1、在鋼鐵的生產(chǎn)過程中節(jié)約能源、降低生產(chǎn)成本是一個重要問題。加熱爐是鋼鐵生產(chǎn)中主要的耗能設備之一，加熱爐熱過程是一個包括燃料燃燒、傳熱、流動等復雜的過程。在實際的加熱爐內(nèi)，熱能進入鋼坯的方式通常是不均勻的。為了定量地分析確定這種不均勻性對鋼坯內(nèi)部溫度分布和升溫速度的影響，研究不同能量注入方式下鋼坯的溫度特性，為更好的組織加熱爐內(nèi)復雜的燃燒和傳熱提供科學依據(jù)。 采用點、線、面三種最基本的能量注入方式結合鋼坯非穩(wěn)態(tài)導熱的原理建立鋼坯傳熱

2、數(shù)學模型。采用分離變量法和傅立葉級數(shù)展開等方法求解鋼坯熱過程傳熱模型，獲得了鋼坯非穩(wěn)態(tài)導熱的精確分析解，并基于MATLAB平臺開發(fā)了鋼坯熱過程數(shù)字仿真系統(tǒng)。和文獻實驗、FEMLAB數(shù)值計算結果進行了對比，驗證了鋼坯熱過程數(shù)字仿真系統(tǒng)的有效性、經(jīng)濟性、準確性、迅速反映鋼坯內(nèi)部及表面溫度場等功能。 針對不同能量注入方式、不同熱流密度、不同加熱時間以及不同熱物性參數(shù)等影響因素，分析鋼坯的溫度響應特性。研究表明：三種能量注入方式引起的鋼

3、坯內(nèi)部溫度分布特點各不相同，面熱源能量注入方式的加熱均勻性和加熱速度要優(yōu)于點、線熱源能量注入方式。設定物體體積的63.2％達到1200℃時的加熱時間為特征時間，在相同物性參數(shù)和熱流密度條件下，點、線、面三種能量注入方式下加熱鋼坯的特征時間分別為78039s、66876s和49392s，面熱源模型的加熱速度分別是點熱源模型和線熱源模型的1.58和1.35倍；在相同能量注入方式和物性參數(shù)條件下，進入加熱正規(guī)期后，鋼坯斷面上的溫差為定值，該值