Совершенствование тепловой работы электрических одностопных колпаковых печей с целью повышения производительности и снижения энергозатрат

• Автор: Калимулина, Светлана Игоревна
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 118 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Тенденции развития агрегатов для термообработки холоднокатаной полосы ,

1.2 Направления совершенствования тепловой работы и теплообмена в колпаковых печах

1.3 Методы исследований тепловой работы колпаковых печей

1.4 Метод математического моделирования тепловой работы колпаковых печей

1.5 Цель исследования и постановка задачи

2. ИЗУЧЕНИЕ ТЕПЛОВОЙ РАБОТЫ ОДНОСТОПНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛПАКОВЫХ ПЕЧЕЙ МАГНИТОГОРСКОГО КАЛИБРОВОЧНОГО ЗАВОДА
2.1 Техническое обеспечение процесса исследования тепловой работы электрической колпаковой печи

2.2 Методика проведения эксперимента

2.3 Экспериментальное исследование тепловой работы одностопной электрической колпаковой печи МКЗ
2.3.1 Характеристика и технологические особенности колпаковых печей МКЗ
2.3.2 Результаты эксперимента и их анализ
2.4 Выводы к главе 2
3. РАЗРАБОТКА ПОЛНОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ТЕПЛОВОЙ РАБОТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ КОЛПАКОВОЙ ПЕЧИ
3.1 Постановка задачи
3.2 Постановка внешней задачи теплообмена
3.3 Постановка внутренней задачи теплообмена
3.3.1 Процедура расчета температурного поля стального рулона
3.3.1.1 Решение модельных задач теплопроводности
3.3.1.2 Решение двумерной нелинейной задачи теплопроводности в рулоне методом расщепления
3.3.2 Процедура расчета радиационного теплообмена в пространстве между рулонами
3.3.3 Процедура расчета температурного поля стопы рулонов
3.4 Решение сопряженной задачи теплообмена
3.5 Результаты расчета
3.6 Адаптация модели
3.7 Выводы к главе 3
4 ИЗУЧЕНИЕ ТЕПЛОВОЙ РАБОТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ КОЛПАКОВОЙ ПЕЧИ ЗАВОДА . II
4.1 Характеристика и технологические особенности колпаковой печи завода . II
4.2 Результаты эксперимента и их анализ
4.3 Математическая модель радиационноконвективного нагрева рулонов в электрической колпаковой печи
4.4 Адаптация модели
4.5 Выводы к главе 4
5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ТЕПЛОВОЙ РАБОТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛПАКОВЫХ ПЕЧЕЙ
5.1 Рекомендации для ОАО Магнитогорский калибровочный завод
5.2 Рекомендации для завода II . II
6. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
7. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ


М. Беленького, В. Ф. Бердышева, Е. В. Гусева, . I. Каганова, В. А. Кривандина, В. В. Копцева, И. А. Левицкого, БС. Мастрюкова, В. И. Миткалинного, Н. В. Птах, В. И. Титова и др. Настоящая работа посвящена совершенствованию тепловой работы электрических колпаковых печей для отжига стальной ленты с использованием метода математического моделирования и натурного промышленного эксперимента. В главе 1 рассмотрена область применения, состояние, тенденции и перспективы развития печей данного типа. Выполнен анализ технологических и теплотехнических особенностей их работы, результатов экспериментальных, аналитических и численных методов исследования тепловой работы колпаковых печей, на основе которого определены задачи, цели и методика проведения исследования. В главе 2 изложены и проанализированы экспериментальные результаты опытного отжига плотносмотанных рулонов ленты в электрической одностопной колпаковой печи без принудительной циркуляции защитной атмосферы в подмуфельном пространстве в цехе ленты холодной прокатки ОАО1 Магнитогорский калибровочный завод. Выявлены причины медленного и неравномерного, как по высоте, так и по сечению, нагрева стопы рулонов ленты по этому способу, подтверждена существенная неравномерность температурного поля в садке. Установлена целесообразность совершенствования и интенсификации радиационного теплообмена между муфелем и поверхностью рулонов таким образом, чтобы снизить неравномерность нагрева рулонов как по сечению, так и по высоте садки. Также подтверждена необходимость совершенствования конструкции нагревательного колпака для снижения затрат электроэнергии на нагрев колпака, что позволит перераспределить тепловые потоки и интенсифицировать теплообмен в системе нагревательный колпакнагревателимуфель. Глава 3 посвящена разработке полной математической модели радиационного нагрева стопы рулонов ленты в электрической одностопной колпаковой печи. Выделены основные блоки математической модели, а именно внешняя задача теплообмена, описывающая теплообмен в рабочем пространстве печи внутренняя поверхность нагревательного колпака муфель нагреватели внутренняя задача теплообмена в подмуфельном пространстве, включающая передачу тепла вну три рулона и теплообмен поверхности рулонов и муфеля сопряженная задача теплообмена. Модель адаптирована но экспериментальным данным исследования тепловой работы электрической колпаковой печи ОАО МКЗ. В главе 4 представлены и проанализированы результаты экспериментального исследования тепловой работы электрических одностопных колпаковых печей с принудительной циркуляцией защитной атмосферы, завода . II Румыния. В математической модели, представленной в главе 3, произведен учет конвективного теплообмена, обусловленного циркуляцией защитной атмосферы. С использованием полученных экспериментальных данных произведена адаптация модели по коэффициенту конвективной теплоотдачи. Глава 5 посвящена выработке рекомендаций по совершенствованию тепловой работы электрических колпаковых печей без принудительной циркуляцией защитной атмосферы и при ее наличии. Результаты экспериментального исследования процесса нагрева плотносмотанных рулонов стальной ленты в электрических одностопных колпаковых печах при радиационном и смешанном радиационноконвективном способах нагрева садки. Расчетные и экспериментальные данные о влиянии различных параметров садки и агрегата ширина зазора между рулонами, вид защитной атмосферы, характер ее движения, материал футеровки и т. Впервые сформулированную и доказанную расчетным путем возможность достижения технологической задачи отжига в электрических одностопных колпаковых печах без принудительной циркуляции защитной атмосферы, что позволяет существенно упростить и удешевить технологический процесс. Новые данные по влиянию конструкции нагревательного колпака электрической колпаковой печи на техникоэкономические показатели ее работы. Показано, что применение футеровки из волокнистых огнеупорных материалов приводит к сокращению длительности отжига и экономии до электроэнергии.