鋼坯加熱過(guò)程中氧化傳熱模型的研究.pdf

1、本文以重軌鋼U71Mn鋼的傳熱和氧化為研究對(duì)象,對(duì)其在軋制前加熱爐加熱過(guò)程中氧化燒損現(xiàn)象進(jìn)行計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬,研究了加熱時(shí)間、加熱溫度等對(duì)氧化燒損量的影響,可為優(yōu)化加熱工藝提供依據(jù)。
　　研究主要以計(jì)算機(jī)模擬為主,建立了加熱爐爐內(nèi)傳熱、鋼坯加熱及鋼坯氧化燒損增長(zhǎng)組合模型等多模型耦合的熱過(guò)程數(shù)學(xué)模型,并對(duì)熱過(guò)程數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了數(shù)值求解。
　　通過(guò)模擬結(jié)果表明,鋼坯在恒定高溫1100℃加熱時(shí),加熱速率非常高,在加熱時(shí)間7200s時(shí),

2、鋼坯厚度方向上的溫度基本趨于一致;當(dāng)表面有氧化層生成后,隨著氧化厚度的增大,鋼坯表面導(dǎo)熱熱阻會(huì)變大,導(dǎo)致溫度上升速率會(huì)越來(lái)越慢;初始氧化時(shí),氧化速率會(huì)驟然變大,但隨著氧化層的形成會(huì)阻礙金屬原子和氧離子之間的擴(kuò)散,導(dǎo)致速率變慢,最后溫度趨于一致時(shí),氧化速率會(huì)維持在一定范圍之內(nèi)。
　　鋼坯處于加熱爐升溫加熱條件下,分別模擬了高速率、典型速率和低速率加熱時(shí),鋼坯溫度變化和氧化速率的變化,結(jié)果表明:與恒溫加熱相比,在7200s時(shí)加熱還沒(méi)有

3、達(dá)到充分狀態(tài),并且加熱速率與加熱爐的升溫、鋼坯升溫成正比,加熱速率越快,同一時(shí)刻鋼坯的溫度越高;另外在整個(gè)加熱過(guò)程中,氧化層內(nèi)部的3個(gè)交界面溫度差異很小;加熱前5400s,溫度在900℃以下時(shí),氧化速率很小;當(dāng)加熱從5400s至9000s時(shí),溫度在900至1080℃變化時(shí),此階段氧化速率以拋物線形式增大;當(dāng)加熱到9000s后,溫度變化很小,此時(shí)氧化速率基本不變,維持在2.0×10-6kg/m2s左右。
　　此外還通過(guò)計(jì)算預(yù)測(cè)了包鋼