热质量、提高控制性能,有效抑制各种扰动。首先利用DCS系统对电控部分进行了改造,取代了原来的分散手操控制,并运用专家控制实现了加热炉温度的自动调节一     

步进式加热炉内钢坯加热过程的模拟研究

采用ABAQUS商业有限元软件对步进式加热炉内钢坯加热过程进行了分析计算,建立了加热炉内钢坯加热的热力耦合模型,计算了不同热送条件下,中心与表面的应力应变分布.结果表明:随着加热时间的延长及加热温度的提高,应力由铸坯表面向铸坯中心逐步增大;随着热送温度的升高,最大应变量逐步减少,应力存在一个拐点,且逐步出现双应力峰值.分析得出,在现有加热制度下,适合的热送温度在600℃左右.     

钢坯高压水除鳞后的表面氧化铁皮形貌及内部组织演变

在不同温度和时间条件下对钢坯进行加热,出炉后利用高压水去除钢坯表面氧化铁皮,然后利用光学显微镜和扫描电镜观察钢坯表面形貌及内部组织,利用XRD分析除鳞后钢坯表面氧化物相组成。结果表明,除鳞后的钢坯表面残留一层氧化铁皮,该层氧化物相组成取决于加热温度和保温时间。低温短时加热时,残留氧化铁皮相组成中含有单质Fe;提高加热温度和延长保温时间使钢基体表面被完全氧化成Fe3O4和Fe2O3。钢坯在炉中长时间高温加热使残留氧化铁皮晶粒粗大,钢坯基体内部出现过热、晶界氧化以及脱碳等问题,加热温度越高、加热时间越长,氧化烧损越严重。     

连续式加热炉节能降耗

根据连续式轧钢加热炉的特点和工艺条件，讨论了将拉钢速率P、出炉钢坯表面温度、烟气残氧量的检测数据与加热炉燃烧过程控制相结合的方案，现场实际应用结果表明，该方案是可行的，对降低钢坯烧损、降低油耗、提高成材率、减少环境污染等有重要意义。     

基于热力学混合遗传算法的加热炉炉温优化研究

针对加热炉生产过程中钢坯入炉温度、规格尺寸、钢坯种类等生产工况经常会发生改变,导致基本遗传算法存在早熟等现象,提出一种基于热力学的混合遗传算法.基于钢坯加热过程的机理模型,建立了钢坯温度预报模型,依据加热炉工艺生产要求,建立了加热炉炉温优化模型.为了提高遗传算法的求解精度和计算效率,在遗传算法交叉算子设计过程中加入内能、熵和自由能的思想,改进了传统遗传算法;同时在经典的遗传算法基础上加入模拟退火算法构成了基于热力学的混合遗传算法,并用于求解加热炉炉温优化问题,克服了传统遗传算法的不足.实验结果表明,该方法能够有效地求解加热炉炉温优化问题,是可行的、有效的.     

电阻直接加热锻造成形工艺方法及试验

针对传统锻造工艺流程长,能源消耗大的缺点,提出了一种采用电阻直接加热技术的新型热锻成形系统。采用该系统对42CrMo4棒料进行了热镦粗实验,研究了预接触压力、工件表面质量、电流对工件加热及成形过程的影响,为电阻直接加热模锻成形提供了指导。试验结果表明：1)采用该方法可以在短时间内将工件在模具中加热到成形温度;2)小的初始接触压力有助于提高工件的加热温度;3)在初始接触压力不变情况下,工件的加热温度与电流强度的平方成正比;4)模具与工件接触面质量对加热温度有重要的影响;5)在成形过程中采用恒定电流强度的电阻加热有效地降低了工件的冷却速度,使成形时间延长30%。     

燃油连续加热炉数学模型

本文包括:(1)炉膛内钢坯加热数学模型;(2)最佳炉温及最低燃耗在线模型。 采用一维模型,应用Hottel多层无限大气层间的辐射热交换计算方法,把各火焰射流的作用,当量地看作是夹在上下炉气层之间的一个火焰层。它的平均温度t_f可以根据Ricou-Spalding射流吸入经验公式,计算火焰和周围炉气间的质量交换,再按热平衡方程把t_f计算出来。钢坯内部传热按一维导热问题,用差分求解。 还建立了一个较简单的炉膛传热仿真模型,据此求出各炉段单位炉温对出钢平均温度及中心温度的变化率θ_m/Ti及θ_s/Ti。还可确定最小燃耗函数P的各炉段加权系数W_i。 令各段在线炉温调节量ΔTi=(T_(i,max)—T_(i,o))—ΔT_i′,这就能在线性规划中用ΔT_i′代替ΔTi作为未知量以满足非负条件。这时目标函数P_(min)=-sum (W_iT_i′)。文中还附有一个说明各段炉温按上述线性规划进行最佳控制的例题。     

基于数据特征的加热炉钢温预报模型

针对加热炉工业过程具有复杂、非线性、时滞性的特点和钢坯出炉温度预报问题,提出了一种基于数据特征的改进主元回归(PCR)加热炉钢温预报模型的建立方法.首先通过对原始数据进行同步化处理来解决各数据变量间存在的时间滞后问题;然后提取生产过程中各批次钢坯的统计特征和熵特征,并依据一定顺序将这些特征排列组合,构造等长的数据特征向量;最后通过PCR方法建立过程变量的数据特征和钢坯出炉温度之间的回归预报模型.本文以某钢厂加热炉工业过程为背景进行实验仿真,采用实际生产数据求取建模参数,并对钢坯出炉温度预报进行了测试.实验的校验与误差分析表明,该方法在预测钢坯出炉温度方面具有更好的性能,且预测误差满足工业应用的精度要求.     

步进梁式加热炉内布料间距的优化研究

采用辐射网络法推导了坯侧热流的有关表达式,分析了布料间距对加热时间以及炉子生产率的影响.在导出相对生产率解析表达式的基础上,采用求相对生产率极值的方法确定炉内坯料最佳间距,方法简单,便于实际应用.与前人的研究相比,本研究解除了料坯表面为黑体表面的假定,所以,导出的表达式更具一般意义.本研究成果对于钢坯或有色金属坯的步进梁式加热炉布料优化操作有参考价值.     

过共析帘线钢中碳氮化钛夹杂的析出与固溶

应用热力学方法研究了帘线钢凝固析出碳氮化钛(Ti(CxN1-x))夹杂的性质,以及钢坯加热过程碳氮化钛(Ti(CxN1-x))夹杂分解固溶的热力学条件,并通过实验研究了试样高温加热过程中碳氮化钛夹杂的固溶现象。研究表明:1)帘线钢C含量越高,凝固析出的碳氮化钛夹杂中的x值越高;2)帘线钢C含量越高,凝固过程碳氮化钛夹杂析出就越早,析出碳氮化钛夹杂时的凝固前沿温度越低;3)82A铸坯加热到1 087℃以上时,碳氮化钛夹杂具备分解和固溶的热力学条件;4)实验验证将钢样在1 150℃和1 250℃高温加热后,5μm以上的碳氮化钛夹杂分别下降了55%和70.3%,而试样在1 250℃高温加热后缓冷到1 000℃时发现2μm以下的小夹杂继续在分解,而5μm以上的大夹杂在增加。     

谷电相变电蓄热供暖分工况变论域模糊比例、积分、微分自适应前馈补偿控制

针对谷电相变电蓄热供暖系统,有谷电时间段既蓄热又放热供暖和非谷电时间段单纯放热供暖两种不同的工况,不同的工况系统参数变化较大的问题,设计了分工况变论域模糊比例、积分、微分(PID)控制器,根据不同工况选择对应的控制器且其论域伸缩因子自适应调整;考虑到供暖过程中蓄热炉炉温的变化,把不断变化的蓄热炉炉温作为可测干扰,设计了自适应前馈补偿控制器对变论域模糊PID控制器的输出控制量进行补偿,通过实时辨识供暖系统模型,实现前馈补偿控制器参数的自适应调整。实验结果表明:所提出的控制方法能够在不同工况下实现对期望供暖出水温度的实时跟踪,显著地减小了供暖出水温度误差,提高了供暖可靠性。