一、加热炉钢坯温度场可视化研究（论文文献综述）
李昕妍[1]（2021）在《废钢预热系统的加热炉内燃烧与传热的数值研究》文中研究指明钢铁工业作为我国经济发展的关键产业,能耗问题不容忽视,绿色、低碳是其未来发展的方向和重点。在生产成本增加和环境污染加重的双重压力下,越来越多的钢铁企业选择提高废钢比来降低成本、提高产能和减少污染。但是废钢的热量不足使得生产效益受到很大的限制,采用废钢预热法可以有效提高废钢物理热,补充转炉的热量消耗。废钢预热系统中合理地设计加热装置使其达到生产要求是该方法的关键,本文采用加热炉进行废钢预热。本文简要总结了国内外加热炉数值模拟技术的研究发展现状,以前人大量相关文献资料为基础,运用计算流体力学的研究方法,基于流体动力学理论,燃烧和传热过程机理,建立了加热炉内湍流、燃烧以及换热的数值模型,对稳态加热炉的热工过程展开了数值求解分析。采用标准k-ε双方程湍流模型、概率密度函数燃烧模型、离散坐标辐射模型进行模拟求解,分析结果得到了炉膛内气体流动特征、气体浓度以及炉内温度的分布特征。通过改变喷嘴布置方式和当量比,分析了不同工况条件下加热炉内温度分布的均匀性,仿真结果为进一步优化加热炉提供了参考。同时,准确的三维温度场分布信息为加热炉节能控制技术的研究奠定了基础。在对加热炉模拟的基础上,本文研究了钢坯经过一段时间加热后的温度场变化情况,对钢坯的温度变化过程进行了三维非稳态模拟仿真,引入加热炉的温度数据,模拟钢坯外表面及中心截面的三维温度分布。对比分析了钢坯的温度场变化规律和钢坯温度随时间变化的曲线图,整个加热过程符合钢坯的传热特征,钢坯温度分布均匀,达到了废钢预热的目的。同时,仿真结果为钢坯温度场预报模型的建立提供了参考依据。
刘云鹏[2]（2021）在《蓄热式推钢加热炉炉内流场分布与传热过程数值模拟》文中研究指明轧钢加热炉是钢坯轧制前重要的加热设备,其主要性能的优劣性决定着轧钢生产的生产成本、产品质量、生产线的正常运转等,因此轧钢加热炉内温度场、流场、烟气排放物以及钢坯的传热过程温度场的研究对提高钢坯的轧制质量和钢铁企业的生产效益具有重要的价值。本文以蓄热式推钢加热炉作为研究对象原型,研究了加热钢坯材料属性及其在炉内传热过程等。首先,针对钢坯在蓄热式推钢式加热炉的变节奏烧钢传热过程做了有限元模拟分析。将流场作为边界条件和初始条件,详细分析了钢坯的对流换热系数、辐射换热系数;同时考虑实际工况,以辐射传热为主,换算为等效热吸收系数,进行了三维瞬态温度场的有限元分析,可为加热炉炉内流场优化设定奠定理论基础。其次,以钢坯和炉膛温度互为边界条件,耦合换热过程和燃烧热交换规律,建立了该蓄热式推钢加热炉内的燃料燃烧、炉气分布、温度分布的数学模型。在Fluent中采用k-ε双方程湍流模型、P-1辐射传热模型、PDF燃烧模型、NOx生成机理模型,对炉膛内部进行了流场分析,得到了温度场和流场的可视化分布。另外,研究了加热炉烟气排放物的污染气体排放规律。综合流场分布、温度场分布以及烟气排放物规律,对加热炉喷口角度、空气和燃气预热温度、空燃比等操作参数进行了改进,为现场生产操作参数改进提供了实际理论指导。最后,参考黑匣子实测数据,分析了加热炉钢坯温度变化与炉内气氛的级联关系,仿真结果与实例规律基本相符,验证了仿真模型数值分析的可靠性。这可为蓄热式推钢加热炉的钢坯加热工艺优化和加热制度优化提供参考依据,根据仿真模拟结果,改进了加热炉喷口角度、空气和燃气预热温度、空燃比等参数,分析了改后的蓄热式推钢加热炉各项指标的增优程度,以达到节能降耗的目的。
张开发[3]（2021）在《连铸板坯热送热装工艺技术研究》文中研究指明作为国民经济支柱和能源消费大户的钢铁企业,面对愈加严峻的资源和环境问题,开展了一系列超低排放、节能降耗的改造,其中铸—轧流程界面应用的热送热装工艺在世界范围得到了推广,其节能效果获得一致认可。本文以国内某钢铁企业的热送热装生产线为研究对象,通过测量铸坯温度、收集连铸坯生产参数,建立了钢液冷却凝固、铸坯辊道运输和在炉加热的全流程生产数学物理模型,利用有限元法计算了从连铸机至加热炉铸坯的温度云图分布和热量变化情况,比较了不同热履历铸坯在炉加热过程中的异同。同时进行了加热不同装炉温度铸坯的轧钢加热炉炉况测量试验,结合加热炉的各段温度、空煤气流量、烟气流量等生产参数与铸坯吸热量的数值模拟计算结果,计算了加热不同装炉温度铸坯的加热炉热平衡和燃耗,评价了热送热装工艺对加热炉能耗的影响,并对现有热送热装工艺提出了优化建议。全文的主要结论如下:（1）热送辊道上损失的热量约占铸坯出连铸机时热量的20.77%,热装铸坯装炉前平均温度约为772.16℃,热送热装工艺所能利用的铸坯显热约占铸坯出连铸机时热量的57.11%,若工艺衔接得当,可适当提高辊道运输速度以提高铸坯显热利用;（2）冷装铸坯在炉加热过程中,铸坯断面温度呈现由内向外不断递增的类椭圆形分布,整个加热过程角部温度最高、窄面次之、芯部最低,热装铸坯和淬火装铸坯装炉时芯部含有大量物理显热,在炉加热前期断面呈现宽面中心温度最高、芯部次之、窄面中心内侧温度最低的温度分布,芯部温度先下降后上升,在加热中后期断面温度分布特征与冷装相同;（3）不论加热何种热履历铸坯,煤气燃烧的反应热都是加热炉热量收入的主要来源,加热冷装铸坯时占比为84.60%,加热热装铸坯时占比为79.84%,空气带入的热力学能次之,煤气带入的热力学能最少;（4）冷装铸坯在炉总吸热量约为586.70k J/kg,热装铸坯在炉总吸热量约为205.35k J/kg,淬火装铸坯在炉总吸热量为231.85k J/kg,淬火装铸坯加热相较于热装仅多需要12.90%的热量;（5）热装铸坯装炉时含有很高的物理显热,加热炉热量支出中热装铸坯吸热量占比较冷装铸坯少25.59%,加热冷装铸坯的吨钢燃耗为1.240GJ,加热热装铸坯的吨钢燃耗为0.895GJ,现有热装加热工艺比冷装加热工艺可节省11.806公斤标准煤/吨;（6）现有热装铸坯和淬火装铸坯加热工艺存在铸坯在炉时间过长的问题,未能有效发挥出热送热装工艺的节能优势,可以从减少铸坯在炉时间提高加热炉生产效率和降低炉温减少煤气输入量两方面入手优化;（7）现有热送热装工艺若能调节生产节奏,完善热轧工艺衔接,将热装铸坯在炉时间由原4.704h缩短到3.5h,则优化后的热装铸坯加热工艺较冷装铸坯加热工艺而言,吨钢生产可节省燃耗约19.620公斤标准煤,节能效果显着。（8）将淬火装铸坯的在炉时间缩短到3.696h,使其出炉温差与优化加热时间后热装铸坯出炉时相同的8.5℃,则优化后的淬火装铸坯加热工艺较冷装铸坯加热工艺而言,吨钢生产可节省燃耗约18.348公斤标准煤,同样节能显着。
刘肖波[4]（2019）在《加热炉内钢坯温度场仿真研究》文中提出工业加热炉是重要的热工设备,其性能的优劣直接决定着轧制生产线的正常运行和产品的质量,因而加热炉加热钢坯温度场的研究对提高钢铁产品质量和钢铁企业效益具有重要价值。首先,本文以蓄热式步进底加热炉为具体研究对象,介绍了其详细技术参数、生产过程存在的问题,并给出了所加热钢坯的材料属性。其次,对钢坯受热升温过程做了数值求解分析。设置了钢坯在加热炉内所处的环境变量即边界条件和初始条件,分别计算了加热过程中钢坯在步进底式加热炉内的对流换热系数、辐射换热系数;然后对传热过程做了简化分析,将对流换热折合进了辐射换热当中得出钢坯加热的综合传热系数;采用有限元软件ANSYS对钢坯温度场进行了三维瞬态非线性有限元分析,通过将仿真结果与钢坯拖偶试验测量数值进行对比,验证了数值仿真数据的可靠性。最后,为了充分开发加热炉产能并达到节能减排、降低成本和提高效益的目的,对钢坯现有的生产过程进行了优化设计。在改变加热炉钢坯加热工艺和提高钢坯初始入炉温度两种条件下,对钢坯的温度场分布情况做了仿真模拟,仿真结果表明,将加热工艺时间缩短40min后,钢坯内部温度场分布仍然能够达到出炉标准;在此基础上,提高钢坯初始入炉温度至500℃,可进一步将钢坯总加热时间缩短至7300s,并且在此新工艺下钢坯仿真的出炉温度差小于出炉温差要求,达到了出炉标准的同时减少了加热炉生产过程中燃料的年消耗量,极大的降低了生产成本。本文在钢坯受热升温过程数值仿真研究的基础上,给出了钢坯加热工艺的优化途径,通过数值仿真模拟验证了所给优化途径的理论可行性,为加热炉加热钢坯工艺过程的实际优化和应用提供参考依据。
郭宁[5]（2020）在《锻造过程中的能量场建模分析及节能调度问题研究》文中认为本文以数值模拟技术为基础对锻造过程节能问题进行研究。首先对锻造过程的能量输入输出及消耗进行描述,划分了能量单元,建立了能量产消模型;在此基础上介绍了锻造过程中的关键环节的传热理论研究以及仿真建模通用技术流程的设计,为后续能耗因素的数值模拟提供理论基础。然后利用FLUENT仿真软件对加热炉进行三维建模,并设定其在不同的相对气体射速比下进行模拟,通过不同工况的仿真结果对加热炉的温度场进行分析,找出最优的相对气体射速比以及炉内最优加热空间,为装炉调度提供基础。加热环节中对锻件的研究重点放在对其相对位置的研究。利用蒙特卡洛视图因子矩阵对炉内的辐射热光子进行追踪统计,来确定不同间距下锻件吸收的热量,找出最优间距排布,分析锻件尺寸与最优间距的关系,确定最优间距系数,并通过仿真模拟来分析间距对锻件有效热吸收率、加热时间及产能的影响。锻打环节利用DEFORM仿真软件对钢坯成形过程进行模拟。钢坯形变的过程中,其温度场及应力场会发生较为明显的变化,对锻件质量和二次回炉的能源消耗有很大的影响。通过对钢坯锻打过程的温度场及应力场分析对锻打的始锻温度、终锻温度、下压变形速率、形变量等进行合理的工艺优化,不仅能降低锻压机组的能耗损失,提高产品锻打质量,还能衔接加热环节,降低其过保温时间,减少无用的能量消耗。最后对C-M锻造生产模式下的锻造车间进行节能调度优化。结合能耗因素的仿真结果,建立案例匹配搜索引擎和多背包装炉模型对不同批次钢坯装炉过程进行优化,减少设备空载时间和过保温时间,提高加热效率;同时对锻打工艺参数进行优化,提高工件质量,减少回炉,降低能耗;通过对全局调度模型的建立以及算例分析,此调度方案能有效降低吨钢能耗,减少作业时间,提高设备利用率。
谢海萍[6]（2017）在《步进式加热炉内钢坯温度预测及燃烧优化》文中研究说明在中国,工业炉窑主要分布在冶金、建材、化工和机械等行业,这些工业炉窑年总能耗量是全国总能耗量的25%,其中,钢铁行业炉窑耗能尤为突出。钢铁行业能耗中轧钢系统能耗占15%-20%,而轧钢系统能耗的60%-70%为轧钢加热炉能耗。众所周知,轧钢生产成本与能耗水平息息相关。因此,如何有效地降低加热炉的能耗成为了轧钢节能的主要方向和目标。分析某钢加热炉现状,发现其主要存在问题有:（1）加热炉内板坯温度难以直接测量,为保证板坯质量,均热段的调节温度往往稍高于设计温度,而在高温下,板坯易发生“过烧”现象,造成经济损失。（2）由于热轧厂的燃气成分波动,在生产中难以针对其热值变化实时调节相应空气量,导致加热炉热效率下降,产生能源浪费。针对上述问题,加热炉亦可挖掘出节能降耗的潜力,具有较高的节能空间。因此,可从以下两个方面进行优化:（1）开发钢坯温度预测软件,提高钢坯温度的控制精度,减少过烧现象的发生与降低断面的温差。钢坯温度预测软件系统,是建立在一级自动化系统、三级生产信息网之间的二级优化控制系统,属于加热炉工艺过程的控制模型,该模型输入参数为系统中的一级信号与三级信息。软件可实现钢坯在炉加热过程相关参数的跟踪、分析和过程温度场的可视化等功能。（2）研制预燃式空燃比检测仪,优化燃烧控制,提高各炉段空燃比调节的精确性,降低钢坯氧化烧损率及排烟损失。预燃式空燃比检测仪为加热炉燃气前置检测,根据总管在线取样燃气,采用燃气入炉前在微型预燃炉中充分燃烧的方法,通过测量预燃炉尾气残氧量计算实时空燃比,提供空燃比控制的前馈值,为各炉段空气量分配提供基准参数,确定各段空气配比设定值。钢坯温度预测软件把一级PLC和二级控制系统、三级管理信息网、温度计算模型、空燃比优化系统等集成于一体,实现多元一体化控制。应用结果表明:与改造前相比,吨钢能耗降低0.12GJ,综合氧化烧损率降低0.11%。因此,上述措施可以有效地降低加热炉的能耗。本文为进一步推广加热炉优化技术提供参考。
李瑶[7]（2016）在《步进式加热炉内钢坯传热分析及温度场数值计算》文中研究表明加热炉是钢铁生产工艺过程中非常重要的关键设备,我国又是钢铁消耗大国,对钢坯出炉温度进行预测计算具有极大意义,有利于对炉内气氛进行调控。钢坯温度与炉内环境温度互受影响,对钢坯温度场的研究与炉温的研究也是相辅相成。对钢坯温度场的相关研究主要集中在钢坯温度场的仿真模拟、数值计算以及对钢坯出炉温度的优化控制等方面,而钢坯温度场的计算采用的方法主要有:基于传热机理的传统钢坯温度分布模型、基于回归原理的多元统计钢坯温度分布模型、基于状态估计和辨识的钢坯温度预测模型、基于神经网络的人工智能钢坯温度预测模型这几大类。本文选择武钢一热轧4号加热炉作为研究对象,对加热炉的工艺流程和炉内钢坯传热过程进行了分析,基于数值传热学开展了钢坯温度场的数值计算模拟。对三维非稳态导热及边界辐射换热的耦合问题作了深入研究,采用全隐格式对控制方程进行离散,对于三维场的复杂性采用交替方向隐式方法ADI来解决,对于边界条件的处理则采用附加源项法。采用C++进行编程,得到钢坯温度场的计算程序,运行程序后得到钢坯表面、内部截面温度分布以及温度-时间变化趋势图。结果表明本文所得计算程序基本无误,虽然整个程序还不够成熟,但计算结果具有一定的可靠性,可对钢坯温度的控制进行一定的指导。
王贤晖[8]（2012）在《加热炉内钢坯传热的数值模拟与优化的研究》文中认为钢铁材料是国民经济发展与国防军工的重要基础原料。钢铁产业的发展水平也是衡量一个国家工业化水平的主要标志之一。加热炉是钢坯轧制前的加热设备。在钢坯轧制工艺中，钢坯的加热质量关系到轧机生产的顺利进行。钢坯加热的好坏，取决于钢坯的出炉温度及加热过程中的钢坯表面与中心温度差能否达到工艺要求。同时，加热炉是钢铁行业中的耗能大户，占钢铁生产总耗能的10%至15%。加热炉的能耗水平也直接关系到钢铁生产的成本。因此，在钢坯满足加热工艺的同时降低加热炉的能耗是轧钢工艺中节能的主要方向。钢坯在加热炉的加热过程，主要是通过炉内烟气与钢坯表面的对流换热与炉膛对钢坯的热辐射进行，同时，炉内支撑钢坯移动的水冷梁会在钢坯与梁的接触处带走一部分热量。本文应用fluent商业软件，通过建立步进式加热炉流动与辐射换热的数学模型，对加热过程中钢坯表面的传热系数进行的有关传热学数值分析，对钢坯加热过程中对流换热与热辐射两者因素的影响做了对比。本文以武钢热轧厂四号加热炉为例，建立加热炉物理模型，通过对加热炉的炉顶、炉侧内壁温度与钢坯出炉瞬间温度跟踪测量，对各加热段煤气、空气流量与压力测量，以钢坯受热过程为主要研究对象，确定钢坯在加热炉内加热过程的对流换热系数与辐射角系数，建立数学模型，进行数值计算，得到加热过程钢坯内部的二维等温曲线，钢坯表面温度、断面温度与中心温度差等。对优化加热炉的炉温控制提供了重要的依据。
张向宇[9]（2011）在《工业炉温度场可视化与辐射特性参数解耦重建研究》文中研究说明工业炉是工业加热的关键设备,广泛应用于国民经济的许多行业,同时工业炉又是高能耗设备。如何节约能源,提高能源利用水平,是目前工业炉研究的当务之急。实现温度场的实时在线测量是使工业炉处于最佳燃烧状态的重要前提,提高工业炉炉膛温度场检测技术,控制炉膛温度均匀分布有助于实现工业炉的安全、优化运行。工业炉温度场检测的困难在于炉膛的大尺寸以及燃烧火焰的强脉动等特点,采用常用的热电偶、高温计、声学法、以及基于激光的光学法等都难以实时在线检测炉内三维温度分布。辐射图像处理结合辐射传递逆求解的方法已经被证实可以实现炉内温度场的可视化,并且已经在电站锅炉上得到应用。但与电站锅炉不同的是,工业炉壁面温度很高,壁面辐射不能被忽略,这使得工业炉内辐射传递过程更加复杂。同时,工业炉种类繁多,燃料类型多变,燃烧过程及中间燃烧产物更加复杂,炉内辐射特性参数更难以准确把握。因此,本文将研究如何在工业炉内利用火焰图像处理与辐射传递逆求解来实现炉内三维温度场可视化。具体工作如下：本文首先从工业炉与电站锅炉辐射过程的不同点出发,研究了高温壁面条件对辐射成像过程的影响。通过采用DRESOR法对辐射传递方程进行求解,获得了炉膛燃烧温度与火焰辐射图像间的定量传递关系,建立了适用于工业炉的辐射成像模型。燃烧火焰的辐射特性参数,是基于辐射传递逆求解的测温方法所必须的输入参数。为实现温度场与辐射特性参数的解耦,本文提出了一种正则化方法与最优化方法相结合的同时重建方法。通过在炉膛边界处安装CCD火焰探测器以获取炉内火焰在红、绿波长下的近似单色辐射强度图像,利用正则化方法从红色单色辐射强度信息中重建炉内温度分布,同时以绿色单色辐射强度为最优化目标重建炉内辐射参数。模拟研究表明,在不同的测量误差下,重建算法均能够较好地还原炉膛温度分布及辐射特性参数。进一步,利用CCD火焰图像探测器和相应的计算机图像采集处理系统,在一台热态试验炉上开展了燃烧火焰三维温度场与辐射特性参数同时重建的实验研究,验证了解耦重建算法在工业应用上的可行性。进一步对热态试验炉炉内温度分布开展了实时检测研究,通过比较三个测点处的可视化方法与热电偶测量结果,测温误差都在5%以内,风管表面最大测温误差20℃。考虑到同时重建算法非常耗时,不能满足工业现场实时测温的需要,本文提出了一种新的温度场快速重建算法--改进比色法。该方法将传统的比色法从单点测温扩展到处理多维、非均匀温度重建问题上,能够减小辐射参数不准确对温度重建的影响,能够获得比单色法更高精度的温度反演效果。最后,以一台步进式加热炉为实验对象开展了工业炉三维温度场可视化研究。通过在4个加热段的南北侧墙上各安装两支CCD火焰探测器,构建了一套加热炉三维温度场在线监测系统。以同时重建算法得到的辐射参数收敛值作为全炉膛辐射参数近似分布,利用改进比色法对炉膛三维温度场开展了可视化研究。通过与现场热电偶测量数据的对比,表明三维温度场可视化系统能够实时、准确地测量步进梁式加热炉内温度变化,给出炉内三维空间和板坯表面加热温度的不均匀性信息。同时,通过与现场计算机控制系统相互通信,可视化系统实现了加热钢坯的在线监测。综上所述,本文采用火焰图像处理技术结合辐射逆问题求解实现了工业炉内的三维温度场可视化,同时从火焰图像中反演出燃烧介质以及高温壁面的辐射特性参数。此项技术的深入研究,能够提高工业炉内加热工件质量,节省燃料量,同时减少污染排放,提高工业炉安全和经济运行水平。
闫书明[10]（2010）在《基于有限元方法的钢坯温度场可视化仿真》文中提出为了解加热炉内钢坯断面温度变化和钢坯氧化烧损情况,以某加热炉加热钢坯过程为研究对象,在线测量炉气温度、钢坯表面温度和钢坯中心温度,利用ANSYS软件建立有限元模型,对钢坯断面动态温度场进行可视化研究分析。结果表明,随着时间的增加,钢坯断面温度逐渐升高并趋于均匀,钢坯角部升温最快,表面其次,中心最慢,角部是易产生氧化烧损区域。模拟计算结果与实验数据相符,验证有限元模型有效性,为下一步运用有限元仿真对钢坯热应力模拟仿真计算和加热炉结构优化奠定基础。
二、加热炉钢坯温度场可视化研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、加热炉钢坯温度场可视化研究（论文提纲范文）
（1）废钢预热系统的加热炉内燃烧与传热的数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 废钢预热技术研究现状 |
| 1.3 废钢加热炉数值模拟 |
| 1.3.1 加热炉数值模拟的意义 |
| 1.3.2 加热炉数值模拟的研究现状 |
| 1.4 相关数值模拟技术及常用软件介绍 |
| 1.4.1 数值模拟技术的发展 |
| 1.4.2 常用CFD软件 |
| 1.5 本文主要工作 |
| 第2章 加热炉内燃烧过程的数学模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基本方程 |
| 2.2.1 连续性方程 |
| 2.2.2 动量守恒方程 |
| 2.2.3 能量守恒方程 |
| 2.2.4 组分质量守恒方程 |
| 2.3 湍流模型 |
| 2.4 燃烧模型 |
| 2.5 辐射模型 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 废钢加热炉的数值模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 研究对象与网格划分 |
| 3.2.1 计算区域的确定 |
| 3.2.2 网格划分 |
| 3.3 数值计算模型与方法 |
| 3.3.1 模型确定 |
| 3.3.2 边界条件 |
| 3.3.3 求解方法 |
| 3.4 结果与分析 |
| 3.4.1 计算工况 |
| 3.4.2 速度场的分布特征 |
| 3.4.3 温度场的分布特征 |
| 3.4.4 浓度场的分布特征 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 加热炉操作参数的数值模拟和研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 喷嘴布置方式的影响 |
| 4.2.1 计算工况 |
| 4.2.2 结果分析 |
| 4.3 当量比的影响 |
| 4.3.1 计算工况 |
| 4.3.2 结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 钢坯温度场的数值模拟和研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 钢坯温度场数值模拟 |
| 5.2.1 几何模型与网格划分 |
| 5.2.2 数学模型 |
| 5.2.3 边界条件 |
| 5.3 温度场模拟结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论及建议 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 建议 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（2）蓄热式推钢加热炉炉内流场分布与传热过程数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 当前钢坯加热存在的问题 |
| 1.2 加热炉在钢铁行业中的地位和作用 |
| 1.3 目前蓄热式推钢加热炉存在的主要问题 |
| 1.4 流场数值模拟仿真在加热炉中的应用 |
| 1.4.1 加热炉流场数值模拟的意义 |
| 1.4.2 国内外加热炉数值模拟的研究现状 |
| 1.5 本文研究意义和研究内容 |
| 第2章 蓄热式推钢加热炉整体组成及传热机理 |
| 2.1 蓄热式推钢加热炉整体设备组成 |
| 2.1.1 蓄热燃烧基本工艺 |
| 2.1.2 加热炉炉温控制二级模型基本原理 |
| 2.1.3 加热炉推钢装置的基本功能 |
| 2.2 蓄热式推钢加热炉加热制度的制定 |
| 2.3 被加热钢坯材料的基本属性 |
| 2.4 蓄热式推钢加热炉的内部传热机理 |
| 2.4.1 蓄热式推钢加热炉存在的基本传热方式 |
| 2.4.2 蓄热式推钢加热炉耦合传热分析 |
| 2.4.3 加热炉分区域综合传热系数及传热总能量的计算 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 炉内流场及温度场数值仿真模拟 |
| 3.1 建模路线 |
| 3.2 加热炉和钢坯加热过程耦合模型 |
| 3.2.1 加热炉及钢坯仿真模型的建立 |
| 3.2.2 加热炉及钢坯的网格划分 |
| 3.2.3 加热炉及钢坯边界条件的确定 |
| 3.3 蓄热式推钢加热炉及钢坯仿真模拟结果分析 |
| 3.3.1 蓄热式推钢加热炉及钢坯温度场仿真结果分析 |
| 3.3.2 蓄热式推钢加热炉流场仿真结果分析 |
| 3.4 多工况下蓄热式推钢加热炉温度场及流场仿真分析 |
| 3.4.1 喷口角度对加热炉内流场及温度场的影响规律 |
| 3.4.2 空气、燃气预热温度对加热炉内温度场及流场影响规律 |
| 3.4.3 空燃比对加热炉内温度场及流场影响规律 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 流场变化对烟气排放物的影响分析 |
| 4.1 技术路线 |
| 4.2 蓄热式推钢加热炉烟气排放物国家标准 |
| 4.3 燃烧模型、辐射模型和NO_x生成模型的选取 |
| 4.3.1 燃烧模型的工作机理 |
| 4.3.2 P-1 辐射模型的工作机理 |
| 4.3.3 NO_x生成模型的工作机理 |
| 4.4 多工况蓄热式推钢加热炉烟气排放物的数值仿真结果分析 |
| 4.4.1 喷口角度对烟气排放物的影响规律 |
| 4.4.2 空燃比对烟气排放物的影响规律 |
| 4.4.3 预热温度对烟气排放物的影响规律 |
| 4.5 综合流场、温度场、排放物的变化规律进行操作参数改进 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 蓄热式推钢加热炉实验测试及结果分析 |
| 5.1 蓄热式推钢加热炉的黑匣子测试及炉温检测 |
| 5.1.1 黑匣子测试及结果分析 |
| 5.1.2 加热炉炉温检测及结果分析 |
| 5.2 蓄热式推钢加热炉操作参数的改进及结果分析 |
| 5.2.1 蓄热式推钢加热炉操作参数改进 |
| 5.2.2 蓄热式推钢加热炉操作参数改进结果分析 |
| 5.3 不同工况下操作参数改进结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间承担的科研项目与主要成果 |
| 致谢 |
（3）连铸板坯热送热装工艺技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 文献综述 |
| 1.1 热送热装工艺概述 |
| 1.1.1 热送热装工艺的发展历程 |
| 1.1.2 热送热装工艺的应用效果 |
| 1.1.3 热送热装工艺的局限及改进 |
| 1.2 轧钢加热炉概述 |
| 1.2.1 加热炉的分类及系统组成 |
| 1.2.2 加热炉数值模拟研究现状 |
| 1.3 文献小结 |
| 1.4 课题背景及主要研究内容 |
| 1.4.1 课题背景 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 1.4.3 研究方法 |
| 1.4.4 技术路线图 |
| 第二章 热送热装工艺数学物理模型 |
| 2.1 铸坯冷却凝固过程数学物理模型 |
| 2.1.1 结晶器凝固过程数学物理模型 |
| 2.1.2 二冷区传热数学物理模型 |
| 2.1.3 辊道运输过程数学物理模型 |
| 2.1.4 淬火过程数学物理模型 |
| 2.2 铸坯加热过程数学物理模型 |
| 2.2.1 铸坯加热过程基本假设 |
| 2.2.2 铸坯加热过程控制方程 |
| 2.3 几何模型及物性参数 |
| 2.3.1 几何模型和网格划分 |
| 2.3.2 材料物性参数 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 铸坯热送热装工业试验 |
| 3.1 铸坯测温试验 |
| 3.1.1 现场工艺概述 |
| 3.1.2 铸坯测温结果 |
| 3.2 加热炉炉况测量试验 |
| 3.2.1 冷装铸坯炉况测量 |
| 3.2.2 热装铸坯炉况测量 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 热送热装工艺模拟结果分析 |
| 4.1 铸坯凝固冷却过程模拟结果 |
| 4.1.1 铸坯在铸机中的过程分析 |
| 4.1.2 铸坯辊道热送过程分析 |
| 4.1.3 铸坯淬火过程分析 |
| 4.2 铸坯在炉加热过程模拟结果 |
| 4.2.1 冷装铸坯加热过程分析 |
| 4.2.2 热装铸坯加热过程分析 |
| 4.2.3 淬火装铸坯加热过程分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 加热炉能耗影响分析 |
| 5.1 加热炉热力系统分析 |
| 5.2 加热炉热平衡和能耗计算基础 |
| 5.2.1 加热炉系统热收入 |
| 5.2.2 加热炉系统热支出 |
| 5.2.3 加热炉吨钢燃耗 |
| 5.3 装炉温度对热平衡和燃耗的影响 |
| 5.3.1 冷装工艺加热炉热平衡及燃耗 |
| 5.3.2 热装工艺加热炉热平衡及燃耗 |
| 5.3.3 淬火装工艺加热炉热平衡及燃耗 |
| 5.3.4 装炉温度对加热炉能耗的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况 |
| 致谢 |
（4）加热炉内钢坯温度场仿真研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究的背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 当前钢坯加热存在的问题 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 加热炉及其加热工艺与材料概况 |
| 2.1 加热炉及其关键技术装置介绍 |
| 2.1.1 加热炉的分类 |
| 2.1.2 蓄热燃烧技术 |
| 2.1.3 步进装置 |
| 2.2 蓄热式步进底加热炉 |
| 2.2.1 加热炉整体结构 |
| 2.2.2 燃烧控制系统 |
| 2.3 加热炉生产工艺 |
| 2.4 步进底炉问题分析与改造措施 |
| 2.4.1 加热炉当前存在的问题 |
| 2.4.2 问题分析 |
| 2.4.3 改造措施和预期效果 |
| 2.5 被加热钢坯材料介绍 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 钢坯温度场的数值求解 |
| 3.1 传热学 |
| 3.1.1 三种常见的热量传递形式 |
| 3.1.2 温度场 |
| 3.1.3 边界条件 |
| 3.2 加热过程钢坯传热分析 |
| 3.3 导热微分方程的建立与求解 |
| 3.3.1 导热问题的数学描述 |
| 3.3.2 导热微分方程的建立 |
| 3.3.3 导热微分方程的离散化 |
| 3.4 边界条件的确定 |
| 3.5 代数方程组的迭代求解 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 钢坯温度场仿真模拟分析 |
| 4.1 仿真软件介绍 |
| 4.2 钢坯几何模型的建立 |
| 4.3 热分析单元 |
| 4.4 网格划分参数设置 |
| 4.5 初始条件和边界条件的确定 |
| 4.6 钢坯换热量的确定 |
| 4.7 求解设置 |
| 4.8 钢坯温度场模拟结果 |
| 4.9 本章小结 |
| 第5章 钢坯加热工艺的优化与展望 |
| 5.1 改变加热工艺 |
| 5.2 改变装炉温度 |
| 5.3 优化不足与展望 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间所发表的成果 |
| 致谢 |
（5）锻造过程中的能量场建模分析及节能调度问题研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 锻造过程能量场研究 |
| 1.3.2 锻造过程仿真建模研究 |
| 1.3.3 锻造生产调度研究 |
| 1.4 研究内容安排 |
| 2 锻造过程能量场建模基础及仿真流程设计 |
| 2.1 锻造过程能量产消模型分析 |
| 2.1.1 能量单元的建模方法 |
| 2.1.2 能量产消单元的划分 |
| 2.1.3 单元模型结构及能耗指标 |
| 2.2 锻造过程传热理论研究 |
| 2.2.1 传热方式概述 |
| 2.2.2 传热过程的温度变化原理 |
| 2.2.3 导热微分方程建立 |
| 2.3 锻造过程仿真建模流程设计 |
| 2.3.1 加热过程数值模拟方法 |
| 2.3.1.1 理论求解方程概述 |
| 2.3.1.2 辐射传热 |
| 2.3.1.3 加热问题求解的基本流程 |
| 2.3.2 成形过程数值模拟方法 |
| 2.3.2.1 成形过程数值模拟的选型 |
| 2.3.2.2 锻打变形问题求解的基本流程 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于温度场建模的加热工艺优化分析 |
| 3.1 基于FLUENT的加热炉温度场建模 |
| 3.1.1 建立加热炉实体模型 |
| 3.1.2 仿真辐射模型的选择 |
| 3.1.3 加热过程温度场建模 |
| 3.1.4 仿真模型验证 |
| 3.2 基于气体射速比的炉内温度场分析 |
| 3.3 不同工况下的炉内温度均匀性分析 |
| 3.3.1 炉温均匀性评价指标 |
| 3.3.2 基于仿真模型的炉温测试点的选定 |
| 3.3.3 温度点测试结果 |
| 3.3.4 不同工况下的炉温均匀性评定分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于传热分析的钢坯间距对加热效率的影响研究 |
| 4.1 炉内钢坯的传热过程 |
| 4.1.1 炉内导热模型 |
| 4.1.2 钢坯内部导热模型 |
| 4.2 基于蒙特卡洛视图因子矩阵的传热研究 |
| 4.3 钢坯加热过程建模及分析 |
| 4.3.1 仿真模型的验证 |
| 4.3.2 有效吸收热流量的计算 |
| 4.4 不同间距下钢坯的有效吸收热量分析 |
| 4.4.1 间距对相对热吸收率的影响 |
| 4.4.2 间距对加热时间的影响 |
| 4.4.3 间距对产能的影响 |
| 4.5 钢坯间距的优化应用 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 基于成形建模的钢坯尺寸及温度工艺优化 |
| 5.1 锻打成形过程的传热原理 |
| 5.2 热态钢坯成形数值模拟分析 |
| 5.2.1 基于DEFORM-3D的热态模锻仿真分析 |
| 5.2.2 锻造成形仿真实验设计 |
| 5.3 钢坯及模具的温度场及应力场分析 |
| 5.3.1 温度场分析 |
| 5.3.2 应力场及疲劳损伤分析 |
| 5.4 基于温度和变形量的工艺优化 |
| 5.4.1 始锻温度的影响 |
| 5.4.2 终锻温度的影响 |
| 5.4.3 锻压变形量的影响 |
| 5.4.4 改善措施 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 基于加热及成形仿真的节能调度优化 |
| 6.1 C-M生产模式调度问题分析 |
| 6.1.1 C-M生产模式概述 |
| 6.1.2 锻造生产车间调度问题分析 |
| 6.1.2.1 生产工艺 |
| 6.1.2.2 生产调度现状 |
| 6.1.2.3 需求分析 |
| 6.1.3 基于能量场建模的节能调度目标 |
| 6.2 低能耗调度模型的建立 |
| 6.3 低能耗调度方案求解策略 |
| 6.3.1 基于加热炉参数的案例匹配搜索模型的建立 |
| 6.3.2 基于钢坯间距的多背包装炉组合模型的建立 |
| 6.3.3 基于锻打参数的工艺优化 |
| 6.4 低能耗调度模型的应用 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（6）步进式加热炉内钢坯温度预测及燃烧优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 步进式加热炉数值模拟研究概述 |
| 1.3 钢坯氧化烧损研究概述 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 2 钢坯温度预测软件计算模型 |
| 2.1 加热炉炉体结构介绍 |
| 2.2 数学模型的建立 |
| 2.3 三维非稳态导热及其离散 |
| 2.4 边界条件的处理 |
| 2.5 求解代数方程组 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 钢坯温度预测软件系统功能及应用 |
| 3.1 模型计算软件的实现 |
| 3.2 总体设计 |
| 3.3 软件功能祥述 |
| 3.4 软件模型验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 预燃式空燃比检测仪优化炉内燃烧 |
| 4.1 预燃式空燃比检测仪设计依据 |
| 4.2 预燃式空燃比检测仪设计 |
| 4.3 空燃比寻优 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 经济效益分析 |
| 5.2 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（7）步进式加热炉内钢坯传热分析及温度场数值计算（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文的研究内容 |
| 2 步进式加热炉内工艺及传热 |
| 2.1 步进式加热炉简介 |
| 2.2 步进式加热炉生产过程工艺流程 |
| 2.3 加热过程钢坯传热分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 导热方程的数值求解 |
| 3.1 三维非稳态导热及其离散 |
| 3.2 边界条件的处理 |
| 3.3 求解代数方程组的迭代 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 钢坯温度场计算的编程应用 |
| 4.1 钢坯网格的划分及相关参数设置 |
| 4.2 初始条件与边界条件的选取及计算 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 钢坯温度场模拟的结果分析 |
| 5.1 不同情况下钢坯温度计算结果对比 |
| 5.2 钢坯出炉温度的验证与温度计算模型修正 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 存在的不足及下一步构想 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（8）加热炉内钢坯传热的数值模拟与优化的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 概论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 加热炉加热钢坯的生产工艺 |
| 1.3 加热炉计算机控制的国内外工业应用对比 |
| 1.4 加热炉钢坯温度场预报控制的研究现状 |
| 1.5 技术条件要求 |
| 2 钢坯温度场的数值模拟 |
| 2.1 传热学的相关知识 |
| 2.2 钢坯温度场的理论计算 |
| 2.3 钢坯加热过程热辐射与对流因素的影响分析 |
| 3 加热炉的测试 |
| 3.1 炉顶与炉侧内壁的温度测试 |
| 3.2 炉膛内烟气的温度与流速 |
| 3.3 钢坯的出炉温度 |
| 4 数值计算与结果分析 |
| 4.1 数值模拟的初始条件 |
| 4.2 结果分析 |
| 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 1 辐射角系数计算程序 |
| 附录 2 炉侧与炉顶平面图 |
| 附录 3 炉侧与炉壁温度测点位置布置图 |
| 附录 4 炉壁温度测量数据 |
（9）工业炉温度场可视化与辐射特性参数解耦重建研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 炉膛温度测量技术 |
| 1.3 火焰辐射特性 |
| 1.4 辐射传递正问题及逆问题求解方法 |
| 1.5 本文的主要工作 |
| 2 工业炉辐射成像模型及其逆求解 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 工业炉辐射成像模型 |
| 2.3 辐射传递正问题计算 |
| 2.4 辐射传递逆问题求解 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 温度场与辐射特性参数同时重建模拟研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 温度场与辐射特性参数解藕重建方法 |
| 3.3 二维系统中温度分布与辐射特性参数同时重建 |
| 3.4 三维系统中温度分布与辐射特性参数同时重建 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 温度场与辐射特性参数解藕重建的实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 三维温度场与辐射参数同时重建的实验研究 |
| 4.3 热态试验炉三维温度场实时检测研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 工业炉三维温度场可视化实验研究 |
| 5.1 步进式加热炉温度场检测系统 |
| 5.2 步进式加热炉二维截面温度场与辐射特性参数同时重建 |
| 5.3 改进比色法重建步进式加热炉二维截面温度场 |
| 5.4 钢坯表面温度及辐射率的实验测定 |
| 5.5 步进式加热炉三维温度场在线监测及分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 全文总结及建议 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 后续工作建议 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 攻读博士学位期间的科研成果 |
四、加热炉钢坯温度场可视化研究（论文参考文献）
- [1]废钢预热系统的加热炉内燃烧与传热的数值研究[D]. 李昕妍. 华北电力大学(北京), 2021(01)
- [2]蓄热式推钢加热炉炉内流场分布与传热过程数值模拟[D]. 刘云鹏. 燕山大学, 2021(01)
- [3]连铸板坯热送热装工艺技术研究[D]. 张开发. 钢铁研究总院, 2021(01)
- [4]加热炉内钢坯温度场仿真研究[D]. 刘肖波. 河北科技大学, 2019(07)
- [5]锻造过程中的能量场建模分析及节能调度问题研究[D]. 郭宁. 南京理工大学, 2020(01)
- [6]步进式加热炉内钢坯温度预测及燃烧优化[D]. 谢海萍. 华中科技大学, 2017(04)
- [7]步进式加热炉内钢坯传热分析及温度场数值计算[D]. 李瑶. 华中科技大学, 2016(01)
- [8]加热炉内钢坯传热的数值模拟与优化的研究[D]. 王贤晖. 华中科技大学, 2012(07)
- [9]工业炉温度场可视化与辐射特性参数解耦重建研究[D]. 张向宇. 华中科技大学, 2011(10)
- [10]基于有限元方法的钢坯温度场可视化仿真[A]. 闫书明. '2010系统仿真技术及其应用学术会议论文集, 2010