工業(yè)加熱爐是重要的熱工設(shè)備,其性能的優(yōu)劣直接決定著軋制生產(chǎn)線(xiàn)的正常運(yùn)行和產(chǎn)品的質(zhì)量,因而加熱爐加熱鋼坯溫度場(chǎng)的研究對(duì)提高鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量和鋼鐵企業(yè)效益具有重要價(jià)值。首先,本文以蓄熱式步進(jìn)底加熱爐為具體研究對(duì)象,介紹了其詳細(xì)技術(shù)參數(shù)、生產(chǎn)過(guò)程存在的問(wèn)題,并給出了所加熱鋼坯的材料屬性。其次,對(duì)鋼坯受熱升溫過(guò)程做了數(shù)值求解分析。設(shè)置了鋼坯在加熱爐內(nèi)所處的環(huán)境變量即邊界條件和初始條件,分別計(jì)算了加熱過(guò)程中鋼坯在步進(jìn)底式加熱爐內(nèi)的對(duì)流換熱系數(shù)、輻射換熱系數(shù);然后對(duì)傳熱過(guò)程做了簡(jiǎn)化分析,將對(duì)流換熱折合進(jìn)了輻射換熱當(dāng)中得出鋼坯加熱的綜合傳熱系數(shù);采用有限元軟件ANSYS對(duì)鋼坯溫度場(chǎng)進(jìn)行了三維瞬態(tài)非線(xiàn)性有限元分析,通過(guò)將仿真結(jié)果與鋼坯拖偶試驗(yàn)測(cè)量數(shù)值進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了數(shù)值仿真數(shù)據(jù)的可靠性。最后,為了充分開(kāi)發(fā)加熱爐產(chǎn)能并達(dá)到節(jié)能減排、降低成本和提高效益的目的,對(duì)鋼坯現(xiàn)有的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。在改變加熱爐鋼坯加熱工藝和提高鋼坯初始入爐溫度兩種條件下,對(duì)鋼坯的溫度場(chǎng)分布情況做了仿真模擬,仿真結(jié)果表明,將加熱工藝時(shí)間縮短40min后,鋼坯內(nèi)部溫度場(chǎng)分布仍然能夠達(dá)到出爐標(biāo)準(zhǔn);在此基礎(chǔ)上,提高鋼坯初始入爐溫度至50... 

【文章來(lái)源】：河北科技大學(xué)河北省

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

蓄熱式步進(jìn)底加熱爐

7第2章加熱爐及其加熱工藝與材料概況2.1加熱爐及其關(guān)鍵技術(shù)裝置介紹加熱爐是將所需熱處理的物料或工件加熱到一定溫度的熱工設(shè)備，其應(yīng)用遍及石油、化工、冶金、機(jī)械、熱處理等諸多行業(yè)領(lǐng)域。如圖2-1所示是兩種工業(yè)用鋼坯加熱爐。圖2-1工業(yè)加熱爐2.1.1加熱爐的分類(lèi)當(dāng)前存在的工業(yè)用加熱爐的類(lèi)型繁多，針對(duì)其所加熱的不同物料或工件的特點(diǎn)，應(yīng)用的加熱爐也不盡相同，所以對(duì)于當(dāng)前存在的加熱爐，一般有如下分類(lèi)方式[20-24]：按照熱量供給形式分為：微波加熱爐、電阻加熱爐、感應(yīng)加熱爐和燃料加熱爐。按照余熱回收方式分為：傳統(tǒng)換熱式加熱爐和新型高效蓄熱式加熱爐。按照加熱方式不同分為：周期式加熱爐、連續(xù)式加熱爐。其中周期式加熱爐是指鋼坯在加熱爐爐膛內(nèi)部固定不動(dòng)進(jìn)行加熱的爐子，一般適用于加熱特殊材質(zhì)或尺寸極厚、單重巨大的有特殊尺寸要求的鋼坯，但因其加熱鋼坯的能力有限，不常用于自動(dòng)軋制生產(chǎn)線(xiàn)。連續(xù)式加熱爐則是指鋼坯在爐膛內(nèi)以一定速度從爐溫較低處向爐溫較高處移動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方向與爐膛內(nèi)的高溫爐氣相反，當(dāng)被加熱至工藝要求溫度時(shí)，便不斷從爐內(nèi)排出的加熱爐。連續(xù)式加熱爐是軋鋼車(chē)間加熱鋼坯時(shí)應(yīng)用最普遍的爐子，一般加熱坯料溫度都在900～1350℃左右，熱處理時(shí)溫度都在700～1150℃左右，本文所研究的就是連續(xù)式加熱爐當(dāng)中的一種步進(jìn)底式加熱爐。2.1.2蓄熱燃燒技術(shù)上文已經(jīng)講述加熱爐是鋼鐵工業(yè)最大的能耗設(shè)備之一，因?yàn)槟芎拇�，溫度高�?

效蓄熱材料來(lái)回收高溫?zé)煔庵械臒崮埽@些回收的熱能將用于加熱流經(jīng)蓄熱室的助燃空氣和燃?xì)�，從而提高了熱量的利用率，有效降低了預(yù)熱空氣和燃?xì)獾哪茉聪腫26]。高溫蓄熱式燃燒技術(shù)（HTAC）最關(guān)鍵的裝置是加熱爐爐體外部的蓄熱室，這是煙氣余熱回收的主要裝置，通過(guò)位于其上部的換向系統(tǒng)和供風(fēng)、排煙系統(tǒng)協(xié)同作用，完成煙氣余熱回收過(guò)程。蓄熱室是一個(gè)填滿(mǎn)蜂窩狀蓄熱體的室狀空間，同時(shí)蓄熱室也是煙氣和空氣進(jìn)入爐體內(nèi)部的必經(jīng)通道，在煙氣或空氣經(jīng)過(guò)蓄熱室時(shí)，完成熱量的傳遞過(guò)程，起到預(yù)熱助燃降耗的作用。其工作原理如圖2-2和圖2-3所示，分別為a側(cè)燒嘴燃燒b側(cè)蓄熱時(shí)的工作狀態(tài)和b側(cè)燒嘴燃燒a側(cè)蓄熱的工作狀態(tài)[27-29]。圖2-2蓄熱式加熱爐工作原理(a側(cè)燒嘴燃燒)如圖2-2所示，蓄熱式燒嘴一般是成對(duì)存在，對(duì)稱(chēng)安裝在爐體的兩側(cè)，每個(gè)燒嘴均配備有一個(gè)蓄熱室和一個(gè)雙關(guān)三通換向閥，并通過(guò)換向閥的周期性換向動(dòng)作來(lái)完成對(duì)煙氣熱量的回收和對(duì)空氣預(yù)熱的任務(wù)。當(dāng)圖2-2中的雙關(guān)三通換向閥a發(fā)生動(dòng)作后，打開(kāi)空氣通道的同時(shí)關(guān)閉了煙氣通道，常溫狀態(tài)的助燃空氣從空氣通道流經(jīng)換向閥a進(jìn)入加熱爐左側(cè)蓄熱室，在蓄熱室內(nèi)常溫助燃空氣被處于高溫狀態(tài)的蜂窩狀蓄熱體預(yù)熱后進(jìn)入燒嘴a燃燒；在此過(guò)程中雙關(guān)三通換向閥b的煙氣通道打開(kāi)，空氣通道關(guān)閉，使得爐膛內(nèi)燃燒后的高溫?zé)煔鈴臒靊處排出。在高溫?zé)煔饨?jīng)過(guò)蓄

【參考文獻(xiàn)】：
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