侧喷加热铝材退火炉内流场与温度场数值模拟

李建平，王伯长，刘涛，毛大恒

(中南大学 机电工程学院，现代复杂装备设计与极端制造教育部重点实验室，湖南 长沙，410083)

退火是铝材生产过程中的重要工序。目前，国内生产使用的铝材退火炉基本上采用炉体顶部引风底部进风的形式，而铝卷水平地放在料架上，这样导致炉膛内热气流的流动方向为铝卷的直径方向，形成了铝卷与热气流之间的径向对流换热[1-2]。由于铝卷层与层之间有间隙以及铝卷轧制过程中形成油膜，这样，铝卷层与层之间存在接触热阻[3-6]，导致铝卷与热气流之间的对流换热效率低，铝卷表面与芯部温差大，严重影响铝卷的退火效率和质量。而在国外已经生产使用的侧喷加热式铝材退火炉[7]，大型退火炉的传热效率达到70%以上，明显高于国内大型铝卷退火炉的传热效率[8]。通过对铝箔板叠加而成的长方体试件所做的热传导实验也发现：在同样的试件、温度源和保温效果下，仅仅只是改变传热方式，即试件由平面传热方式改为端面传热方式，退火时间明显减少。因此，改变炉膛内空气循环流动的方向，使热空气和铝卷之间进行轴向的对流换热，实现金属的直接传热，即研制出侧喷加热铝材退火炉对于提高铝卷的退火效率和质量，节约能源具有重要意义。炉膛内气体流动和对流换热状况是影响铝材退火质量和生产效率的关键因素[9]，为了设计出性能优越的侧喷加热铝材退火炉，就必须了解退火时炉膛内空气流动规律和温度分布规律。……