板坯加热过程氧化烧损及温度变化规律研究

发布时间：2017-08-08 16:01

  本文关键词：板坯加热过程氧化烧损及温度变化规律研究

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【摘要】：钢铁行业的严峻形势,迫使众多钢铁企业在保证产品质量的同时,不断追求低能耗、低成本、高效率的先进生产工艺方法。为有效控制板坯的加热过程,改善其质量,降低加热炉的能耗,本文以某钢厂步进式加热炉为对象,研究了加热过程中板坯氧化烧损及其温度变化规律。首先,通过氧化实验测定了不同实验钢种的氧化动力学参数与氧化铁皮烧损的对应关系,建立了等温和非等温条件下不同钢种氧化烧损模型;其次,通过ANSYS软件,建立了三段步进式加热炉中板坯加热过程的数学模型,研究了均热时间、均热温度及不同氧化铁皮厚度情况下对板坯温度场的影响规律。研究结果表明:(1)加热温度为930℃时,钢种30Q140、50WW800和50WW470上氧化铁皮分层不明显,而钢种DX51D+Z上氧化铁皮分层明显。氧化铁皮层由外到内O含量不断降低,Fe含量不断升高,大致符合氧化层最外层主要成分为Fe2O3,中间层主要成分为Fe3O4,最内层主要成分为FeO的规律。钢种30Q140、50WW800和50WW470氧化铁皮与基体界面处存在Si元素聚集的现象,而钢种DX51D+Z无元素聚集现象。(2)同一加热温度下,各钢种的氧化增重随加热时间延长而逐渐增大,氧化增重曲线基本上遵循抛物线规律,氧化初期增重明显,加热一段时间之后增重速率逐渐降低。加热温度越高,氧化增重越大,温度是钢基体高温氧化主要影响因素,钢种30Q140、50WW800和50WW470在1130℃以下氧化增重变化不大,超过1130℃之后氧化增重变化明显,而钢种DX51D+Z在温度达到930℃时氧化增重就已变化明显;(3)建立了等温和非等温条件下30Q140、50WW800、50WW470和DX51D+Z四种钢种的氧化烧损模型;(4)根据模型计算结果,板坯加热后最高温度位于端面角部,最低温度位于板坯中心点处,板坯出炉温度和断面温差均满足轧制要求;(5)均热温度每降低30℃,钢种50WW800、50WW470和DX51D+Z出炉温度分别降低约27.5℃、27.9℃和28.9℃,断面温差降低约3.8℃、3.3℃和1.9℃;板坯均热时间每缩短10min,钢种30Q140,50WW800,50WW470和DX51D+Z出炉温度分别降低约0.57℃、2.12℃、3.25℃和3.08℃,断面温差增大约1.28℃、3.3℃、5.21℃和5.17℃。(6)氧化铁皮厚度对板坯表面温度影响不大,对出炉温度及断面温差有显著影响;氧化铁皮每增加2mm,钢种30Q140,50WW800,50WW470和DX51D+Z出炉温度分别降低约1.7℃,3.4℃,5.4℃,10.6℃,断面温差分别增大约3.2℃,6.2℃,9.7℃,9.9℃;对于易氧化钢种应当考虑氧化铁皮对加热质量的影响。
【关键词】：步进式加热炉 氧化烧损 氧化动力学 板坯加热 温度场
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG307
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 文献综述10-23
• 1.1 板坯加热工艺简介10-11
• 1.1.1 板坯热送热装工艺10
• 1.1.2 板坯加热工艺10-11
• 1.2 板坯加热过程氧化烧损11-18
• 1.2.1 板坯的氧化11
• 1.2.2 氧化铁皮的生成机理11-14
• 1.2.3 氧化动力学规律14-15
• 1.2.4 影响氧化铁皮形成因素15-18
• 1.3 板坯加热过程氧化烧损及温度规律18-22
• 1.4 论文的研究意义和研究内容22-23
• 第二章 板坯加热过程氧化烧损研究23-43
• 2.1 实验方案23-25
• 2.1.1 实验目的23
• 2.1.2 实验方法23-24
• 2.1.3 实验材料24
• 2.1.4 实验装置24-25
• 2.2 实验结果及分析25-41
• 2.2.1 氧化铁皮形貌分析25-28
• 2.2.2 氧化动力学曲线28-32
• 2.2.3 等温氧化烧损模型的建立32-40
• 2.2.4 非等温氧化烧损模型的建立40-41
• 2.3 本章小结41-43
• 第三章 板坯加热过程温度变化规律研究43-65
• 3.1 生产条件43-44
• 3.1.1 加热炉介绍43
• 3.1.2 钢种分类43-44
• 3.2 板坯加热过程数学模型44-53
• 3.2.1 基本假设44
• 3.2.2 数学模型44-47
• 3.2.3 初始条件47
• 3.2.4 边界条件47
• 3.2.5 几何模型47-49
• 3.2.6 计算参数49-53
• 3.3 计算结果及分析53-64
• 3.3.1 现场加热制度下板坯温度分布(无氧化铁皮)53-55
• 3.3.2 均热温度和均热时间对板坯温度分布的影响(无氧化铁皮)55-58
• 3.3.3 氧化铁皮厚度对板坯温度分布的影响58-64
• 3.4 本章小结64-65
• 第四章 全文总结65-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-72
• 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文72

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本文编号：640796