Совершенствование процесса нагрева углеродных изделий в печах обжига

• Автор: Панченко, Валерий Иванович
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 156 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И КОНСТРУКЦИЙ ПЕЧЕЙ ОБЖИГА УГЛЕРОДНЫХ ИЗДЕЛИЙ

1.1. Основные процессы при обжиге

1.2. Анализ конструкций печей.

1.3. Анализ тепловой работы печей.

1.4. Постановка задач исследования

2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ .

2.1. Измерение параметров процесса обжига

2.2. Методика составления материальных и тепловых

балансов печей обжига углеродных изделий

Выводы .
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБЖИГА В СУЩЕСТВУЮЩИХ КОЛЬЦЕВЫХ ПЕЧАХ
3.1. Экспериментальные исследования при существующем
режиме нагрева
3.1.1. Равномерность нагрева углеродных изделий
3.1.2. Условия протекания тепловых процессов при обжиге. .
3.2. Совершенствование процесса обжига
3.2.1. Равномерность нагрева углеродных изделий
3.2.2. Совершенствование режима обжига
Выводы.
4. РАЗРАБОТКА УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫХ ТЕПЛОВЫХ СХЕМ
ПЕЧЕЙ ОБЖИГА
4.1. Тепловые схемы термодинамически идеальных печей обжига, конструктивные и технологические возможности их практической реализации.
стр.
4.2. Обоснование выбора конструктивной схемы камеры
кольцевой многокамерной печи
Выводы
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПДОВЫХ ПРОЦЕССОВ И РАВНОТЛЕРНОСТИ
НАГРЕВА В 0ПЫТН0ПР0ШШЛЕНН0Й КАМЕРЕ ПЕЧИ.
5.1. Особенности конструкции и процесса обжига в опытнопромышленной камере.
5.2. Равномерность нагрева
5.3. Качество обожженных изделий .
6. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ПРОЦЕССА НАГРЕВА В ОПЫТНОПРОМШШГЕННОЙ КАТЛЕРЕ ПЕЧИ.III
6.1. Физическая модель процесса обжига в опытнопромышленной камере и ее математическое описание . III
6.2. Приближенная методика расчета режима нагрева в опытнопромышленной камере
ОБЩИЕ ВЫВОДИ .
ЛИТЕРАТУРА


Конечная температура термической обработки изделий зависит от их вида и назначения. Изделия, для которых обжиг является конечной стадией термической обработки, нагревают до температуры °С [4,]. Изделия, которые после обжига подвергаются вторичной термической обработке, должны быть нагреты до 0-0 °С [б,б]. Окончание процесса формирования изделия определяется показателями качества, в частности, удельным электросопротивлением заготовки. Оно в основном зависит от состояния мостиков между соседними частицами наполнителя и является очень чувствительным параметром как макро-, так и мшсроструктурных изменений заготовки []. После окончания обжига изделия охлаждают. Охлаждение начинается с периферии. В начале охлаждения наружных слоев изделия центральная его часть имеет тенденцию к росту температуры в течение некоторого времени, что вызывает усадку. По мере охлаждения внешние слои изделия начинают сжиматься, что приводит к некоторому уменьшению внутренних напряжений. Но дальше охлаждение внешних частей опережает охлаждение внутренних, что снова усиливает внутренние напряжения. Возникшие внутренние напряжения могут привести к разрушению заготовки (образуются трещины). Это обстоятельство требует замедления охлаждения. Необходимо отметить, что в реальной обжиговой печи процессы протекают еще сложнее потому, что нагрев как одной заготовки, так и всех изделий, загруженных в камеру, происходит неравномерно. В обжиговой камере наряду с основными процессами коксования пека (связующего) протекают вторичные процессы - разложение углеводородных газов на раскаленных поверхностях обжигаемых заготовок. Углеводородные газы разлагаются с образованием твердого углерода, который в виде твердого слоя откладывается в порах и на поверхностях обжигаемых заготовок. В результате выход кокса повышается, происходит блокирование пор, уменьшение пористости и повышение прочности изделий. Существенный вклад в изучение технологии обжига и ее совершенствование внесли Е. Ф.Чалых, А. С.Фиалков, А. И.Атманский, И. Ф. Сухоруков, Т. Л.Молокова, Э. А.Колодин, В. П.Соседов и другие. Обжиг углеродных изделий в промышленных печах производится в засыпке, которая предохраняет заготовки от деформации и выгорания []. К засыпке предъявляются определенные требования: высокая плотность, инертность по отношению к изделиям и огнеупорному кирпичу, достаточная газопроницаемость, малая адсорбционная способность; дна не должна спекаться, плавиться и прикоксовываться к изделиям. В литературе приводятся сведения об упаковке заготовок в песке и шлаке. Унифицированной засыпки для обжига углеродных заготовок не существует. Фракционный состав засыпки изменяется в пределах 0,5-8 мм. Подбор состава и фракционности засыпки осуществляется чисто эмпирически [9,II]. Применяемые засыпки являются результатом практики длительного изучения их влияния на качество обжигаемых изделий. Передача тепла к обжигаемым заготовкам осуществляется через кладку стенок кассеты и окружающий их слой засыпки теплопроводностью, поэтому лучшие результаты обжига получаются при применении засыпки с большей теплопроводностью. В начальной стадии термической обработки в заготовке создаются градиенты концентраций. Частз связующего вещества в жидко-пластичном состоянии перемещается от центра к поверхности заготовки, а затем пропитывает окружающую изделие засыпку [,]. Адсорбционные свойства засыпки в этот период нагрева существенным образом влияют на выход связующих веществ из заготовки [9,П]. Экспериментальными исследованиями [] обосновано наиболее оптимальное сочетание свойств засыпочных материалов, в основу которых положены минимальная сжи>маемость и адсорбционная способность. Этому сочетанию свойств полностью отвечают металлическая засыпка и кварцевый песок, которые рекомендуются к внедрению. Из углеродистых материалов лучшим сочетанием свойств обладает термоантрацит фракции 4-0,5 мм []. Обжиг углеродных изделий проводится как в электрических, так и в пламенных печах. По принципу действия обжиговые печи можно разделить на печи периодического и непрерывного действия [з].