推钢式板坯加热炉钢坯加热过程数值模拟(2)

2019-01-05 11:32

(a)均热段炉温1180℃ (b)均热段炉温1200℃

(c)均热段炉温1180℃ (d)均热段炉温1180℃

图7 不同均热段炉温下钢坯加热温升曲线

从图7可以看出,加热过程的温升趋势大体相同,随着均热段炉温升高,出炉钢温也随之升高,加热后期断面温差也随着均热段炉温的升高而增大。

为了更直接的考察温度值,把加热结束时的钢温及断面温差值列于表2中。

表2 加热结束时的钢温及断面温差

均热段炉温℃ 出炉钢温℃ 断面温差℃ 1180 1145 18.87 1200 1160 22.23 1220 1176 25.68 1240 1191 29.2 一加结束时钢温为:1127℃。

从表2可以看出:随着均热段炉温每增加20℃出炉钢温相应的提高15℃,而断面温差相应的加大3℃。该条件下加热,当均热段炉温达1240℃时,断面温差达到了约30℃。出炉钢温以及钢坯断面温差随均热段炉温变化情况如图9、图10所示。

均热段炉温的控制直接影响到出炉钢温及钢坯断面温差,为了满足加热轧制要求,必须严格控制均热段的炉温。

要求出炉钢温应在(1155℃-1185℃)范围内,根据以上分析,认为理想的均热段炉温为1210℃,并初步确定均热段炉温范围(1190℃-1220℃)。

(a)均热段炉温1220℃ (b)均热段炉温1240℃

(c)均热段炉温1220℃ (d)均热段炉温1240℃

图8 不同均热段炉温下钢坯出炉温度分布

图9 出炉钢温随均热段炉温变化 图10 钢坯断面温差随均热段炉温变化 2.4.1.2一加热段炉温控制

在以上分析的基础上,确定均热段炉温1210℃,考察一加段炉温对加热的影响。

加热条件:入炉温度20℃;

预热段炉温/℃ 760 二加段炉温/℃ 1160 均热段炉温/℃ 1210 分别取一加段炉温为1200℃、1220℃、1240℃、1260℃进行模拟。 钢坯加热过程的温升曲线和出炉温度分布如图11和图12所示。

(a)一加段段炉温1200℃ (b)一加段段炉温1220℃

(c)一加段段炉温1240℃ (d)一加段段炉温1260℃

图11 不同一加热段炉温下钢坯加热温升曲线

从图10可以看出:随着一加段炉温的升高,一加段升温越快,而其后的均热段温升越来越小。在一加段炉温达1240℃(高出均热段炉温30℃)时,均热初期,甚至出现钢坯表面温度稍有下降现象。

(a)一加段段炉温1200℃ (b)一加段段炉温1220℃

(c)一加段段炉温1240℃ (d)一加段段炉温1200℃

图12 不同一加热段炉温下钢坯出炉温度分布 表3 一加结束时钢温及加热结束时的钢温、断面温差

一加段炉温℃ 一加结束钢温℃ 出炉钢温℃ 终温与一加温差 断面温差℃ 1200 1099 1161 62 27.77 1220 1117 1165 48 25.25 1240 1132 1170 38 22.76 1260 1145 1175 30 20.24

首先来考虑一加段炉温对钢坯出炉的影响。从表3可以看出:虽然保持均热段炉温1210℃不变,但出炉钢温还是随着一加热段炉温的变化而有所变化,一加热段炉温每升高20℃,出炉钢温就将提高5℃;而断面温差将降低2.5℃。另外,一加结束钢温随一加段炉温增大而提高,但提高的趋势越来越小。如图13所示。

图13一加结束钢温与一加段炉温关系

为了保证出炉钢温,且避免均热段还要负责大部分的加热升温任务,一加结束时,应保证加热钢坯达到一定的温度(如1100℃),而且一加段温度不应比均

热段炉温低,因此,确定一加段炉温不应低于1210 ℃ ,同时为了节约燃料以及减少氧化,加热温度也不能太高,初步确定一加段炉温范围:(1210℃-1260℃)。 2.4.1.3二加段炉温控制

加热条件:入炉温度20℃;

预热段炉温/℃ 760 一加段炉温/℃ 1240 均热段炉温/℃ 1210 分别取二加段温度1100℃、1140℃、1180℃进行模拟。 二加段炉温对钢坯加热的影响结果列于表4中。

表4 二加热段炉温对加热的影响

二加段炉温℃ 出炉钢温℃ 断面温差℃ 1100 1160 28 1140 1167 25 1160 1170 23 1180 1174 21 从表4可以看出:二加热段炉温对加热的影响与一加热段在趋势上一样的,即随二加热段炉温的升高,出炉钢温越来越大,断面温差越来越小,但其影响相对小些。二加热段炉温每提高20℃,出炉钢温相应增加3.5℃,断面温差较小2℃。 2.4.1.4理想炉温控制

根据金属的性质和热加工的要求,可以使金属在各种不同的条件下进行加热。保证实现在该条件下进行加热所采取的方法,就是金属加热制度。

加热要求可以概括为:达到一定的钢温、符合断面温差要求以及开始加热时,须考虑温度应力的危险。

对于三段供热制度,均热段能减小断面温差并控制出炉钢温,保证加热质量;加热段可提高炉温,追求生产率;预热段可利用炉气热量,追求热效率。

必须说明,在温热制度上是三段制度还是二段制度,不仅决定于炉型轮廓,而主要是决定于供热能力的分配和实际操作。三段制度的炉型完全可能是二段制度的供热分配和二段制度操作。

厚板加热时,最强化的方法是以最大可能的速度将表面加热到所要求的温度(甚至稍高些),然后在表面温度不变(甚至稍降一些)的条件下进行均热。研究表明:在同样的加热温度和断面温度的要求时,这种方法的总加热时间最短。三段制度基本上具有上述特点,即在加热段以较高的炉温进行快速加热,而在均


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