D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1993.01.007 第15卷第4期 北京科技大学学报 Vol.15 No.4 1993年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.1993 带钢连续退火炉加热室传热计算方法 韩小良*鲍戟 摘要：对带钢连续退火组(CAPL)退火炉加热室传热进行了分析，提出了一种简化辐射管辐 射的方法，并利用该法建立了带钢加热数学模型。用此模型，对某」的CAPL加热室仿真计 算结果与现场实测数据吻合较好 关键词：连续退火、退火炉，辐射传热 A Calculated Method of Heat Transfer in the Chamber of CAPL Han Xiaoliang Bao Ji' ABSTRACT:The heat transfer in the heating chamber of the continuous Annealing and Processing Line(CAPL)is analysed and a simple method for calculating the radiation of radiant tubes is proposed.Based on the method the mathematical model of strip heatingis established for the hesting chamber of CAPL in a plant.The results calculated are com- pared with those measured in the plant and show that the model is simple and practical. KEY WORDS:continuous annealing,annealing furnace,heat transfer by radiation 目前CAPL机组的数学模型有很多，但都过于复杂，尤其是加热室传热数学计算更 为复杂。因此，本文对宝钢冷轧厂CAPL加热室建立传热数学模型，目的就是为现场堤 供了一种简单的了解带钢加热过程的方法，并为消化引进的控制模型、建立适应于国内情 况的加热控制数学模型提供参考。 1CAPL加热室传热数学模型的建立 带钢在CAPL加热室内的加热是在保护性气氛(N,、H)下利用辐射管间接加热。 图1为CAPL加热室结构示意图。图中辐射管和带钢相间排列，带钢在炉内上下垂直运 行。为了得到计算简便而又实用的模型，首先做了以下简化： (1)仅考虑辐射换热，介质为辐射透明介质，且对流换热忽略不计； (2)温度在带钢的宽度和厚度上均匀，在长度上发生变化： (3) 辐射管温度在长度上及周向上均匀（或取平均值）； (4)带钢及辐射管均为灰体，炉墙为辐射绝热面； *1992-08-28收稿第一作者：男.30岁讲师.硕士 *热能系(Department of Thermal Energy Engineering)
第 15 卷第 4 期 1 9 9 3 年 8 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n i v e r s i t y o f S e i e n c e a n d T e e h n o l o g y B e ij i n g V o l . 15 N o . 4 A” g , 1 9 3 带钢连续退火 炉加热室传热计算方法 韩小 良 ’ 鲍 戟 ` 摘 要 : 对带 钢连续 退火组(C A P )L 退 火炉 加热室传热进 行 了分析 , 提 出了 一种简 化辐射管辐 射 的方 法 , 并利用 该法建 立 了 带钢 加热 数学模型 用此模型 , 对某厂 的 C A P L 加热 室仿真计 算结果 与现场实测数据吻合较好 关键词: 连续退火 , 退火炉 , 辐射传热 。 A C a l c u l a t e d M e t h o d o f H e a t T r a n s fe r i n t h e C h a m b e r o f C A P L H a n 万i a o lia 塔 ` B a o J i * A B S T R A C T : T h e h e a t t r a n s fe r i n t h e h e a t i n g c h a m b e r o f t h e c o n t i n u o u s A n n e a li n g a n d P r o e e s s i n g L i n e ( C A P L ) 1 5 a n a l y s e d a n d a s im P l e m e t h o d of r e a l c u l a t i n g t h e r a d i a t i o n o f r a d i a n t t u b e s 1 5 P r o P o s e d . B a s e d o n t h e m e t h o d t h e m a t h e m a t i c a l m o d e l o f s t r iP h e a t i n g 1 5 e s t a b li s h e d of r t h e h e s t i n g e h a m b e r o f C A P L i n a P l a n t . T h e r e s u lt s c a l e u l a t e d a r e c o 皿 - P a r e d w it h t h o s e m e a s u r e d i n t h e P l a n t a n d s h o w t h a t t h e m o d e l 1 5 s im Pl e a n d P r a e t i e a l . K E Y W O R D S : e o n t i n u o u s a n n e a li n g , a n n e a li n g fu r n a e e , h e a t t r a n s fe r b y r a d i a t i o n 目前 C A P L 机组 的 数学 模 型 有 很多 , 但 都过 于复 杂 , 尤 其是 加 热室 传热 数学计 算更 为复 杂 。 因 此 , 本 文对宝 钢冷轧厂 C A P L 加热室 建立 传热数 学模型 。 目的就是 为现场提 供了一 种 简单 的了解 带钢加 热过程 的方 法 , 并 为消化 引进 的控 制模型 、 建立 适应 于 国 内倩 况 的加热控制 数学模 型 提供参考 。 1 C A P L 加热室传 热数学模型 的建立 带 钢 在 C A P L 加热室 内的 加 热是 在 保 护性气 氛 ( N Z 、 H Z ) 下 利用 辐射管 间接加热 。 图 1 为 C A P L 加 热 室结构示 意 图 。 图 中辐 射管 和 带 钢相 间排 列 , 带 钢 在炉 内上下 垂 直运 行 。 为 了 得 到计算简便而又 实 用的模型 , 首先做 了 以下 简化 : ( l) 仅考 虑辐 射换热 , 介 质 为辐 射透明介质 , 且 对流 换热忽 略不 计; ( 2) 温 度在带钢的宽度和 厚度 上均匀 , 在 长度上 发生 变化 ; ( 3) 辐射管温 度在长 度上 及 周 向上均 匀 ( 或取平 均值 ) ; (4 ) 带 钢及辐射管均 为灰体 , 炉墙为辐 射绝 热面 ; * 19 92 一0 8一 2 8 收稿 第 一 作者 : 男 , 30 岁 , 讲师 ·硕士 ` 热能系( D e P a r tm e n t o f T h e r m a l E n e r g y E n g i n e e r i n g ) DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1993. 04. 007
·354· 北京科技人学学报 1993年No.4 (5) 不考虑相邻两股带钢的辐射换热（实际上相邻两股带钢中间的·排高温辐射管 起遮挡作用，且相邻两股带钢的温差约30℃)； (6)每股带钢在隔热挡板上部和下部的辊子区时温度保持恒定（由于带钢运行速度 很高，达40m/s,故带钢在这些区域停留时间极短)。 1.1辐射管辐射换热的简化计算 由于射管、炉墙和带钢之间存在者 Q子轧辊 复杂的辐射换热，为了简化计算，利用一 0 oo 绝缘板 a 辐射管 辐射管温度下的有效灰体辐射面来代替辐 带钢 射管和炉墙向外的综合辐射，这种方法称 oo 炉墙 为假想向法。其优点是人人简化了角系数 进可d 出口 的计算次数和工作量。本文在假想面法的 基础上，引入的有效灰平面方法，就是将 图】CAPL加热室结构示意图 辐射管和炉墙向外圆辐射之和等效为此有 Fig.I The sketch of the heating Chamber of the CAPL 效灰平面的辐射，这样大人简化了辐射管 炉内辐射换热的计算。经理论分析及计算 表明，在较人的封闭体系内（如CAPL加 热室内带钢与辐射管距离较近，可忽略边 缘的辐射，因而边缘向外辐射较小)、这种 简化带来的误差是较小的， 图2为辐射管辐射的简化图。t表示 辐射管，W。、W,为墙（其中W:为辐 图2辐射管辐射简化图 射管区的炉墙)，P为假想的有效灰体半 W-炉墙；S-带钢；【一辐射管P假想灰体平面 、S为带钢。 Fig.2 Simplification of radiation of radiant tube 对于图2所小的情形、建立辐射方程有： J,=c,E,+P,Jp,-+Jp,-,+J。·p,-n) Jwi =Jut-+wPat woJaawi (I) J。=Jpw:+Jnpi Gn=Jp+wpw 式中J,i=【.wt.wo)为表面i的有效辐射p,,为表面i对j的角系数(i=t.wt.wo时 =w1.w0以、云，·P,和E,分别表小牺射管的黑度、反射率和黑体辐射G。为辐射管和 墙向假想面P的投入细射（即细射管和为墙向外的综个辐射）、下标1、，、。分别表 小示辎射管、辐射筲区炉墙、带钢区（炉子两个端处即头、炉尾）炉墙。 式(1)可得： G。=,E, (2) 式中
· 3 54 · 北 京 科 技 人 学 学 报 19 9 3 年 N o . 4 ( 5) 不考 虑 相邻 两 股带钢 的辐 射换热 ( 实际 上 相邻 两股带 钢 中间 的 排 高温辐 射管 起遮 挡作 用 , 且 相 邻两 股带 钢的 温差 约 30 ℃ ) ; (6 ) 每股带 钢在 隔热挡 板 卜部 和下 部 的辊 于区 时温 度保持 恒 定 ( 由 于 带 钢运 行速度 很 高 , 达 4 0 m / s , 故带钢 在这 此 区 域 停留 时间 极短 ) 。 1 辐射管辐射换热的简化 计算 由 犷辐 射 管 、 炉 墙 和带 钢 之 间 存 在着 复 杂 的辐 射换 热 , 为 了简 化计 算 , 利 用 - 辐 射管 温 度 下 的有 效 灰体辐 射 面 来 代替辐 射 管 和 炉 墙 向外 的综介辐 射 , 这 种 方法 称 为 假 想 而 法 。 其优点 是 大 大简化 了角 系数 的 计算 次 数 和工 作 量 。 本 文 在假 想 面 法的 基 础 卜 , 引 入的 有 效 灰 平 面方 法 , 就是 将 辐 射 管 和 炉 墙 向外 圆辐 射 之 和等 效 为此 有 效 灰平 面 的辐 射 , 这 样 人 大 简化 了辐 射 管 炉 内 辐 射 换 热 的计 算 。 经理论 分 析 及 计算 表 明 , 在 较大 的 封 闭 体系 内 ( 如 C A P L 加 热 室 内 带 钢 与辐 射管 距 离较 近 , 可忽 略边 缘 的 辐 射 , 因而 边缘 向外辐 射较 小 ) , 这种 简化 带 来 的误差 是 较小 的 。 图 2 为辐 射管 辐 射的 简 化 图 。 t 表示 辐 射管 , W ,卜 W , 为炉 墙 ( 工琴中 W t 为辐 射 管 区 的 炉 墙 ) , P 为 假 想 的有 效 灰 体 平 面 , S 为带钢 。 对 J 飞图 2a 所示 的情 形 , 建立 辐射 方程 有 : 「J , = “ ` 石 , + 户 ` ( J `、 , 沪 , , 、 , + J `甲 一 + J * 。 ’ 厂O 仁O L O 户} 仁L干口 { { O O O O O O O O O冲 O O O O O O OO OO OO OO OO O O 旧 日 }日 日 轧辊 绝缘 板 辐射 管 带钢 炉 墙 出 口 图 1 C A P L 加热室结构示意图 F ig . 1 1飞犯 s 城ct h o f 阮 阮a d n g n 姗吮 r o f 阮 C A P L 名名名乙` ` ` ` 乙` ` “ ` 牵 二 李 图 2 辐射管辐射 简化 图 W 一 炉墙; S 一 带钢; 卜辐射 管 P es 假 想灰体平面 F ig . 2 S i m p lin e a t i o n o f r a di a 6 o n o f r a di a n t t u 悦 J * , 一 J . 甲 、 : 一 + J * 、 ) 沪* , * 。、 J * . 价 、 卜 一 , 「 : J * 。 一 J , 价 , 、 、 + J W l 价、 、 、 、 G p 一 J t 叽 一 、 + J 、 、 印、 p 、 ` ) ( l ) 式 件 , · I , ( i 一 t , W t · W o ) 为表 泊}的 有 效辐 射 叩 ; , 为 表位1 1 ` j z 的 角 系 数 咬i 一 t · W t , W o ` j 一 L w .t * , (), : , 、 l) , 和 百、 分另lJ表 ,cJ 辐 射管 的黑 度 、 反射 率和黑 体辐 射 , G 。 为辐 射竹 和炉 墙 向 假想 ! (l P 的投 人 辐 射 ( 即辐 射昔 和炉墙 向 外的综 合辐 射) , 卜标 , 、 、 , 、 、 、 分别 表 示辐 射管 、 辐 射 管 区 炉墙 、 带钢 区 (炉 r 两 个端 处即 炉 头 、 炉尾 ) 炉 墙 。 1I f 式 ( l ) , I J ` 得 : G , , 一 `: l , E . ( 2 ) 式 L尸
Vol.15 No.4 韩小良等：带钢连续退火炉加热室传热计算方法 ·355· e。=(a,b,+a,b,)·8,/(a1a2-b,b2) (3) a1=1-p,（9-:+p1-aPwo-) b,=P0,-t+p1-oPo-m） d:=1-(p-+wo-m-) (4) b,=pw1-:+P1-uo9w0-1 0,=Pp-1+9,-090-1 b3=p-149n-mow-1 对图2b所示的情形，仍可列出辐射方程并整理出同式(2)和式(3)的表达式，但 在式(3)的a1、a2、a,、b1·b2、b,的表达式为 a,=1-P9-t a,=1-P1-t a:=0p-m (5) b1=P,91-t b.=wi-t b:=9p-1 由式(2)可以看出，辐射管和炉墙向外的辐射简化为一有效灰平面P的辐射，从而 把加热室内复杂的辐射换热简化为有效灰平面与带钢之间的辐射换热。 1.2加热室传热计算 在上述简化的基础上，炉内传热可简化为2个有效灰体辐射面P1、P2、侧炉墙W、 带钢S之间的传热。考虑图3所示的任1股带钢的加热，将带钢沿长度方向分成几个微 元窄条，每个窄条的温度均匀，则可以建立下面的能量平衡方程： J,=e,E+p,J9,-p1+J29-+J91-w）G=12…m） (6) Jp=epEu+PnJp2Pl-2+JP1-w+ΣWPi-） (7) 3=1 Jp=Ee+P2Up1Pp2-pl+JPp2-w+ΣJ0p2-） (8) 3=1 Iw=Jm0-pl+Jpow-p+Jow-w+Jjw- (9) 1= 式中￡、和P、为带钢的黑度和反射率，E,为j的黑体辐射。在式(6)~(9)中，假定 了在带钢长度方向上侧炉墙和辐射管的温度均匀。 带钢微元窄条的表面热流可写为 g,-p0-E,月=12nn (10) 1.3带钢加热数学模型计算 带钢加热采用薄材加热，则有
V o l . N 1 5 o . 4 韩小 良等 : 带钢连续退 火 炉加热室传热计算方法 3 5 5 一 ( a 3 b Z + 2 a b 3 ) · 。 。 ( / Z 一 a a ; b , b : ) (3 ) 一 z 一 。 , ( 甲 t 一 , + 价 , 一 w 。 甲w 。 一 , ) 一 p t ( 价 t 一 、 , + 甲 , 一 认 。 华* 。 一 w , ) 2 一 1 一 (切 认 t 一 二: + 切W 。 一 w L中 、 , 一 w 。 ) 2 = p 、 t 一 t 十 中w , 一 、 。 印二 r。 一 t ( 4 ) 一 气 一 , 十 气 一 、 r。 代 。 一 、 ~ 甲] 一 , 职 p 一 、 。 切 , 一 , p右口b a ￡ ! 1 1 1 丈 1 . 1 | es 对 图 2b 所示 的情 形 , 仍可 列 出辐射方 程并 整理 出同式 ( 2) 和式 ( 3) 的表达式 , 但 在式 ( 3 ) 的 a l 、 a Z 、 a 3 、 b l 、 b Z 、 b 3 的表达 式 为 a l 一 l 一 户 t 甲 , 一 t a Z = l 一 p w t 一 、 t a 3 = 沪p 一 w 、 b l = p : 切 t 一 、 , 、 b Z ~ 沪钱 , 一 t b 3 二 沪 p 一 t (5 ) l | ; 了 、 …L 由式 ( 2) 可 以 看 出 , 辐射 管 和 炉墙 向 外 的辐射简 化 为一有 效 灰平面 P 的辐 射 , 从 而 把加热室 内复 杂 的辐射换热 简化 为有效灰平 面与 带钢 之间 的辐射换热 。 L Z 加热室传热计算 在 上 述 简 化 的 基础 上 , 炉 内传热可 简化 为 2 个有 效 灰 体辐射 面 P , 、 P Z 、 侧 炉墙 W 、 带钢 S 之 间 的传热 。 考虑 图 3 所示 的任 1 股 带 钢 的加 热 , 将带 钢沿长 度 方 向分成 几 个 微 元窄 条 , 每 个窄条 的温度均匀 , 则 可以 建立 下面 的能量平衡方程 : 、、 了67 、 l `、 J = 忍 E ] S J l 一 ￡ , p 1 1 〕立 + 。 s ( J , , 切, 一 p 、 + J p Z价了 一 。 2 + J w 中, 一 * 分一 1 , 2,. · · … , n) E L , + 户 p , ( J p Z 沪p , 一 p Z + J w 沪 p , 一 二 靛(8)9 l(0) J , p 二 一 “ p Z E t Z + 户p Z (J p , 沪p Z一 p , + J w 沪 p Z 一 、 + 」 弓 1 ( J 」沪 p l 一 户 + 军 】 枷 p Z一 ) J w 一 几 1价 、 一 1P 十 人 2 甲w 一 2P + J W 价 w 一 w 式 中 “ 、 和 p 、 为 带钢 的黑 度和 反射率 , + 」冬 1毛甲W 一 E 为 j 的黑 体辐 射 。 在 式 ( 6) ~ ( 9) 中 了在带 钢长 度方向上 侧炉 墙和辐 射管的温度均 匀 。 带钢微元 窄条的表 面热流 可写 为 q , 一 子 (J 一 E )J 二 1 , 2, … , 二 尸 S 1 . 3 带钢加热数学模型 计算 带钢 加热采 用薄材加热 , 则 有
·356· 北京科技人学学报 1993年No.4 p,c,y,d=A,9,=l2…n (11) 式中A,和↓，分别为窄条带钢微元窄条的表面积（即两个表积之和）和体积.P, 和，分别为温度1，下的密度和比热。将式(11)用差分方程表小为： 9, 1=,+p,cB (12) 式中心t,为窄条的加热时间，B为带钢宽度 图}带钢加热模型示意图 Fig.3 The sketch of heating of strip 1.4关于角系数的计算 金式)~式9中涉及了很多角系数它们叫通过查图表或从有关公式i计算得到. 2模型的计算及验证 模型的计算首先从让算角系数和有效牺射系数：。开始，然后求解方 程(6)~(12)。轴射管温度和带钢进加热空温度作为1知条件。上带钢在加热竿内 的温度为未知数、故计算中采用了迭代法·即先设定每股带钢的升品曲线，利用此设定值 作为初值求解打程(6)~(12)·水出新的带钢温度。若新的品度值与设定值类差在允 许范围内、则进行下股带钢计算、否侧重新i计算本股带钢。在计算完1股带钢后、此股带 钢的：口温度（即第”区品度）作为下股带钢的入口温度。 表〡带钢加热计算结果 Table 1 The results of calculation of heating of strips 加热竿6个人抽射管平均温度.(C 带钢1温度( 序号 误.“。 5 6 苏值 实制值 808 802 799 809 829 840 7(08 681 -3.96 815 824 69 875 885 908 764 736 -3.0 3 836 841 859 868 68 861 752 7(07 -6.36 4 840 846 864 867 850 855 747 699 -6.87 、 869 866 867 870 854 863 757 71I -6.47 6 872 880 890 895 9)6 914 791 77) -2.73 867 866 871 871 45 858 755 711 -6.19 8 870 870 869 874 870 874 765 719 -6.40
· 3 5 6 · 北 京 科 技 大 学 学 报 j 9 9 3 年 N o . 4 , , d l t) 〔 . F 万一 = `理 “ , 了 = l , 乙 , 二 ’ n ` , , , d T , ` 声 . ’ ( 1 1 ) 式 中 月 , 和 厂, 分 别 为窄条带 钢 微兀罕 条 . 1 的 表面积 ( 即 两 个表山{积之 和 ) 和体积 , 、 和 ` 分 别 为温 度 l 下的 密度 和 比热 。 将 式 ( ! l) 用差分 方程表 小 为: q L ’ 」 T + — 户 , 〔 . , 方 ( 1 2 ) 式 中 自 r , 为窄条 的加热 时间 , B 为带 钢 宽度 · / 月 l / / li - - 一 下班三万 一 尸 二玉万二工夕 一 一 一 一 — 一 一 一 一 一 — 一 一 一 一 「一 l _ _ _ I _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 一` _ _ 图 3 带 钢加热 模型示意 图 F ig . 3 T h e s k e t c h o f h e a t i n g o f s t r i P 4 关于 角 系数 的计 算 在式 川 一 式 (9) 中涉 及 川尺多角 系数 它 们 ,』 J 一 i』过 查 图 表或 从 有 关公式 计炸得到 川 2 模型 的计算及 验证 模 型 的 计 炸 首 光 从 计 算 角 系 数 和 有 效 辐 射 系 数 “ : 开 始 , 然 后 求 解 方 程 ( 6) 、 (l 2) 辐 射 管温 度 和 带 钢进 加热 室 温 度作 为已 知 条 件 山 l 几带 钢 在加热室 内 的 温度 为未知 数 , 故 i 十算 中采用 j’ 迭 代法 , Ul 先 设定每 股 带 钢的 升温 曲线 , 利用 此 设定仇 作 为 初位 求解 方 程 ( 6) 、 ( 12) , 求 出新 的带 钢 温 度 。 若新 的 温 度 仇 与设 定仇 误 差 在 允 许范围 内 , 则进 行 卜股 带 钢 计势 一 , 否 则 工 新 计劝 一 本股带钢 在汁约完 l 股带 钢 后 , 此 股带 钢 的出 日 温 度 ( 即第 川 到从度 ) 作 为 卜股 带 钢 的 人 日 温度 。 表 l 带钢加热计算结果 【a b l e 1 T h e r c s u lt s o f e a l e u l a t i o n o f h e a ti n g o f s t r i p 、 序 ` 加热室 6 个l ` _ 辐 射价 ’ 1 几均溉 度 . C 带 钢 出 1 温 度 ( 、 4 5 6 ! 2 飞 一 4 L吴少 . 一 3 . 9 6 一 3 , 8 0 一 6 . 36 一 6 . 8 7 一 6 . 4 7 一 2 . 7 3 一 6 . 19 一 6 . 4 0 I 曰L7 夕 90-1 Un 、 09- , / l 乙Uō气z 2 6 1 . 1, 2哟z 幻八 z 4 气ú77气- 、一 06 ù 、 ù 4气ó乙曰n, , z / ō一,厂,了/ ō 了 r n UC`- ó飞 ó 4 心C 04 ` `U ù护 h! ù 、, 口 J 八9 气Q 曰只丫乃0n口门污 `口乃0-t ó é ,n 人口、 ó声 6 ù气I ó 04 é八八ó洲翅曰OC 9 刚 C )9 8 7 5 8 6 8 8 6 7 8 7 0 8 9 5 8 7 1 8 7 4 曰了q94 rz01 n,6 ù j69 勺了 6 7 J 竹 à门é曰é八甘口ùn ù41石LU06(j ónU、 4 了 h 八U` ūUJ 沙 吕 OCU甘臼目八凸n é凸ù、 了 0nUq,4 , 护 曰UJ 曰讨- ,、 4 了 6`曰勺,了护 - 8 一, ,、 ` . ó乙曰, 口夕
Vol.15 No.4 韩小良等：带钢连续退火炉加热室传热计算方法 ·357· 图4为对宝钢冷轧∫CAPL加热室的 计算结果。计算条件为：冷轧低碳带钢（用 于CQ),宽1030mm,厚0.605mm,进加 热室温度为100C,机组速度249m/min。 I000 28 该加热室分6个控制段，每个段的炉温可以 单独控制。由于现场提供的是炉温数据，根 800 24 据现场经验和有关资料口，辐射管温度取 600P 的是估计值。 20 由图4可以看出，带钢升温曲线与实 =400 际数据较为符号、但带树表面热流则发生波 动。这是由于每股带钢所处的位置不同（辐 5 200 射管温度亦不同)且每个微元窄条的位置不 同的缘故。对第】股和最后1股带钢，其表 0 面热流有明显的增大，这是因为两者所受的 0 8 16 带钢号 热流除了辐射管辐射和辐射管区炉墙的反射 外，还有炉体炉墙的反射，而中间各股带钢 图4模型的典型计算结果 的表面热流波动不是太大。 Fig.4 The typical results calculated by the model 表1为对几种工况的仿真计算结果与实测数据的比较，可见，本模型的计算结果比实 测值偏高，平均相对误差为5.35%。 造成计算误差的最主要原因是辐射管温度的取值。准确的辐射管温度应直接测量得 到，或通过燃烧传热计算得到，而后者则需要建立辐射管的燃烧传热模型，这将大大地增 加计算难度和工作量。本文仅是一种简化计算，对辐射管壁温度仅是估计值。 3结论 CAPL加热室内的传热计算是非常复杂的。本文提出的有效灰平面的方法并用于带 钢加热计算，结果表明此方法简便实用，为分析其他类型辐射管炉传热提供了一种有效途 径。本文所得结果也可供现场参考，并为消化引进软件模型提供了条件。 参考文献 1杨贤荣等.辐射换热角系数手册北京：国防工业出版社，1982 2日本工业炉协会编戎宗义等译.工业炉手册.北京：冶金工业出版社，1989
V o l . ] 5 N o . 4 韩小 良等 : 带钢 连续退 火炉 加热 室传热计算 方法 · 3 5 7 · N. 20 日 图 4 为 对 宝钢 冷 轧 厂 C A P L 加热 室的 计算结果 。 计算条件为: 冷轧低碳带 钢 (用 于 C Q ) , 宽 1 0 3 Om ll l , 厚 0 . 60 5 lT” 1 1 , 进加 热室温度 为 10 ℃ , 机组速度 2 49 m / 二 n 。 该加热室分 6 个控制 段 , 每个段的炉温可 以 单独控制 。 由于现场提供的是炉 温数据 , 根 据 现场 经验和有关资料【2] , 辐 射管温度取 的是估 计值 。 由 图 4 可 以 看 出 , 带 钢 升温 曲线 与实 际数据较为 符号 , 但带网 表 面热流则发生 波 动 。 这是 由于每股 带钢所处 的位置不同 ( 辐 射管温度亦不 同) 且每个微 元窄条 的位置 不 同的缘故 。 对第 1 股和最后 1 股带 钢 , 其表 面热流有 明显的增 大 , 这是 因为两 者所受的 热流除 了辐 射管辐 射和辐射管区炉 墙的 反射 外 , 还有 炉体炉墙 的反射 , 而中间各股带钢 的表面热 流波动不 是太大 。 侧 \ 卜 尸仁 尹 产 产 戎 8 1从2 16 带钢号 图 4 模型的典型计算结果 F ig · 4 T h e t y p i e a l r 巴 u l t s e a l c u l a t e d b , , ht e m o d e l 表 1 为对几种 工况 的仿真计算结果 与实测 数据 的 比较 , 可 见 , 本 模型的计算结果 比实 测值偏 高 , 平均 相对误 差 为 5 . 35 % 。 造成计 算误差 的最 主要 原因 是辐 射 管 温 度 的取值 。 准确 的辐 射管温 度应 直接 测量 得 到 , 或 通过燃烧传热计算得到 , 而后 者则 需要 建立辐射 管 的燃烧 传热 模型 , 这 将 大大地增 加计算难度和 工作 量 。 本文 仅是一种 简化计算 , 对辐射 管 壁温 度仅是 估计 值 。 3 结 论 C A P L 加 热 室 内的传热 计算 是 非 常复 杂 的 。 本文 提 出的有 效 灰平 面的 方 法 并 用于 带 钢加 热计算 , 结 果表 明此方法简 便实 用 , 为分析 其他类 型辐 射 管炉传 热提 供了一 种有效途 径 。 本文所得结果也可 供现场参 考 , 并 为消化 引进软件模 型提供了条 件 。 参 考 文 献 1 杨贤 荣等 . 辐射 换热 角系 数 手册 . 北京 : 国 防工业 出 版社 , 198 2 2 日本工业炉 协会编 . 戎 宗义等译 . 工 业炉 手册 . 北京 : 冶金 工业 出版社 , 19 89
