Введение к работе
-3-
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Одним из основных способов повышения оизводительности агрегатов и снижения расхода огнеупоров является именение водоохлаждаемых элементов для футеровки печей.
Применение водоохлаждаемых стеновых панелей на электродуговых чах (ДСП) малой и средней емкости требует дополнительного расхода ектроэнергии для компенсации потерь тепла в рафинировочные периоды іавки. Кроме того, опасность прожога водоохлаждаемых элементов ізьівает необходимость уменьшения массы садки, что влечет за собой іижение выхода годного и увеличение расхода графитированных іектродов.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью работы является ізработка и освоение рациональной конструкции водоохлаждаемых іементов стеновых панелей электродуговых печей и технологических іраметров плавки, обеспечивающих снижение затрат энергетических юурсов и повышение выхода годного при выплаве стали в ДСП малой и >едней емкости.
В связи с этим решались следующие задачи:
- исследования характеристик температурного поля в слое гарнисажа
водоохлаждаемыми элементами различной конструкции от величины
юпринимаемого теплового потока;
- разработка оптимальных конструктивных параметров
)доохлаждаемых элементов стеновых панелей;
исследование влияния конструктивных параметров )Д00хлаждаемых элементов на технологические параметры плавки стали ДСП;
- изучение влияния технологических параметров плавки на процесс
зсульфурации стали в ДСП с водоохлаждаемыми панелями;
- промышленное освоение рациональной конструкциі
водоохлаждаемых элементов и технологического режима плавки сталей е
ДСП, обеспечивающих повышение производительности печей И ВЫХО
годного;
- определение технико-экономической эффективности НОВЫ)
конструкций водоохлаждаемых элементов стеновых панелей \>
разработанного технологического режима рафинирования стали е
электродуговых печах малой и средней емкости.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ. С помощью математическое моделирования определены температурные поля в слое гарнисажа і водохлаждаемых элементах различной конструкции стеновых панелей ДСП Установлено, что для водоохлаждаемых панелей из гладких труб < разреженной компоновкой неизбежно ограничение воспринимаемое теплового потока как по условиям нагрева кожуха печи, так и по условия* стабильности слоя гарнисажа.
Получены зависимости эффективной теплопроводности оребренноп слоя от максимальной температуры вершины ребра, толщины гарнисажа і величины воспринимаемого теплового потока при различных параметра; оребрения. На основании вычислительного эксперимента установлено, чт< поперечное оребрение труб по сравнению с гладкими трубами позволяв увеличить допустимую тепловую перегрузку до 100 кВт/м2 в ДСП-25 полностью исключить пропускание тепла панелью при межосевои расстоянии, не превышающем в 2,15-2,20 раза диаметр труб.
Показано, что основным параметром, определяющим температур вершины ребра, является плотность оребрения, а необходимая высот! ребра определяется величиной воспринимаемого теплового потока і соизмерима с его шириной.
Численным решением дифференциального уравнени: теплопроводности с движущейся границей определена продолжительност переходного периода оплавления гарнисажа и определена величин.
-5-эпустимой тепловой нагрузки на водоохлаждаемые элементы.
Сопоставлением равновесного и фактического коэффициента аспределения серы между металлом и шлаком для условий выплавки эзличных марок сталей в ДСП-25 концерна "Азовмаш" установлено, что эропоглотительная способность шлаков восстановительного периода спользуется далеко не в полной мере (в среднем на 47%).
С помощью физического моделирования процессов перемешивания еталла и шлака при наполнении ковша установлено влияние ідродинамических параметров выпуска металла на перераспределение еры между шлаком и металлом и определены рациональные параметры ыпуска плавки из печи в ковш. Показано, что разработанный способ орционного выпуска металла и шлака из дуговых печей средней емкости озволяет повысить степень десульфурации металла при наполнении эвша и сократить длительность восстановительного периода на 15-25%, асход электроэнергии на 10 кВт-ч/т, расход электродов на 2,5 кг/т стали, и асход периклазохромитового кирпича на 1,47 кг/т стали.
РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ. Разработана, сследована и освоена в промышленном масштабе новая конструкция одоохлаждаемых стеновых панелей с поперечным оребрением труб.
Использование водоохлаждаемых стеновых панелей с оребренными рубами позволило увеличить срок эксплуатации панелей без ремонтов с 994 г. по настоящее время, снизить температуру кожуха печи до 60-70С и отери тепла в окружающую среду с 10,7 до 7,5 кВт-ч/т стали.
Впервые разработана, освоена и внедрена технология рафинирования сидкой стали печным шлаком в процессе порционного выпуска металла из лектродуговых печей в ковш, позволяющая за счет повышения степени іафинирования стали, снизить продолжительность восстановительного ериода плавки на 24%.
Результаты работы реализованы в цехе № 5 сталькомплекса концерна
"Азовмаш".
Экономическая эффективносить применения оребренных водо-охлаждаемых элементов и порционного выпуска стали из печей ДСП-25 обусловлена снижением затрат на выплавку стали. Фактический годовой экономический эффект составил 361,7 тыс.гривень/год (в ценах 1996 года).
АПРОБАЦИЯ И ПУБЛИКАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Материалы диссертации докладывались на Всесоюзной конференции "Моделирование физико-химических систем и технологических процессов в металлургии" в г.Новокузнецке, 1991 г., на Всосоюзной конференции "Тепло- и маслообменные процесы в ваннах сталеплавильных агрегатов" в г.Мариуполе, 1991 г., на I, II и III региональных конференциях в ПГТУ, 1992, 1993 и 1995 гг., на семинаре "Электродуговые печи постоянного тока: Оборудование и плавка, УралЭлсталь - 93 в г.Ижевске, 1993 г. на технических совещаниях, проводимых на концерне "Азовмаш".
Основные результаты работы изложены в 14 публикациях.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы из 159 наименований, 7 приложений и содержит 106 страниц машинописного текста, 40 рисунков и 18 таблиц.