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輥底式鋼管退火爐的埋偶試驗(yàn)與傳熱反問題研究

發(fā)布日期：2016-07-12 來源：網(wǎng)絡(luò) 作者：鄭州中威環(huán)保設(shè)備有限公司

輥底式鋼管熱處理爐（1384規(guī)格7223）是鍋爐管生產(chǎn)的重要設(shè)備之一，適用于鍋爐管在保護(hù)氣氛下實(shí)現(xiàn)退火、正火、回火等熱處理工藝。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，能夠?qū)崟r測量和控制的參數(shù)是爐溫；爐溫代表了爐內(nèi)的綜合溫度，與鋼管的實(shí)際溫度還存在很大的差距。因此，為了驗(yàn)證工藝制度的合理性或者調(diào)整控制模擬的參數(shù)，通常需要實(shí)際測量退火過程中的鋼管溫度。

在退火過程中，比較實(shí)用的測量鋼管溫度的方法是埋偶法，即在鋼管的長度和圓周方向布置測溫孔，在孔內(nèi)埋入熱電偶，然后讓鋼管隨爐完成整個熱處理過程，并采集整個過程的溫度數(shù)據(jù)。由于埋偶試驗(yàn)?zāi)茉谖锪霞訜岬倪^程中，在線、動態(tài)地測量其內(nèi)部溫度，埋偶數(shù)據(jù)可作為判定熱工制度合理性的重要依據(jù)之一，因此其得到了廣泛的應(yīng)用。

根據(jù)溫度數(shù)據(jù)的采集方式分類，主要有拖偶法和“黑匣子”法。拖偶法需要很長的熱電偶線，熱電偶隨著鋼管的傳送被拖入爐內(nèi)，但采集裝置仍放置在爐外，這種方法操作復(fù)雜，但費(fèi)用較低；黑匣子法需要采用耐高溫的數(shù)據(jù)采集裝置，熱電偶和數(shù)據(jù)采集裝置與鋼管一同進(jìn)入爐內(nèi)，操作簡單，但費(fèi)用較高。

埋偶試驗(yàn)的溫度數(shù)據(jù)，不僅可以驗(yàn)證工藝曲線，還用來推算鋼管的外部換熱條件。通過鋼管內(nèi)部的溫度變化來推算便捷熱流問題，是一類非適定的導(dǎo)熱反問題。對于不適定傳熱問題的求解方法，主要有正則化算法、理論解反推法和微分方程估算法。在假設(shè)鋼坯斷面溫差分布為拋物線型的前提下，由理論解反推出總括熱吸收率與斷面溫差的關(guān)系，對加熱模型中總結(jié)系數(shù)進(jìn)行了修正和補(bǔ)償，提高了模型的精度。

本文主要介紹輥底式無縫鋼管退火爐（1384規(guī)格7223）的埋偶實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證熱工制度是否合理。同時建立埋偶試驗(yàn)條件下，輥底爐內(nèi)鋼管熱處理過程的傳熱模型，并利用導(dǎo)熱反問題計算總括熱吸收率、討論退火過程中總括熱吸收率的變化趨勢。

通過輥底式鋼管退火爐的埋偶試驗(yàn)與傳熱反問題研究，結(jié)果表明：

1.     單點(diǎn)測溫，多個未來時間步長的較小二乘法的反問題算法用來計算鋼管在輥底式爐內(nèi)退火過程中的表面熱流密度和總括熱吸收系數(shù)。

2.     通過對埋偶試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用導(dǎo)熱反問題分析后表明，鋼管退火爐過程中，內(nèi)外壁面溫差較小，非常大僅為4.5℃；表面熱流密度與表面溫度近似成呈拋物線型；總括熱吸收系數(shù)在0.1至0.7內(nèi)波動，與溫度近似成0.578次冪的關(guān)系。