Исследование и разработка энергоэффективной технологии нагрева металла и конструкции нагревательной печи

• Автор: Попов, Евгений Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 152 с. : ил.

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

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»
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 B.JI., Оркин Л.Г., Кривошеин А.Д., Кривандин В.А., Беленький А.М., 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.

Такая газодинамика потребовала введения в конструкцию горелки своего собственного дымоотводящего тракта с последующим соединением в общий дымовой коллектор и далее через дымосос в дымовую трубу. Применение новых горелок позволило упростить систему дымоудаления, устранив подземные борова, заменив её металлическими дымопроводами, монтируемыми на верху печи и выводящими продукты сгорания в металлическую дымовую трубу, смонтированную непосредственно около печи или за пределами цеха [31].
Рисунок 1.17-Регенеративные горелки фирмы «У8»
Отметим также некоторые недостатки данных горелок.
В настоящее время создан ряд типоразмеров рекуперативных и регенеративных горелок, тепловая мощность которых не превышает 500 кВт (для первых) и 400 кВт (для вторых). Этот недостаток не проявляет себя при строительстве печей небольшой тепловой мощности, например, для камерных с выдвижным подом.
Но для крупных методических и проходных печей необходимо устанавливать большое количество таких горелок, что при их высокой стоимости резко удорожает строительство. Высокая стоимость горелок, в общем и целом, оправдана, поскольку в понятие горелки входит не только само газосжигающее устройство, но и рекуператор (или регенератор), обвязка с регулирующей и измерительной арматурой и электронный блок управления горением газа. Для