Влияние технологических режимов плавки медного сульфидного сырья в печи Ванюкова на износ огневой поверхности кессонов

• Автор: Вернигора, Антон Сергеевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 157 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Применение водоохлаждаемых элементов в конструкциях металлургических агрегатов.

1.2. Тепловые нагрузки, возникающие на водоохлаждаемых элементах печи Ванюкова.

1.3. Возможность химической коррозии водоохлаждаемых элементов.

Образование гарнисажа.

Коррозионные процессы на поверхности меди.

1.4. Моделирование физикохимических процессов.

1.5. Выводы и постановки задачи исследований.

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИИ, УСЛОВИЙ РАБОТЫ И ИЗНОСА КЕССОНОВ, А ТАКЖЕ ОСНОВНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ПЕЧИ И ИХ СТАБИЛЬНОСТИ.
2.1. Особенности применения кессонов в конструкции печи Ванюкова.
2.1. Общие показатели работы печи Ванюкова и анализ причин нестабильности
Краткие общие сведения о ПВ на ОАО СУМЗ.
Анализ основных параметров плавки.
2.2. Анализ типов разрушений кессонов
Основные характерные типы износа огневой поверхности кессонов ПВ
2.3. Выводы по главе 2.
ГЛАВА 3. АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ РАЗРУШЕНИЯ ВОДООХЛАЖДАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПЕЧИ ВАНЮКОВА В РЕЗУЛЬТАТЕ ТЕПЛОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ РАСПЛАВА.
3.1. Исследование теплового воздействия шлакового расплава на стеновые кессоны печи Ванюкова.
Схема передачи тепла от расплава охлаждающей воде.
Методика проведения измерений.
Результаты измерений и их анализ
3.2. Исследование распределения температур в теле кессона при помощи математического
моделирования.
Расчетная область.
Граничные условия.
3.3. Анализ распределения температур в теле кессона в стационарном режиме
Схема решения математической модели.
Результаты решения.
Анализ полученных результатов
3.4. Анализ распределения температуры в теле кессона при обрушении гарнисажа
Теплоотдача при фазовом переходе. Задача Стефана.
Решение задачи Стефана методом выпрямления фронта
Результаты решения.
3.5. Выводы по главе 3
ГЛАВА 4. АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ ХИМИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ ВОДООХЛАЖДАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
4.1. Исследование химического состава огневой поверхности кессонов и гарнисажа
Анализ рабочей поверхности кессона.
Анализ химического состава гарнисажа.
4.2. Термодинамический анализ вероятности химического разрушения
4.3. Лабораторные исследования возможности химической коррозии медных кессонов
Описание лабораторной установки
Проведение эксперимента
Результаты.
Проведение опытов по коррозии в атмосфере БО
4.4. Выводы по главе 4..
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В среднем, каждый литр (килограмм) воды, при использовании испарительного охлаждения, будет отводить в раз больше тепла, чем при обычном, водяном охлаждении. При этом получаемый пар, давлением 3- МПа, можно использовать для хозяйственных нужд. Позже, водоохлаждаемые элементы стали применять и в конструкции агрегатов других плавильных процессов: элсктроплавкс, кислородно-факельной и взвешенной плавках, процессе АдотеИ в качестве закладных (Рисунок 2) и прикладных кессонов [1, 4, 5, 6, 7]. Однако специфика работы водоохлаждаемых элементов печи Ванюкова и других пиромсталлургических процессов сильно различается. В шахтной печи кессоны, в основном, контактируют не с расплавом, а с продвигающейся по шахте печи шитой и горячими газами. Рисунок 2. Используемые в качестве закладных, кессоны также напрямую не контактируют с расплавом. Физические и химические процессы, протекающие в ванне расплава довольно сложны и, в настоящее время, невозможно достаточно полно их описать с помощью математического аппарата и, тем самым, прогнозировать их протекание. Так же сложно описать влияние ванны на элементы ограждения печи. В период внедрения процесса в промышленную эксплуатацию разработчиками были проведены ряд работ [8 - ] по определению характеристик процесса, в том числе были исследованы режимы работы водоохлаждаемых элементов печи. Анализируя результаты измерений тепловых нагрузок, можно отметить, что величина их на различных охлаждаемых элементах значительно колеблется, в зависимости от условий. Измерения проводились, главным образом, на наиболее ответственных элементах или группах элементов. По всем кессонированным элементам в отдельности и для всего разнообразия условий, полученные данные (несмотря на их большой объем) не дают исчерпывающей информации. Наиболее нагруженным, по результатам измерений, оказался первый (фурменный) ряд кессонов [8] (Таблица 1). Повышенные тепловые нагрузки, обусловлены большим выделением тепла в фурменной зоне. Необходимо отметить, что измерение тепловых нагрузок проводилось па промышленных печах, однако производительность этих печей была существенно, на -%, ниже, чем у современных шрегатов. Таблица 1. Большое количество исследований и обобщений результатов, полученных из разных источников, для различных барботажных металлургических агрегатов, было проведено А. В. Гречко и представлены в работах [-]. В работе [] приведены экспериментальные данные и рассчитаны зависимости тепловых нагрузок по высоте плавильных и фьюминговых печей. В работах [, ] обобщены и проанализированы экспериментальные данные (литературные и автора статьи) по теплообмену в ваннах пирометаллургических агрегатов черной и цветной металлургии с получением аналитических зависимостей для ориентировочных тепловых расчетов. По результатам исследований теплообмена на фьюминговых и плавильных печах цветной металлургии рекомендуются критериальные зависимости для расчетов тепловой работы кессонов в шлаковых и штейновых расплавах в условиях барботажа и спокойной ванны. В работе [] получены аналитические зависимости и приведены экспериментальные данные, позволяющие провести анализ нестационарности тепловой работы барботажных агрегатов в случае отключения — включения дутья. В работе [] рассмотрены вопросы формирования гарнисажа и особенности тепловой работы ксссонированных агрегатов. В работе [] проанализированы режимы устойчивой тепловой работы барботажных ксссонированных печей при плавке инертных материалов. В работе [] сделана попытка смоделировать тепловую работу закладных кессонов. Расчет авторами проводился для двух различных условий: для работы в условиях гарнисажной футеровки (Рисунок 3) и огнеупорной футеровки (Рисунок 4). Рисунок 3. В условиях стационарного теплообмена, схема (рисунок 6) приводит к задаче расчета теплообмена для системы последовательно соединенных термических сопротивлений в стенке, состоящей из нескольких слоев. I -го слоя; - толщина I -го слоя; и Т, - соответственно температуры по 1-го слоя границам слоя. Гцод - коэффициент теплоотдачи от тела кессона к охлаждающей воде; Т^д -температура охлаждающей воды.