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。     

步进式加热炉内板坯温度场模拟分析

以某公司热轧带钢厂的三段步进式加热炉为研究对象,通过建立三维数学模型,运用ANSYS软件分析板坯在炉内加热过程中的温度分布,并研究炉内均热段的温度和保温时间及氧化铁皮厚度对板坯温度场的影响。结果表明,板坯加热后最高温度分布在板坯端面角部,最低温度位于板坯中心部位,在设定的加热制度下,板坯经炉内加热后,其出炉温度、断面温差分别为1273.48、12.91℃,板坯温度分布比较均匀,满足轧制要求;随着均热温度的下降,板坯的出炉温度随之降低,而断面温差变化较小;随着保温时间的缩短,板坯的出炉温度变化不大,而断面温差明显增大;随着板坯表面氧化铁皮厚度的增加,板坯中心部位的温度明显降低、断面温差明显增大;在设定的加热制度下,适当降低均热段的温度和缩短保温时间,并控制板坯表面氧化铁皮的厚度,有利于提高板坯加热质量和节能降耗。     

钢坯加热的数值模拟

借助CFD仿真手段,模拟蓄热式加热炉内钢坯加热的实际状况,研究了钢坯长度、宽度方向上下表面和中心温度的温度分布,提出钢坯存在上下温差、四角边缘温度高和靠近出钢口钢坯温度低等问题。同时,研究了炉内不同厚度钢坯与加热时间的基本关系,比较了仿真计算结果与实际炉内加热时间,通过数值拟合,得出钢坯厚度与加热时间的拟合公式,可在生产实际中使用。上述研究结果可为加热炉钢坯加热制度的制定和优化提供依据。     

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.     

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.     

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.     

CSP辊底式均热炉钢坯氧化烧损的数值模拟

基于数值模拟方法研究65Mn钢坯在均热过程中氧化层的动态增长过程。根据紧凑式带钢生产(CSP)均热工艺特点,利用等效热阻和等效质量法,以实验均热炉为研究对象,建立三维非稳态钢坯均热过程氧化烧损数学模型,考虑氧化层的增长对传热过程的影响对氧化烧损量进行计算。利用计算流体力学软件FLUENT6.2计算65Mn钢坯均热过程中加热速度、均热温度及空气消耗系数对钢坯氧化烧损量的影响,首先计算符合工艺要求的稳定的初始温度场,然后耦合氧化烧损UDF程序,进行计算分析。研究结果表明:在加热过程中生成的氧化层增大了换热热阻,使钢坯的加热速度减小;钢坯氧化烧损量随加热速度的增大而减小;当达到同一特定的均热温度时,钢坯氧化烧损量随空气消耗系数的增大近似呈线性递增;当空气消耗系数一定时,钢坯氧化烧损量随均热温度的提高而急剧增加;数值计算结果与实验结果变化趋势一致,并在CSP均热温度范围内较吻合。     

步进梁式加热炉内的板坯温度场数值模拟

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.     

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.     

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.     

连铸方坯感应站热过程温度分布模拟

随着连铸技术应用的不断扩展，连铸坯感应补偿加偿技术的优越性已充分显示。结合感应加热理论与传热学理论，建立了连铸方坯感应补热过程中截面温度分布的预测模型。模型可再现连铸方坯截面温度及其分布在补热过程中的变化情况，揭示了感应补热装置的频率、功率、坯料 运行速度及其最终截面温度分布之间的关系，对感应补热装置的研制有重要意义。     

异钢种连浇过程中的交接部铸坯预测模型

为了提高异钢种连浇过程中交接部铸坯起始位置和长度判定的准确性,减少铸坯的切除量,以宝钢二号连铸机的板坯连铸为对象,对异钢种连浇过程进行了研究．通过水模实验测量了不同铸坯断面、拉速和中间包剩余钢水量等条件下沿铸坯长度方向的无量纲浓度曲线,在此基础上运用形函数插值的方法建立了异钢种连浇过程中铸坯成分及交接部铸坯长度和位置的预测模型．预测模型的计算结果与现场测试结果的对比表明,所建立预测模型精度较高,能够满足实际生产的需要．     

热送热装工艺中连铸板坯保温过程传热模型研究

建立了热送热装工艺中连铸板坯保温过程传热数学模型及下线坯冷却过程传热数学模型 ,并对计算结果进行了验证 ,证明模型可用于预报不同操作条件下铸坯在保温坑保温过程及下线冷却过程中温度变化和热状态 ,给出连铸板坯出保温坑时的温度分布 ,为连铸板坯热送热装炉提供温度查询依据 保温坑有明显的保温作用 ,但保温时间不应超过 1 0h,缩短铸坯在保温坑内的传搁时间和尽可能使坑盖保持关闭状态是提高热送温度的有效手     

预制式轨道板的纵向布置对无碴轨道振动特性的影响

在对具有预制式轨道板的无蹅轨道分析的基础上,针对预制式轨道板结构的特点,建立了预制式轨道板结构的力学模型(即刚体模型).通过对预制式轨道板不同纵向布置对轨道和桥梁系统振动响应影响的分析,得到了无蹅轨道中预制式轨道板的合理布置方式.     

CSP生产模式下轧制计划编制模型及算法

针对紧凑式带钢生产(CSP)模式下的轧制计划编制问题,综合考虑设备能力、订单需求和相邻板坯间厚度跳跃,提出一种两阶段问题求解框架。第一阶段以最小化轧制单元数和非计划卷使用量为目标建立整数规划模型,为保证模型的求解效率,从生产实际中提炼出"优先薄板,后补非计划材"的启发式规则进行求解。第二阶段以最小化板坯间平均厚度跳跃为目标来建模,综合考虑非计划卷厚度可变的特性,提出一种多邻域结构的变邻域搜索算法进行求解。通过某CSP生产线的轧制计划编制实例验证了该模型和算法的有效性。     

不同保护层厚度下钢筋混凝土板受力性能试验研究

在实际施工过程中,混凝土板负弯矩钢筋的保护层厚度容易偏大,这将导致板(特别是悬臂板)的承载力降低.对钢筋混凝土悬臂板和两端约束板进行了试验研究,重点研究了保护层厚度变化对板的承载力及正常使用性能的影响.对两墙约束板分别接线弹性理论和塑性内力童分布理论进行了计算;利用ANSYS进行了有限元数值模拟,并与试验结果进行了对比...     

无伸缩缝桥梁引板研究综述

通过对无缝桥引板资料的统计分析,通过综述国内外的引板构造及工程应用、引板-土相互作用以及该相互作用对无缝桥力学性能的影响.结果表明,在我国无缝桥中面板式引板应用最广泛,斜埋入式引板和Z形引板也有应用;常采用设置单层纵向直线钢筋的无缝桥-引板连接构造.计算面板式引板时需要考虑板下填土的竖向支承与切向约束,搭板计算方法不适用;尚未提出关于埋入式引板和Z形引板的计算方法.无缝桥-引板连接构造处及引板末端对应的路面是最易出现开裂和沉降的位置.路面平整度是分析引板-土相互作用的关键控制指标.需关注引板-土相互作用对无缝桥边跨主梁弯矩、柱顶剪力、主梁和引板拉应力、纵向基频及极限长度影响.     

现浇混凝土空心楼盖几何参数对受力性能影响的分析

采用通用有限元软件ANSYS建立了现浇混凝土空心楼盖的有限元分析模型,对空心楼盖的变形特征、内力分布规律以及影响现浇混凝土空心楼盖内力和变形的肋宽、板厚等因素进行了分析,研究了各楼盖构造参数对现浇混凝土空心楼盖受力性能的影响规律.研究结果表明,楼板的最大主应力随着肋宽的增加有所降低,楼板的抗弯刚度随着板厚的增加有所提高,考虑到构造要求,必须合理选取空心楼盖的肋宽和板厚.     

水泥混凝土路面脱空状态下的荷载应力

探讨了板底脱空的形成机理及一般图式，应用有限元方法，详细分析了不同地基模型（文克勒地基和弹性半空间地基）、不同车辆荷载（单轴、双轴和三轴）作用下无限大板和有限尺寸板在脱空状态下的荷载应力，研究发现，脱空状态下板的荷载应力是未脱空时的1．0～4．6倍不等．通过引入板尺寸修正系数、脱空应力修正系数，给出了考虑脱空影响的路面板荷载应力一般计算式，回归了未脱空无限大板荷载应力，分析了板平面尺寸的影响，提供了脱空应力修正系数诺模图，结果可用于水泥混凝土路面快速评定与断板防治．