金属热处理

作者：张斌, 尹少武, 张文聪, 卢世杰, 童莉葛, 王立

单位：1.北京科技大学 能源与环境工程学院, 北京 100083;；2.北京科技大学 冶金工业节能减排北京市重点实验室, 北京 100083

关键词：加热炉,富氧燃烧,钢坯,数值模拟,加热特性

基金：国家重点研发计划(2018YFB0605901)

以某轧钢厂步进式加热炉为研究对象,利用Fluent软件对炉内气相流动与燃烧和钢坯加热过程建立数学模型,并开发了用户自定义函数处理钢坯移动。炉膛内气体流动采用Realizable k-ε模型,燃烧过程采用非预混燃烧模型,辐射传热采用DO模型来计算。通过所建立的数学模型,模拟研究了氧气体积分数为21%~35%的助燃气体与燃料燃烧对钢坯加热特性的影响。结果表明,随着氧气浓度的增加,燃烧区的烟气温度逐渐升高,导致钢坯具有更快的升温速率;由于富氧燃烧在燃烧区产生了更均匀的温度场,因此在氧气浓度为35%时,钢坯的黑印温差仅为15 K,比空气工况下的黑印温差低了20 K;当助燃气体中氧气体积分数从21%增加至35%时,钢坯的辐射传热量也随之增加,加热炉热效率从41.1%提高至48.4%。

来源：2023年第4期

《金属热处理》期刊编辑部

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