基于腔体辐射的铸坯表面温度测量方法的研究

论文摘要

连铸坯的表面温度是连铸生产中的重要参数之一,它对减少铸坯内部裂纹、降低能耗和实现闭环优化控制有重要意义。本文提出一种基于腔体辐射的铸坯表面温度测量方法,测量二冷区出口的铸坯表面温度。针对国内外有关于铸坯表面温度测量方法和装置的研究,进行对比分析,分别总结出这些方法的创新点与不足。通过对铸坯表面温度研究现状的深入了解,在本方法的铸坯表面温度测量装置研发中,尽量的减小不利测温因素,提高装置实用性。首先,确定测温原理,通过转移温度信号的方法,利用热电偶测取转移后的温度信号。对基于腔体辐射的测温装置的测温原理进行分析,根据具体测量对象的特点,确定测量装置的工况条件,通过比对与分析,确定的测温装置形状为半圆柱形,核心结构为测温内壳,确定测温内壳的测温腔开口的尺寸,并且确定热电偶的安装位置和安装方式以及其他一些测温细节。然后,通过对确定形状结构和尺寸后的测温装置的热平衡分析,确定本方法的测温装置能够在经历一定的响应时间后达到稳定温度值,这样在后来的过程中通过对比标定等方法,就能够测量出铸坯表面的真实温度。最后,分析测温装置的传热过程,建立传热方程,确定边界条件等载荷条件,以装置的实体模型为基础,利用ANSYS对测温装置进行数值模拟,通过数值分析,分析几种测温影响因素,通过改变每种影响因素的参数值,对比不同参数值下测温点温度变化曲线的差异,分析每种影响因素对于测温过程和结果的影响的趋势和程度,并且根据变化程度,分析出产生这些变化的原因。根据影响程度的不同与其本身重要性的不同,给出相应的控制措施或者解决办法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 坯表面测温的研究现状
• 1.3 本文的研究内容
• 第2章 腔体辐射测温装置的原理分析及结构设计分析
• 2.1 装置测温原理分析
• 2.1.1 测温装置设计思路
• 2.1.2 热辐射原理
• 2.1.3 热辐射基本物理量
• 2.1.4 热辐射基本定理
• 2.2 测温腔开口尺寸的确定
• 2.3 装置结构分析
• 2.3.1 装置形状分析
• 2.3.2 装置采用分层结构分析
• 2.3.3 装置测温细节分析
• 2.4 腔体辐射测温发射率的计算
• 2.5 本章小结
• 第3章 腔体辐射测温装置传热过程数值模拟仿真
• 3.1 传热过程分析
• 3.2 腔体辐射测温装置热平衡过程分析
• 3.2.1 装置辐射换热分析
• 3.2.2 对流换热分析
• 3.2.3 装置的热传导分析
• 3.2.4 测温腔体蓄热分析
• 3.3 传热方程的建立
• 3.3.1 温度场数值模拟方法
• 3.3.2 主导方程
• 3.3.3 初始条件
• 3.3.4 边界条件
• 3.3.5 热物性参数的确定
• 3.4 测温装置传热模型的ANSYS仿真
• 3.4.1 非线性热平衡方程的建立
• 3.4.2 物理模型建立
• 3.4.3 模型的网格划分
• 3.4.4 模型的载荷的加载及求解
• 3.5 本章小结
• 第4章 腔体辐射测温方法影响因素分析
• 4.1 温度参数的影响
• 4.1.1 初始温度的影响
• 4.1.2 测温环境温度的影响
• 4.2 材料物性参数的影响
• 4.2.1 测温内壳热容的影响
• 4.2.2 隔热层导热系数的影响
• 4.3 测温内壳厚度的影响
• 4.4 测温腔内壳的发射率的影响
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢