Modeling of Slab Induction Heating in Hot Rolling by FEM

FEM (Finite Element Method) has been widely used to solve temperature in hot rolling. The heat gen-erating rate of electromagnetic field has been discussed in order to improve the efficiency and accuracy in the solution of induction heating. A new heat generating rate model was proposed and derived from the calculated results by FEM software in consideration of work frequency, source current density, and the air gap between induction coil and slab. The calculated distribution of heat generating rate in the skin depth by the model is satisfying and reliable compared with that of FEM software. Then, the mathematic model of the heat generating rate model is considered as the density of heat reservoir to solve the temperature in induction heating. Moreover, the temperature evolution of slab in induction heating from a hot rolling plant has been solved by the developed FE code and the calculated temperature has a good agreement with the measured value. Therefore, the heat generating rate model is suitable and efficiency to solve the temperature in induction heating by FEM.

Analysis of Strip Temperature in Hot Rolling Process by Finite Element Method

The program was developed by finite element method to calculate the temperature distribution in hot strip rolling process. The heat transfer coefficients of air cooling, water cooling and thermal resistance between work roll and strip were analyzed, A new heat generation rate model was proposed according to the influence of source current density, work frequency, air gap and distance to edge on induction heating by finite element method （FEM）. The heat generation rate was considered in the thermal analysis to predict the temperature distribution in the induction heating. The influence of induction heating on the strip temperature was investigated for different slab thicknesses. The temperature difference became more and more obvious with the increase of thickness. The strip could be heated quickly by the induction heating both in surface and center because of the thermal conductivity and skin effect. The heat loss of radiation has important influence on the surface temperature. The surface temperature could be heated quickly by high frequency when the strip is thicker.

线材连轧生产线电磁感应补热装置及其应用

电磁感应补热装置利用金属电磁感应及涡流的原理,对轧制过程中的中间坯进行在线补热及均温处理,以满足下游轧制工艺需要。电磁感应补热装置由感应加热本体、电控系统、冷水系统及辅助设备组成,由变频电源柜、补偿谐振电容柜及感应加热器组成加热本体对坯料加热,水循环冷水系统对加热本体进行冷却降温,上位操作监控及温度闭环系统实现对整个装置的自动控制及操作监控功能。通过此装置的应用可将坯料表面温度提升100℃~130℃,头尾温度差≤50℃,使坯料整体保持均匀一致,极大改善了轧制工艺的条件,确保线材产品质量稳定、满足产品特性的要求。

基于Smith-麻雀算法PID的感应加热炉温度控制系统在轧钢中的应用

为了提高电磁感应加热炉的炉温控制精度,将Smith预估和麻雀算法(SSA)用于常规PID参数整定,克服常规PID调参工作量大的缺陷。仿真时给系统加入一个扰动,对比优化前后系统的抗干扰能力。在Matlab-Simulink中编写算法并建立仿真模型。运行仿真结果显示,经过Smith预估和麻雀算法(SSA)优化后的PID算法达到稳态所需时间减少6.33 s,控制的超调量减小28℃,当系统面对较大的干扰时,优化后的系统的响应速度更快,重新达到稳态时间更短。

电磁感应加热装置在棒材直轧产线上的应用

棒材直轧工艺充分利用连铸坯余热,不经过传统加热炉工序直接轧制,可降低能源消耗。该工艺对连铸坯的开轧温度控制提出了更高要求,温度不足可能导致轧件扬头或堆钢。为解决这一问题,电磁感应加热装置被引入。相较于传统蓄热加热炉,电磁感应加热装置能够更快速地对连铸坯进行加热,提高效率,减少氧化脱碳。合理的电源功率与频率选择能够在保证加热效率的同时,避免连铸坯表面出现过烧现象。此外,纵磁感应加热装置的表面效应与棒材连铸方坯表面温度低、芯部温度高的温降趋势互补,能够有效进行针对性补温。研究实际生产数据发现,低温环境中使用电磁感应加热装置对连铸坯进行补温可有效降低轧机负荷,使得峰值转矩百分比由80%降至64%。

基于ANSYS的连铸坯感应加热温度场数值模拟

应用感应加热理论,建立了电磁场与温度场耦合的有限元数学模型,利用大型通用有限元分析软件ANSYS对钢坯的感应加热过程进行了模拟分析,得到了随时间变化的工件温度分布图,并分析了感应加热整个温升过程的特点与影响因素,结果表明,通过调整加热装置的频率、激励电流等工艺参数,可以达到铸坯均温的目的。

电磁出钢系统中感应加热电源设计及其对系统可靠性的影响

为了将电磁出钢技术应用于工业生产,需对该系统所用的感应加热电源以及电源在加热过程中系统的可靠性进行分析。利用工业实验和数值模拟方法考察自行设计的钢包内钢水质量为1.5 t的电磁出钢系统钢包的开浇时间,对比验证模型的正确性。在此基础上,考察电源参数(电流I,电源频率f)对300 t电磁出钢系统用钢包开浇效率的影响,以及电源在工作过程中线圈与钢包底壳的温度分布和等效应力。研究结果表明:电流和电源频率均影响钢包的开浇效率,适用于300 t钢包的感应加热电源参数为:I=500 A,f=16 k Hz。该参数电源的运行对线圈和钢包底壳的安全性影响较小,线圈与钢包底壳均满足材料的安全性要求,系统可以安全用于生产。

电磁冶金新技术的研究现状与发展趋势

简要介绍了传统电磁冶金技术的发展及电磁冶金新技术的兴起,着重对钢包电磁感应出钢技术和电磁旋流水口连铸技术的原理、优势及应用价值进行了阐述,并介绍了其他几种具有良好发展和应用前景的电磁冶金新技术。

两段式无缝软接触电磁连铸结晶器的冷却效果分析

利用数值模拟研究了软接触电磁连铸中两段式无缝结晶器的传热及初生坯壳的厚度.结果表明:相同工艺条件下,两段式结晶器与传统结晶器相比,出口坯壳厚度减薄约0.4 mm,铸坯表面温度升高约2.5 K,初始凝固点下降约9 mm,有利于提高铸坯的表面质量.两段式结晶器上半段长度增加使凝固坯壳厚度略有降低,但将导致钢液对连接处的冲刷增大.在本研究条件下,考虑到安全生产的需要,结晶器上半段长度为120 mm是较佳的长度.两段式结晶器壁的传热计算表明,本研究条件下,结晶器的耐热强度满足安全生产的要求.

电磁感应加热在轮胎硫化机上的应用研究

针对轮胎硫化生产中蒸汽用量大、耗能严重等问题,引入具有热效率高、节能效果显著等特点的电磁感应加热替代传统蒸汽加热,并设计了一种单元式电磁感应加热方案,对电磁感应加热工艺下热板的温升情况、温度周向均匀性、径向温度分布以及节能效果进行了研究。结果显示,电磁感应加热方法具有温度分布均匀、温模速度快、降低能耗等优势,可提升生产效率并降低生产成本,进而能提高轮胎在价格方面的竞争力。

不锈钢铸坯在感应加热中的温度分布及演化规律

以304不锈钢为实验介质,采用离线热模拟实验研究了柱状坯料在感应线圈加热过程中的温度分布和变化规律。实验结果显示,在坯料径向、次表面和中心的温度在加热过程中先后超过表面;坯料纵向、两端温度高于中间段。分析表明随着坯料温度的升高,径向涡流梯度变小,导致在加热后期,温度最高区域从表面向内部移动,出现心部温度超过表面温度的现象;坯料两端因端部效应发生过热现象。

感应透热技术在热轧钢坯均温加热中的应用

应用感应透热技术再加热热轧钢坯可使之实现均温，达到轧制要求。本文介绍了其均温机理、所需设备的基本构造及其能流关系，着重分析了感应器及钢坯中的电磁关系，最后还对感应器设计所涉及的一些特殊问题进行了探讨。

电感应再加热对低合金钢热轧组织影响的模拟

利用热模拟试验机Gleeble 1500D研究了低合金钢变形后,冷却至一定温度进行电感应再加热后微观组织的变化情况.在不同冷却温度,以及淬火和正火两种热处理方式下,研究了再加热过程对微观组织的影响.结果表明:变形后再加热过程对淬火试样组织影响较大;冷却温度处于两相区时,电感应再加热过程能改善温度分布均匀性,影响铁素体相变过程和碳氮化物的析出行为,促进晶粒长大,能够有效地控制和改善淬火热处理钢材的微观组织和性能.

轴承试验机高温润滑系统的改进

介绍了常规轴承试验机高温润滑系统的工作原理,分析了该系统存在的缺陷,结合电磁感应加热方式的特点及轴承试验机高温润滑系统的需求,对轴承试验机高温润滑系统进行改进。改进后的高温润滑系统缩短了加热时间,提高了工作效率,能够满足高效、节能的要求。

感应加热热熔釜分析及仿真

为实现热熔釜加热系统高效、节能、低污染,利用感应加热的方式对热熔釜进行加热.通过FLUX软件对热熔釜感应加热过程进行数值模拟,得到热熔釜在时间、空间上的温度分布.并把仿真结果与实验结果进行对比分析,证明仿真结果的可靠性.通过改变影响感应加热的主要因素对仿真结果进行优化,实验验证加热效率从72.2%提高到88.2%.仿真结果可以为该类感应加热热熔釜的进一步发展研究提供指导.

热轧平板钢坯边部均温加热的感应透热技术研究

热轧钢板是电力、机械等重大装备行业的基本原材料,如何提高其生产率降低损耗是设备制造行业要研究的问题。针对热轧平板生产过程中的热轧平板边部温度降低所产生的问题进行了研究,并将中频感应加热技术应用于解决这一难题,详细分析了热轧平板边部电磁场感应加热技术的工作机理,提出了设计实用大型边部感应加热器应注意的事项。对准备开发生产热轧板边部感应加热器的企业有指导性作用。

电机电磁感应热套三段式梯度加热的研究与实践

在电机电磁感应热套工艺过程中,针对工件温升过快,内外温度不均造成热套失败的常规问题,提出了将现有的一站式加热工艺方法改变为三段式循序渐进梯度式加热。经试验证明,此工艺方法操作简单可靠,很大程度地降低了报废率及能耗,节约了生产成本。

石油工具高温高压试验装置不同升降温方式的应用研究

在石油仪器和井下作业工具入井工作前,必须进行模拟地层环境的耐温耐压性能试验,验证材料强度、结构设计合理性和综合质量性能。在介绍高温高压试验技术要求和模拟试验装置的功能组成的基础上,从换热原理、设备组成、建设投资、运维管理、应用效果等方面,总结对比导热油、电热风和电磁热三种加热换热方式的优劣势,给出实施技术要点和适用性选择建议。换热方案选择,应以试验效率高、节能安全环保、运行稳定可靠为目标,根据具体试验技术需求选择合适的加热换热方式。电热风和电磁热相比传统的导热油换热方式,在安全、环保、节能方面技术优势明显,符合产业发展的要求和发展趋势,在方案选择时尽可能推广应用。

工作辊边部感应加热系统在铝板带冷轧机中的应用

为改善带材边部质量,对轧机工作辊边部采用电磁感应加热系统进行加热,有效解决了紧边的板形缺陷,同时提高了轧制速度。

热轧无缝钢管生产中直通式电磁感应加热炉的工艺设计及应用

简述了电磁感应加热方式应用于热轧无缝钢管生产中荒管再加热的优越性。结合应用实例提出了直通式电磁感应加热炉的工艺设计要点及系统自动控制的组成,并针对其应用中可能存在的问题提出了解决办法。