热装加热炉热工制度的研究

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1、课题名称热装加热炉热工制度的研究学生姓名学号0941101249系、年级专业09热工2班指导教师曾东和2012年9月25日热装加热炉热工制度的研究作者习俊班级09热工2班学号0941101249摘要：利用炉内钢坯加热过程的数学模型及热平衡模型，依据加热炉不同产量和不同热装温度条件下，对热装加热炉的钢坯加热过程和燃料消耗进行了数值模拟和优化。结果表明，热装加热炉的热工制度如不作调整，物料热装带来的节能潜力得不到充分发挥，调整后的加热炉温度制度将具有最大的节能潜力。关键词：加热炉；热工制度；热装温度冶金工业生产过程是热生产过程，在轧钢生产过程中，充分

2、利用上道工序结束时钢锭和钢坯的余热不失时机地进行下一道工序，是节能的一个重要途径1。随着连续铸造技术的推广和工艺过程的改进，加热炉料坯的热送热装已经成为趋势，为加热炉的进一步节能提供了良好的工艺条件，许多企业实施料坯热装以后已经取得了显著的节能效果。但是现行的加热炉构造以及热工操作制度都是为了适应冷钢加热而设计和制定的。为了更好地适应热装料坯的加热和节能要求，应该从加热炉的构造和操作制度上作相应修正。但由于现有的加热炉已经建成，构造因素短期内不可能作大的改动，若现有的金属加热制度不作修正，则物料热装的节能潜力得不到充分发挥，金属的加热质量也将受到

3、直接危害。在满足产量和加热质量的前提下，最大限度地节约能源，在遵循操作必须符合构造特点的原则指导下，调整加热的温度制度和操作制度，制定一种全新的加热炉温度制度，以适应现行加热炉对热装物料条件下，高产、优质及低燃料消耗的生产要求显得十分必要。1研究方法加热炉热工制度的通常研究方法有三种：理论计算法，实验法和模拟计算法。理论计算法为了便于计算，对于热工过程参数的假设条件太多，尤其是炉内的吸热分布问题目前还没有完全解决，固理论计算法仅能作为参考，不能直接用于炉子的实际操作。实验法需要根据加热炉的生产条件测试大量的生产数据，然后根据生产数据统计结果归纳出

4、加热炉的加热制度，此方法真实有效，但必须花费大量时间，进行大量生产实验。因受实际生产条件的限制，不可能进行大量的生产实验，所以此方法一般情况下，不会采用。数值模拟计算法，随着计算机应用技术的发展，运行计算机技术、基于炉内钢坯传热过程的传热学原理，建立炉内钢坯加热过程的数学模型，基于炉子的热平衡实验和炉内钢坯加热温度的测试数据，算得炉内钢坯加热过程的受热边界条件，结合钢温计算模型，对不同生产条件下的钢坯加热温度进行数值模拟，依据数值计算结果，整理得到对应生产条件下的加热温度，用以指导炉子的实际操作，具有方便快捷，准确可靠的有点。故此，本研究以某公司

5、推钢式板坯加热炉为例，结合加热炉的实际生产数据、热平衡测试和炉内钢温“黑匣子”测试数据，建立了加热炉的钢坯加热过程数学模型和炉子燃料消耗计算模型，对不同产量、不同钢坯装炉温度条件下的钢坯加热温度、燃料消耗等进行数值模拟计算，从而对不同装钢温度在加热制度维持不变及优化加热温度制度后两种情况比较下钢坯的加热质量、生产率和燃料消耗，以说明热装加热炉加热制度需要修正的必要性。2加热炉基本资料及模型化所研究加热炉为推钢式板坯加热炉，重油为燃料，全炉均采用侧供热方式，加热钢坯（锭）的规格有，坯：（120～160）mm×（700～1100）mm×(1200～1

6、500）mm；锭：（250mm×740mm）（/300mm×770mm）×1200mm，194mm×780mm）（/248mm×804mm）×1120mm。加热的钢坯（锭）的种类有：普碳钢、优质碳结构钢、低合金钢、不锈钢复合板。有效炉底：25918mm×3172mm；单位面积产量：630kg（/m2·h）板坯，580kg（/m2·h）板锭；炉子产量：板坯38～48t/h，板锭30～35t/h；最大单耗（油）：45kg/t，使用低压燃油烧嘴。根据传热分析和适当假设及测试数据得钢坯加热过程的离散方程Tk+1n＝Tkn（1－2Fo）＋2FoTkn1＋F

7、o2xquTk+1i＝Tki（1－2Fo）＋FoTki+1＋FoTki1Tk+11＝Tk1（1－2Fo）＋2FoTk2＋Fo2xqbqu＝u[T4nf－（Tkn）4]qb＝b[T41f－（Tk1）4]式中：Fo＝/c（x）2为傅里叶数。热平衡方程组：Qb1＋Qa1＋Qu1＋Qw1－Qx1－Qq1－Ql1－Qf1－Qs1－Qe1＝0Qb2＋Qa2＋Qu2＋Qw2＋Qe1＋Qf1－Qx2－Qq2－Qf2－Qs2＝Qb3＋Qa3＋Qu3＋Qw3＋Qe2＋Qf2－Qx3－Qq3－Ql3－Qf3－Qs3－Qem＝0式中：Qb1为各段燃料供给的热量；Qai为

8、各段助燃空气带入的物理热；Qui为各段燃料带入的物理热；Qwi为各段雾化介质带入的物理热；Qxi为各段钢坯有效吸收的热量；Qqi为各段汽