带钢连续热处理炉内热过程数学模型及过程优化PDF电子书下载

1 绪论 1

2 带钢热处理工艺与设备 3

2.1 带钢热处理工艺 4

2.1.1 带钢再结晶退火 4

2.1.2 退火工艺曲线 9

2.2 带钢热处理设备 11

2.2.1 森吉米尔法 12

2.2.2 改良森吉米尔法 13

2.2.3 美钢联法 13

2.2.4 改良森吉米尔法与美钢联法的比较 15

2.2.5 卧式加热炉与立式加热炉的比较 19

2.2.6 预热段（炉） 23

2.2.7 加热段（炉） 26

2.2.8 冷却段（炉） 30

2.3 不锈钢退火工艺概述 37

2.3.1 不锈钢分类与特性 38

2.3.2 不锈钢热处理的目的 40

2.3.3 不锈钢退火炉炉型选择 43

3 带钢热处理数学模型与优化策略研究现状 45

3.1 带钢热处理炉内热过程模型研究进展 45

3.1.1 带钢整体非稳态热过程模型 46

3.1.2 带钢单元热过程跟踪模型 48

3.1.3 炉内热过程的半理论半经验模型 48

3.2 带钢热处理炉仿真优化控制研究进展 53

3.2.1 优化目标函数的确定 53

3.2.2 稳定工况下的优化控制策略 54

3.2.3 变工况下的优化控制策略 55

3.2.4 基于智能优化技术的控制策略 57

4 封闭空间内的辐射换热 61

4.1 辐射换热的基本概念 65

4.1.1 辐射角系数的定义及其求解方法 66

4.1.2 蒙特卡洛法的基本原理 68

4.2 基于蒙特卡洛法的多个灰面间辐射换热通用模型 72

4.2.1 设计蒙特卡洛法程序需要考虑的问题 73

4.2.2 曲面单元设计 76

4.3 蒙特卡洛法模型的验证与计算误差分析 78

4.3.1 基于统计学的蒙特卡洛法误差分析 78

4.3.2 蒙特卡洛法模型验证与误差分析 81

4.4 封闭空间辐射换热计算方法 90

4.4.1 封闭空间辐射透明介质下的辐射换热 90

4.4.2 封闭空间辐射参与性介质下的辐射换热 94

4.5 蒙特卡洛法在复杂空间辐射换热模型中的应用 96

4.5.1 堆积状态下小球辐射换热模型 96

4.5.2 小球蓄热室内球体之间辐射换热的分析 99

4.5.3 辊底式辐射管炉内辐射换热模型 102

4.5.4 粗糙表面黑度系数的理论计算模型 104

5 气体射流冲击换热 108

5.1 气体射流冲击换热的实验方法和实验关联式 114

5.2 气体射流冲击换热数值仿真 120

5.2.1 RNGk-ε湍流模型计算单孔射流冲击换热 122

5.2.2 假设条件及边界条件设置 123

5.2.3 流场特征参数验证与分析 124

5.2.4 换热特性验证与分析 127

5.2.5 不同射流结构下单孔射流压力系数的分布规律 129

5.2.6 不同射流结构下单孔射流Nu数的分布规律 131

5.3 孔排射流冲击流动与换热过程数值模拟 136

5.3.1 换热特性分析 137

5.3.2 流场特性分析 140

6 粗糙表面间接触换热 142

6.1 接触换热的统计模型 145

6.1.1 假设条件 145

6.1.2 单峰接触模型 146

6.1.3 接触统计模型 146

6.1.4 接触间隙内的辐射模型 147

6.1.5 接触换热模型验证及其分析 149

6.1.6 等效辐射系数的定义与分析 152

6.2 影响接触热导的因素 155

6.2.1 温度对接触热导的影响 155

6.2.2 接触副导热系数与接触热阻的关系 155

6.2.3 接触副硬度与接触热导的关系 156

6.2.4 接触热阻影响因素的综合分析 156

6.3 带钢辊冷过程的仿真分析 158

6.3.1 带钢与冷却辊接触换热模型 159

6.3.2 数值仿真分析 160

6.4 立式炉辊室内的传热仿真分析 162

6.5 接触传热在带钢连续热处理炉上的最新应用 164

7 连续热处理立式炉炉内热过程数学模型及验证 166

7.1 带钢传热过程物理模型 166

7.2 带钢传热过程数学模型 167

7.2.1 假设条件 167

7.2.2 控制方程 168

7.3 带钢传热模型边界条件的确定 168

7.3.1 辐射换热边界条件 168

7.3.2 射流冲击换热边界条件 169

7.3.3 接触换热边界条件 170

7.3.4 其他换热边界条件 171

7.4 数值求解方法及计算流程框图 172

7.5 立式炉内带钢传热过程的数值模拟及实验验证 174

7.5.1 辐射管加热段内温度实测及其特性分析 174

7.5.2 基于炉膛温度的辐射管加热段的实验验证 176

7.5.3 基于辐射管管壁温度的辐射管加热炉段实验验证 181

7.5.4 电阻加热段内的数值模拟及实验验证 184

7.5.5 快速冷却段和感应加热段的数值模拟及实验验证 187

8 不锈钢连续热处理卧式炉炉内热过程数学模型及验证 190

8.1 物理模型与数学模型 190

8.1.1 控制方程及其离散化 190

8.1.2 外掠平板对流换热模型 193

8.1.3 炉内辐射换热模型 193

8.1.4 气体射流冲击换热模型 195

8.1.5 水雾／气雾冷却换热模型 196

8.2 炉膛热平衡模型的建立 196

8.2.1 加热段热平衡模型 196

8.2.2 冷却段热平衡模型 197

8.2.3 全炉热平衡模型 198

8.3 不锈钢热带连续退火炉数值仿真结果及验证 198

8.3.1 加热部分带温实测值、配方值与仿真结果分析 199

8.3.2 不锈钢热带连续退火炉加热部分实验验证 202

8.3.3 不锈钢热带连续退火炉冷却部分实验验证 212

8.4 不锈钢冷带连续退火炉数值仿真结果及验证 227

8.4.1 不锈钢冷带连续退火炉加热部分验证 227

8.4.2 不锈钢冷带连续退火炉冷却部分验证 238

8.4.3 仿真结果验证统计分析 241

8.4.4 热平衡仿真结果及验证 243

9 带钢连续热处理过程操作参数的优化及仿真 246

9.1 稳定工况下操作参数的优化控制策略 246

9.1.1 极限带速的计算方法 247

9.1.2 启发式优化算法 250

9.2 变工况时的参数优化控制策略 252

9.2.1 带钢钢种及规格相同时的变工况控制策略 253

9.2.2 可行工况集的交集非空时的变工况控制策略 254

9.2.3 可行工况集的交集为空集时的变工况控制策略 257

9.3 立式炉操作参数优化控制数值仿真分析 258

附录 262

参考文献 267