辊底式热处理炉模化及控制研究

论文摘要

以某中厚板厂辐射管加热辊底式热处理炉为研究对象,实现了炉内热过程的模型化和控制系统的离线闭环模拟。该模型主要包括热电偶温度模块、炉内物料跟踪模块、钢板温度场模块、炉围温度场模块及DDC(燃烧控制)模块等。采用假想面法求得了辐射管炉炉膛热交换二维化的角系数,并作了三维修正。推导了四元全交换面积及一般意义下的炉温公式。在此条件下,建立了热处理炉稳态模型和动态模型。稳态模型得出了典型工况下热处理炉的炉温制度和供热制度,并模拟了摆动制度下具有“特色”的稳态过程。以稳态结果作为初值,在保持原有炉温设定值的情况下,模拟了变规格过渡过程,热处理炉的温热特性。研究了辊底炉连续运行制度和摆动运行制度下辊速设定、钢板物料跟踪和温度跟踪的不同特点,深入探讨了摆动制度下钢板的摆动方案及跟踪问题,提出了改进型1/n摆动方案及相应的物料跟踪函数关系。在炉围为重辐射面的条件下,论证了采用总括热吸收率法计算钢板表面热流的可行性,为热处理炉内物料温度场在线跟踪算法的简化提供了依据,同时也引出了总括热吸收率的动态补偿问题。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 文献综述
• 1.1.1 国内外热处理行业现状
• 1.1.2 热处理炉炉型及特点
• 1.1.3 我国热处理行业的发展与展望
• 1.2 炉子数学模型
• 1.2.1 数学模型定义分类
• 1.2.2 热处理炉数学模型
• 1.3 热处理过程计算机控制
• 1.4 研究的意义、方法和内容
• 第二章 热处理工艺及中厚板热处理线
• 2.1 钢的热处理工艺
• 2.1.1 钢的退火与正火
• 2.1.2 钢的淬火
• 2.1.3 钢的回火
• 2.2 中厚板热处理生产线
• 2.2.1 中厚板热处理线的配套设施
• 2.2.2 辐射管加热无氧化辊底式炉
• 第三章 辊底式热处理炉仿真系统
• 3.1 辊底式热处理炉概况
• 3.2 热处理炉内热过程
• 3.3 Hottel段法模型
• 3.3.1 辐射直接交换面积
• 3.3.2 辐射全交换面积
• 3.4 辊底式热处理炉三元模型
• 3.4.1 模型的简化
• 3.4.2 段的划分
• 3.4.3 辐射管内气体段能量平衡方程
• 3.4.4 辐射管本体能量平衡方程
• 3.4.5 钢板表面段能量平衡方程
• 3.4.6 炉围表面段能量平衡方程
• 3.5 辊底式热处理炉在线数学模型
• 3.5.1 热电偶温度模型
• 3.5.2 钢板温度场模型
• 3.5.3 炉围温度场模型
• 3.5.4 炉内物料跟踪
• 3.5.5 炉温控制模型
• 第四章 模拟结果及分析
• 4.1 稳态模型及其仿真结果
• 4.2 动态模型及其仿真结果
• 4.2.1 动态模型的建立
• 4.2.2 动态模型结果分析
• 第五章 热处理炉总括热吸收率浅析
• 5.1 总括热吸收率的引入
• 5.2 总括热吸收率的确定
• CF论证'>5.3 热处理炉φ_CF论证
• 5.3.1 理论计算
• 5.3.2 影响的主要因素
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢