Вычисление доли времени контакта нижней поверхности сляба с балками нагревательной печи при наличии их искривления
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия @vestnik-susu-metallurgy
Рубрика: Металлургическая теплотехника и теплоэнергетика
Статья в выпуске: 2 т.26, 2026 года.
Бесплатный доступ
В листопрокатном производстве печи с шагающими балками, обеспечивающие всесторонний подвод теплоты к нагреваемым слябам, являются наиболее прогрессивными агрегатами, однако в местах контакта слябов с охлаждаемыми балками образуются «холодные пятна», которые могут привести к неоднородности механических свойств сляба и возникновению дефектов прокатки. Поскольку основным методом изучения теплообменных процессов в промышленных агрегатах является математическое моделирование, математическая модель нагрева сляба в печи с шагающими балками должна учитывать особенности теплообмена на нижней поверхности сляба, связанные с наличием контакта этой поверхности с опорными элементами охлаждаемых балок (рейтерами) и с частичным экранированием балками излучения элементов нижней части рабочего пространства печи. В ряде работ предложено для этого нижнюю поверхность сляба разбить (в продольном направлении) на прямоугольные участки, для каждого из которых задавать различные граничные условия, осредненные во времени в соответствии с параметрами механизма шагания. Одним из практических методов борьбы с «холодными пятнами» является создание кривизны (изгиба) опорных балок с целью «размазывания» пятна контакта по поверхности сляба. В данной работе предложен подход, позволяющий учесть кривизну балок в рамках осредненного во времени задания граничных условий на нижней поверхности сляба. Выявлено, что для участков нижней поверхности слябов, контактирующих с балками, при наличии искривления балок осредненные во времени граничные условия существенно зависят от поперечной координаты, поэтому целесообразно на этих участках вычислять не осредненные по участкам, а локальные параметры граничных условий.
Короткий адрес: https://sciup.org/147254876
IDS: 147254876 | УДК: 621.78.013 | DOI: 10.14529/met260208
Calculating the fraction of time the slab's bottom surface is in contact with the heating furnace beams in the presence of their curvature
In sheet rolling production, walking beam furnaces, which provide a comprehensive supply of heat to the heated slabs, are the most progressive units; however, at the points of contact between the slabs and the cooled beams, “cold spots” are formed, which can lead to non-uniformity of the mechanical properties of the slab and the occurrence of rolling defects. Since mathematical modeling is the primary method for studying heat transfer processes in industrial units, a mathematical model for slab heating in a walking beam furnace must take into account the specific heat transfer features on the slab's lower surface, associated with the contact of this surface with the support elements of the cooled beams (riders) and the partial shielding of the beams from radiation from the elements of the lower part of the furnace working space. A number of studies have proposed dividing the slab's lower surface (in the longitudinal direction) into rectangular sections, each of which is assigned different boundary conditions, averaged over time in accordance with the parameters of the walking mechanism. One practical method for combating “cold spots” is to create curvature (bending) in the support beams to spread the contact patch across the slab surface. This paper proposes an approach that accounts for beam curvature within the time-averaged boundary conditions on the slab's bottom surface. It was found that for the slab bottom surface areas in contact with the beams, in the presence of beam curvature, the time-averaged boundary conditions depend significantly on the transverse coordinate. Therefore, it is advisable to calculate local boundary conditions rather than section-averaged ones in these areas.
