富氧燃烧条件下钢坯加热特性的数值模拟

作者：张斌; 尹少武^*; 张文聪; 卢世杰; 童莉葛; 王立

来源：金属热处理, 2023, 48(04): 221-229.

DOI：10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.035

• 加热炉
• 富氧燃烧
• 钢坯
• 数值模拟
• 加热特性

以某轧钢厂步进式加热炉为研究对象，利用Fluent软件对炉内气相流动与燃烧和钢坯加热过程建立数学模型，并开发了用户自定义函数处理钢坯移动。炉膛内气体流动采用Realizable k-ε模型，燃烧过程采用非预混燃烧模型，辐射传热采用DO模型来计算。通过所建立的数学模型，模拟研究了氧气体积分数为21%～35%的助燃气体与燃料燃烧对钢坯加热特性的影响。结果表明，随着氧气浓度的增加，燃烧区的烟气温度逐渐升高，导致钢坯具有更快的升温速率；由于富氧燃烧在燃烧区产生了更均匀的温度场，因此在氧气浓度为35%时，钢坯的黑印温差仅为15 K,比空气工况下的黑印温差低了20 K;当助燃气体中氧气体积分数从21%增加至35%时，钢坯的辐射传热量也随之增加，加热炉热效率从41.1%提高至48.4%。

• 单位
  北京科技大学