全氢罩式退火炉的模型研究

论文摘要

全氢罩式退火炉是一种常用的热处理炉,采用大功率、大风量的循环风机,加速了气体循环,强化了对流传热；采用氢气作为保护气体,充分发挥了氢气质量轻、渗透能力强、导热系数大、还原能力强的优势。全氢罩式炉的应用日趋普遍,目前在世界范围内已形成用全氢炉逐步取代氮氢炉的趋势。因此,深入研究全氢罩式退火炉退火工艺和传热过程,研究和建立全氢罩式退火炉的数学模型,对进一步消化和吸收国外先进技术,开发适合我国使用的全氢罩式退火炉具有十分重要的意义。本文在学习和借鉴现有的罩式炉数学模型的基础上,通过人工神经网络算法构造出带钢表面温度和炉气温度之间的关系。由于钢卷内部温度无法直接检测得到,所以本文根据罩式炉钢卷内部传热分析计算出钢卷内层温度。在建立神经网络结构时,考虑到罩式退火炉是一个非线性,大滞后对象,钢卷表面温度不仅与本时刻炉气温度有关,而且还与前一时刻钢卷表面温度有关。采用本时刻炉气温度和前一时刻钢卷表面温度作为网络的输入变量。另外,本文对全氢退火炉内的主要传热和设计参数进行了深入的研究。着重介绍了影响卷内传热的两个重要参数—对流换热系数和钢卷径向等效导热系数,详尽分析了影响以上两个参数的因素,而且分析了钢卷厚度、钢卷外径等一些因素对退火过程的影响。本文在建立了钢卷表面和钢卷内部传热模型之后,在计算机上进行仿真分析,较为准确的反映了炉内的传热过程,对全氢罩式退火炉的生产运行具有指导意义。在机理上阐明了全氢炉相对于传统罩式炉的优越性。全氢退火技术能够有效地提高钢卷内部导热效率,改善钢卷外部传热环境,从而全面提高产品的产量和质量。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 全氢退火炉模型研究的意义
• 1.2 罩式退火炉的发展及现状
• 1.2.1 罩式退火炉结构的演变
• 1.2.2 罩式炉退火传热模型研究现状
• 1.2.3 罩式炉控制系统现状
• 1.3 本文主要工作
• 第二章 退火炉简介
• 2.1 退火目的
• 2.1.1 退火炉的种类
• 2.2 罩式退火炉的发展历史及全氢罩式退火炉介绍
• 2.2.1 罩式退火炉的发展历史
• 2.2.2 全氢罩式退火炉
• 2.3 全氢罩式退火炉基本构造
• 2.3.1 炉台
• 2.3.2 内罩
• 2.3.3 加热罩
• 2.3.4 冷却系统
• 2.3.5 安全系统
• 2.3.6 控制系统
• 第三章 智能建模的理论基础
• 3.1 人工神经网络理论简介
• 3.1.1 人工神经网络的发展及现状
• 3.1.2 BP网络
• 3.2 遗传算法理论简介
• 3.2.1 编码机制
• 3.2.2 算子
• 3.2.3 适应度函数
• 第四章 钢卷内部退火模型研究
• 4.1 全氢罩式退火炉退火工艺制度
• 4.2 全氢罩式退火炉热工操作分解
• 4.2.1 加热过程
• 4.2.2 冷却过程
• 4.3 全氢罩式退火炉传热分析
• 4.3.1 内罩内的传热
• 4.3.2 加热罩内的传热
• 4.3.3 冷却罩内传热
• 4.3.4 氢气旁路冷却的换热
• 4.4 钢卷内部导热数学模型
• 4.4.1 钢卷径向等效导热系数的计算
• 4.4.2 对流换热系数得计算
• 4.4.3 计算机实现
• 4.5 影响带钢内部传热过程的因素
• 4.5.1 对流换热系数的分析研究
• 4.5.2 径向等效导热系数对钢卷内部温度影响
• 第五章 钢卷表面温度模型与传热仿真分析
• 5.1 建立钢卷表面温度模型的意义
• 5.2 神经网络结构的设计
• 5.2.1 输入层与输出层的选择
• 5.2.2 隐层单元数目的选择
• 5.2.3 动态BP算法设计
• 5.2.4 遗传算法优化神经网络结构
• 5.2.5 计算机仿真分析
• 5.3 影响钢卷传热的其他因素
• 5.3.1 钢卷厚度对钢卷内部温度的影晌
• 5.3.2 钢卷外径对钢卷内部温度的影晌
• 5.3.3 钢卷高度对钢卷内部温度影晌
• 第六章 结论和建议
• 参考文献
• 致谢