【摘 要】
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钢铁冶金生产中,钢水从初炼炉出钢到二次精炼直至浇注结束,整个过程均在钢包中进行,钢水与钢包之间存在的热交换使得钢包的温度场对出钢温度、钢水在精炼阶段以及浇铸阶段的温度产生重要作用,因此准确获取钢包的动态温度场信息,掌握钢包的传热状态,有利于合理地控制出钢温度,在节能降耗的同时,提高钢铁产品质量和钢铁企业效益。本文以某钢厂120t钢包为研究对象,基于传热学有限元分析方法对热修工况下的钢包温度场进行仿
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钢铁冶金生产中,钢水从初炼炉出钢到二次精炼直至浇注结束,整个过程均在钢包中进行,钢水与钢包之间存在的热交换使得钢包的温度场对出钢温度、钢水在精炼阶段以及浇铸阶段的温度产生重要作用,因此准确获取钢包的动态温度场信息,掌握钢包的传热状态,有利于合理地控制出钢温度,在节能降耗的同时,提高钢铁产品质量和钢铁企业效益。本文以某钢厂120t钢包为研究对象,基于传热学有限元分析方法对热修工况下的钢包温度场进行仿真分析,对钢包内壁动态温度场与影响钢包温度场变化的主要因素展开研究;建立基于自适应新息卡尔曼滤波算法的钢包内壁温度场校正模型,通过校正实测值,修正有限元模型条件参数以此提高钢包温度场分析的准确性。主要研究内容如下:（1）建立钢包温度场动态传热模型。基于传热学和有限元理论建立钢包传热有限元模型,计算并获取钢包在热修工况的稳态温度分布结果,得到钢包包底和包壁的温度场分布。在稳态温度分布的基础上,结合炼钢工艺,对钢包温度场进行瞬态分析,进而获得钢包温度场随时间的变化趋势。（2）分析钢包结构和内衬材料物性参数对钢包温度场分布的影响。分别研究内衬层（工作层、永久层和保温层）的厚度、内衬层的导热系数、包壁初始温度、对流换热系数以及各层之间的接触热传导系数对钢包稳态温度分布的影响规律。（3）建立基于自适应新息卡尔曼滤波算法的钢包内壁动态温度场校正模型。通过校正实测值,修正有限元模型条件参数以此提高钢包温度场分析的准确性。根据有限元模型计算钢包的稳态温度场、瞬态温度场以及分析钢包结构和内衬材料物性参数对钢包温度分布的影响,通过自适应新息卡尔曼滤波校正钢包有限元计算模型,得到校正之后的模拟值与实测值最大误差为4.5℃,最小误差为1.0℃,平均误差小于2.4℃,为基于温度场信息的冶金工艺智能化系统提供重要反馈参数。
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