鋼坯加熱過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象,對其在軋制前加熱爐加熱過程中氧化燒損現(xiàn)象進行計算機數(shù)值模擬,研究了加熱時間、加熱溫度等對氧化燒損量的影響,可為優(yōu)化加熱工藝提供依據(jù)。
　　研究主要以計算機模擬為主,建立了加熱爐爐內(nèi)傳熱、鋼坯加熱及鋼坯氧化燒損增長組合模型等多模型耦合的熱過程數(shù)學模型,并對熱過程數(shù)學模型進行了數(shù)值求解。
　　通過模擬結果表明,鋼坯在恒定高溫1100℃加熱時,加熱速率非常高,在加熱時間7200s時,

2、鋼坯厚度方向上的溫度基本趨于一致;當表面有氧化層生成后,隨著氧化厚度的增大,鋼坯表面導熱熱阻會變大,導致溫度上升速率會越來越慢;初始氧化時,氧化速率會驟然變大,但隨著氧化層的形成會阻礙金屬原子和氧離子之間的擴散,導致速率變慢,最后溫度趨于一致時,氧化速率會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,鋼坯溫度變化和氧化速率的變化,結果表明:與恒溫加熱相比,在7200s時加熱還沒有

3、達到充分狀態(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,同一時刻鋼坯的溫度越高;另外在整個加熱過程中,氧化層內(nèi)部的3個交界面溫度差異很小;加熱前5400s,溫度在900℃以下時,氧化速率很小;當加熱從5400s至9000s時,溫度在900至1080℃變化時,此階段氧化速率以拋物線形式增大;當加熱到9000s后,溫度變化很小,此時氧化速率基本不變,維持在2.0×10-6kg/m2s左右。
　　此外還通過計算預測了包鋼