Исследование и совершенствование режима нагрева заготовок в методической печи на основе непрерывного контроля температуры металла

• Автор: Анисимов, Евгений Федорович
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 205 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

1.1. Основные пути совершенствования тепловой работы нагревательных печей.

1.2. Анализ математических моделей нагрева металла в методических печах.

1.3. Оценка достоверности информации об основных

параметрах нагрева.

Выводы.

1.4. Постановка задач исследования

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ РАБОТЫ ПЕЧИ ПРИ СЛУЧАЙНЫХ ВОЗМУЩАЮЩИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ.

2.1. Статистические характеристики возмущающих воздействий .

2.2. Оценка закономерностей изменения температуры раската. .
Выводы.
3. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕПРЕРЫВНОГО БЕСКОНТАКТНОГО МЕТОДА
КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛА.
3.1. Выбор метода определения температуры поверхности
металла
3.2. Конструкция измерителя температуры поверхности металла.
3.3. Настройка измерителя температуры поверхности металла. .
3.4. Результаты промышленных испытаний измерителя температуры поверхности металла .
Выводы.ПО
4. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ НАГРЕВА МЕТАЛЛА. ИДЕНТИФИКАЦИЯ МОДЕЛЕЙ НАГРЕВА МЕТАЛЛА.
4.1. Модели нагрева металла в методических печах
с шагающими балками.
4.2. Исследование нагрева заготовок на моделях .
стр.
4.3. Идентификация математических моделей при
изменяющихся условиях нагрева .
Вывода.
5. ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ И РЕЖИМОВ НАГРЕВА МЕТАЛЛА
5.1. Применение экспоненциальной модели для определения среднемассовой температуры заготовок.
5.2. Разработка рекомендаций по совершенствованию режимов нагрева металла в методических печах с шагающими балками . .
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Так, нацример, эффект изменения среднемассовой температуры металла в последней (по ходу нагрева металла) сварочной зоне оказывается на температуре раската лишь через - мин [], т. В то же время пришедшие на их место слябы могут иметь совсем другую среднемассовую температуру из-за изменения теплофизических параметров как самих заготовок, так и печной среды. Таким образом, использование сигнала о температуре раската для оперативной оценки теплового состояния нагреваемых в печи заготовок дает очень приближенные результаты. Очевидно, что непрерывное определение среднемассовой температуры заготовок в процессе нагрева возможно только расчетным путем на основе модели нагрева, с периодическим уточнением результатов по измеренной температуре поверхности. Подтверждение этому - работы, в которых исследуется возможность получения информации о среднемасоовой температуре расчетным путем [7,,,]. Широкие возможности для разработки наиболее совершенных режимов нагрева металла представляет математическое моделирование нагрева на ЭВМ. Моделирование процесса нагрева является составной частью комплексных исследований по совершенствованию тепловых режимов методических печей. Оно позволяет изучать в широких пределах температурных диапазонов общие закономерности, присущие данному классу печей, а также рассматривать вопросы, связанные с определенной печью и сортаментом заготовок. Использование моделирования для выбора наилучших технологических режимов нагрева металла в печи позволяет значительно сократить объем экспериментальных работ []. Теоретической основой математического моделирования нагрева металла в нагревательных и, в частности, методических печах являются методы расчета внутреннего теплообмена/' теплопроводностью в твердых телах и внешнего теплообмена излучением. Методам расчета внутреннего теплообмена теплопроводностью в твердых телах посвящено большое количество работ. Подробное описание аналитических методов решения задач теплопроводности содержится в известных монографиях A. B.Лыкова [9,], Г. Карслоу и Д. Егера [III], А. Н.Тихонова и А. А.Самарского [,]. Вопросы теплообмена излучением в замкнутом пространстве в настоящее время также хорошо изучены. Наиболее широко известны работы A. C.Невского [П2], Д. В.Будрина [ПО], М. А.Глинкова [,]. Методам расчета и экспериментальным исследованиям нагрева металла в печах посвящены работы Г. П.Иванцова [9], Н. В.Ф. Коштова [ІІЗ], A. B.Кавалерова [], Э. М.Гольдфарба [9], Л. А.Бровкина [8]. Основные характеристики процесса нагрева металла в печах-теп-лообменниках были сформулированы в работах М. Дж/кг; с - теплоемкость материала, Дж/кг. Рассматривая воцросы теплотехники, М. Вт/м^. Таким образом, уравнение (1. Тп М=/[ат. М], (1. Тп(ъ) определяется из расчета теплового баланса печи. Разработанный принцип доведен до промышленного применения, создана система контроля теплового состояния металла и управления нагревом в рекуперативных нагревательных колодцах [,5. Количество тепла, усвоенное металлом, определяется по мгновенному обратному тепловому балансу. Качественно новый подход к вопросам моделирования нагрева металла в методических печах неметился в связи с развитием средств вычислительной техники. К моделям, используемым в АСУ ТП, к тому же предъявляются специфические требования, связанные с реальным масштабом времени работы. Модель по своей сложности должна быть такова, чтобы время расчета температуры нагреваемой заготовки было меньше времени протекания процесса нагрева, при этом точность модели должна отвечать заданным требованиям. Необходимо отметить, что резкой границы между моделями этих двух групп нет. Очень часто при оценке теплового состояния нагреваемого в печи металла о помощью моделей первой группы приходится использовать статистически полученные для данной печи зависимости и,наоборот, при использовании моделей второй группы часто требуется использование результатов моделирования процессов теплопереноса. Для методических печей завода Тобато (Япония) фирмы "Синни-пон с^йтэцу” [] для оценки температурного состояния металла используется балансовая модель, определяемая уравнениями типа (1.