一种加热炉内钢坯温度跟踪的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102994730A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102994730A(43)申请公布日2013.03.27(21)申请号201210507387.0(22)申请日2012.11.30(71)申请人中冶南方（武汉）威仕工业炉有限公司地址430223湖北省武汉市东湖新技术开发区大学园路33号(72)发明人段广东王晓亮郑剑辉(74)专利代理机构湖北武汉永嘉专利代理有限公司42102代理人王超(51)Int.Cl.C21D9/70(2006.01)C21D11/00(2006.01)权利要求书权利要求书4页4页说明书说明书1313页页附图附图11页(54)发明名称一种加热炉内钢坯温度跟踪的方法(57)摘要本发明提供了一种加热炉内钢坯温度跟踪的方法，其包括以下步骤：S1）对加热炉和钢坯的计算参数进行初始化；S2）对加热炉进行计算段的划分；S3）对加热炉各计算段进行求解，并让计时器开始计时；S4）对加热炉内钢坯进行温度跟踪；S5）对加热炉内钢坯进行位置跟踪；S6)判断是否到达温度跟踪周期，若未完成一次温度跟踪，则回到步骤S3继续计算；若完成一次温度跟踪，则结束本次温度跟踪。本发明避免了采用总括热吸收率法进行钢坯温度跟踪，受加热炉生产波动、钢种变化及高成本等诸多因素的影响。CN1029473ACN102994730A权利要求书1/4页1.一种加热炉内钢坯温度跟踪的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1）对加热炉和钢坯的计算参数进行初始化；S2）对加热炉进行计算段的划分；S3）对加热炉各计算段进行求解，并让计时器开始计时；S4）对加热炉内钢坯进行温度跟踪；S5）对加热炉内钢坯进行位置跟踪；S6)判断是否到达温度跟踪周期，若未完成一次温度跟踪，则回到步骤S3继续计算；若完成一次温度跟踪，则结束本次温度跟踪。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1初始化的参数包括：加热炉参数、钢坯位置、钢坯初始温度场、炉墙初始温度场、炉气初始温度场、计时器和计数器。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2划分的方法包括：根据加热炉内热电偶的数目及其在加热炉内的布置，将加热炉每个控制段划分为若干个计算段。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S3具体包括以下步骤：S31)加热炉计算段计数器i从1开始计数，计时器开始计时；S32)对第i个计算段的炉气黑度进行动态补偿并求解该计算段的辐射全交换面积；S33)求解第i个计算段对流换热系数；S34)求解第i个计算段炉气能量守恒方程，计算获得该计算段炉气温度，并对炉气温度进行修正；S35)计算第i个计算段中炉墙段的表面热流密度；S36)求解第i个计算段炉墙导热差分方程，计算获得该计算段炉墙温度场；S37)计时器i加1，重复步骤S32至步骤S37直至完成加热炉所有计算段的计算。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S32具体包括：按下式对各计算段的炉气黑度进行动态补偿：kq按下式计算：式中，εg为补偿后的炉气黑度，P0为大气压力，Tg为炉气温度，s为炉气平均射线程长，为与水蒸气相关的修正系数，为与二氧化碳气体相关的修正系数；然后，计算炉气对钢坯的辐射全交换面积炉气对炉墙的辐射全交换面积和炉墙对钢坯的辐射全交换面积钢坯对炉气的辐射全交换面积炉墙对炉气的辐射全交换面积钢坯对炉墙的辐射全交换面积6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤S33的对流换热系数包括：第i个计算段炉气与炉墙的对流换热系数αw，i、炉气与钢坯段表面的对流换热系数αs，i、炉气对炉墙段内表面的对流换热系数αin，i和外界空气对炉墙段外表面的对流换热系数αout，i。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤S34具体包括：对于每个计算段，按下式求解其炉气段能量守恒方程：Qcombustion+Qair+Qfuel+Qgas+Qconvec+Qradi+Qcool+Qother＝02CN102994730A权利要求书2/4页式中，Qcombustion为燃料燃烧化学热，Qair为空气带入的物理热，Qfuel为燃料带入的物理热，Qgas为烟气载热，Qconvec为炉气对流换热量，Qradi为炉气辐射收入热量，Qcool为冷却介质吸收热量，Qother为其他方式热交换热量；其中，Qgas＝Vi·(Tg，out-Tg,i)·cp，g，Vi为第i个计算段的烟气体积，Tg，out为烟气流出第i个计算段时的温度，Tg,i为第i个计算段内烟气的温度，cp,g为烟气的定压比热容；Qcool＝Vwater·ρwter·cwater(twater，out-twater，out)，Vwater、ρwater、cwater、twater，out、twater，out分别为第i个计算段中冷