Содержание к диссертации
Введение
2. МЕТОДЫ И ПРОБЛЕМЫ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ МЕТОДИЧЕСКИХ ПЕЧЕЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА
2.1. Методические печи и особенности их тепловой работы 12
2.2. Проблемы контроля температурных режимов нагрева металла в проходных печах 19
2.3. Проблемы математического моделирования теплообмена в рабочих пространствах нагревательных печей. Цели
и результаты моделирования тепловой работы печей 34
2.4. Выводы 46
3. РАЗВИТИЕ МЕТОДОЛОГИЧЕСКИХ АСПЕКТОВ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ ИС
СЛЕДОВАНИЙ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПРОХОДНЫХ ПЕЧЕЙ 49
3.1. Развитие основных понятий, определений, терминов в области теплотехнических исследований печей. Классификация теплотехнических исследовательских систем 49
3.2. Принципы прогрессивного развития теплотехнических исследовательских систем 54
3.3. Выводы 56
4. РАЗРАБОТКА НОВЫХ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ ИС
СЛЕДОВАНИЙ МЕТОДИЧЕСКИХ ПЕЧЕЙ 57
4.1. Описание мобильной теплотехнической лаборатории 57
4.2. Разработка способов и устройств для контроля теплового режима нагрева металла и температуры печи 71
4.3. Развитие математических методов исследования нагревательной печи Стр
4.4. Программное обеспечение теплотехнических исследований методической печи 101
4.5. Выводы 114
5. РЕАЛИЗАЦИЯ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ТЕПЛОТЕХНИ
ЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ, ДИАГНОСТИКА И УЛУЧШЕНИЕ ТЕПЛОВОЙ
РАБОТЫ ПЕЧЕЙ 118
5.1. Совершенствование тепловой работы методических печей стана 2000 Новолипецкого металлургического комбината 118
5.2. Совершенствование тепловой работы методических печей стана 900/680 производственного объединения "Кировский Завод" 130
5.3. Совершенствование тепловой работы методических печей стана 1450 Магнитогорского металлургического комбината 135
5.4. Выводы 1 6.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 141
7. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 145
- Методические печи и особенности их тепловой работы
- Развитие основных понятий, определений, терминов в области теплотехнических исследований печей. Классификация теплотехнических исследовательских систем
- Описание мобильной теплотехнической лаборатории
- Совершенствование тепловой работы методических печей стана 2000 Новолипецкого металлургического комбината
Введение к работе
Совершенствование тепловой работы нагревательных печей является существенным резервом повышения производительности и экономичности всего комплекса металлургического производства. Повышенная материало- и энергоемкость производства, значительный износ основных производственных фондов, невысокий технический уровень приводят к тому, что энергопотребление на 1 т. проката в России на 30 % больше по сравнению с металлургией ведущих стран [1,2].
В связи с этим актуальным является, в частности, улучшение тепловой работы методических печей прокатного производства, под которым понимается решение следующих задач : снижение удельного расхода топлива; улучшение температурного режима нагрева металла; снижение угара металла; уменьшение выбросов М0Х.
Как показывает практика, только после проведения комплексного исследования тепловой работы методических печей можно выработать рекомендации для улучшения их работы.
На кафедре Теплофизики и теплоэнергетики металлургического производства Московского Государственного института стали и сплавов выполнен рабочий проект и создан опытный действующий образец специализированного комплекса оперативной теплотехнической диагностики металлургических агрегатов (КОДТАГ), представляющий собой мобильную теплотехническую лабораторию (МТЛ) на базе автофургона (рис. 1.1).
Функционально-целевая структура КОДТАГ обеспечивает решение многообразных задач, возникающих в ходе экспериментальных работ : наладка, диагностика и проведение теплотехнических исследований преимущественно протяжных, проходных и камерных печей, предназначенных для нагрева и термообработки металла; накопление и автома-
МОБИЛЬНАЯ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКАЯ ЛАБОРАТОРИЯ
а) Внешний вид
б) Рабочий отсек Рис. 1.1 - 7 -тизированный анализ теплотехнических параметров печей; комплексное применение инженерных методик расчетов на основе математических моделей тепловой работы агрегатов; использование опыта последних достижений и разработок в области тепловой диагностики; автоматизированное решение задач выбора режимов работы агрегатов; автоматизированное формулирование текстовой, табличной и графической информации; расчет показателей технико-экономической эффективности исследуемых объектов и предлагаемых решений; информационная и программная поддержка исследований, ориентированных на конкретную специфику изучаемого объекта; прогнозирование и проектирование рациональных энерго- и материалосберегающих режимов нагрева и термообработки в ходе наладки и исследования печного агрегата; выработка рекомендаций для операторов и проектных организаций по выбору типов и места установки датчиков для контроля параметров печи и управления процессами нагрева и трмообработки [3].
Целью работы является развитие и применение методик исследования и наладки рациональных режимов работы методических печей металлургического производства с помощью мобильной теплотехнической лаборатории (МТЛ).
Решение задачи комплексного исследования включает в себя : анализ существующих методов исследования тепловой работы методических печей; разработку новых методов исследования тепловых и температурных режимов работы методических печей; разработку структуры МТЛ для комплексного исследования указанных печей; разработку соответствующего программного обеспечения; практическую проверку методики комплексного исследования методической печи.
Научные положения диссертационной работы практически реализованы на уровне конкретного наполнения МТЛ, использование которой для исследования методических печей позволит улучшить их тепловую работу. Это приведет к улучшению качества нагрева, снижению затрат на нагрев металла и улучшению экологической обстановки на металлургическом комбинате.
Таким образом, основное содержание работы заключается в разработке методик проведения комплексного исследования методических печей, анализа и использования его результатов.
Методика комплексного исследования основана на одновременном измерении таких параметров работы печи как : температура зон, температура металла в печи и на выдаче в процессе движения к прокатному стану, расход топлива и воздуха (общий и зональный), давление в рабочем пространстве печи, состав продуктов сгорания, анализ газовой атмосферы в печи, тепловое состояние наружной поверхности печи, температура подогрева воздуха, расход охлаждающей воды и некоторые другие параметры. Контроль основных параметров тепловых и температурных процессов производится непрерывно в процессе нагрева исследуемой марки металла.
В главе 2 приведено описание объектов исследования - методических печей, особенностей их тепловой работы; выполнен анализ методологии натурного исследования температурных режимов нагрева металла и математического моделирования теплообмена в рабочих пространствах рассматриваемых агрегатов, проанализированы проблемы экспериментального изучения нагревательных печей.
Методические печи и особенности их тепловой работы
В технологической цепи производства листовой стали важную роль играют прокатные станы, являющиеся завершающим звеном в выпуске готовой продукции. Качество проката и производительность станов во многом определяется работой нагревательных печей, служащих начальным звеном технологической линии прокатного производства.
Металлургическая печь как агрегат в целом характеризуется следующими признаками: а) постоянная или переменная производительность; б) постоянная или изменяющаяся технология обработки металла; в) параметрами, распределенными во времени или в пространстве; г) наличием или отсутствием отрицательного воздействия на металл [4,5].
В прокатном производстве широкое распространение для нагрева металла получили методические печи разнообразных конструкций. Они являются агрегатами непрерывного действия, с циклической загрузкой и выдачей заготовок [6,7].
Нагреваемый в методических печах металл последовательно проходит зону постепенного нагрева - методическую, чтобы не допустить возникновения температурных напряжений, затем попадает в зону интенсивного нагрева - сварочную, и, наконец, в томильную зону, где при неизменной температуре поверхности осуществляется выравнивание температуры по толщине металла. Конструктивно может быть несколько сварочных зон (обычно 2 или 3). Когда производится нагрев заготовок с двух сторон, пространство сварочной зоны над металлом называют верхней сварочной зоной, а под металлом - нижней сварочной.
Нагреваемые заготовки, в зависимости от профиля поперечного сечения - блюмы (заготовки квадратного сечения) или слябы (заготовки прямоугольного сечения).
Печи этого типа выполняются толкательными или шагающими.
В первых - транспортируемый через печь металл располагается на охлаждаемой системе опорных труб: стояков, поперечных опор и глиссажных труб. Последние представляют собой водоохлаждаемые трубы с приваренными к их верхней части металлическими прутками для защиты от истирания.
class2 РАЗВИТИЕ МЕТОДОЛОГИЧЕСКИХ АСПЕКТОВ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ ИС
СЛЕДОВАНИЙ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПРОХОДНЫХ ПЕЧЕЙ class2
link2 Развитие основных понятий, определений, терминов в области теплотехнических исследований печей. Классификация теплотехнических исследовательских систем link2 Обоснованное развитие основных понятий, определений, ,терминов в области теплотехнических исследований печей.
Классификация теплотехнических исследовательских систем
Продолжены предпринятые в других работах, выполненных на кафедре ТТМП МГИСиС (ТУ), усилия по созданию тезауруса прикладных теплотехнических исследований. Предлагается использовать приводимые ниже понятия.
Теплотехническая исследовательская система для металлургических печей (ТИС МП) - это совокупность измерительной аппаратуры, устройств генерации и передачи сигналов и информации, обработки информации по определенным алгоритмам и программам и представления ее пользователю, причем целью использования системы является получение научно-технических данных из области металлургической теплотехники, на основе которых может осуществляться диагностика и совершенствование тепловой работы агрегата путем коррекции теплового режима или элементов конструкции, а также различные теоретические обобщения.
Нулевое, частичное или полное параметрическое отображение объекта в сопряженную сенсорно-интеллектуальную область суть характеристики коммуникабельности объекта исследования по отношению к ТИС. Некоммуникабельный объект, которому соответствует нулевое отображение, и полностью коммуникабельный, которому соответствует полное отображение, являются гипотетическими. Встречающиеся в практике теплотехнических исследований объекты исследования характеризуются их частичным отображением в приборо-смыслопостигающую часть исследовательского комплекса.
Температура печи. В [15] при рассмотрении теплообмена в пламенной печи введено,как уже указывалось понятие эффективной температуры, применяемое в расчетах печей, которое представляет собой приведенную температуру пламени, обеспечивающую такую же теплоотдачу излучением на поверхность нагрева, какая имеется в рассматриваемой системе кладки, тепловоспринимающей поверхности металла и находящегося между ними факела. Аналогичное понятие может быть распространено и на любую другую систему, а сама температура может быть отнесена к любой излучающей части этой системы. Например, в дуговой электропечи она может быть отнесена к поверхности дуги, в электрической печи сопротивления - к поверхности резистора и т. д. Вводя понятие температуры печи, мы как бы сохраняем усредненные характеристики только двух полей температуры - теплопе-редающего и тепловоспринимающего.
Зональная температура рабочего пространства печи - характеристика температурного уровня газов, кладки, металла и опорных конструкций в зоне при условии наличия термодинамического равновесия. В качестве грубого приближения к этой величине можно принять используемые в процессе управления рациональным режимом печи ( см.ниже ) показания термопары или радиационного пирометра, визированного на кладку, или других датчиков температуры с аналогичными условиями измерения [12].
class3 РАЗРАБОТКА НОВЫХ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ ИС
СЛЕДОВАНИЙ МЕТОДИЧЕСКИХ ПЕЧЕЙ class3
Описание мобильной теплотехнической лаборатории
Современной тенденцией прикладных и фундаментальных исследований становится стремление к проведению комплексных исследований, обусловленность которых связана прежде всего с усложнением, интенсификацией технологических процессов, резким повышением единичной мощности тепловых агрегатов, жесткими требованиями к качеству готовой продукции, соблюдению параметров технологического режима, расширению автоматизированных производств с повышенными требованиями по получению адекватной и оперативной информации.
Мобильная теплотехническая лаборатория ( МТЛ ), представляет из себя передвижную систему автоматического сбора и обработки информации на базе автофургона марки ПАЗ и включает: первичные датчики (термометры, пирометры, расходомеры трубки отбора давления и химического состава печной атмосферы и т.д.), вторичные приборы (КСП, вольтметры и др.), нормирующие преобразователи, контроллер КАМАК и компьютер IBM PC AT. В приложении 1 приведены сведения о составе, оборудовании и инструментарии МТЛ.
Компоновка подсистем МТЛ выполнена с учетом особенностей геометрии и размеров транспортного средства в виде модульных заменяемых конструкций: информационно-вычислительной, микропроцессорной информационной, информационно-измерительной, регистраторов, преобразователей, анализаторов, блоков сопряжений, соединительных колодок и кабельных сборок, модуля ремонтно-монтажного назначения и модуля хозблока.
Основные цели использования МТЛ состоят в следующем: выявление недостатков тепловой работы печей; теплотехнический анализ технологических процессов; оперативная разработка и внедрение мероприятии по совершенствованию тепловых и технологических режимов работы печей; прогноз функционирования тепловых агрегатов.
class4 РЕАЛИЗАЦИЯ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ТЕПЛОТЕХНИ
ЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ, ДИАГНОСТИКА И УЛУЧШЕНИЕ ТЕПЛОВОЙ
РАБОТЫ ПЕЧЕЙ class4
title4 Совершенствование тепловой работы методических печей стана 2000 Новолипецкого металлургического комбината title4
На Новолипецком металлургическом комбинате МТЛ применялась для изучения тепловой работы методических печей стана 2000. Исследовался нагрев слябов динамной, автолистовой и других марок стали при различных режимах работы стана.
На рис. 5.1 приведена схема автоматизированной теплотехнической диагностики методической печи на базе МТЛ.
В состав схемы входят следующие комплекты аппаратуры: I - пирометрический комплект бесконтактного исследования температурного поля нагретого сляба для автоматического сканирования боковой и торцевой поверхности выдаваемого сляба, его автоматической идентификации среди потока слябов от других печей и предъявления для регистрации момента выдачи в ИВК , возврата в исходное состояние, ожидания новой выдачи;
II - комплект бесконтактного автоматического отметчика момента посада сляба в печь;
III - станция автоматической подачи термоэлектронов многоцелевого датчика измерения температуры на поверхности и внутри сляба, температуры печи;
IV - поверочно-коммутационное устройство для проверки аналоговых внутренних и внешних линий связи каждого из измерительных каналов станции и выдачи регистрируемых сигналов на периферийные портативные регистраторы и системы;
V - выносные коммутаторы-регистраторы с автономной регистрацией каждого канала и с последовательной выдачей информационных сигналов от типовых датчиков контроля параметров теплового состояния печи и технологических режимов работы на ИВК мобильного средства;
VI - портативные переносные комплекты датчиков температуры, тепловых потоков, состава атмосферы, условий сгорания, давлений с периферийными системами обработки и индикации результата;
VII - мобильный комплекс ИВК для управления сбором , систематизацией, преобразованием, хранением и вторичной обработкой результатов исследования.
![Совершенствование режимов работы блока доменных воздухонагревателей с целью повышения эффективности процесса нагрева дутья [Электронный ресурс]](/i/i/4263/169004.png "Совершенствование режимов работы блока доменных воздухонагревателей с целью повышения эффективности процесса нагрева дутья [Электронный ресурс] Рябчиков Михаил Юрьевич")
