Исследование и разработка энергоэффективной технологии нагрева металла и конструкции нагревательной печи тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.02, кандидат технических наук Попов, Евгений Владимирович

  • Попов, Евгений Владимирович
  • кандидат технических науккандидат технических наук
  • 2014, ЕкатеринбургЕкатеринбург
  • Специальность ВАК РФ05.16.02
  • Количество страниц 152
Попов, Евгений Владимирович. Исследование и разработка энергоэффективной технологии нагрева металла и конструкции нагревательной печи: дис. кандидат технических наук: 05.16.02 - Металлургия черных, цветных и редких металлов. Екатеринбург. 2014. 152 с.

Оглавление диссертации кандидат технических наук Попов, Евгений Владимирович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ПРИМЕНЕНИЕ ТОЛКАТЕЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ ДЛЯ НАГРЕВА МЕТАЛЛА ПЕРЕД ПРОКАТКОЙ

1.1 Конструкции печей толкательного типа и особенности их тепловой

работы

1.2 Конструкции горелочных устройств применяемых на печах толкательного

типа

1.3 Выводы и формулировка задачи исследования

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ПЕЧИ ДЛЯ НАГРЕВА ЗАГОТОВОК РЕЛЬСОВЫХ НАКЛАДОК

2.1 Исходные требования и разработка концепции печи

2.2 Описание разработанной конструкции печи для нагрева заготовок рельсовых

накладок

2.3 Выводы

ГЛАВА 3. РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОСОБЕННОЙСТЕЙ НАГРЕВА ЗАГОТОВОК В МНОГОЗОННЫХ ТОЛКАТЕЛЬНЫХ ПЕЧАХ

3.1 Методика исследований

3.2 Исследование влияния теплофизических свойств стали на нагрев заготовок

3.3 Влияние конструкций водоохлаждаемых подовых труб на термическую неоднородность нагрева металла

3.4 Определение температурных режимов нагрева металла с целью снижения окалинообразования

3.5 Выводы

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ РАБОТЫ ПРОМЫШЛЕННОЙ ПЕЧИ ДЛЯ НАГРЕВА ЗАГОТОВОК РЕЛЬСОВЫХ НАКЛАДОК

4.1 Расчетные исследования нагрева

4.2 Экспериментальные исследования нагрева

4.3 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение 1 «Техническое задание на техническое перевооружение»

Приложение 2 «Эмпирические коэффициенты для расчета окисления различных

марок стали»

Приложение 3 «Режимная карта работы печи для нагрева рельсовых

накладок»

Приложение 4 «Методика расчета теплового баланса печи»

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Металлургия черных, цветных и редких металлов», 05.16.02 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка энергоэффективной технологии нагрева металла и конструкции нагревательной печи»

ВВЕДЕНИЕ

Нагрев металла является важнейшей технологической операцией, в значительной мере определяющей экономические показатели производственного процесса в целом. Технологии прокатки и термообработки предъявляют жесткие требования к качеству нагрева. Распределение температур по сечению заготовки, обеспечивающее необходимую пластичность и свойства металла, должно быть достигнуто за определенное время без перегрева поверхности металла.

Нагревательные устройства должны обеспечить кондиционный нагрев металла в условиях переменного ритма работы стана и при минимальном расходовании топлива.

Качество нагрева определяется избранным графиком нагрева металла, т.е. скоростью и продолжительностью нагрева в каждой из зон печи. Каждому графику нагрева соответствуют конечная температура поверхности металла, перепад температур по сечению заготовки и величина угара металла.

Значительный вклад в изучение и развитие технологии нагрева и конструкций печных агрегатов внесли научные школы УрФУ (Китаев Б.И., Лисиенко В.Г., Зобнин Б.Ф., Кокарев Н.И., Казяев М.Д., Телегин A.C.), ОАО «ВНИИМТ» (Кавадеров A.B., Белов И.В., Арсеев A.B., Бабошин В.М., Самойлович Ю.А.), ОАО «Стальпроект» и МИСиС (Тымчак В.М., Гусовский В.Л., Оркин Л.Г., Кривошеин А.Д., Кривандин В.А., Беленький A.M., Прибытков И.А., Курносов В.В.) и другие исследователи.

В современных методических печах кривая, характеризующая распределение температур по их длине, круто поднимается на участке, соответствующем загрузочному торцу печи, и становится пологой на участке, соответствующем её высокотемпературной зоне. Соблюдение такого графика обеспечивается высокой температурой отходящих газов. Применение его особенно целесообразно при нагреве толстых заготовок, так как теплопроводность металла уменьшается с повышением его температуры.

Качество продукции и производительность прокатных станов во многом определяются работой нагревательных печей, причем в большинстве случаев ошибки, возникающие при нагреве металла, уже не могут быть исправлены. Проявляясь на последующих переделах, эти ошибки приводят к снижению выхода годной продукции.

Для нагревательных печей основные технологические требования состоят в обеспечении нагрева до заданной температуры поверхности и заданного перепада температур нагреваемого металла. Процесс нагрева может иметь некоторые ограничения, например, заданная скорость нагрева, максимальный перепад температур металла по сечению, минимальная продолжительность пребывания поверхности металла при высоких температурах и др.

Для нагрева металлов наибольшее распространение получили пламенные печи, работающие на жидком или газообразном топливе. При этом значительное время печи работают в переходных режимах, вызванных изменением сортамента, марки нагреваемых заготовок и темпа их выдачи. В зависимости от способа загрузки заготовок и характера распределения температур в рабочем пространстве печи делятся на камерные (периодического действия) и проходные (непрерывного действия) [1].

Толкательная печь - проходная нагревательная печь, в которой перемещение заготовок вдоль печи происходит с помощью внешнего устройства - толкателя. Это самый простой и недорогой способ транспортирования металла через печь.

Толкательные печи установлены перед большинством мелкосортных, проволочных, сортовых и листовых станов на отечественных металлургических заводах. Они характеризуются противоточным движением нагреваемого металла и продуктов сгорания, а также в большинстве случаев наличием в начале печи (со стороны посада металла) развитой неотапливаемой методической зоны, вследствие чего их называют методическими печами [2]. В современных нагревательных толкательных печах не всегда эти принципы строго соблюдают. Например, создают прямоточные и смешанные - прямо-противоточные зоны

отопления, устанавливают горелки в методической зоне. Однако в целом отличительные черты этих печей сохраняются.

В большинстве случаев для интенсификации процесса нагрева заготовок в толкательной печи используется помимо верхнего отопления - нижнее, наличие которого определяет характер граничных условий для нагреваемого металла. Как правило, металл толщиной до 100 мм нагревают с одной стороны в печах без нижнего подогрева, а толщиной более 100 мм - с двух сторон в печах с нижним подогревом. При этом для организации нижнего подогрева металл проталкивают над нижними зонами по водоохлаждаемым подовым трубам. В результате охлаждающего и экранирующего действия подовых труб на металле образуются относительно холодные участки - «темные пятна». Для их ликвидации и повышения равномерности нагрева в конце печи (по ходу металла) создают участок одностороннего нагрева на монолитном поду, где в отсутствии подовых труб происходит выравнивание температур в металле. Таким образом, неравномерность температур, создаваемая подовыми трубами, существенно влияет на распределение температур в металле и тем самым на продолжительность нагрева. Поэтому учет влияния подовых труб на температурное поле в металле является важным фактором при проектировании методических толкательных печей.

Вторая важная особенность и проблема проходных нагревательных печей связана с необходимостью подвергать металл высокотемпературному нагреву перед дальнейшей обработкой, что приводит к значительным потерям в окалину (угару металла), в некоторых случаях при многократном нагреве суммарный угар может достигать 8% [3, 4]. Изначально высокая стоимость стали и затраты, связанные с удалением окалины для обеспечения соответствующего качества поверхности, являются стимулом для усовершенствования существующих и разработки новых технологий и оптимальных режимов нагрева для уменьшения окалинообразования. Вопрос определения оптимальных режимов нагрева металла в настоящее время является интересным еще и потому, что в металлургии и машиностроении стали широко применяться горелки с импульсной системой

управления (регулирования тепловой мощности) по принципу «включено-выключено» или «max-min» [5]. Это вносит определенные изменения в температурно-тепловые режимы работы печей, в том числе и в процессы теплообмена между факелом, с одной стороны, и футеровкой и металлом, с другой (при режиме «выключено» или «min» изменяется конвективный теплообмен к нагреваемому металлу).

Данная работа посвящена исследованию тепловой работы и способам нагрева металла в проходных печах толкательного типа и разработке на этой основе современной конструкции печи толкательного типа для нагрева рельсовых накладок.

Актуальность работы. В настоящее время одной из важнейших проблем является экономия топливо-энергетических ресурсов. При этом особое значение энергосбережение имеет для энергоемких отраслей промышленности, к которым относится обработка металла в нагревательных печах.

О значимости металлургической промышленности в развитии страны говорится в «Стратегии развития металлургической промышленности России на период до 2020 года», в которой отмечается, что доля металлургической промышленности в ВВП страны составляет около 5%, промышленном производстве - порядка 18%, экспорте - 14%.

Металлургическая промышленность является одной из отраслей специализации России в современном международном разделении труда. На сегодняшний день по производству стали Россия занимает 4-е место в мире, по производству стальных труб - 3 место в мире, по экспорту металлопродукции - 3 место в мире.

Обработка металла в нагревательных печах — неотъемлемый этап в производстве металлопродукции, стоимость которой напрямую зависит от эффективности работы этих агрегатов.

Необходимыми условиями получения высококачественной продукции и повышения эффективности работы нагревательных печей являются правильная

организация их тепловой работы и точное выдерживание температурного графика обработки металла [75].

Экспериментальные исследования в производственных условиях являются дорогостоящим, сложным и длительным процессом. Современное состояние вычислительной техники и средств математического обеспечения, включая численные методы реализации сложных математических моделей, позволяют получать достаточно точную и обширную информацию о различных тепловых процессах путём проведения вычислительных экспериментов. Этот метод исследования существенно сокращает сроки и затраты на разработку рациональных тепловых режимов.

Цель работы: разработка конструкции современной нагревательной печи для нагрева заготовок рельсовых накладок и исследование особенностей её тепловой работы.

Задачи исследования:

1. Разработка методов расчета нагрева металла в переходных режимах работы печи с учетом изменения теплофизических свойств стали и окалинообразования.

2. Учёт термической неоднородности нагрева садки и разработка способов её уменьшения.

3. Разработка конструкции энергоэффективной печи для нагрева заготовок рельсовых накладок.

4. Экспериментальные исследования тепловой работы промышленной печи для нагрева рельсовых накладок.

Методы исследования. Для достижения поставленной цели разработана математическая модель по расчету температурного поля внутри заготовок, а также методика проведения промышленного эксперимента, включающая в себя алгоритм обработки данных, полученных в ходе исследований. Промышленный эксперимент выполнен на проходной толкательной печи филиала ОАО «ЕВРАЗ НТМК», «НСМЗ» (г. Нижняя Салда). Измерения осуществлялись современными стационарными и переносными приборами, прошедшими государственную

поверку, что определило достоверность полученных результатов. При обработке экспериментальных данных использован расчетно-теоретический анализ, основу которого составили положения теории тепло- и массообмена, теории металлургических процессов, при этом противоречий известным физическим положениям установлено не было.

Научная новизна работы:

1. Разработана математическая модель для расчета температурного поля по сечению заготовки на всем промежутке времени нагрева металла с учетом длительных остановок печи, а также с учетом процессов окалинообразования и теплоты фазового перехода перлит-аустенит и его влияния на теплопроводность и теплоемкость металла.

2. Предложена методика по устранению «темных пятен», образующихся в результате экранирования подовыми трубами металла. Впервые предложен метод расчета параметров разводки глиссажных труб, основанный на расчетах температурного поля внутри нагреваемой заготовки.

3. Предложена методика расчета окалинообразования при нагреве металла в толкательной печи, позволяющая оценить угар с учетом особенностей температурно-теплового режима.

4. Разработана математическая модель расчета теплообмена излучением на основе скорректированного уравнения теплопроводности (гипотеза С.Н.Шорина), впервые учитывающая циркуляцию продуктов сгорания через рекуперативные горелки и режим импульсного сжигания топлива (режим незатухающих колебаний).

Практическая ценность работы. Проведены исследования тепловой работы промышленной печи для нагрева заготовок рельсовых накладок. Получены новые экспериментальные данные по динамике нагрева, термической неоднородности и окалинообразованию. Выполнены пусконаладочные и режимно-наладочные работы на печи, по результатам которых установлены соответствие фактических показателей тепловой работы проектным и адекватность методики расчета.

Личный вклад автора. Личный вклад автора работы заключается в постановке задач исследования, разработке его методологии, математической модели для расчета температурного поля по сечению заготовки, а также в организации и проведении промышленного эксперимента и обработке полученных данных.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Математическую модель для расчета температурного поля по сечению заготовки на всем промежутке времени нагрева металла.

2. Способ устранения «темных пятен» и методику снижения окалинообразования в процессе нагрева заготовок.

3. Конструкцию и результаты расчетно-экспериментальных исследований тепловой работы толкательной печи для нагрева заготовок рельсовых скреплений.

4. Методику учета влияния импульсной системы отопления печи при расчетах по разработанной математической модели.

Реализация результатов. На основании технического задания разработан рабочий проект и сооружена нагревательная печь рельсовых накладок перед закалкой. Результаты исследования тепловой работы толкательной печи представлены в «Техническом отчете по пусконаладочным работам и режимно-наладочным испытаниям печи для нагрева рельсовых накладок на участке по производству рельсовых накладок в цехе рельсовых скреплений филиала ОАО «ЕВРАЗ НТМК» «НСМЗ» по адресу: Свердловская обл., г.Н.Салда, ул.Энгельса, д.1». Получено разрешение Ростехнадзора на применение данной печи в промышленном производстве (№ РРС00-051691)

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на международной интерактивной научно-практической конференции "Инновации в материаловедении и металлургии" (Екатеринбург, 2011), всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных "Теплотехника и информатика в образовании, науке и производстве" (Екатеринбург, 2012 ), международном конгрессе «Новые направления в области теплотехнического строительства. Конструкции, технологии, материалы.

Энергосбережение, экология и промышленная безопасность» ассоциации пече-трубостроений», (Москва, 2013), конгрессе прокатчиков (Череповец, 2013), научно-техническом семинаре «Совершенствование тепловой работы и конструкций нагревательных печей станов горячей прокатки» (Москва, 2013).

Публикации. Основное содержание диссертационной работы изложено в 10 научных статьях, из них 3 опубликованы в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендуемых ВАК.

Достоверность и обоснованность. Достоверность результатов исследований обеспечивается применением современных измерительных приборов. Результаты экспериментов неоднократно проверялись на повторяемость и адекватность и сравнивались с известными данными других авторов. Адекватность математической модели подтверждена сравнением с производственными экспериментальными данными. Полученные материалы не противоречат известным физическим закономерностям и базируются на современных фундаментальных положениях и законах.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, изложена на 152 страницах машинописного текста и содержит 12 таблиц, 71 рисунок, 4 приложения и список использованной литературы, содержащий 76 наименований.

ГЛАВА 1. ПРИМЕНЕНИЕ ТОЛКАТЕЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ ДЛЯ НАГРЕВА МЕТАЛЛА ПЕРЕД ПРОКАТКОЙ

1.1. Конструкции печей толкательного типа и особенности их тепловой работы

Современная проходная печь является сложным механизированным и автоматизированным агрегатом, состоящим из рабочего пространства (в котором нагревают металл) и ряда систем: транспортирования нагреваемого металла и уборки образующейся при нагреве окалины; подачи топлива и воздуха; сжигания топлива; удаления образующихся при сжигании продуктов сгорания и использования их тепла; управления тепловым режимом; охлаждения отдельных элементов печи.

Методическими печи (рис. 1.1) называют потому, что их конструкции предусмотрена не отапливаемая зона (методическая), в которой металл нагревается за счет тепла уходящих продуктов сгорания, направляемые в дымоотводящий боров. Так работает большинство толкательных печей [2].

Рисунок 1.1— Толкательная печь с торцевыми загрузкой и выгрузкой, двухсторонним обогревом, пятью зонами отопления, инжекционными горелками, керамическим рекуператором

Проходные печи применяются для нагрева различных штучных изделий: сутунок, пакетов и других видов листовых, трубных и колесных заготовок, слитков и заготовок из цветных металлов и сплавов перед обработкой давлением; листов, рельсов, рулонов ленты, мотков проволоки, бунтов сортового проката, труб различных изделий сложной формы для термической обработки. Отопление проходных печей происходит во всех зонах, как и отвод продуктов сгорания.

Рабочее пространство большинства таких печей сравнительно невелико в поперечном сечении, но большой длины. Тепловой режим проходных печей — постоянный по времени и переменный по длине печи. Температурный режим — равномерная температура в каждом поперечном сечении, а по длине печи - либо одинаковая, либо переменная. Проходные печи обогревают многочисленными сравнительно небольшими источниками тепла, расположенными главным образом на продольных стенах, а в ряде случаев на своде. При отоплении газом и нагреве изделий выше 700°С или мазутом при нагреве выше 1000°С топливо сжигают непосредственно в рабочем пространстве. В случае высокотемпературного нагрева газом с низкой теплотой сгорания применяют подогрев газа или воздуха. Для получения высокой равномерности нагрева применяют рециркуляцию продуктов сгорания.

Первыми и наиболее распространенными проходными механизированными печами являются толкательные [6]. Толканием (рис. 1.2) по поду перемещают плот из слитков, слябов, блюмов или заготовок другой формы.

Рисунок 1.2 - Схема перемещения металла толканием (а) и расположение заготовки на

подовых трубах (б)

К печам с торцовой загрузкой металл подают обычно по рольгангу, расположенному вдоль загрузочных торцов; толкатели с электроприводом

сталкивают металл на загрузочный стол и далее заталкивают в печь в один или два ряда.

При боковой загрузке длинные заготовки задают в печь обычно втаскивающим механизмом с подающими роликами (рис. 1.3). Для предохранения футеровки посадочной стороны от разрушения в под укладывают литые водоохлаждаемые брусья, а в стену против бокового окна загрузки — водоохлаждаемый упор. При интенсивном верхнем обогреве длинных заготовок односторонне нагретый металл холодного посада при загрузке в печь изгибается. Торцы заготовок при проталкивании сильнее изнашивают футеровку пода вдоль боковых стен. В под в этих местах зачастую закладывают толстые металлические брусья.

Ш

Рисунок 1.3 - Толкательная печь Стальпроекта к непрерывному мелкосортному стану

250

Независимо от способа загрузки при неправильном посаде плот из нагреваемого металла может при проталкивании сместиться в поперечном направлении. Во избежание подрезания и разрушения боковых стен в них в нескольких местах по длине печи на уровне пода устанавливают отбойники. При

соприкосновении заготовок с отбойником усилие толкателя передается каркасу, что позволяет предохранить кладку от разрушения, а плот из заготовок сдвинуть к середине печи. Соприкосновение заготовок с отбойниками свидетельствует о ненормальной загрузке или аварийном состоянии печи.

При торцовой выдаче из толкательной печи нагретый металл сталкивают обычно по наклонным брусьям и плитам на приемный рольганг и по нему направляют к стану. Подобная торцовая выдача показана на рис. 1.1.

Нагревательные толкательные печи классифицируют по наличию нижнего обогрева и по теплотехническому режиму нагрева металла (двухзонный и трехзонный режимы). Кроме того, печи разделяют по способу отопления (торцевое, сводовое и боковое), а при торцевом отоплении, когда зоны отопления четко выражены конструктивно, печи классифицируют также по числу зон отопления (двух-, трех- и т.д.).

Преимуществом толкательных печей является то, что проталкивание -наиболее простой и дешёвый метод транспортирования металла через печь. При этом данный тип транспортировки имеет свои недостатки, которые обязательно должны учитываться при проектировании новых печей. Основные недостатки заключаются в следующем [7-9]:

- при перемещении заготовки трутся друг о друга и о подину, что ухудшает качество поверхности металла:

- при движении заготовок образовавшаяся окалина осыпается и создаётся возможность дополнительного окисления;

- осыпающаяся окалина попадает на под печи, реагирует с материалом пода, в результате чего на подине образуются бугры, препятствующие нормальному проталкиванию металла, и возникает проблема удаления окалины;

- печь не может быть без специальных мер освобождена от металла в случае остановки стана, ремонтов или с целью проведения работы по удалению окалины;

- современные печи делаю весьма широкими (до и более 12 м), что крайне затрудняет операцию удаления окалины;

- в толкательных печах без выгорбливания садки возможно проталкивание не более 200 - 250 квадратных заготовок, что ограничивает размеры и производительность печей.

Все эти недостатки толкательных печей в условиях непрерывно возрастающего производства и увеличения длины заготовок привели к необходимости создания печей с механизированным подом, свободных от большинства из этих недостатков (печи с роликовым подом и с шагающим подом или шагающими балками).

Однако капитальные затраты на сооружение печей с шагающим подом на 40-45% выше чем для толкательной печи аналогичной производительности [10]. Сравнивая их с роликовыми печами, надо отметить, что масса оборудования печей с шагающими балками на 1 м2 площади пода на 40% больше, чем роликовых печей. Затворы, применяемые на этих печах, не обеспечивают полной герметизации, и в печь снизу попадет атмосферный воздух.

Таким образом, ввиду вышеперечисленных причин, печи толкательного типа по прежнему являются одними из самых распространенных за счет своей простоты в конструкции и, соответственно, себестоимости, при возможности выполнения устанавливаемых заказчиком требований.

При наличии нижнего обогрева вдоль печи прокладывают глиссажные трубы, по которым движется металл, В томильной зоне глиссажных труб нет, так как в местах соприкосновения заготовки с водоохлаждаемыми трубами металл прогревается хуже, и на его поверхности образуются темные пятна. Поэтому в трехзонных печах с нижним обогревом томильная зона предназначена не только для выравнивания температуры по толщине металла, но и для ликвидации темных пятен на нижней поверхности заготовки.

В настоящее время предпринимаются попытки использования двустороннего нагрева и в пределах томильной зоны, для этого используют мощные глиссажные рейтеры (шины) особой конструкции, в которых отсутствует возможность охлаждения металла снизу. Конструкция таких шин рассмотрена ниже.

Большое значение для работы методических печей имеет способ выдачи металла из печи. Различают торцевую и боковую выдачи металла. При торцовой выдаче необходим толкатель, который выполняет и роль выталкивателя. Для печей с боковой выдачей устанавливают не только толкатель, но и выталкиватель, поэтому такие печи при размещении в цехе требуют больших площадей. Однако с точки зрения тепловой работы печи с боковой выдачей имеют преимущества. При торцовой выдаче через окно выдачи, расположенное ниже уровня пода печи, происходит интенсивный подсос холодного воздуха. Явление подсоса усиливается инжектирующим действием горелок, расположенных в торце томильной зоны. Подсосанный в печь холодный воздух вызывает излишний расход топлива и способствует интенсивному зарастанию подины печи образовавшейся окалиной.

Методические нагревательные печи по сравнению с камерными обеспечивают более высокий к.п.д. и более высокий коэффициент использования топлива в рабочем пространстве, что объясняется наличие методической зоны. Если в камерной печи при температуре в рабочем пространстве 1400°С и нагреве металла до 1200°С температура уходящих продуктов сгорания составляет 1350-1400°С [11], то в методической печи при тех же условиях эта температура составит 850-950°С. Поэтому к.п.д. методических печей может достигать 40-45% [12].

Основными статьями расходной части теплового баланса методических печей являются, %: тепло, затрачиваемое на нагрев металла 30-45; потери тепла с уходящими газами 45-50; с охлаждающей водой 10-15.

Конструкцию методических печей выбирают в зависимости от типа стана и вида топлива. Тип стана определяет производительность печей, толщину применяемой заготовки, температуру нагрева металла и его сортамент. От вида используемого топлива зависит конструкция горелочных устройств [13].

Как было отмечено, при горизонтальном поде квадратные заготовки без взгорбливания проталкиваются через печь, если их общее число не превышает 200. Для увеличения числа заготовок и, как следствие, для увеличения

производительности печи её под делают наклонным вниз по ходу на 6-8°. При этом угле наклона число заготовок, находящихся в печи, можно увеличить до 240-250. Увеличение угла наклона недопустимо во избежание самопроизвольного сползания заготовок.

В виде классического примера рассмотрим одну из печей для мелкосортных станов (рис. 1.4), созданную под руководством В. Р. Именитова. Это трехзонная печь с нижним обогревом и наклонным подом. Применение инжекционных горелок на подогретом до 550°С воздухе позволяет наиболее экономично использовать топливо. Воздух для горения засасывается из атмосферы через расположенный под печью керамический рекуператор из шамотных блоков и систему воздухопроводов. Аэродинамическое сопротивление воздушного пути преодолевается за счет геометрического напора подогретого воздуха, движущегося вверх через рекуператор и воздухопроводы, а также в результате инжектирующего действия горелок.

Похожие диссертационные работы по специальности «Металлургия черных, цветных и редких металлов», 05.16.02 шифр ВАК

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Попов, Евгений Владимирович, 2014 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Справочник конструктора печей прокатного производства, под ред. В. М. Тымчака, т. 1, М., 1970; Иванова Н. И., Перимов А. А., Тымчак В. М., Механизмы ттечей прокатного производства, М., 1972, гл. 1.

2. Э.И. Спивак. Нагревальщик методических печей прокатных станов. М.," Металлургия, 1976. 280 с.

3. Басок Б.И., Курбатов Ю.Л., Новикова Е.В., Лазаренко Т.А., Тарасова Т.В. Определение константы окалинообразования при высокотемпературном нагреве стали с учетом электрофизического воздействия // Донецький нацюнальний техшчний ушверситет. Науков1 пращ. Донецк Металурпя». - 2007. № 9.

4. Скворцов A.A., Акименко А.Д., Кузель М.Я. Безокислительный и малоокислительный нагрев стали под обработку давлением. — М.: Машиностроение, 1968.-270с.

5. Гречишников Я.М., Белов М.Л., Курносов В.В. К выбору импульсной модуляции при двухпозиционном регулировании температуры пламенных печей // ВНИПИ Теплопроект. Конструкции и строительство тепловых агрегатов. 1983, с. 54-60.

6. Гущин С.Н., Казяев М.Д., Лобанов В.И., Юрьев Б.П. Материалы и элементы конструкций печей. УПИ. 1983.

7. Теория, конструкции и расчёты металлургических печей. Том 1. - Под редакцией В.А. Кривандина. - М.: Металлургия, 1986.

8. Кривандин В.А., Марков Б.Л.. Металлургические печи. М.: Металлургия, 1977.

9. Металлургическая теплотехника. Том 2. Конструкция и работа печей. — Под редакцией В.А. Кривандина. - М.: Металлургия, 1986.

10. Справочник конструктора печей прокатного производства. Том 2. - Под редакцией В.М.Тымчака. - М.: Металлургия, 1970.

11. Автоматическое управление металлургическими процессами: Учебник для вузов/А.М.Беленький, В.Ф.Бердышев, О.М.Блинов, В.Ю.Каганов. -М.: Металлургия, 1989. - 384 с.

12. Перетятько В.Н., Темлянцев Н.В., Михайленко Ю.Е. Нагрев стальных слябов. М.: Теплотехник, 2008. - 192 с.

13. Лисиенко В.Г. Интенсификация теплообмена в пламенных печах. - М.: Металлургия, 1979.

14. Кривандин В.А. Филимонов Ю.П. Теория конструкции и расчеты металлургических печей. Том 1. 2-е издание. М.: Металлургия, 1986.

15. Темлянцев М.В., Михайленко Ю.Е. Окисление и обезуглероживание стали в процессах нагрева под обработку давлением. — М.: Теплотехник, 2006. - 200с.

16. Райцес В.Б. Мастерство термиста. -М.: Машгаз. 1961

17. Быков В.В. Расчет на АВМ количества окалины, образующейся при нагреве металла / ВНИИМТ. Сборник научных трудов №24. М.: Металлургия, 1973. 240 с.

18. Быков В.В., Франценюк И.В., Хилков В.М., Щапов Г.А. Выбор режимов нагрева металла. М., Металлургия, 1970,— 169 с.

19. Мэсидоу Ф.К. Регулирование работы прямоточно-противоточной нагревательной печи. / Сб. Нагрев слябов (пер. с англ.). М., Металлургия, 1977, с. 159-178.

20. Кестер Ф., Вик X., Фунгини А. Автоматизированное задание температур зон печи с шагающими балками при помощи ЭВМ. / "Черные металлы" (пер. с нем.), 1992, № 11, С. 15-22.

21. Холлендер Ф., Хьтосман P.JI. Нагревательные печи, управляемые ЭВМ, способствуют оптимальной работе полосовых станов горячей прокатки. / Сб. Нагрев слябов (пер. с англ.), М., Металлургия, 1977, с. 41-66.

22. Воронов Г.В., Гущин С.Н., Казяев М.Д., Лобанов В.И. Топливосжигающие устройства. УПИ. 1983.

23. Бергауз A.JI., Гусовский В.Л., Иванова Н.И. и др. Инжекционные горелки. Каталог-справочник. Стальпроект. М.: ГОСИНТИ, 1982, 27с.

24. Винтовкин A.A. Современные горелочные устройства. М.: Машиностроение-1. 2001 г. 487 с.

25. Иссерлин A.C. Газовые горелки. 3-е издание. Ленинград: Недра, 1973, 192с.

26. Винтовкин A.A. Горелочные устройства. Разработки ОАО «ВНИИМТ» и НПФ «Горелочный центр» с 1997 по 2013 год. Екатеринбург: ВНИИМТ, 2013, 108 с.

27. Сорока Б.С. Газовые промышленные печи и косвенный радиационный нагрев металла. М.: ВНИИЭГазпром, 1972, 63 с.

28. Борко Е.А., Ванюков A.B., Елютин В.П. и др. Проблемы факела в металлургических печах. Под ред. М.А.Глинкова и В.А. Кривандина. М.: Металлургия, 1978, 143 с.

29. Г. М. Дружинин , Н. Б. Лошкарев , А. А. Ашихмин и др. Эффективность регенеративной системы отопления нагревательной печи / Сталь. № 3. 2010 г. С. 71-74.

30. Курносов В.В. Скоростные рекуперативные горелки для нагревательных печей с широким диапазоном регулирования коэффициента воздуха / Совершенствование тепловой работы и конструкций нагревательных печей станов горячей прокатки. М.: МИСиС, 2013 г.

31. Винтовкин A.A., Деньгуб В.В. Новые разработки топливосжигающих устройств / Сталь. М.: Интермет инжиниринг, 2005, №3, С. 120-123.

32. Марчук Г.И. Методы вычислительной математики. - М.: Наука. 1980.

33. Швыдкий B.C., Спирин H.A. и др. Элементы теории систем и численные методы моделирования процессов тепло-массопереноса: Учебник для вузов. М.: Интермет Инжиниринг, 1999. 520 с.

34. Маковский В.А. Эмпирические формулы для выражения температурной зависимости теплофизических свойств стали // Сталь. - 1 961. № 1 - С.88.

35. Тимошпольский В.И., Самойлович Ю.А. Теоретические основы обработки стали в трубопрокатном производстве // Минск: Белорусская книга, 2005. - 303с.

36. Неймарк Б.Е. Физические свойства сталей и сплавов, применяемых в энергетике. Справочник // М.: Эверг4я, 1967. - 239с.

37. Люстерник В.Е. Теплоемкость хромистых нержавеющих сталей // Физика металлов и металловедение. Том 11.- 1961. -№ 3.- 1961. - С.368-374.

38. Быков В.В., Франценюк И.В., Хилков В.М., Щапов Г.А. Выбор режимов нагрева металла. М., Металлургия, 1970,— 169 с.

39. Борт X., Тимман Г., Фойгт X. Оптимизация печей повторного нагрева широкополосного стана горячей прокатки фирмы Групп шталь. / Черные металлы (пер. с нем.), 1992, №8, С.6-13.

40. Шмыков A.A. Справочник термиста // М.: МашГиз, 1961. —390с.

41. Гусовский В.Л., Ладыгичев М.Г, Усачев А.Б. Современные нагревательные и термические печи. М.: Машиностроение. 2001, 656 с.

42. Гусовский В.Л., Лифшиц А.Е., Методики расчета нагревательных и термических печей. М., Теплотехник, 2004, 400 с.

43. Дистергефт И.М. Новый способ уменьшения угара, обезуглероживания металла при нагреве в пламенных печах / Сталь. М.: Интермет инжиниринг, 2008, №1, С. 68-93.

44. Ваткин Я.Л., Ваткин Ю.Я. Трубное производство. М.: Металлургия, 1970. -512 с.

45. Аронович М. С., Лахтин Ю.М. Основы металловедения и термической обработки. М.: Госуд. научно-техн. изд. лит. по черной и цветной мет., 1952-414 с.

46. Эванс Ю.Р. Коррозия и окисление металлов. - М.: Машиностроение, 1962.- 856 с.

47. Губинский В.И., Минаев А.Н.. Гончаров Ю.В. Уменьшение окалинообразования при производстве проката. — Киев: Техника, 1981. — 135с.

48. Гузов Л.А., Ольшанский В.М., Тайц Н.Ю., Шкиндер М.М. Анализ режимов нагрева с точки зрения окисления стали // Изв. вуз. Черная металлургия. 1970. №12. С. 145-146.

49. Штиллер В. Уравнение Аррениуса и неравновесная кинетика. - М.: Мир, 2000.- 176 с.

50. Перетятько В.Н., Кузнецов А.Ф. Горячая прокатка листовой нержавеющей стали. Кемерово: Кемеровское кн. изд-во, 1989. -254 с.

51. Хейленгенштедт В. Новости иностранной литературы. 1937. С.31.

52. Тимошпольский В.И., Самойлович Ю.А., Трусова И.А. и др. Стальной слиток. Нагрев. - Минск: Белорусская наука, 2001. - 879 с.

53. Носов Г.Л., Шайкина А.Е. Нагрев двухслойной пластины // Нагрев и охлаждение стали, теплотехника слоевых процессов: Сб.науч.тр. М.: Металлургия, 1970. №23. С. 47 - 67.

54. Спивак Э.И. Нагревальщик методических печей прокатных станов. - М.: Металлургия, 1976. - 280 с.

55. Самойлович Ю.А. Определение перепада температур в слое окалины, растущем на поверхности нагреваемой стальной // Нагрев и охлаждение стали, теплотехника слоевых процессов: Сб.науч.тр. — М.: Металлургия, 1970. №23. С. 71-81.

56. Курносов В.В., Левицкий И.А. Математическое моделирование нагрева заготовок с переменными теплофизическими характеристиками и теплового режима, соответствующего заданному графику нагрева // Изв. Вузов. Черная металлургия 2012. №5.

57. Курносов В.В., Левицкий И.А., Малахова Л.Е., Прибытков И.А. Математическое моделирование тепловой работы печи малоокисленного нагрева // Изв. Вузов. Черная металлургия 2011. №11.

58. Макаров А.Н.Теория и практика теплообмена в электродуговых и факельных печах, топках, камерах сгорания. Часть 1. Основы теории теплообмена излучением в печах и топках. Тверь: ТГТУ, 2007. - 184 с.

59. Борт X., Тимман Г., Фойгт X. Оптимизация печей повторного нагрева широкополосного стана горячей прокатки фирмы «Групп Шталь». / Черные металлы (пер. с нем.), 1992, .№8, С.6-13.

60. Гольдфарб Э.М., А.Ф.Кравцов, Радченко И.И. Расчеты нагревательных печей. Под ред. Тайца Н.Ю. - Киев: Государственное издательство технической литературы УССР, 1958. - 416 с.

61. Шишкин В.А., Кузнецова Н.П. Исследование теплового состояния и потерь металла с угаром при горячем посаде непрерывно литых слябов в нагревательные печи // Изв. Вузов. Черная металлургия. 2007. №5. С. 5558.

62. «Промышленные печи и тепловые агрегаты. Проведение и контроль выполнения пусконаладочных работ» СТО НОСТРОЙ 2.31.12-2011

63. «Технический отчет по пусконаладочным работам и режимно-наладочным испытаниям печи для нагрева рельсовых накладок на участке по производству рельсовых накладок в цехе рельсовых скреплений филиала ОАО «ЕВРАЗ НТМК «НСМЗ» по адресу: Свердловская обл., г. Н.Салда, ул. Энгельса 1, д.1» ОАО «ВНИИМТ», г. Екатеринбург, 2013г.

64. Методика теплотехнических испытаний и контроля эксплуатационных показателей работы печей - Свердловск, ВНИИМТ. - 1978. - 50с

65. Шорин С.Н. Теплопередача. М.-Ленинград: ГИЗЛСА, 1952 - 340 с.

66. Беннетт К. О. , Майерс Д. Е. Гидродинамика, теплообмен и массообмен, М., 1966

67. Шорин С.Н. Теплоперенос, М.: Высшая школа, 1964. - 490 с.

68. Гусовский В.Л., Лифшиц А.Е. Методики расчета нагревательных и термических печей. М., Теплотехник. 2004, 395 с.

69. Петров Ю.Н., Гурьянов Г.В. Бобанова Ж.И. Электролитическое осаждение железа. Кишенев: Штиинца, 1990. - 194 с.

70. Архаров В.И. Окисление металлов. -М.: Металлургиздат, 1945. - 171с.

71. Темлянцев М.В., Темлянцев Н.В. О некоторых особенностях состава окалины, образующихся на марганцовистых сталях при

высокотемпературном нагреве // Изв. вуз. Черная металлургия. 2005. №8. С. 69-70.

72. Темлянцев М.В., Стариков B.C., Журавлев Б.К. Исследование окисления низколегированных кремнемаргацновистых сталей при нагреве в электрических печах сопротивления // Изв. вуз. Черная металлургия. 2004. №4. С. 47-49.

73. Маковский В.А. Эмпирические формулы для выражения температурной зависимости теплофизических свойств стали // Сталь. - 1961. - №1-С.88.

74. Беленький A.M., Дубинский М.Ю., Партии В.Н. Проблемы измерения температуры в металлургии // Международный конгресс пече-требостроения: тепловые режимы, конструкции, автоматизация и экология - М.: Теплотехник, 2004. - С. 78-85.

75. Беленький A.M., Дубинский М.Ю., Бурсин А.Н., Калимулина С.И. Энергоэффективность металлургической и машиностроительной отраслей России (оценка, анализ, предложения) // Энергосбережение - теория и практика: IV Международная школа-семинар молодых учёных и специалистов. -М.: МЭИ, 2009. С. 109-113.

76. Беленький A.M., Бурсин А.Н., Кадушкин A.B., Калимулина С.И. Современные методы и средства контроля температурных режимов работы печных агрегатов // Печные агрегаты и энергосберегающие технологии в металлургии и машиностроении: IV Международная научно-практическая конференция. - М.: МИСиС, 2008. - С.62 - 67.

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.