全氢罩式退火炉退火过程传热的研究

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全氢罩式退火炉退火过程传热的研究全氢罩式退火炉退火过程传热的研究
左火火 火火1
， 武文斐1
， 张欣欣1
， 林林1
， 向顺华2
， 刘铁树2
， 钮龙英2
， 黄夏兰2
(1. 北京科技大学 热能工程系， 北京 100083; 2. 上海宝钢研究院 设备研究所， 上海 201900) )
摘要: 分析了全氢罩式退火炉退火过程各阶段的基本传热形式， 着重介绍了影响炉内换热的两个重要参数--对流换热系数
和钢卷径向等效导热系数， 并对比了氮气和氢气气氛下以上两参数的不同。最后通过数值模拟计算得到了钢卷退火曲线， 并
与实测值进行了对比。
关键词: 全氢罩式退火炉; 传热; 对流; 等效导热系数
中图分类号: TF062. 26文献标识码: A
A Study of Heat Tran sfer in the Bell- type Anneal ing Furnaces with High Performance Hydrogen (HPH)
ZUO Yi
1
，WU W en2 fei
1
， ZHAN G Xin2 xin1
，L IN L in1
，X IAN G Shun2 hua
2
，L IU T ie2shu2
，N IU Long2 ying2
，HUAN G Xia2lan2
(1. Dep t . of Thermal Eng . ，Beijing Sci . and Techno l . U niv . ，Beijing 100083，Ch ina;
2. Equipment Research Dep t . ， ShanghaiBao steel Research Inst itute， Shanghai 201900，Ch ina)
Abstract : The basic heat t ransfer p rocess in the bell2type annealing furnace w ith HPH is discussed in th is paper . The recent
wo rk is focused on two impo r tant parameters， the convect ion heat t ransfer coeff icient and the equivalent radial thermal con2
duct ivity， and on their cont rasts in the case of hydrogen and nit rogen atmo spheres . The simulated annealing curves fo r steel
co il have been draw n and compared w ith the measured values .
Key words : bell2type annealing furnace w ith HPH; heat t ransfer; convect ion; equivalent thermal conduct ivity
1前言
全氢罩式退火炉是 70 年代初由奥地利 EBN 2
ER 公司开发并应用于钢铁工业的， 称为高对流全
氢罩式退火炉(H ICONö H2 )。之后， 德国LO I公司
也开发了这种以强对流和全氢气为特色的罩式炉
(HPH)。以上两种炉型的主要特点相同， 都是采用
氢气取代原来的氮氢混合气体作为炉内保护气氛。
实际运行表明， 全氢罩式炉的生产率比传统罩式炉
提高40%～ 60% [ 1 ]
， 且带钢退火质量也大大提高。
2全氢罩式退火炉内的传热过程分析
全氢罩式退火炉内的主要传热形式见图 1， 内
罩内的传热包括内罩与钢卷的辐射换热， 氢气与钢
卷及内罩的对流换热和钢卷内部传热。内罩外的传
热则与炉子的操作过程密切相关。在加热阶段， 内外
罩间的传热主要是高温烟气与内外罩的对流与辐射
换热， 内罩与外罩内表面的辐射换热， 加热罩外表面
散热以及加热罩壁的导热。在带加热罩冷却阶段， 停
收稿日期: 2000209205
作者简介: 左火火 火火(19762) ， 男， 河北人， 硕士研究生.
张欣欣(19572) ， 男， 河南人， 教授， 博士生导师.
止燃料供应， 从烧嘴中喷出助燃空气冲刷内罩， 起到
冷却的作用， 当达到-定温度即可取下加热罩换上
冷却罩。在此阶段， 内罩直接裸露在空气中， 和环境
进行辐射与自然对流换热。此过程只是两个主要热
工操作的中间过程。冷却罩夹紧后， 罩顶的大流量循
环风机开始工作， 对内罩进行强制冷却。当炉底控制
热电偶达到工艺要求的温度时， 启动快速冷却装置，
进行快速冷却。当钢卷达到规定的出炉温度时， 整个
退火过程结束。
图 1全氢罩式退火炉传热机理示意图
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