天然气富氧燃烧的温度场模拟及对钢坯加热过程的影响分析

富氧燃烧是一种节能高效的燃烧技术,近年来逐渐引起了工业领域的广泛关注。首先基于计算流体力学原理,对不同氧含量条件下的富氧燃烧工况进行数值模拟,获得了炉内温度场随富氧率变化的规律;在此基础上,基于非稳态条件下圆柱形钢坯加热的模型,进一步分析了富氧燃烧对钢坯加热的影响。计算结果表明,富氧燃烧可显著提高炉内温度和钢坯加热速度,从而有效降低燃料消耗量,提高工业炉的产能。     

最大值原理在连续加热炉优化控制中的应用

在钢坯加热过程数学模型的基础上，根据加热炉的生产特点，建立了燃料消耗最低的稳态加热模型。运用最大值原理对加热炉内最优供燃函数及温度场分布进行了数值模拟及优化计算，得出了合理的供热制度，从而实现最佳操作。     

基于可变容差法的步进梁式加热炉炉温设定优化

通过对钢坯在加热炉内的传热过程进行分析,建立钢坯的二维传热模型,并采用有限差分方法对钢坯温度场进行数值模拟。以钢坯出炉温度、出钢温差、加热过程中钢坯断面温差及表面温度等为约束条件,以能耗为目标函数,利用可变容差法求得加热炉各段的最优炉温设定值。运用该模型可方便地求得加热炉各段最优设定值,从而实现加热炉的最优工艺,提高加热炉效率,降低能源消耗,并提高产品质量。     

工业炉CAD系统—工业炉设计辅助计算系统的开发（之Ⅴ）：金属加热计算

一、概述在工业炉设计计算中,金属加热计算是必不可少的一环。该子系统旨在解决常用加热炉内钢坯加热的计算问题,以为设计人员提供设计时所需的各种加热参数,如钢坯的加热时间、加热温度、断面温差等。目前,该子系统包括“连续炉内加热”与“室状炉内加热”两大模块。“连续炉内加热”模块适应于矩形断面坯在连续加热炉内密排布置时的双面对称或单面加热计算。该模块又有两个子模块:“加热温度计算”与“加热时间计算”。“加热温度计算”其功能足:根据规定的炉温曲线等已知条件,通过钢坯的(?)维不稳定态导热数值计算,确定钢坯在不同加热时刻的温度场。“加热时间计算”其功能是:根据规定的炉温曲线及金属加热曲线等已知条件,     

加热炉内钢坯非稳态温度场模拟及“黑匣子”实验研究

采用数值模拟方法,以能量平衡和热传导方程为基础,通过分析加热炉内的传热过程,按照加热工艺要求,采用总括热吸收率法,建立了加热炉热工过程数学模型。并以普碳钢为实验钢种,合理设置测试点,完成了＂黑匣子＂实验,模拟结果与实验结果吻合较好。钢坯柱坐标下非稳态温度场的模拟是准确合理的,所建立的数学模型可以作为加热炉在线控制中钢坯温度场的动态实时跟踪计算和SCC决策的基础。     

炉内板坯表面温度实时监测技术及温升过程数值研究

采用自主研发的比色高温监测系统,实时检测板坯表面温度,依据热传导理论建立了加热炉钢坯加热过程的数学模型,采用有限元法对数学模型进行了离散化分析,开发了钢坯内部中心温度随表面加热过程变化的数值模型。根据检测的钢坯表面温度及开发的数值模型实时通过有限元法[1]估算钢坯中心温度,与传统的通过热电偶探测相比精确了0.46%~0.53%[2];同时根据检测的钢坯表面与中心温差对实时建立温度补偿模型起到辅助作用,同时可以将温度补偿数据实时传递给燃烧优化控制系统,从而建立了基于钢坯表面温差补偿模型的燃烧优化控制,优化调整燃烧工艺,保证了钢坯加热质量,实现了节能降耗和效益提升。     

热轧带钢温度场数值模拟研究现状

综述了热轧带钢温度场数值模拟的研究现状，包括加热炉内钢坯加热、轧制过程轧制件传热，层流冷却过程带钢数值模拟等研究。利用有限差分法分法或有限元法模拟扎件的温度变化，能有效优化轧制工艺，提高产品质量，对生产有重要指导意义。     

钢坯加热温度场数学模型的建立及应用

建立了钢坯加热过程数学模型,利用人工神经网络模拟钢坯加热,确保了钢坯加热温度场温度测量的准确、稳定,该数学模型的计算结果与实测值基本吻合,误差小于1.5%。     

基于黑匣子的小断面轴承钢加热工艺优化

通过对测温系统和热防护层的研究,最终开发出了尺寸仅为220mm×240mm×260mm（高×宽×长）的黑匣子高温测试仪,并对GCr15轴承钢方坯（150mm×150mm）加热过程进行了温度测试。采用MSC Marc有限元软件建立了钢坯加热过程的三维温度场模型,并通过正交试验设计与有限元模拟相结合的方法实现了小断面轴承钢钢坯的加热工艺优化。经现场应用后,轴承钢钢坯加热最大断面温差降为32.75℃,加热均匀性有所提高,头尾性能差异性显著降低。     

热轧带钢粗轧区轧件温度场的数值模拟

为了优化轧制工艺和提高最终产品的质量，需要对轧件的温度场精确预测。通过对热轧带钢粗轧过程传热关系的分析，利用有限差分法建立了轧件三维温度场的数值计算模型。结合攀枝花钢铁集团公司热轧生产线的实际条件，利用该模型模拟了粗轧区轧件的温度场，并与实测结果进行了比较，验证了模型的可靠性。在此基础上，讨论了各种工艺因素对轧件温度场的影响，为改进和优化轧制工艺提供理论指导。     

取向硅钢板坯加热温度对热轧及冷轧板织构的影响

 采用取向分布函数及取向线分析方法对取向硅钢高温和低温板坯加热工艺的热轧及冷轧钢板织构进行了研究。结果表明：低温与高温板坯加热工艺的热轧板及冷轧板织构组分有明显不同。低温板坯加热热轧板中{100}<001>及{110}<110>织构较强,但经冷轧后{001}<110>织构最强。     

基于温度的热轧过程集成控制方法与仿真研究

针对目前轧钢生产流程中加热工序和轧制工序对钢坯出炉温度要求上存在的固有矛盾，采用面向生产过程和生产对象的综合集成控制技术，建立了以钢坯温度为控制对象的钢坯加热与轧制过程的集成控制模型，通过对模型仿真结果的分析表明了该模型的有效性，可应用于实际的轧钢生产过程。     

微合金钢热轧板坯加热过程中组织演变的研究

在热模拟试验机试验的基础上建立了Nb -Ti微合金钢加热过程中组织变化的数学模型。分析了加热过程中板坯组织的变化 ,测试了加热时奥氏体晶粒粗化温度 ,并研究了控轧控冷工艺的适宜加热温度     

专用炉模式下加热炉群混装一体化生产

分析了连铸-热轧区段混装一体化生产和加热炉群生产模式,并在此基础上建立了混装一体化生产下加热炉群调度模型.模型在满足加热炉生产工艺的基础上充分考虑了板坯进入加热炉前的等待时间和轧机空闲时间.采用禁忌搜索算法对模型进行了求解.最后,针对大批量少品种和小批量多品种两组板坯对某钢厂1580mm轧线非专用炉模式与专用炉模式分别进行了仿真.仿真结果表明连铸-热轧区段采用专用炉模式生产比传统的非专用炉模式生产能够明显提高加热炉热效率.      

采用低温板坯加热工艺生产的取向硅钢中抑制剂的研究

 对采用低温板坯加热工艺生产的取向硅钢的抑制剂析出行为进行了研究,试验结果表明,本工艺的抑制剂是在热轧阶段开始弥散析出的,热轧板、脱碳退火板和回复板析出相的抑制能力呈递增趋势。抑制剂以Cu2S为主,还有一定量的（Cu,Mn）S、Cu2S+AlN等复合析出相,AlN不起抑制剂作用。     

超低碳贝氏体厚壁X80宽厚板的研发

 采用热模拟试验,结合工业热轧过程,对厚度27.5mm高强度、高韧性X80管线钢板进行了研究,包括化学成分设计、板坯加热制度、控制轧制和控制冷却工艺。研究结果表明：采用超低碳设计,结合发挥显著作用的合金元素Mo和Cr等来弥补中厚板心部冷却不足,可以促进全壁厚匀质贝氏体相变组织形成;通过控制板坯加热温度,可以有效抑制原始奥氏体晶粒粗化;在控轧阶段,通过控制轧制压下量充分细化奥氏体晶粒尺寸;最终通过适当的加速冷却工艺,获得一个理想的微观组织结构。通过优化控制轧制工艺获得的微观组织保证了产品的低温韧性能力。     

0.23mm厚度高磁感取向硅钢片生产中的技术改进

0．23mm厚度高磁感取向硅钢片生产中存在的问题有：板坯加热温度太高，热轧板偏厚，边裂太多，需要多次常化、冷轧，表面质量不稳定。采取的措施是：研制低温板坯加热用钢，在钢中添加Cr，减薄热轧板的厚度，调整热轧、冷轧工艺，在MgO中添加适宜的添加剂，优化酸洗工艺等。     

热轧带钢除鳞技术研究

通过研究热轧生产工艺过程的板坯加热、炉生氧化铁皮结构特点、除鳞道次、轧制温度变化等工艺参数对除鳞工艺的影响，制定、优化、完善了热轧板卷除鳞工艺制度。经现场实施应用，炉生氧化铁皮除鳞率达100％，热轧板卷除鳞合格率达99．78％。     

Influence of Temperature Evolution on Precipitation Behaviour of Second Phase Particles in Grain‐oriented Electrical Steels

A model concerning dynamic precipitation of second phase particles during hot deformation of conventional grain‐oriented electrical steels is proposed. The model involves the solid solubility of the elements forming MnS, the corresponding nucleation driving force, as well as the evolution of dislocation densities during hot deformation, which supplies sites for heterogeneous nucleation of MnS particles. The model describes the dynamic process in which temperature keeps decreasing and dislocation density keeps increasing. The influences of reheating temperature, initial rolling temperature, finishing temperature and deformation duration on the precipitation behaviour are involved. Calculations have been conducted based on the model, to simulate the precipitation behaviour of MnS particles during hot rolling of grain‐orientated electrical steels under different parameters. The results indicate that hot rolling is very important for dispersive precipitation of MnS particles. The increase of particle density is promoted by proper increase of reheating temperature or proper reduction of initial and finishing rolling temperature, in which the driving force and dislocation density are increased. The simulation results agree basically with the experimental observations in hot strip of a grain oriented electrical steel.