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变频紊流盐酸酸洗工艺的优化

作　者: 范俊生
导　师: 潘红良
学　校: 华东理工大学
专　业: 机械工程
关键词: 变频紊流酸洗数学模型神经网络数值模拟 iSIGHT优化
分类号: TG335.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

盐酸酸洗是去除热轧带钢表面氧化皮最常用的方法,为提高酸洗的速率和减少酸洗过程中热量和盐酸的消耗,变频酸洗技术是近年来新出现的酸洗技术。本文采用失重法、多相组织方法分析酸洗动力学过程,采用“电位导数首零”法,研究了酸液温度、酸液浓度、酸液流量对酸洗效率的影响,根据试验室数据采用回归方法提出了引入流量的修正数学模型。按正交试验方法从生产线收集易于在线检测的钢板厚度、卷取温度、酸液温度、酸液流量四个工艺参数的数据,采用BP神经网络模型来预测酸洗结束时间。利用Fluent求解器模拟不同流量对酸槽传热性能的影响,并基于iSIGHT平台优化酸液的入射角度和流量。研究结果表明：酸液温度对酸洗效率影响最大,酸液浓度次之,酸液流量影响最小。引入酸液流量后的修正数学模型能够根据酸液温度、浓度、流量工艺参数准确预测酸洗结束时间,预测值与试验值的相关系数为0.96；采用4-7-1结构的BP网络预测的酸洗结束时间误差控制在10%以内。酸液流量入射角一定的情况下,流量提高有助于提高酸液冲击移动钢板附近的平均努塞尔数值；iSIGHT优化后酸液入射角为83.7°、入射流量为193.6m3/h,平均努塞尔数最大值224.69,比初始酸液入射角为90°、入射流量为200m3/h时提高了24.2%。本研究成果可以帮助钢铁生产企业进一步掌握变频紊流酸洗核心技术,优化酸洗工艺参数,提高酸洗效率。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-16
  1.1 选题背景及意义  9-10
  1.2 变频紊流酸洗工艺国内外研究现状  10-14
    1.2.1 带钢酸洗过程  10-11
    1.2.2 变频紊流酸洗原理  11-13
    1.2.3 变频紊流酸洗工艺的工艺国内外研究现状  13
    1.2.4 神经网络技术在酸洗机组应用的国内外研究  13-14
    1.2.5 酸洗过程数值仿真国内外研究  14
  1.3 本文研究内容  14-16
第2章热轧钢板酸洗效率影响因素的研究  16-31
  2.1 热轧钢板表面氧化皮的酸洗过程  16-22
    2.1.1 试样制备  16
    2.1.2 实验方法  16-18
    2.1.3 实验结果的分析与讨论  18-22
  2.2 酸洗工艺参数对酸洗速率的影响  22-30
    2.2.1 试样制备  22
    2.2.2 电化学实验方法  22-23
    2.2.3 实验结果的分析及讨论  23-30
  2.3 本章小结  30-31
第3章基于神经网络的变频紊流酸洗数学模型  31-46
  3.1 传统数学模型在变频紊流酸洗中的应用  31-37
    3.1.1 传统数学模型在预测酸洗时间中的应用  32-37
    3.1.2 传统数学模型的缺陷  37
  3.2 神经网络在变频紊流酸洗中的应用  37-42
    3.2.1 神经网络建模基础  37-38
    3.2.2 BP神经网络预测酸洗结束时间  38-42
    3.2.3 BP网络预报结果  42
  3.3 变频紊流酸洗数学模型工艺控制中的应用  42-45
  3.4 本章小结  45-46
第4章酸洗工艺段关键设备的流体仿真分析  46-58
  4.1 酸槽结构  46-47
  4.2 喷酸梁的流体仿真分析  47-53
    4.2.1 模型建立  48-49
    4.2.2 数值计算结果及讨论  49-53
  4.3 酸槽的流体仿真分析  53-57
    4.3.1 酸槽简化模型建立  53-55
    4.3.2 数值计算结果及讨论  55-57
  4.4 本章小结  57-58
第5章基于iSIGHT的酸槽内传热能力优化  58-63
  5.1 优化问题描述  58-59
  5.2 分析过程集成  59-60
  5.3 优化方法选择  60-61
  5.4 结果分析  61-62
  5.5 本章小结  62-63
第6章总结及展望  63-65
  6.1 总结  63
  6.2 展望  63-65
参考文献  65-68
致谢  68-69
硕士期间发表的学术论文  69

变频紊流盐酸酸洗工艺的优化

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