Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Повышение эффективности народного хозяйства страны постоянно требует внедрения в производство энерго-и ресурсосберегающих видов техники и технологий, сокращения применения ручного, низкоквалифицированного и тяжелого труда.
Металлургическая промышленность является наиболее энергоемкой отраслью промышленности и в ней немало людей задействовано на тяжелых работах, требующих затрат физического труда.
Применение жаростойкого бетона при эксплуатации тепловых агрегатов черной металлургии достаточно эффективно способствует решению данной проблемы. В частности, использование жаростойкого бетона в футеровочных работах дает значительный эффект.
Однако монолитные футеровки имеют особенность, это повышенное содержание влаги, например, до 15% в футеровках сталеразливочных ковшей, что предъявляет высокие требования к процессам сушки и первого разогрева таких і^утеровок. Проведение этих операций без учета объективных закономерностей тепломассообмена приводит к росту энергозатрат и ухудшению качества футеровки, так к.п.д. большинства сушильных стендов металлургических заводов 5-10%.
Кроме того, использование "жестких" режимов может привести к большому количеству трещин и даже к "взрыву".
Используя свойство жаростойкого бетона к воздействию высоких температур, для сушки монолитных футеровок применяют "жесткие" режимы. Для таких режимов главной особенностью является превышение температуры на поверхности сушимого материала над температурой превращения воды в пар. Но чтобы в процессе сушки монолитной футеровки не происходило растрескивания или полного ее разрушения, разработка режимов сушки должна быть научно обоснованной. Следова' глъно имеет большое научное и практическое значение
-4-исследование процессов тепло и массопереноса, которые происходят при сушке монолитной футеровки.
При сушке массивных тел определяющими параметрами являются из іенение температуры на поверхности сушимого материала и коэффициент теплоотдачи от источника тепла к поверхности.
Рассмотрение полей температуры, влажности, напряжений привели к выводу, что скорость подъема температуры на поверхности, не должна превышать 10-15 С/ч при нагревании и 25-30 С/ч при охлаждении. Продолжительность сушки составляет более 2 суток для толщины бетона в 200 мм.
Повышение коэффициента теплоотдачи выше 8-10 вт/м2К неэффективно, т.к. не происходит заметного увеличения координаты фронта испарения; Однако отсутствие аналитического решения задачи динамики процесса сушки не позволило получить явную формулу изменения температуры на поверхности сушимого материала.
В связи с чем и была поставлена задача по определению закона рационального изменения температуры на поверхности, т.е. собственно, режима сушки, с целью согласования с температурными и влажностными полями в толще материала. Решение данной задачи позволит усовершенствовать технологию сушки монолитных футеровок, сократить время сушки, улучшить качество футеровки и, следовательно, увеличить количество выпускаемой стали, повысить качество металла и снизить его себестоимость.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Усовершенствование режима сушки монолитных футеровок сталеразливочных ковшей на основе теоретических и экспериментальных исследований.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. На основе математической модели получен закон изменения температуры на поверхности сушимого материала. Показано, что скорость фазового фронта в пластине, одвергающегося
сушке материала, является постоянной величиной, зависящей лишь от теплофизических констант и поперечного размера пластине.
Получено локализованное решение уравнения диффузии с нелинейным коэффициентом в двухфазном слое, при этом коэффициент теплоотдачи двухфазного слоя оказывается независящим от теплофизических констант влажного материала.
Показано, что фазовый фронт является диссипативной структурой. На базе закона изменения температуры на поверхности, получен режим расхода газа на сушку футеровки сталеразливочного ковша.
Новизна подтверждена авторским свидетельством на способ сушки футеровки металлургических емкостей.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. На основе разработанной математической модели, можно получать режимы сушки для различных толщин футеровок металлургических емкостей, с применением жаростойких бетонов различного состава и наполнения.
Реализация данных режимов позволяет сократить время сушки,
экономить расход газа, повысить качество футеровки и качество
выплавляемого металла. ^
Промышленное внедрение разработанного способа в мартеновском цехе №1 ОАО Магнитогорский металлургический комбинат позволило получить годовой экономический эффект в 23,75 тыс. руб. в ценах 1990 года.
/РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. В мартеновском цехе №1 ОАО
< і . ,> . .
Магнитогорский металлургический комбинат была пущена в эксплуатацию
установка по сушке футеровок сталеразливочных ковшей, на которой был
реализован разработанный режим сушки.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения работы изложены и
обсуждены на: Межгосударственной научно-технической конференции
"Развитие сырьевой базы промышленных предприятий Урала".
Магнитогорск, 1995 г., Межгосударственной научно-технической конференции "Проблемы развития Урала на рубеже XXI века". Магнитогорск, 1996 г., научно-технической конференции МГМА в 1994 г.
ПУБЛИКАЦИИ. Результаты работы отражены в 5 публикациях.
ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, 4 глав и выводов. Она содержит 126 с. машинописного текста, 21 рис., 3 табл., список литературы из 100 наименований и приложение.