喷流式退火炉炉内卷材尺寸对换热过程的影响
谈谈热轧铝板带材生产线工艺及设备特性
谈谈热轧铝板带材生产线工艺及设备特性引言随着我国经济水平不断的发展，我国对铝需求也在不断增长。
为了适应市场需求，增加产品种类、优化产品结构、提高经济效益。
以某企业为例，建设了一条板带生产线。
包括热轧和冷轧及精整生产线两部分。
一、热轧生产线1、生产工艺流程如图：1.1加热工艺在生产过程中，在进行热压时需要铸锭由熔铸车间铸出，或者外购合格铸锭。
原料仓库内的起重机将铸锭吊放在设于原料仓库内的铣面机组上料端辊道，辊道将其送至铣面机工作台，对中加紧铸锭后铣削铸锭上表面、两个上侧倒角表面和一个垂直侧面，然后利用铸锭翻转装置，铣削铸锭下表面、两个下侧倒角表面和另外一个垂直侧面。
铣削完成后，铸锭转移到铸锭输出辊道上。
铸锭经铣面机组铣面（铣边）后，由吊车吊运至推进式加热炉炉尾上料辊道上，经辊道运输送至加热炉尾部，经翻锭设备将其翻转90°后，再由推锭装置将坯料推进加热炉内加热（均热）。
坯料加热到420-530°C后，由出锭设备将坯料从加热炉内取出，再由出炉侧的翻锭设备将加热好的坯料翻转90°。
而后由铸锭输入辊道运输送往粗轧机组进行轧制。
途中由设在运输辊道上方的铸锭清理装置向铸锭上下表面喷射0.7MPa的乳化液，以清洗铸锭表面的污物。
1.2、对铝板的轧制工艺分两个环节，粗轧和精轧。
粗轧机组是生产过程中的重要环节，它的作用是把不同大小的坯料按照产品要求轧制成中间坯，然后供给精轧机组。
经过喷射清理后的铸锭才能进入粗轧工区进行轧制。
粗轧机组由立辊轧机和水平四辊轧机组成。
铸锭首先在立辊轧机进行轧边，然后进入四辊轧机进行轧制。
在往复轧制过程中，轧边机可根据需要对坯料进行测压，从而获得轧制状态的边部质量。
立辊轧机为二辊式，下传动，液压调节轧辊开口度，具有APC控制功能。
四辊粗轧机设有电动/液压压上系统，可快速设定辊缝和在轧制过程中控制辊缝，保证轧件有较高的厚度精度。
四辊轧机设有工作辊正弯系统和分区冷却系统，可在轧制过程中控制工作辊的辊型，保证轧件板型良好。
退火炉
武汉市汉口电炉有限责任公司参考资料:退火炉热处理炉分为退火炉、淬火炉、回火炉、正火炉、调质炉，主要用于大型碳钢、合金钢零件的退火；表面淬火件回火；焊件消除应力退火、时效等热处理工艺。
加热方式有电加热、燃油、燃气、燃煤、热风循环。
退火炉是一种新型换热设备。
退火炉是节能型周期式作业炉,超节能结构,采用纤维结构,节电60%。
退火炉的结构退火炉骨架由各种型钢焊接而成，外框用槽钢作主梁，围板采用冷薄板，台车用槽钢作主梁，底板及前后端板采用中板。
传动部分：台车传动采用电动机、减速机通过链条带动前端一组主动轮传动。
炉门传动是采用蜗轮减速机和电动机组合电动升降。
密封：台车与炉体密封采用迷宫式结构，并在台车侧有自动沙封刀密封装置。
炉门密封采用滚道式压紧和弹簧压紧自动机构密封该炉炉体部分采用优质耐火砖结构，保证炉膛密封性。
在台车耐压部分采用高铝砖砌筑，下部均添保温砖保温。
燃烧系统：在油炉两侧各安装数只烧咀，热流在炉内往复循环，确保炉温均匀性。
根据需要可选定自动型和半自动型。
排烟预热装置：在炉后上端安装了排烟预热装置，炉内的烟气通过预热器时，由风机送入冷风进行预热，再由管路送至烧咀进行助燃，并在出口安装一只手动碟阀，该阀可调节炉内压力。
广泛应用于化工、石油、食品、冶金、机械、轻工、电力、船舶、造纸、矿山、医药、集中供热等工业部门的加热、冷却、冷凝、蒸发等工艺过程中。
退火炉的分类台车式电阻炉一、RT3系列台车式电阻炉是国家标准节能型周期式作业炉，超节能结构，采用纤维结构，节电30%。
独家生产采用复合式高铝瓷钉组，台车防撞击密封砖，自动密封台车和炉门，一体化连轨，不需基础安装，放在水平地面即可使用。
主要用于高铬、高锰钢铸件、球墨铸铁、轧辊、钢球、45钢、不锈钢等淬火、退火、时效以及各种机械零件热处理之用。
产品特点：1、无噪声，无环境污染。
2、蓄热性小，热量流失少。
3、控温精度高，炉温均匀性强。
4、自动化程度高，操作简单。
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1.铁碳合金相图在钢铁材料热处理中的作用是什么呢？ 钢铁材料冷却转变曲线（TTT、CCT曲线）的物理意义 是什么？您会使用它来分析不同热处理条件下所获得的 转变产物（组织）吗？您能在TTT或CCT曲线上示意地 标出退火、正火、单液淬火、双液淬火、等温淬火、分 级淬火与不完全淬火的冷却速度曲线吗？ 2.“五大转变”指的是哪五种类型的转变，试从转变性 质、所处温度范围、转变特征、组织、性能的变化与应 用等方面说明？
3. 过冷奥氏体转变产物的组织与性能
(1) 珠光体（P）转变 (A1～550℃，高温转变或扩散型相变)
②珠光体的组织形态与性能
片状珠光体的性能
＃P片层间距与硬度的关系图
#P片层间距与转变温度、性能关系
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②珠光体的组织形态与性能
球化体（粒状珠光体）
球化体与片状P相比：
i 当碳含量相同时，球化
当连续冷却曲线碰到K线时，P转变中止，余下的过冷奥氏体一直保持到Ms以下
转变为M。
ii CCT曲线位于C曲线的右下方。
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4.过冷奥氏体连续冷却转变曲线
它是通过测定不同冷速下过冷奥氏体的转变量获得的。
图4.24 亚共析钢CCT曲线 图4.21 共析钢CCT曲 线
＃过共析钢CCT曲线
因此，伴随M形成其比容增大，由此产生组织应力，易使工件产生变形开裂。
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③ M的 组织形态与性能
钢中M的组织形态主要有板条状和片状两种基本类型。
板条状M，位错M或低碳M
片状M，孪晶M或高碳 M
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③ M的组织形态与性能
影响M形态的因素
立式连续退火炉快冷段带钢冷却温度分析计算
带速/ ( m s- 1)
3 20 3 00 3 18 3 18 2 92 2 52 2 68 2 68 4 50 3 18
炉温/ ∀
345 341 349 360 355 355 361 318 355 342
气体速度/ ( m s- 1 )
65 7 80 3 73 0 55 5 103 7 105 2 58 4 58 4 68 0 88 0
摘 要: 针对实际生产中使用的带钢立式连续退火炉, 建立了快冷段( RCS) 专用带钢温度 计算公式。根 据冲击射 流对流换热原理和快冷段的喷孔阵列形式, 用生产中采集的数据, 模拟推导出对流换热努塞尔数计算公式。按照 这组公式编制成 M AT L AB 软件进行计算, 其 结果与 52 组 生产数 据相符。该 组计算 公式和 方法, 可为带 钢连续 退火炉工程项目设计与应用提供一定的计算 依据。 关键词: 快速冷却; 冲击射流; 换热系数; 高氢 文献标志码: A 文章 编号: 1001 0963( 2011) 04 0014 05
系统换热量的增减不但要看换热系数的变化更重要的是看热流密度的指可知随着带钢冷却温度的降低由于低温混合气体在接触带钢的瞬间温度会快速变化因此在计算中要处理好混合气体喷口处的温度与带钢表面温度之间的关系正确设定边界条件否则就不能正确计算混合气的热物性参数分时间段计算更符合带钢冷却的实际情况将计算公式编制成软件可根据精度要求把带钢划分为若干单元使计算更加准确
16
钢铁研究学报
第 23 卷
算不同温度下的 Pr 、Re 和 N u。把这些数据每 3 个
编为 1 组, 得到若干组 K 1 、C1 和 C2 。用这些结果分
别代入式( 1) 中, 再输入实测数据反复计算和调整,
职称评审-暖通与燃气-传热学真题及答案三
职称评审-暖通与燃气-传热学真题及答案三[单选题]1.纯金属热导率随温度升高而（）。
A.不变B.上升C.下降D.先上升（江南博哥）后下降正确答案：C参考解析：纯金属热导率随温度升高而下降。
合金热导率随温度升高而升高。
[单选题]2.外径为25mm和内径为20mm的蒸汽管道进行保温计算时，如果保温材料热导率为0.12W/（m·K），外部表面总传热系数为12W/（㎡·K），则热绝缘临界直径为（）mm。
A.25B.20C.12.5D.10正确答案：B参考解析：[单选题]3.若换热器中，一侧流体为冷凝过程（相变），另一侧为单相流体，下列说法正确的是（）。
A.逆流可获得比顺流大的换热温差B.顺流可获得比逆流大的换热温差C.逆流或顺流可获得相同的温差D.垂直交叉流可获得最大换热温差正确答案：C参考解析：对于一侧是相变换热的换热器，无论是顺流还是逆流，所获得的对数平均温差相同。
[单选题]4.A.B.C.D.正确答案：D参考解析：因圆柱的外柱面是完全绝热，无法散热，热量只能沿长度方向从端头散热。
[单选题]5.对于无限大平壁的一维稳态导热，下列陈述中哪一项是错误的？（）A.平壁内任何平行于壁面的平面都是等温面B.在平壁中任何两个等温面之间温度都是线性变化的C.任何位置上的热流密度矢量垂直于等温面D.温度梯度的方向与热流密度的方向相反正确答案：B参考解析：[单选题]6.对于稳态、非稳态、显示格式或隐式格式离散方程组的求解，下列说法中正确的是（）。
A.显格式离散方程组求解永远是发散的B.隐格式离散方程组求解是收敛的C.时间采用隐格式空间采用显格式是收敛的D.稳定条件下的各种差分方程式都是收敛的正确答案：B参考解析：隐格式离散方程组求解无条件稳定，解不会震荡而导致发散。
显格式离散方程组求解有稳定性条件，不满足稳定条件，解会震荡而导致发散。
[单选题]7.关于气体辐射的论述中，错误的是（）。
A.气体的辐射和吸收过程是在整个容积中完成的B.二氧化碳吸收辐射能量时，对波长有选择性C.气体的发射率与压力有关D.气体可以看成是灰体，因此其吸收率等于发射率正确答案：D参考解析：气体的吸收和辐射具有选择性，是在整个容积中完成的。
热处理尺寸变化率-概述说明以及解释
热处理尺寸变化率-概述说明以及解释1.引言1.1 概述热处理是一种重要的金属加工工艺，通过对金属材料进行加热、保温和冷却处理，可以改善材料的力学性能、物理性能和化学性能。
在这个过程中，材料的尺寸也会发生一定的变化，这种变化被称为尺寸变化率。
尺寸变化率的大小和方向对于材料的使用和加工具有重要的影响，因此研究和了解热处理尺寸变化率是非常必要的。
本文将深入探讨热处理对尺寸变化率的影响及其意义，希望为相关领域的研究和实践提供一定的参考和借鉴。
1.2 文章结构文章结构部分的内容:本文共分为三个主要部分来讨论热处理尺寸变化率的问题。
首先，在引言部分，将对热处理以及尺寸变化率进行简要的介绍，以引出文章的主题。
其次，正文部分将详细探讨热处理的定义与作用，尺寸变化率的概念，以及影响尺寸变化率的因素。
最后，在结论部分，总结热处理对尺寸变化率的影响，探讨应用热处理尺寸变化率的意义，以及展望未来热处理技术的发展。
通过这样的结构，读者将能够全面了解热处理尺寸变化率的相关知识，并对其意义和前景有更深入的认识。
1.3 目的本文的目的在于探讨热处理对材料尺寸变化率的影响，以及分析研究尺寸变化率的概念和相关因素。
通过深入了解热处理的定义与作用，以及其对材料尺寸变化率的影响机制，可以为材料加工和制造过程中的尺寸控制提供参考和指导。
此外，进一步探讨研究尺寸变化率的影响因素，可以帮助我们更好地理解材料在热处理过程中的变化规律，为优化热处理工艺提供依据。
通过本文的研究，我们旨在加深对热处理对尺寸变化率的影响机理的认识，从而推动热处理技术的发展和应用。
2.正文2.1 热处理的定义与作用热处理是一种通过控制材料加热和冷却过程来改善材料的性能和特性的工艺。
热处理通常包括加热材料至一定温度，保持一段时间，然后快速冷却，以获得所需的组织结构和性能。
热处理可以改变材料的硬度、强度、韧性、耐腐蚀性等性能，提高材料的使用寿命和性能稳定性。
不同的热处理方法和工艺参数可以使材料具有不同的组织结构，从而影响材料的性能。
加热退火炉内铝卷温度场的仿真研究
４ｂ可知，在退火结束时，采用径向加热方式，铝卷内 热点与冷点的温度差为１＇１２，而采用侧喷加热方式 时，铝卷内的温度场分布更加均匀，其冷点与热点的 温度差相差只有０．６。Ｃ。而且在退火结束时，采用侧 喷加热的铝卷整体温度要比径向加热时高６。Ｃ左右。
丑－径向加热方式
ｂ一侧喷加热方式
圈４铝卷退火２０ ｈ后的温度等值线图
１铝材退火炉简介及传热过程分析
铝材退火炉由箱式炉体、导流装置、循环系统、 排烟系统、加热元件、炉门、炉门升降机构及其压紧
装置、炉门密封、冷却水系统等组成。在加热阶段， 炉内的传热包括加热器对炉膛内空气加热，铝卷间 的热传导，空气与铝卷间的对流换热以及炉壁的辐 射【Ｉ¨。同时，吹洗风机吹入新鲜空气排除铝卷在加 热时产生的轧制油挥发物，并且提高炉内温度的均 匀性。在退火炉保温阶段，加热器以额定功率的 １０％效率进行加热，维持炉内５９０℃恒温，当铝卷温 度达到５５０℃时，整个退火过程结束。铝卷退火炉内 炉气温度控制系统由西门子ＰＩＥ编写的确保转换温 控程序实现：由温控系统设置炉膛温度在５ ｈ内升至 ５９０℃，保温２０ ｈ后进行炉冷【ｌ ２Ｊ。图ｌ中ａ、ｂ分别为 径向加热与侧喷加热方式下的传热结构示意图。
万方数据
８一径向加热方式
ｂ一侧喷加热方式
图３铝卷退火２ ｈ后的温度等值线图
２２
ＩＡＦＹ
轻合金加工技术
２００９，Ｖ０１．３７，Ｎ０５
图４ａ为径向加热方式下铝卷退火２０ ｈ后的温 度等值线图，铝卷外侧温度５４２．５。Ｃ，内侧温度 ５４１．５。Ｃ，铝卷内温度分布均匀。图４ｂ为侧喷加热方 式下铝卷退火２０ ｈ后的温度等值线图，铝卷外侧温 度５４８。Ｃ左右，芯部温度为５４７．４。Ｃ。对比图４ａ和图
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｌｕｍｉｎｕｍ ｃｏｉｌ锄ｍｅａｌｉｎｇ ｆｕｒｒｕ蚓ｓｉｄｅ－ｂｌｏｗｎ；ｅｏｎｖｅｅｌｉｏｎ ｈｅａｔ协啪毹叮；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ
连续退火炉冷却气体流场和传热特性的数值模拟
nology, 2003 ( 6) : 1241 [ 5 ] 宋维锡. 金属学 [M ]. 北京 :冶金工业出版社 , 1987: 31823661
上述方程组通过添加两个热力方程封闭 :
状态方程 :
ρ =ρ( T, P)
(5)
把静态焓与温度和压力联系起来的本构方程 :
h = h ( T, P)
(6)
利用 ICEM 2CFD 建立模型并进行网格划分 ,网格
的划分采用非结构性网格 ,在壁面附近利用棱柱单元
以满 足 边 界 层 条 件 。将 划 分 好 网 格 的 模 型 导 入
图 2 速度矢agram
图 3所示为壁面换热系数的计算结果 。可以看出 在射流滞止点换热系数最高 ,并沿壁面宽向递减 。这 与文献 [ 9 ]中的计算结果一致 。而在两个喷嘴的中间
10 6 换热系数很低 ,这也反映了联合射流与单股射流不同 。
第 34卷
图 3 壁面传热系数 Fig13 Heat transfer coefficient at wall
图 4是喷嘴间距固定为 20 mm 时 ,不同喷嘴入射 角度壁面换热系数的计算结果 。从图中可以看出 ,入 射角度越小 ,传热系数越大 。这显然是合理的 ,因为气 体流量一定的情况下 ,入射角越大 ,垂直方向的速度分 量越小 ,即单位时间内流到钢板上的气体流量越小 (水平方向的速度分量由于方向相反而互相抵消 ) ,所 以传热系数越小 。但入射角为 15°时换热效果比 0°时
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喷流 式 退 火 炉 炉 内卷 材 尺 寸对 换 热 过 程 的 影 响
谢 晓燕 ， 路振龙 ， 李 浩， 史 勇， 杨益伟
（ 苏州有色金属研究 院有 限公司 热能技术研究所 ， 江苏 苏州 ２ １ ５ ０ ０ ０ ）
摘要 ： 利用 Ｆ Ｌ Ｕ Ｅ ＮＴ软件对铝卷材喷流退火过程进行模拟计算 ， 模 型耦 合求解炉 内温度场及流场 。 讨论退火过程卷 材规格不 同对 卷
Ｅｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ Ａｌ ｌ ｏ ｙ Ｃｏ ｉ ｌ ｓ Ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｎ Ｈｅ ａ ｔ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ Ｉ ｍｐ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ ｇ Ｊ ｅ ｔ Ａｎ ｎ ｅ ａ ｌ ｉ ｎ ｇ
ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｆ ｕ ｍａ ｃ ｅ ｂ ｙ ｃ ｏ ｕ ｐ ｌ ｉ ｎ ｇ ， ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｌ ｆ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ Ａ１ ｃ ｏ ｉ ｌ ｓ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｖ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｉ ｒ ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｈ ｅ ａ ｔ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ｅ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ｗ ａ ｓ ａ ｌ ｓ ｏ ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｄ ． Ｆ ｕ ｒ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍｏ ｒ ｅ ，
材截面换热的影响 ， 得到卷重及宽度不 同时料卷芯部与端部温升 的变化规律。
关键词 ： 铝卷材退火 ； 喷流加热 ； 卷材规格 中圈分类号 ： Ｔ Ｇ１ ６ ６ ． ３ ； Ｔ Ｇ１ ５ ６ ． ２ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ２ ． １ ６ ３ ９ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ３ 。 ０ ０ ０ ８ ． ０ ４
使 用 同一 台退 火炉 处 理 多种 规 格 的卷 材 ， 由于 卷 材 尺 寸 的不 同 ， 喷 口与卷 材表 面 的距 离就会 不 同 ， 这势 必会
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在铝 卷 的 生产 过 程 中 ， 退火 是 热 处 理 工 艺 中最 重
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影响卷材表面与加热气体之间的换热效果。
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１ 喷流 退 火 过 程模 型
以国内某厂喷流式退火炉结构为模型， 采用Ｆ Ｌ Ｕ Ｅ Ｎ Ｔ 软 件 建立 退 火 炉 内 喷流 加 热过 程数 值 仿 真 。 退 火 炉设 备结构 固定 ， 而需要处理卷材的规格不同 ， 势必引起换 热 效 果 的不 同 ， 即考 察炉 内喷 口结 构 、 导流 结 构 、 风 机 性能不变时 ， 由于卷 材 规格 的不 同而 引 起 的卷 材 端 部
ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｉ ｐ ｓ ｂ ｅ ｔ ｗ ｅ ｅ ｎ ｔ ｅ ｍ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｄ ｉ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｒ ｅ ｇ ｉ ｏ ｎ ｓ （ ｓ ｕ ｃ ｈ ａ ｓ ｃ ｏ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｅ ｎ ｄ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｉ ｌ ｓ ） ｗ ｉ ｔ ｈ ｗ ｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ａ ｎ ｄ ｗ ｉ ｄ ｔ ｈ ｗ ｅ ｒ ｅ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ．
要 的工序之 一 。 为 了提高 换热 效率 ， 目前 常见 的退 火设
芯部 。 热风与铝卷经过热交换后 ， 被风机吸人 ， 再不 断 地 循环 、 加热 如 图１ 所示 。
备 均采用换热效率较高的冲击喷流方式。 影响冲击换 热的因素很多 ， 其中主要受到Ｒ ｅ 准数、 无量纲喷嘴间距 ｆ 喷 口间距／ 喷口直径１ 和无量纲冲击高度（ 喷Ｉ ＝ １ 距卷材端 面距 离／ 喷 口直径 １ 的综 合影 响【 。 实 际生 产 中厂家 通 常