圓坯加熱輻射角系數(shù)的理論研究

吳永紅

（北京京誠(chéng)鳳凰工業(yè)爐工程技術(shù)有限公司，北京100176）

近年來(lái)，為了提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，國(guó)內(nèi)許多鋼鐵企業(yè)新建或改造了大量的特殊鋼大棒生產(chǎn)線(xiàn)，主要產(chǎn)品是各種優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、齒輪鋼、軸承鋼、彈簧鋼等棒材。大棒材的軋制原料為方坯或矩形坯，也可以采用圓形連鑄坯，對(duì)坯料進(jìn)行加熱的步進(jìn)梁式加熱爐是優(yōu)質(zhì)棒材生產(chǎn)的關(guān)鍵工藝設(shè)備[1]。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)加熱爐的加熱質(zhì)量和自動(dòng)化水平也提出了更高的要求，少人化、無(wú)人化操作更成為一種趨勢(shì)，在這種情況下，實(shí)現(xiàn)棒材加熱的自動(dòng)控制具有十分重要的意義。

為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)燃燒控制，需要對(duì)坯料加熱的過(guò)程進(jìn)行研究，建立各種各樣的數(shù)學(xué)模型。對(duì)于矩形坯料的加熱，已經(jīng)取得了很多的研究成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)[2]，而圓形坯料的加熱過(guò)程則相對(duì)比較復(fù)雜。為了建立圓坯加熱的二維數(shù)學(xué)模型，需要計(jì)算出沿圓坯周向的熱流分布，該熱流分布與坯料的輻射角系數(shù)息息相關(guān)。本文的主要目的就是對(duì)圓坯的輻射角系數(shù)進(jìn)行理論研究，提供圓坯加熱邊界熱流的計(jì)算方法。

1 圓坯加熱輻射傳熱模型

1.1 物理模型

為了確定圓坯加熱的邊界熱流，對(duì)圓坯加熱輻射角系數(shù)進(jìn)行研究，建立物理模型如圖1所示。

圖1 圓坯加熱輻射傳熱模型

在圖1中，圓坯半徑為R，兩圓坯中心距為S，其中一個(gè)圓坯上有個(gè)微圓面ds，ds與豎直方向直徑的夾角為θ，A-A和B-B分別為兩個(gè)假想面，分別與兩圓相切。dA為假想面A-A上的一個(gè)微元面，其距離A-A左邊端部為y?！?br>