热浸镀锌锌锅锌液流动与传热的数值模拟

论文摘要

本文根据包钢薄板厂热镀锌锅的结构和操作工艺参数，采用Fluent软件，建立了热镀锌锅的三维模型，在不考虑锌锅锅壁与锅底的厚度和炉鼻以及气刀对锌液流动与传热影响的情况下，对热镀锌锅内锌液的流动与传热进行了计算。将锌液表面温度的模拟结果与实测温度相比，误差小于1%，表明计算所得到的锌液的温度场和流场是比较合理的，采用标准κ ε双方程湍流模型也是比较合理的。改变热镀锌锅的操作条件对锌液的流动与传热作了计算，模拟结果表明：钢带拉速是锌液运动的主动力，宏观上锌液的速度正比于钢带拉速；钢带宽度影响着锌锅内漩涡的大小和位置，进而影响着锌液的整体流动状态；感应加热器的功率变化和锌锭的加入都只对其附近区域锌液的流动有影响；而钢带入锌锅温度对镀锌锅内锌液的整体流动状态影响很小。钢带入锅温度每升高1K，锌液的温度就升高5K；感应加热器由低功率变为高功率时，锌液的温度升高12K；加入锌锭后，锌液的温度降低20K。因此，钢带入锅温度的影响较大，其次为锌锭的加入和感应加热器的功率变化，而钢带宽度和钢带拉速的影响较小。热镀锌锅的操作参数在镀锌生产过程中是相互联系、相互制约的，并共同作用于热镀锌锅的热量平衡。现场操作中，为了维持锌锅内锌液温度的稳定，并延长感应加热器的使用寿命，可以通过增大钢带拉速和升高钢带入锌锅温度的方法，来减少感应加热器高低工作功率的切换次数。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 钢带连续热镀锌的发展
• 1.2 热镀锌锅的发展
• 1.3 影响热镀锌层结构的因素
• 1.4 热镀锌锅的工艺参数
• 1.5 热镀锌锅锌液冶金行为数值模拟的研究
• 1.5.1 锌锅流场的计算
• 1.5.2 锌锅温度场的计算
• 1.5.3 锌锅浓度场和锌渣的计算
• 1.6 课题的提出和研究内容
• 2 钢带热镀锌数值模拟的理论基础
• 2.1 流体力学的基本理论
• 2.2 热镀锌锅中锌液的数学模型
• 2.3 FLUNT 软件
• 2.3.1 FLUENT 软件的基本构成
• 2.3.2 FLUENT 软件的分析
• 3 热镀锌锅内锌液流动与传热的数值模拟
• 3.1 热平衡计算
• 3.1.1 现场调研
• 3.1.2 热平衡计算
• 3.1.2.1 热支出
• 3.1.2.2 热收入
• 3.1.2.3 热量平衡表
• 3.2 建立模型
• 3.3 模拟计算
• 3.3.1 边界条件
• 3.3.2 FLUENT 计算
• 3.4 计算结果分析
• 3.4.1 锌液流场分析
• 3.4.2 锌液温度场分析
• 3.5 本章小结
• 4 操作工艺参数对热镀锌锅内锌液流动与传热的影响
• 4.1 钢带拉速对锌液流动与传热的影响
• 4.2 钢带宽度对锌液流动与传热的影响
• 4.3 钢带入锌锅温度对锌液流动与传热的影响
• 4.4 感应加热对锌液流动与传热的影响
• 4.5 锌锭对锌液流动与传热的影响
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢