математичні труднощі.
У процесі нагрівання метал піддається окисленню, причому в міру просування металу до торця видачі товщина шару окалини збільшується. Окалина являє собою насамперед значне теплове опір: встановлено, що перепад температури в шарі окалини досягає 100 С і більше. Але цим вплив окалини на процес нагрівання не обмежується. Окалина має відмінні від металу радіаційні властивості (спектральні ступінь чорноти і поглощательную здатність), що також впливає на теплообмін випромінюванням.
У методичних печах підприємств чорної металургії нагріванню піддаються більше двох з половиною тисяч різних марок сталей, кожна з яких характеризується своїми величинами теплопровідності і теплоємності, залежними від температури. Це вкрай ускладнює математичну модель, для численних марок сталей.
Відповідно до рівнянням енергетичного балансу існує три рівня споживання енергії. Перший рівень характеризується ефективною поглинанням тепла сляби в процесі нагріву, і становить 60% загальної енергії. У другому рівні нагрів відбувається за рахунок згорання палива, складаючи 20 - 30%. Під час третього рівня, тепло поглинається за рахунок випромінювання поверхні і інших витоків енергії, обумовлених структурою печи. Таким чином, температура відхідних продуктів згоряння є змінною, яка контролює витрату енергії.
Існують два види втрат енергії, причиною яких є що йдуть продукти згоряння палива та втрати тепла, пов'язані з неповним згорянням палива. Отже, схема дослідження збереження енергії включає зменшення температури відхідних продуктів згоряння та підвищення ефективності згоряння палива.
Таким чином, нагрівальні печі металургії та машинобудування сьогодні і в найближчому майбутньому повинні забезпечувати:
- високу рівномірність і стандартність нагрівання виробів на основі управління процесами руху газів і спалення палива;
- глибоку утилізацію теплоти відхідних газів на рівні КІТ = 85 - 90%, зокрема з застосуванням малогабаритних регенераторів для нагрівання повітря і, у разі необхідності, газоподібного палива з дотриманням екологічних вимог;
- мінімальні втрати теплоти на розігрів футерування і через елементи конструкції печей в довкілля шляхом використання вогнетривких і теплоізоляційних волокнистих виробів;
- малоокіслітельний режим нагріву зі зниженням втрат металу в окалину до 0,5% маси нагріваються виробів.
Актуальним науковим напрямком розвитку нагрівальних печей є розробка нових пальникових пристроїв для об'ємного спалювання палива з високотемпературним повітрям, а також систем опалення нагрівальних і термічних печей з малогабаритними регенераторами.
2. Конструкція агрегату і технологічний процес
Методична піч - це агрегат безперервної дії для нагрівання металу перед його прокаткою або куванням. У даному проекті розглядається методична піч стану 3000 комбінату імені Ілліча.
Нагрівання слябів виробляється в нагрівальних семізонних печах з кроку балками, з двостороннім нагріванням, з торцевим посадом і видачею.
Піч має 7 технологічних зон, в тому числі, перша зона об'єднує верхні і нижні пальники біля торця завантаження перед димарем. Далі по ходу металу розташовано 3 зони зверху (3,5,7) і 3 зони знизу (2,4,6).
Піч по довжині має 4 ділянки. Перший з боку завантаження - методична зона має одну зону подачі палива. Далі по ходу металу ділянка форсованого нагріву слябів має дві зони подачі палива - верхня (зона 3) і нижня (зона 2). Третій ділянку нагріву слябів до кінцевої температури поверхні має верхню (зона 5) і нижню (зона 4) - зони подачі палива. Остання, четверта, ближче до сторони видачі - томильную ділянку, має верхню (зону 7) і нижню (зону 6) подачі палива.
Розглянемо призначення зон. Методична зона (перша по ходу металу) - характеризується змінною по довжині температурою. У цій зоні метал поступово підігрівається до надходження в зону високих температур (зварювальну) щоб уникнути виникнення надмірних термічних напруг. Тут здійснюється повільне нагрівання металу в інтервалі температур від 0 до 500 Вє C, що особливо важливо для високоякісних легованих сталей. Разом з тим методична зона являє собою протиточний теплообмінник. Знаходяться в стані теплообміну димові гази і метал рухаються назустріч один одному. Метал нагрівається димовими газами, тобто утилізує тепло димових газів, що відходять із зон високих температур. Загальне падіння температури димових газів в методичній зоні досить значно. Зазвичай в зоні високих температур методичних печей температура газів тримається на рівні 1300-1400 Вє C, наприкінці ж методичної зони вона знаходиться в межах 850-1100 Вє C. Методична зона значно збільшує коефіцієнт використання палива, який досягає 40-45%.
Наступні по ходу металу - Зварювальні зони або зони високих температур. У цих зонах здійснюється швидкий нагрівання поверхні заготовки до кінцевої температури. Для інтенсивно...
