张献伟

(武汉钢铁股份公司硅钢事业部,湖北武汉 430080)

热物性参数对钢加热过程的影响研究

张献伟

(武汉钢铁股份公司硅钢事业部,湖北武汉 430080)

以某特殊钢和普通20#碳钢为研究对象,建立钢坯加热数学模型并采用有限容积法进行了离散,模拟计算了两种材质的板坯在炉内加热过程中的温度变化规律。数值模拟结果表明,相同的钢坯规格尺寸,相同的加热制度情况下,此特殊钢比20#钢的加热速度慢,模拟结果为此特殊钢加热工艺的制定和优化提供了依据。

表面熔渣 硅钢 加热过程

关于钢坯炉内加热过程数值模拟在国内外有大量报道,但是对于热物性参数对钢加热规律的影响还没有特别报道。本文建立了钢坯传热模型,模拟计算了两种不同热物性参数的钢坯在炉内加热过程中的温度变化规律。

1 模型的建立

1.1 钢坯数学模型

为使模型既简单又能满足精度要求,进行假设：①炉膛内介质温度分布均匀;②钢坯只在表面存在热量交换,即上、下表面,钢坯表面传热以辐射和对流两种方式进行;③钢坯表面的对流换热以辐射的形式考虑,即采用总括热吸收率法。④忽略钢坯密度的变化,钢坯比热和导热系数是温度的函数。

(1) 钢坯一维传热数学模型的控制方程

(1)式中,

ρ—钢坯密度,kg/m3; y—坐标,m;

c—钢坯比热,J/(kg·℃); τ—时间,s;

λ—W/(m·℃) ; ρ—密度,kg/m3;

qu,qd—上、下表面热流,W/m2;

图1 W20和20#导热系数对比

图2 W20和20#比热对比

图3 钢坯网格的划分

(1) 钢坯一维传热数学模型的控制方程

图4 加热温度=1000℃,加热时间=100min时钢坯表面……