D0I:10.13374/j.issn1001-053x.2013.05.012 第35卷第5期 北京科技大学学报 Vol.35 No.5 2013年5月 Journal of University of Science and Technology Beijing May 2013 大型光亮退火马弗炉加热段温度场模拟 杨竞，武传标)，孙朝阳)回，叶乃威)，娄奇袭2) 1)北京科技大学机械工程学院，北京100083 2)宁波宝新不锈钢有限公司，宁波315807 名通信作者，E-mail:suncy@ustb.edu.cm 摘要建立了大型光亮退火马弗炉加热段温度场的三维仿真模型，该模型考虑了马弗炉实际结构、带钢退火速度和升 温曲线特点，采用等效热流密度表征马弗管内保护气体和带钢的换热：选择组分传输燃烧模型、离散坐标辐射模型和标 准k-E双方程湍流模型描述马弗炉内燃烧、换热和气体流动；应用SIMPLE计算方法进行求解。典型规格304不锈钢 带光亮退火过程实测特征点温度值和模拟结果基本吻合.分析得到了马弗炉内温度场、流场和速度场分布规律.结果表 明：马弗管温度比较均匀，喷嘴正对区域温度偏高：燃气气流沿马弗管壁螺旋流动实现均匀加热，喷吹量较小时，喷吹 量（入口速度）越大，马弗炉内温度越高：喷吹量继续增大，马弗炉内温度反而开始降低. 关键词马弗炉，退火：温度分布：数值方法：计算机模拟 分类号TG155.1 Temperature simulation of the heating segment of large bright an- nealing mufHle furnaces YANG Jing),WU Chuan-biao1),SUN Chao-yang),YE Nai-wei2),LOU Qi-ri2) 1)School of Mechanical Engineering,University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083,China 2)Ningbo Baoxin Stainless Steel Co.Ltd.,Ningbo 315807,China Corresponding author,E-mail:suncy@ustb.edu.cn ABSTRACT A three-dimensional simulation model was built to investigate the temperature field of the heating segment of a bright annealing muffle furnace.Based on the actual structure of the muffle furnace as well as the annealing speed and heating curves of steel strips,the equivalent heat flux was proposed in this model to characterize heat exchanges between the protection gas and steel strips in the muffle furnace.Then the combustion model for the transport and reaction of gaseous components,the radiation heat transfer model and the k-E two-equation turbulence model for turbulent flow in the muffle furnace were adopted respectively.The SIMPLE method was used to solve the model. Simulation results by the model are consistent with the measured temperature values of characteristic points in an SUS304 stainless steel strip during the bright annealing process.The temperature,velocity and flow fields in the muffle furnace were obtained by this model.It is shown that the distribution of temperature on the muffle tube surface is relatively even,and only the zone of the burner has a higher temperature.The muffle tube is approximately uniformly heated since the combustion gases fow along the muffle tube spirally.With the injection quantity (inlet velocity) increasing,the temperature in the muffle furnace rises gradually:however,when the injection quantity is above a limit the temperature in the muffle furnace begins to drop. KEY WORDS muffle furnace:annealing;temperature distribution;numerical methods;computer simulation 光亮退火工艺是在高温条件下使不锈钢带实 的关键工序.大型光亮马弗炉作为光亮退火生 现固溶退火改善组织性能和还原气氛(H2)作用下 产线的关键技术设备近年来得到一定的推广应用， 达到表面光亮的工艺，是生产高等级光亮不锈钢带 该马弗炉主要由入口密封箱、加热段、冷却段和返 收稿日期：2012-01-18 基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20100006120013)第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 大型光亮退火马弗炉加热段温度场模拟 杨 竞 `, 武传标 `, 孙朝 阳`困, 叶乃威 , 姿奇袭 北京科技大学机械工程学院, 北京 宁波宝新不锈钢有限公司, 宁波 困 通信作者, 一,二 无 ￡`, 摘 要 建立了大型光亮退火马弗炉加热段温度场的三维仿真模型 该模型考虑了马弗炉实际结构 、带钢退火速度和升 温曲线特点, 采用等效热流密度表征马弗管 内保护气体和带钢的换热 选择组分传输燃烧模型 、离散坐标辐射模型和标 准 裕` 双方程湍流模型描述马弗炉内燃烧 、 换热和气体流动 应用 计算方法进行求解 典型规格 不锈钢 带光亮退火过程实测特征点温度值和模拟结果基本吻合 分析得到了马弗炉内温度场 、 流场和速度场分布规律 结果表 明 马弗管温度比较均匀, 喷嘴正对区域温度偏高 燃气气流沿马弗管壁螺旋流动实现均匀加热 喷吹量较小时, 喷吹 量 入口速度 越大, 马弗炉内温度越高 喷吹量继续增大 , 马弗炉内温度反而开始降低 关键词 马弗炉 退火 温度分布 数值方法 计算机模拟 分类号 以 万 五 。' , 既 。 一乙乞。' , 洲 盘 。一、 二。`网, ” 肠 一 “ , 五 、一 “ , , , , , 困 , 一 一 一 , 一 一 , 一日 一 、 , , , , 。 , , 一刀 一 一 光亮退火工艺是在高温条件下使不锈钢带实 现 固溶退火改善组织性能和还原气氛 作用下 达到表面光亮 的工 艺, 是生产高等级光亮不锈钢带 的关键工序 川 大型光亮 马弗炉作为光亮退火生 产线的关键技术设备近年来得到一定的推广应用 , 该马弗炉主要 由入 口密封箱 、加热段 、冷却段和返 收稿 日期 一 一 基金项 目 高等学校博士学科点专项科研基金资助项 目 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2013.05.012