Слиток с жидкой сердцевиной (стр. 5 из 6)
Из табл. 2.5.1 видно, что расчетная температура печи удовлетворительно совпадает с экспериментальными данными, в течение первых двух часов выдержки без подачи газа (время нагрева 0-120 минут). Максимальное отклонение расчетной температуры печи от фактической к концу выдержки (180 минута нагрева) составило 34 °С. В последующие 25 минут (180-205 минут нагрева) расхождение в расчете температуры печи объясняется тем, что в экспериментальном нагреве после истечения времени выдержки был установлен постоянный расход газа 2000 м3/ч. После истечения, периода выдержки программой предусмотрена установка максимальной тепловой мощности (максимального расхода газа), до достижения контрольной температуры томления с последующим сокращением расхода топлива для обеспечения поддержания постоянной температуры печи.
Удельный расход условного топлива за нагрев по показаниям стационарного прибора на щите КИПиА составил 2,43 кгут/т, по расчетным данным 2,32 кгут/т, что является удовлетворительной точностью для расчетов. Анализ температурного поля слитков показал, что в момент выдачи в прокат (время нагрева 3 часа 45 минут (225 мин)) в донной части слитка была небольшая зона металла с температурой 1138 °С при средней по массе температуре 1265 °С.
Расчетный угар металла в момент выдачи составил 0,9 % от массы слитка (112,5кг). Изменение температуры торцов раската на ножницах показало, что температура головной части всех 12 слитков была в пределах 1235-1260 °С (по технологической инструкции 1200-1230 °С), донной части – 1210-1235 °С (по технологической инструкции 1160-1190 °С).
Температура внутри слитка должна быть не менее 1150-1160 °С. Поэтому время нагрева данной садки должно составлять 4 часа, т.е. на 15 минут больше.
На основе численных исследований разработана технология нагрева слитков с различным содержанием жидкой сердцевины в момент посада с учетом технологического состояния нагревательного колодца.
Суть технологии, уже применяемой на комбинате и других предприятиях, состоит в том, что после посада слитков в нагревательный колодец делается выдержка их без подачи топлива (кроме того газа, который подается через байпас), длительность, которой зависит от содержания жидкой сердцевины в слитках. Затем по истечении времени выдержки, слитки нагревают либо по стандартной технологии (включается максимальный расход газа в I периоде и задается контрольная температура в ячейке во II периоде нагрева), либо ограниченным расходом топлива в I периоде, составляющим 0,2-0,5 от максимального расхода до заданной контрольной температуры во II периоде.
Таким образом, нагрев слитков с жидкой сердцевиной осуществляется по трех стадийному режиму:
I- выдержка без подачи топлива;
II- нагрев при заданной тепловой мощности до контрольной температуры печи;
III - томление при заданной контрольной температуре в рабочем пространстве.
Продолжительность выдержки без подачи топлива зависит от технического состояния ячейки и количества газа, поступающего в горелочное устройство через байпас. Характерной особенностью нагревательных колодцев является то, что при полном закрытии регулировочного клапана и даже отсечного клапана некоторая часть газа все равно подается в горелку через байпас для безопасного зажигания факела при включении ячейки в режим нагрева.
Техническое состояние нагревательного колодца определяется состоянием кладки стен, крышки, песочных затворов, состоянием керамического рекуператора и других показателей, и характеризуется величиной мощности холостого хода, т.е. потерями тепла рабочим пространством. Мощность холостого хода ячейки легко определяется по расходу топлива, когда в рабочем пространстве колодца длительное время поддерживается заданная температура (обычно температура томления), а расход газа остается постоянным.
Более сложно определить расход газа, подающегося в рабочее пространство по байпасной линий. Измерить эту величину по стационарному прибору расхода газа на ячейку на представляется возможным, поскольку она находится в зоне нечувствительности прибора и вероятно составляет для колодцев блюминга–2 100-150 м3/ч. Определение расхода газа через байпас с некоторой погрешностью возможно путем прямого измерения перепада давления на измерительной диафрагме нагревательного колодца при полном закрытии отсечного клапана.
Для получения обобщенных результатов в расчеты для определения длительности выдержки без подачи топлива введена величина Мхх - Мб, где
Мхх = Vхх´
Мб = Vб´
где Мхх – мощность холостого хода ячейки, кВт;
Мб – мощность подаваемая по байпасной линии, кВт;
Vхх – расход газа при холостом ходе ячейки, м3/ч;
Vб – расход газа по байпасной линии, м3/с;
– теплота сгорания газа – 7118 кДж/м3 (1700 ккал/м3).Результаты расчетного времени выдержки слитков с жидкой сердцевиной в нагревательном колодце блюминга №2 в зависимости от времени стрипперования и посада после конца разливки, для величины Мхх - Мб= 900, 1000, 1100 и 1200 кВт представлены в табл. 2.5.2 отдельно для садки из 12 слитков массой 12,5 т и садки из 16 слитков массой 8,4 т. С помощью ТТЛ комбината определено, что величина Мхх - Мб» 1000 кВт. Как видно из таблицы 2.5.2, при Мхх - Мб = 1000 кВт и времени стрипперования 30 минут от конца разливки (как в настоящее время принято на мет комбинате) время выдержки без подачи газа изменяется от 180 до 120 минут при изменении времени посада от 60 до 120 минут от конца разливки для слитков массой 12,5 т и от 126 до 27 минут при изменении времени посада от 60 до 90 минут для слитков массой 8,4 т.
Таким образом, слитки массой 12,5 т, охлаждавшиеся на воздухе более 120 минут после конца разливки могут нагреваться по стандартной технологии, а слитки массой 8,4т по стандартной технологии могут нагреваться по истечении 90 минут после окончания разливки.
Результаты расчетов теплового состояния 12,5–тонных слитков, нагретых по предлагаемой технологии, представлены в табл. 2.5.3, а до новой и старой временным инструкциям комбината – в табл. 2.5.4. При выполнении расчетов принято, что время стрипперования слитков составляет 30 минут от конца разливки, Мхх - Мб = 1000 кВт, расход газа холостого хода ячейки Vxx = 630 м3/ч, расход газа через байпас Vб=126 м3/ч, теплота сгорания топлива 1700 ккал/м3, сталь – М3ПС, температура металла в момент разливки 1570 °С. В графах «выдержка на байпасном газе», «время кристаллизации» и «время готовности к прокатке (время нагрева)» указано время от начала нагрева. При выполнении расчетов принято, что нагрев слитков начинается при температуре в рабочем пространстве колодца 800°С. Готовность слитка определяется полным завершением процесса кристаллизации и отсутствием внутри слитка даже очень малого объема металла с температурой ниже 1150 °С. Для удобства восприятия результатов рядом с графой «Время от конца разливки» приведена графа «t °С посада», которая определялась по методике, действующей на комбинате.
Следует отметить, что более точной характеристикой теплового состояния слитков является время стрипперования и время посада от конца разливки. Как видно из табл. 2.5.3, существует оптимальная продолжительность охлаждения слитков на воздухе, которая обеспечивает минимальный угар металла. Для 12,5–тонных слитков при стрипперовании через 30 минут после окончания разливки оптимальным временем посада следует считать 90-120 мин (1,5-2,0 часа от конца разливки). Слитки, посаженные через 135 минут (2 часа 15 минут) от конца разливки могу быть нагреты с минимальной тепловой мощностью в I периоде, равной мощности холостого хода ячейки. В таблице приведен результат такого режима нагрева. Однако в практической работе для таких слитков расход газа в первом периоде следует устанавливать выше расхода газа холостого хода ячейки, поскольку мощность холостого хода величина не постоянная и зависит от технического состояния колодца в данный момент.
Слитки, посаженные в колодец через 150 минут после окончания разливки, следует нагревать в соответствии с действующей технологической инструкцией, а температура томления может составлять 1280-1290 °С. Результаты расчетов теплового состояния слитков, нагретых по новой временной технологической инструкции комбината, приведенные в табл. 2.5.4, показывают, что время выдержки без подачи газа занижено, а для слитков с температурой посада 975 °С (время посада от конца разливки 60 минут) занижено и общее время нагрева, в результате чего процесс кристаллизации к моменту выдачи еще не завершился. Для завершения кристаллизации необходимо увеличить время нагрева на 20 минут.
Сокращение времени выдержки слитков в колодце без подачи газа приводит к увеличению длительности процесса кристаллизации и увеличению угара металла. Так, при температуре посада металла 940 °С (время посада 75 минут от конца разливки) и времени выдержки без подачи топлива 60 минут, кристаллизация слитков в колодце завершается через 261 минуту от начала нагрева. При общем времени нагрева 270 минут угар металла составляет 1,325 % от массы слитков.
Если время выдержки без подачи топлива увеличить до 140 минут (предлагаемая технология, табл. 2.5.3), то кристаллизация слитка завершится через 178 минут при общем времени нагрева 180 минут (на 1,5 часа меньше), а угар металла составит 0,815 % (на 0,51 % меньше). Это означает, что угар металла на каждом слитке снизится на 63 кг, т.е. на 760 кг на одной садке.