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在连续加热炉中温度和热传递的测量摘要讨论了连续工业炉窑的测量。对测量技术和测量装置进行了介绍。在实验研究的基础上测量了温度的演变并对加热炉钢坯热控系统做了记录。钢坯加热过程的炉温度、热流密度的分布情况和传热系数采用计算机模拟来确定。关键词:连续加热炉炉、传热、温度测量连续工业炉窑如推钢式、步进式或链带式炉被应用于钢厂或军营的轧钢生产线上。由于他们的能量投入的利用贯穿全年因而他们看起来有很大的热能消耗。在加热炉中热控系统的控制可以优化加热过程和减少燃料消耗。它能带来可观的经济和减少生产对环境有害的物质。加热炉是通过热控系统电脑控制的15，这个功能需要对炉内热传递有很好的了解尤其是热计算。操作系统的关键部分要求传热过程的量化1。除了用流体动力学来计算8，直接测量炉温也是一种能获得所需数据的方法57。连续炉标定测量目标由随后的计算机模拟补给。如下：控制温度测定-在所选点上的温度演变-温度分布计算-炉温检测炉温测定-炉温分布-燃烧器操作引起的温度变化-炉热电偶检查传热强度测定:-控制表面热流-传热系数。这篇文章的目的是展示测量方法、测量技术的应用和在连续加热炉中计算机的模拟。结果将显示控制优化系统已经得到了落实的推钢式加热炉的校准测量的一个特例。然而,测量和评价的原理仅适用于一般情况。测量测量技术在连续加热炉测量的原理 如6图1所示。用热电偶测量选择钢坯和炉周围的气氛的温度。他们是和测量设备联系在一起的。热电偶被保护层所覆盖并和贯穿加热炉的钢坯一起移动。热电偶由自己的电池来工作。图1 应用在连续加热炉中的测量技术在加热炉中测量过程的数据测量被测量仪器记忆所储存，测量过程完成之后，这个测量仪器连接到电脑上传达数据。在整个加热炉中这个测量技术实验演示和一个长期使用的热电偶相比要简单一点。另一方面，对热量障碍物提出严格要求为了保护仪器设备带电部分免受热炉气的影响。测量设备测量装置包括数据采集电子系统和保护封面。数据采集系统由个人模块组成。图二显示了通常的仪器设置。测量模块被用于温度测量和内部记忆的数据存储。一个测量模块提供了七个热电偶渠道,存储容量为38,000样品,样本率样本/ s(率)、尺寸130X80X35毫米和操作温度达到70C。十个碱性电池(电压1.5 V,容量1600mAh,没有记忆影响。,共计600多个充电周期,环境良好)已被用来作为电池供电。数据连接通过沟通模块连接到计算机实现模块控制。该设备的关键部分是测量设备的保护部分热量盒子9。试验证明了在熔炉里它的功能 6。在两小时时间里炉子温度从700C上升到1300C时仪器的盒子里面温度只增加了大约21C。图2 数据收集电力系统设备热控系统应用炉子里配备了热控系统（1），在实验中会很有帮助。此外实验中炉中的钢坯温度、炉内热电偶的测量温度和高温计温度都会被细的记录。更进一步来说,监控功能的优化系统可以用来记录在特定时间钢坯的位置。在实验中钢坯时间记录输出表示炉内生产停止。实验连续加热炉炉子的测量已经在进行，图3显示了炉子的形式图3 连续推钢式炉的测量图形加热炉的图式在图3中显示。炉子总长12.5m被分成三个部分其中两个部分由14个燃烧器控制。钢坯横截面为70到120mm，长度达到3.5m在轧制温度为11501200C中加热。在第一和第二区域钢坯滑道在四个水冷滑道上，他们在上表面和下表面被加热。在第三区域钢坯在一个滑道的陶瓷中心处。铸坯制备实验实验中的实验钢坯尺寸为100X100mm长2.5m，是用CSN 12060钢制成的。温度测量用2mm的K型热电偶测量。钢坯的测量点在图4中显示。个别测量点在表1中进行了概述。铸坯内的热电偶被嵌入在2.2mm直径的孔里和板坯一侧的表面平行。测量炉气温度的热电偶比钢坯的内表面要低。钢坯内表面对热电偶的热影响已被一种合成材料所掩盖。从钢坯侧面的测量点到钢坯上表面的测量，电偶测量已经形成一种测量方法，进而形成一种完整的测量设备。表1 在实验钢坯上测量点的特点图4实验钢坯图示和热电偶的位置温度和热传递测量实验过程温度在10-s时期内记录，热电偶放进加热炉后开始收集数据。然后测量装置与控制测量设备的计算机断开。防护罩关闭放在加热炉的输入端。实验钢插在尺寸为100X100mm的CSN 14230钢坯上。测量设备放在80X80mm的钢坯上以免影响实验钢的加热过程。然后钢坯经过加热炉。当钢坯位于第二和第三个区域时，在实验中控制两个生产停止。两个炉内区域被控制到用高温计测量的钢坯温度。在炉子的输出端，测量设备从侧门拿出。待实验钢轧制之后输出才拿出。然后，防护罩冷却并打开。在设备中存储的记忆信息传送到计算机中，测量终止。此外，在试验中除了实验钢的温度测量外，还有大量的数据通过加热炉的热控系统得以记录。钢坯位置图5显示了加热炉热控系统记录的随时间变化钢坯的位置。三角形的时间轴标明钢坯从加热炉输出的时间。指针显示实验钢坯从炉子中的输入输出。卧式指针显示了铸坯在第二和第三炉区时，两个炉生产停止,。三个炉内热电偶的位置也显示在图表上。图5 加热炉试验钢坯随时间变化的位置和炉中热电偶的位置位置随时间变化的依赖取决于很多因素例如加热炉温度，钢坯表面热流量或换热系数。图6 实验钢坯上下面随时间变化的加热炉温度炉温图6显示了试验钢坯经过加热炉钢坯上下面炉温变化。第一部分的变化表明钢坯上下面温度的巨大差异。第二部分集中反映了轧制机操作引起的加热炉停止的影响。图7 随时间变化的实验钢温度钢坯温度图7 显示了钢坯温度的变化。在滑道间的过渡区域温度对比分析了上部和下部热流量的不同。在加热过程中开始的90分钟或输入8米时,上部表面热通量要大得多,因为钢坯轴温度高于钢坯下表面温度。钢坯在8m到9.5m间隔时两边的加热都很强烈，随后，热流密度减小钢坯温差减小，最大温差是在78分钟记录的160k。在滑道附近钢坯轴温度随时间变化的比较揭示了钢坯下表面热流量的不同。在开始阶段约2.5米，与在滑道之间钢坯下表面吸收的辐射和热对流相比通过直接接触滑道加热作用更强。之后，水冷滑道开始吸收热量，因此，滑道之上的钢坯轴温度低于滑道之间的钢坯轴温度。在100min时记录了最大温差90k，然而，最大的温度差输出只有20k。图8 实验中加热炉热电偶测量的温度和钢坯从加热炉输出时间加热炉热电偶图8显示了实验过程中加热炉热控系统记录的加热炉热电偶温度。消除加热炉中钢坯的间隔对燃烧器有显著的影响，因为炉内高温计测量的控制量有很大的表面温度。加热炉温度变化见证了钢坯经过炉子炉内的反映。然而，当生产停止炉子开启和闭合时可以看到最大炉温变化。图6中在钢坯上测量的炉温与图8中炉子热电偶测的炉温比较显示在第二和第三区域热电偶测量的一致性。图9 钢坯加热简化模型第一炉区热电偶的位置没有选出最佳位置。它的温度大约是150k低于钢坯上测量温度。此外，热电偶不能适应炉温的变化，因此，炉子热电偶不能用于加热炉热控系统。第二和第三炉区用热电偶测量炉温，两个热电偶有个很小的延迟反映了炉内温度的变化，这并没有取消他们通过优化系统确定炉内温度分布的实际计算。计算机模拟评价测量通常由计算机模拟获得6。模拟由偏微分方程的定义和初始条件参数（初始和边界条件、材料参数等）组成。在这种情况下随机方法10就应用到了1, 2, 6中讨论的模型中了。图9显示了模型的图示和组成过程测量的炉温决定了热传递边界条件。温度分布和钢坯上的时间变化计算随之展开。该模型应用的目的是在测量点上测量者和计算的温度达到一个满意的共识。然后，该模型就能较好的反映加热过程和模型提供加热过程单独测量的额外信息的现实问题。通常的评价由单纯的控制加热过程扩展到加热炉热电偶温度和整个炉子温度分布的确定关系。这对加热炉优化系统的目标很重要。因此，由此而来的模拟涵盖了两种关系第一是炉子热电偶温度和炉温分布的关系 第二是炉内温度分布和钢坯温度变化之间的关系。通过实验验证后的模型应用到了连续加热炉部分优化热控系统中。1, 2炉温分布炉内的温度分布近似线性曲线。连接的曲线点由炉内热电偶的温度和位置决定。图10 在钢坯上测量的和计算的炉温比较加热炉热电偶温度和随时间变化的钢坯位置已经用来计算钢坯上下炉内的温度变化。图10和11显示测量和计算炉温比较图。曲线中显示了测量点(M)和计算点(C)的温度，ABS (M C)补充了测量温度和计算温度的绝对误差。图11 钢坯下的测量和计算的炉温比较图10总结了钢坯上的炉温结果。在温度为53.5k时，测量和计算有4.1%误差的异议。然而这个分歧大部分是由炉内热电偶的滞后引起的。当燃烧器打开2mm厚涂层的炉内热电偶温度变化赶不上炉内温度的变化。图11呈现了钢坯下炉温的对比，显示了更大的分歧。然而，需要指出的是钢坯下的温度能出钢坯上的热电偶估计出来。从这方面考虑结果是可以