[发明专利]一种确定钢坯外部环境温度场的优化测量方法

说明书

一种确定钢坯外部环境温度场的优化测量方法，属于冶金领域。该确定钢坯外部环境温度场的优化测量方法为：步骤1：确定钢坯外部环境，通过测温设备对钢坯外部环境温度场内运动的钢坯温度进行测量；步骤2：通过计算机建立模型，进行流固换热耦合分析，得到耦合分析结果；将耦合分析结果和测量的钢坯温度进行对比，对相对差值≥5％的区域进行标记，对标记区域进行精准测量，然后对耦合分析结果中标定区域进行修正：重复步骤2，直至耦合分析结果中无标记区域，从而确定钢坯外部环境温度场。该方法能够精确地求出钢坯所在环境场温度分布情况，为未来钢坯余热回收方案制定提供理论支撑，从而达到降低成本，提升钢铁生产中能源利用率的目的。

技术领域

本发明属于冶金领域，具体涉及一种确定钢坯外部环境温度场的优化测量方法。

背景技术

钢铁工业是能源密集型工业，其能源消耗十分巨大，占我国能源消费总量的11％-15％，占工业能源消费总量的15-20％。与国际先进水平相比，我国每吨钢能耗比部分发达国家高出20％。钢铁工业在进行材料转化过程中会产生大量余热，我国钢铁行业每吨钢余热产量高达8.44GJ，而对于这一部分余热利用率仅为30％-50％，甚至一些中小企业并未在生产过程中使用余热回收技术。相较而言，部分发达国家钢铁行业对于余热技术应用已经较为广泛，例如日本钢铁行业每吨钢产热量为7.36GJ，但每吨钢产生余热回收已经达到92％。

针对上述因素，对于钢铁行业余热回收利用技术也存在更多需求。连铸过程中存在大量余废热，且连铸机辊道区内可安装空间大可使用多种余热回收设备。所以，针对连铸过程中的余热回收技术成为了研究重点。对于连铸过程中钢坯表面温度分布情况及钢坯周围环境温度场分布，目前还未有有效方案进行测量，这对余热回收技术的前期设计与可行性预测产生了极大影响。

对钢铁流程温度场的预测都是对钢材或反应容器进行测试，如一种预测冷轧带钢温度场的计算方法(CN201210006018.3)和一种基于耦合迭代的加热炉出钢温度预测方法(CN202010836567.8)等，都没有对钢坯外部温度场分布情况进行分析。

发明内容

本发明提出一种确定钢坯外部环境温度场的优化测量方法。该方法能够精确地求出钢坯所在环境场温度分布情况，为未来钢坯余热回收方案制定提供理论支撑，从而达到降低成本，提升钢铁生产中能源利用率的目的。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种确定钢坯外部环境温度场的优化测量方法，包括以下步骤：

步骤1：确定钢坯外部环境

(1)根据生产实际，得到钢坯影响温度的参数、钢坯生产周围场地尺寸和相应生产环境参数；

(2)确定整体钢坯外部环境温度场测量范围并拟定温度场测量区域；

(3)通过测温设备对钢坯外部环境温度场内运动的钢坯温度进行测量，得到测量的钢坯温度；

步骤2：建模分析

(1)通过计算机建立模型，进行流固换热耦合分析，得到耦合分析结果；

(2)将耦合分析结果和测量的钢坯温度进行对比，如果相对差值≥5％，则认为存在误差，对存在误差的区域进行标记，从而确定标记区域；其中，相对差值的计算方法为：(耦合分析结果-测量的钢坯温度)/测量的钢坯温度×100％；

(3)对标记区域采用测温设备进行精准测量；

(4)根据精准测量结果对耦合分析结果中标定区域进行修正：

步骤3：

重复步骤2，直至耦合分析结果中无标记区域，从而确定钢坯外部环境温度场。

所述的步骤1的(1)中，影响温度的参数为钢坯横截面尺寸、钢坯长度、钢坯传热系数和平均辐射率。