Тепловые расчёты кольцевой печи с вращающимся подом (стр. 2 из 11)
Полученные в период опытно-промышленных испытаний результаты показывают, что при реализации разработанного графика температурного режима на ряду с повышением производительности печи на 25% обеспечивается качественный нагрев металла ( температурный перепад по сечению заготовки
) удельный расход топлива снижается на 6,8-7,1 кг у. т/т.Выводы
1. Пятирядная схема посада заготовок, внедрённая на кольцевых печах колесопрокатного цеха трубопрокатного завода им. К. Либкнехта, позволяют стабильно поддерживать часовую производительность печей и колесопрокатной линии на уровне 125 заготовок, снизиться удельный расход топлива на 6,8-7,1 кг у. т./т.
2. График температурного режима печей обеспечивает качественный нагрев металла при пятирядном посаде заготовок без образования трудноотделимой окалины, то есть не приводит к дополнительной обточке колёс.
3. Экономический эффект от увеличения объёма производства, полученного в результате роста производительности колесопрокатной линии, составляет 27,2 тыс. руб. в год.
Библиографический список
1. Бородин А.Г., Гольдбан Т.Е., Булычев В.В., Трегубов.—Сталь, 1983, №6 c.88-90.
2. Расчёт нагревательных и термических печей: Справочник / Под ред. Тымчака В.М. и Гусовского В.Л. М.:Металлургия 1983. 480 с
| 2.2.Экономичные режимы рабо-ты кольцевых печей осепрока-тного стана 250 | В.И. Тимошпольский И.С. Тимощпольский, В.П. Виниченко Белорусский политехнический институт И металлургический комбинат им. Дзерджинского |
.На Днепропетровском металлургическом комбинате (ДМК) функционируют два стана поперечно-винтовой прокатки конструкции ВНИИметмаша: стан 120, построенный в 1959 г. для изготовления катаных осёй транспортного машиностроения, и стан 250, построенный в 1975 г. для изготовления сплошных и полых осей железнодорожного транспорта.
В составе осепрокатного комплекса входят кольцевые печи с механизированным подом для нагрева осевой заготовки перед прокаткой и для термической обработки катанных осей с холодного и горячего посада.
Габаритные размеры печей №1 и №2 одинаковы. Разница конструктивного оформления состоит в уменьшении длины неотапливаемого участка печи №2 до 6 м (вместо 15,3 м в печи №1). Путём увеличения количества сожигательных устройств по периметру печи до 40 вместо 35 для печи №1. Другие характеристики кольцевых печей осепрокатного производства, а также некоторые практические результаты их эксплуатации освещены в литературе [1,2].
Качество нагрева металла в трубном производстве определяется, кроме других важных факторов, фактическим распределением температуры в цилиндре к моменту прошивки, и в связи с этим требуют решения уравнения теплопроводности при корректном задании условий теплообмена на границе цилиндра.
Известные работы Днепропетровского металлургического и Уральского политехнического институтов, а также ВНИТИ в области теории и экспериментальные исследования теплоаой работы кольцевых печей с механизированным подом были направлены на создание энергосберегающих процессов и управление их температурнно-тепловыми режимами. Однако закономерности внешнего и внутреннего теплообмена многозонных кольцевых печей при нагреве стальных заготовок перед прокаткой не получили должного освещения. Изучение процессов теплообмена в кольцевых печах сводилось к анализу несимметричного нагрева сплошных и полых круговых цилиндров, вызывающего смещения геометрического центра цилиндра после прошивки и разнотолщинность труд.
На ДМК и в Белорусском политехническом институте разработаны математические модели и численные алгоритмы [3] применительно к тепловым процессам нагрева осевых заготовок диам. 0,23-0,24 м и длинной 1,9-2,0 м (заготовки сплошной вагонной оси); диам. 0,27-0,28 м и такой же длинной (заготовки локомотивной оси); диам. 0,29-0,30 м и длинной 0,89-0,90 м (заготовка полой вагонной оси), термической обработки горячекатаных осей в кольцевых печах. Использованы численные методы с последующей програмной реализацией алгоритмов расчётов на ЭВМ ЕС 1045, ЕС 1061, а также численные методы, которые реализованы на ЭВМ СМ 1600.
Комплексная математическая модель предпологает рассмотрение трёхмерного уравнения нестационарной теплопроводности вследствие существенного влияния теплообмена с торцов сплошных цилиндров размерами
, а также неравномерно падающего теплового потока по периметру [2]: 
(1) 
(2) 
(3)с начальным
(4)и граничными условиями
(5) 
(6) 
(7) 
(8)где
приведённые коэффициенты излучения системы среда — металл — кладка по поверх-ности цилиндра и с его торцов соответственно; 
температуры с наружной (обращённой к дыму) и внутреннеё (обращенной к металлу) поверхностей окалины соответственно; индексы “1” и “2” — для боковой и торцевой поверхностей цилиндра соответственно,При этом
(9)Следует отметить, что при использовании тригонометрического полинома (9) получено вполне удовлетворительное согласование между расчётными и экспериментальными значениями температур в характерных точках сечения цилиндра. При варьировании относительного значения межцентрового расстояния S/D величина максимального их расположения не превышает 3-4%. Таким образом, в конкретном случае представляется возможным исключить вычисления локальных и обобщённых значении углов коэффициентов, как ранее предлагалось [4,5].
Для удобства построения расчётного алгоритма кольцевая печь представлена развёрнутым каналом и разбита на расчётные элементарные зоны. При этом рассматривается нагрев одновременно трёх заготовок либо осей с помощью одного горелочного устройства. Предполагается также, что работа печи проходит в стационарном режиме и металл входит в печь с равномерным или заданным начальным распределением температуры.
Уравнение теплового баланса элементарного расчётного объёма запишется как:
(10)