Моделирование и анализ нагрева окисляющихся слябов в методических печах
Автор: Панферов В.И., Панферов С.В.
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия @vestnik-susu-metallurgy
Рубрика: Металлургическая теплотехника и теплоэнергетика
Статья в выпуске: 1 т.26, 2026 года.
Бесплатный доступ
Введение. В условиях повышения требований к качеству и экономичности процесса нагрева металла в методических печах задача создания и совершенствования алгоритмического обеспечения их систем управления, в частности, расчетно-инструментального контура обратной связи по температурному состоянию нагреваемых заготовок, является вполне актуальной. Цель исследования: рассмотреть особенности моделирования нагрева слябов в методических печах без явного учета и с явным учетом практически наблюдаемого на их поверхности окалинообразования. Материалы и методы. Выполнен анализ литературных источников и проведено обобщение известных результатов по проблеме моделирования нагрева слябов с явным учетом окалинообразования. Результаты. Приведена математическая модель несимметричного нагрева слябов с явным учетом поверхностного слоя окалины. Описаны особенности ее конечно-разностной аппроксимации методом сеток с подвижными узлами. На основании вычислительного исследования оценено влияние процесса окисления на нагрев заготовок в методических печах. Показана практическая допустимость математического описания нагрева слябов без явного учета поверхностного слоя окалины. Определена структура формулы для эквивалентного коэффициента теплоотдачи, что достаточно важно для анализа влияния окалинообразования на интенсивность нагрева и структурного синтеза его модели. Заключение. Результаты работы могут быть использованы при разработке и совершенствовании алгоритмического обеспечения АСУ ТП методических печей.
Методические печи, нагрев слябов, поверхностное окисление металла, математическая модель, конечно-разностная схема с подвижными узлами, эквивалентный коэффициент теплоотдачи
Короткий адрес: https://sciup.org/147253309
IDR: 147253309 | УДК: 669.046.001.57 | DOI: 10.14529/met260107
Modeling and analysis of heating of oxidizing slabs in continuous furnaces
Introduction. In the context of increasing requirements for the quality and efficiency of metal heating in continuous furnaces, the task of creating and improving the algorithmic support of their control systems, in particular, the calculation and instrumental feedback loop for the temperature state of heated billets, is quite relevant. The purpose of the study. To consider the features of modeling slab heating in continuous furnaces with and without explicit consideration of scale formation, which is practically observed on their surface. Materials and methods. An analysis of literary sources was performed and a generalization of the known results on the problem of modeling slab heating with explicit consideration of scale formation was carried out. Results. A mathematical model of asymmetric slab heating with explicit consideration of the surface scale layer is presented. The features of its finite-difference approximation using the method of meshes with movable nodes are described. Based on the computational study, the effect of the oxidation process on the heating of billets in continuous furnaces was assessed. The practical feasibility of a mathematical description of slab heating without explicitly accounting for the surface scale layer is demonstrated. The structure of the formula for the equivalent heat transfer coefficient is determined, which is crucial for analyzing the effect of the oxidation on heating intensity and for the structural synthesis of its model. Conclusion. The results of this study can be used in the development and improvement of algorithmic support for automated process control systems for continuous furnaces.observed on their surface. Materials and methods. An analysis of literary sources was performed and a generalization of the known results on the problem of modeling slab heating with explicit consideration of scale formation was carried out. Results. A mathematical model of asymmetric slab heating with explicit consideration of the surface scale layer is presented. The features of its finite-difference approximation using the method of meshes with movable nodes are described. Based on the computational study, the effect of the oxidation process on the heating of billets in continuous furnaces was assessed. The practical feasibility of a mathematical description of slab heating without explicitly accounting for the surface scale layer is demonstrated. The structure of the formula for the equivalent heat transfer coefficient is determined, which is crucial for analyzing the effect of the oxidation on heating intensity and for the structural synthesis of its model. Conclusion. The results of this study can be used in the development and improvement of algorithmic support for automated process control systems for continuous furnaces.
