автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Исследование и разработка элементов футеровки опорной системы печей прокатного производства

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

и ' 1

На правах рукописи

ЧМЫРЕВ Игорь Николаевич

ИССЛЕДОВАНИЕ-И РАЗРАБОТКА ЭЛЕМЕНТОВ ФУТЕРОВКИ ОПОРНОЙ СИСТЕМЫ ПЕЧЕЙ ПРОКАТНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Специальность: 05. 16. 02 — «Металлургия черных металлов»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Липецк — 1993

Работа выполнена в Липецком политехническом ннстгтуте и на Магнитогорском иеталлуп^ическом ко)..бчнате.

Научный руководитель

КаучнУЗ консультант

Официальна оппоненты - доктор технических наук, профессор

A.Г.Зеньковский

- кандидат технических наук, доцэнт

B.Д.Кортиков

Ведущая организация - Новолипецкий металлургический комбинат

оащнте диосретацш состоится 23 декабря 1893 года на заседании спец: илизироватюгэ совета К 064.22.01 в Липецком политсхниче1Жоч институтй (398055. г.Липецк. ул. Московская. 30).

С диссертацией иотас ознакомиться в библиотеке Липецкого гмлитеЧтиесусго института, -

Автореферат разослал ЙЗ ноября 1993 года

Ученый секретарь . ; '1

- ' V у: '

специализированного созста \ Зайцев B.C. .

- floiirop технические наук, профессор

Б. П. Марков - кандидат технических науч, доцент Г. А.Цалоо

- 3 -

ОьЩ/Я ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТВК. Готери тепла с охлаждающей водой составляют значительную статью теплового баланса методических пе>:г"% имеющих нижние зона обогрепа и систему по/тозых труб. Кроме того, нагрев металла на подовых трубах приводит к образованию местных неравномерностей температуры "глисажных меток." и. как следствие, дефекту разнотолаушности листового проката.

Надежная и эффективная изоляция подозых труб позволяет существенно снизить расход топлива на производство единицы продукции. что особенно актуально о условиях постоянно растущих цен т энергоносители.

ЦЕЛЬ И ОСНОЗННВ ЗАДАЧИ. Цельо данной диссертационной работа ппляется сокращение удельных энергозатрат при производстве проката за счет разработки и внедрения усовершенствованной футеров-ки подовых труб методических печей.

Для достижения поставленной цели ранены следующие задачи:

1. Установлена связь,меаду ^'сдавиями слувбы цеталлических крепеяшх деталей футеровки (анкеров) и стойкостью футеровки в целом.

2. Исследовано влияние на температуру анкера различных ре-п.аиых и конструктивных факторов, выявлены определяющие факторы.

3. Разработана методика расчета температурного поля анкеров 01-нсупсрннх футерооок.

4. С учетом полученных в отитах и расчетах результатов разработана двухслойная блочная изоляция подовых труб.

Б. Проведено исследований температурных полей о рейтерах, также являющихся элементами бугероски подовых труб.

б. Исследованы нехоторке теплофитические рабочие свойства, ряда огнеупорных бетонов и разработан состав, имеющий определен-.

ные монтажные преимущества и неуступаюций аналогам по основным эксплуатационным показателям.

7. Разработана механизированная технология монтажа изоляции с использованием полуавтоматической сварки.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА ВЫНОСИМЫХ НА ЗАЩИТУ ИССЛЕДОВАНИЙ И РАЗРАБОТОК. На основании рззуль.атоо большого числа опытов выявлено существенное влияние зоны сварного контакта на температурный уровень в металлических приварных деталях огнеупорных футерозок. Опроделе™ величины термических контактных сопротивлений для случая приварных анкеров в форме пластины и цилиндра и построены зависимости укзаанных величин от геометрических и теплофизичес-ких характеристик зоны контакта.

Разработана инженерная методика расчета температуры в анкерах футероеок подовых труб с учетом сопротивления сварного контакта и реального распределения театовых потоков в блочной футеровке.

Построена математическая модель ■теплообмена в массивных приварных элементах футсровок подовых труб - рейтерах. Адекватность модели проверена оштгми. На основании расчетов и опытов определены значения тепловых сопротивлений нескольких используемых в настоящее время рейтеров. .

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. На основании результатов исследований разработана блочная изоляция, обесшчиваюь^я удовлетворительную стойкость и ускорешшй монтаж.

Разработан таили состав бетона и конструкция монолитней «эолкции. когорьн исдет бить использована параллельно с блочной или р качестве резэрской.

Разработаны оборудование и технология полуавтоматической приварки анкеров, позволяющая.обеспечить треоушуа интенсивность

РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Изоляция подовых труб, а также технология ее нанесения, разработанные на основе материалов исследований, изложенных а диссертации, внедрены на Магнитогорском металлургическом комбинате. Годовой экономический эффект от внедрения разработок на пс-чах листо- к сортопрокатных цехов составил 62 тыс.руб. в ценах 1982г. (доля соискателя - 50 %).

В настоящее время указанная изоляция применяется в качестве основной для всех методических печен с нижним обогревом ММК.

АПРОБАЦИЯ РАБОТ!!. Материалы диссертации доложены на Всесоюзной научно-технической конференции "Повышение эффективности энергоиспользования п осноьнкх металлургических переделал (г.Кривой Рог, 1983); Всесоюзной научно-технической конференции "Молодые ученые и специалисты научно-техническому прогрессу в металлургии" (г.Донецк, 1985г.); Советско-Чехословацкой научно-практической конференции (г.Липецк, 1989г.).

ПУБЛИКАЦИИ. Материалы диссертации опубликованы в 9 печатных трудах, получено авторское свидетельство.

СТРУКТУРА.И ОБЪЕМ РАБОТЫ, диссертация состоит из введения, 5 глав, списка литературы из 135 наименований и 3 приложений. Диссертация изложена.на страницах машинописного текста, иллюстрируется 73 рисунками и в таблицами.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Анализ основных видов футеровок подовых труб методических печей, а также методов определения температуры в их элементах

Современные методические печи с нижним обогревом обладают развитой системой водоохлаждаемых подовых труб, существенно ели-

- б -

ЯМ|ИХ на КПД ггочи и качество Г|рокатки. Для уменьшения отрицательного воздействия опорных труб применяют рейтеры и тепловую огнеупорную изоляцию (футеровку). Для Футеровки поповых труб используют волокнистое материал?;.' Легкие огнеупорный бстонг, обмазки, кабимше массы, а также навесные огнеупорные блоки.

Сольеинство существ, дцнх Футерован в'клччамт в качество кре-псйного элемента присаоние металлические детали (анкеры). Разрушение последних под действием высокой температуры часто я1ля стоя - ' причиной быстрого опадания всей изоляции. Информация о величине температуры и анкере позволила бы обоснованно подойти к выбору его размеров, фермы, материала, технологии сварки и, тем самым, обеспечить требуемую с~ой*ооть.

Существующие методики расчета температуры металлических включений в огнеупорах разработаны для випов экранов паровых котлоо и основаны на допущениях и эмпирических коэффициентах, не соответствует^;' условиям футеровки иодоиых труб. В частности, ни одна из методки не позволит оценить влияние сварного контакта на температуру анкера.

Некоторые применяемые ь настоящее время для изоляции подо-вих труб огнеупорные бетоны обладают рядом недостатков: нетехнологичность нанесения, длительные сроки твьрдения, с/иш и после-ремонтного разогрева, вредные газовыделения в процессе приготовления.

,нанесение на подояые трубы футеровок, включающих значительное количество акчероь. предполагает большой объем сварочшх работ. В литературе отсутствует даьхке об автоматизации и механизации сварки при работе в условиях методических печей. Однако, лироко известен опыт использования автоматической и полуавтоматической сварки при ошипрвкэ экраннк* труб паровых котлов.

. 7 - ■

Ряд особенностей сварки на подовых трубах не позволил применить известные репения и потребовалось специальное исследование и конструкторские проработки.

Имеющиеся дангагэ о температурных полях рейтероп недостаточны и противоречивы. В них, в частности, отсутствуют оценки влияния контактных сопротивлений. Это не позволяет оценить правильность выбора материалов рейтеров и их изолирующие свойства.

С учетом вышеизложенного необходимо бнло решить следующие зглачи:

провести исследование температурных полей э анкерах и разработать методику расчета температуры в них с учетом особенностей футеровки подовых труб;

разработать эффективную изоляцию подовых труб, обеспс-шоаю-цуд трс-бушуп тепловую защиту анкера;

провести сравнительное исследование теплофизических и рабо- • чих свойств бето!!оз и подо5рать состав, отвечавший требованиям технологичности, безопасности работ и неуступащий аналогам по рабочим свойствам;

исследовать температурные поля в рейтерах и получить значе-. ния тепловых сопротивлений рейтеров известных конструкций;

разработать механизированные элементы технологии нанесения изоляции.

2. Исследование теплообмена в приварных элементах огнеупорных футеровок Расчет распределения температуры в металлических крепежных деталях гокно свести к задаче о теплообмене в стерие и пластине с боковой изоляцией.. При этом следует учесть усложнение формы, которое часто имеет иосто о конкретшх конструкцйях.

х(П

Рис.1. Схема расчета теплообмена в анкере Дифференциальное урапнсмис температурного поля имеет ии.; для пластины:

еа1»эт/а/).'бх+в(ч*вт/эу)7<,>у»0; (1)

и для стерсня

в<.Ц»01Увгдежл, /с)*Ш/дг)*д(\ «ЭТ/ОуЮу-О

Наиболее сложным представляется запись граничных условий. Торцевая и боковые поверхности анкера контактирует с огнеупором. Величина теплопритоков через поверхности контакта зависит от интенсивности тенлопссприятия изолированных труб (чи) и стягивания линий теплового тока я анчеру. Последнее является функцией конструкции, а также теллофизнческих свойств материала анкера и ог-ноупора. Предложено граничное условие для поверхностей контакти-ругцих с огнеупорной изоляцией напирать в следующем виде: при у - Н

-\»С1Г/йу'кф»д,. ■ , (2)

- плотность теплового лотонь через верхний торец анкера; кф - коэффициент.. учитываяюзий возможное увеличение торцевой поверхности анкера по сравнению с цилиндром или гъ истиной.

При 0 < у < Н.

для пластины -Х«<1Т/<1х-д0:

для цилиндра -Х«с1ТЛ!г-ч8; (З1

где г;, - плотность теплового потока через боковую поверхность анкера, причем - Г(у).

Граничные условия в основании элемента записаны с учетом слияния теплового сопротивления сварного шва: при у - О

-Х»сНЛ1у - Ц-^-)/!?,.,,, (4)

где 1С, - температура водоохлаядаемой стенки вне зоны влияния приварного элемента; - тепловое сопротивление сварного ива.'

Таким образом, для получения реасния необходима, во-первых, конкретизация верхних и боковых граничных условий (2 и 3), то есть сбязь тепловых потоков чт н с общин количеством тепла через изоляцию Эта связь в форме зависимости от конструктивных и теплоФизичесних характеристик конкретного вида изоляции мсгет быть получена экспериментально или расчетом по известным методикам. Во-вторых, для задания граничного условия (4) в плоскости касания оснозания анкера и стенки необходима информация, о величине теплового сопротивления сзарного контакта. Для определения этой величины проведено специальное исследование.

Экспериментальное исследование температуры в анкерах

Экспериментальное исследование проведено с целью выявления влияния на теплообмен в анкерах ряда факторов, не поддающегося расчетному определению. Исследованы анкеры двух типов: в форме . штырей и пластийы, каждый в нескольких вариан ах. Для исследования выбраны огнеупорные блоки двухслойной изоляции, разработанных ЛипПИ и применяемых на Магнитогорском металлургическом ком-

бинате. Результаты ряда опытов могут быть отнесены и к другим случаям, в частности к приварным деталям полокнистой и монолитной футеровки термических печей..

Исследования проводили в - лабораторных условиях на высокотемпературной электропечи, а также непосредственно в методической печи на водоохлаждаг ом макете подопой трубы, вводимом в зону через смотровое окно.

Полученные в опытах распределения температуры о анкерах позволили иыдслить из числа исследованных Факторов два наиболее значимых: пид и состояние огнеупорной изоляции вокруг анкера, а также термическое сопротивление в месте контакта с трубой.

Расчетное исследование теплообмена в зоне сварного контакта

Полученные в опытах результаты свидетельствуют о наличии существенных температурных скачков в месте приварки анкера к стенке подовой трубы. Причем, величина возникающего термического сопротивления зависит от параметров сварного шва, вида и качества сварки. Малая высота участка приварки, 'наличие газового зазора и искривление линий теплового потока затруднило постановку эксперимента по выявлению 'влияния отдельных факторов. С этой целью проведено расчетное исследование для случая боковой приварки,

При математическом описании задачи приняты следующие допущения: поперечный разрез шва представлен в виде прямоугольного равнобедренного треугольника: в месте контакта поверхности ива с огнеупорен теплообмен с изоляцией отсутствует; в сечении анкера лад швом, а также на поверхности стенки, омываемой водой, расп-

редсление температуры задано равномерным; распределение температуры симметрично относительно оси; непосредственный контакт свариваемых элементов с трубой имеет место только по шву.

Уравнение температурного поля имеет вид (4). Граничное условна в месте контакта опорной поверхности анкера со стенкой имеет вид:

-Х»«/|)у - - Тт). (5)

где К, Хг/Зг+ йл - эффективный коэффициент тепловой проводимости газового зазора;

1

4 4

а, - Епр»б0«(Т4-Т7)/(Тд-Тт) - коэффициент теплоотдачи излучением; 5Г - толщина газового зазора; Хг - коэффициент теплопроводности газа;, с,,р - приведенная степень черноты систему из двух параллельных серых поверхностей; Тд.Тт - температуры анкера и трубы в плоскости контакта.

Расчетное уравнение и грзннчные условия приводили к линейному виду методом . элементарных тепловых балансов. Полученную систему решали методом скользящих итераций. Вычисления проведены на ЭЦВМ ЕС-1022.

Получены распределения температуры в зоне контакта пластины и анкера с охлаждаемой стенкой при наличии сварного шва. Расчеты проведены при различных соотношениях сечений приварного элемента и шва. а также при различной толщине газового зазора. . Исследованный диапазон изменения величин соответствует пластинам толщиной от 3 до 28 мм и цилиндра диаметром от 5 до 4.8 мм, приваренным сплошным, прерывистым, одно и двухсторонним швом с катетом от 3 до 3 мм.

Для проверки адекватности модели провели измерения температуры в контактной зоне. Наибольшее отклонение опытных данных от расчетных составило 8'С и имело место вблизи боковой границы.

где в опытах адиабатное условие было обеспечено приближенно.

По результатам расчета определен эффективный коэффициент-теплоотдачи сварного соединения Ков - 1/Л в - 0/(Г(Тв-Тс)),

где 0 - тепловой поток через основание анкера: Р - площадь поперечного сечония анкера; Тв, Т„ - температура анкера над сварочным швом и стснни в удалении от анкера.

Результаты удобно обобщить в безразмерном виде (рис.2). На рисунке: Я - Х/(К,.Э«50„) - безразмерное термическое сопротивление сварного соединения; ? * Р',. /Г - безразмерная плоцадь сечения шва (Р,,л - площадь контакта шва со стенкой);

-л»йг/*бс„)- безразмерное термическое сопротивление газового зазора.

ё

2,0

>.5

10

а

5.0

2.0

1.0

Рис.2. Зависимость эффективного теплового сопротивления сварного соединения (§) от площади шва (?) и сопротивления зазора (Р.) для цилиндра (а) и пластины (б).

Представленные зависимости позволяют определить величину термического сопротивления сварного соединения для пластинчатого и цилиндрического анкеров.

Расчетное исследование распределения температуры по длине анкера с учетом влияния контактного сопротивления.

Для конструкторских проработок с целью выбора размеров, материала анкера и степени тепловой защиты построена упрощенная расчетная схема. Температурное поле принято одномерным исходя ив малости числа В1.

Из уравнения теплового баланса для элемента анкера длиной йх имеем

- -яч*и/и«П, (7)

где X - средний по длине коэффициент теплопроводности; и и Г -периметр и площадь поперечного сэчения анкера.

Решение уравнения (7) зависит от вида зависимости ч6-Г(у). Анализ полученных в большом числе опытов распределений температуры по высоте отдельных элементов изоляции показывает, что плотность бокового потока можно задать линейно уменьшающейся от значения чт при у-Н до ч0 при у-0: . ц, - п0»(1-у/Н) ♦ пт»у/н. (В)

Полученное уравнение с граничными условиями (2) и (4) удобнее решать в безразмерном виде для величин: 8-Ц-'.т)/1(.т - безразмерная температура анкера; 0 - ц,*н/(х*1гт) - безразмерный тепловой поток через торец анкера;

Р - дт/(КСР »^т.) - безразмерное тепловое сопротивление сварного контакта;

Ф - и«Н/Р - соотношение боковой поверхности и площади поперечного сечения анкера;

»1 - /ч„ - соотнооение плотностей теплопых потоков в торце и сснооании анкера, У-у/Н.

Решение уравнения имеет вид 8- ГР«0,5.Ч1*К)1*(0У»»1. -СИ0,51ИН».'>У/6 10

Построена опытная зависимость теплопых потоков (ст и а,), проходящих через анкер от количества теши, воспринимаемого изоляцией и соотношения размеров и теплофиэичоских свойств анкера и огнеупора:

- <р(Н/0)/(ОЛ5*0.0436.и-0.г18»У'10 я), (10)

где и - (П.*^)/!?, и V - (?Г/РЬ;

пг, и П, - тепловые сопротивления соответственно слоя изоляции над торцом анкера, блочной изоляции в целом, нстятллического анкера;

VСН/Б) » 4,9/(Н/Б) - эмпирический коэффициент^ - диаметр анкера.

На основании оценки опытных распределений температуры по высоте элементов блочной изоляции соотношение плотностей теплового потока в торце и основании анкера Лт^Чо может быть принято 0,7-0,9.,

3. Температурное поле рейтеров подовых труб методических почей

Разработка и внедрение новых.видов изоляции подовых труб являлись частно работ по реконструкции всей опорной системы печей. Рейтеры и изоляция связаны конструктивно и поэтому их разработку и испытания целесообразно проводить параллельно.

Информация'о температурном . поле рейтера является исключительно сажной, поскольку позволяет установить соответствие мате-

риала температурным условиям. Кроме того, по направлению и величине градиента температуры можно оценить изолирующие свойства конструкции рейтера.

С целью выявления реального уровня температуры и влияния на него монтажных и конструктивных особенностей провели замеры в рейтерах трех типов, применяемых в настоящее время. Измерения проделаны в промышленных рейтерах в условиях методической печи. Так нам проведение большого числа таких измерений связано с затруднениями, подробное исследование влияния высоты составного рейтера на его температурное поле с учетом теплового воздействия металла и зоны провели с помощью математической модели. Адекгат-ность модели проверяли путем сравнения данных расчетов с результатами опытов.

В качестве основного расчетного использовали двухмерное уравнение стационарной теплопроводности с учетом зависимости теплофизических свойств от. температуры. Лля частей рейтера, имеющих различную теплопроводность, уравнения записывали отдельно. В месте механического контакта частей рейтера задавали граничные условия 4 рода, причем величину контактного теплового сопротивления брали из данных опытов. В месте сварного контакта рейтера с трубой граничное условие задавали по методике, изложенной в п.2. Учитывая плотный контакт поверхности рейтера с металлом, в этой плоскости задавали граничные условия 1 рода. Наибольшую трудность представляло задание граничных условий на боковой поверхности рейтера, участвующей в лучистом теплообмене с печными газами и нижней поверхностью металла.

Рг лготрен лучистый теплообмен в системе трех тел: рейтер, металл, зона печи. Последняя представлена как единый излучатель с взятой из литературных опытных данных эффективной степенью черноту.

Результирующая плотность лучистого. потока на элементарную площадку рейтера с1Р составит

ЕР ' а,, <р„„ Е, +'ар <1-а*) Е„ + вр фрп Е;, - Ерт, (11)

где <рр1| и <р,,|| - угловые коэффициенты поверхности с1Р на металл и рону печи; Е„. Е-, и Ерт - полусферические плотности излучения металла, эзны печи и рейтера при их средней температуре; а,. а,< - коэффициенты поглощения поверхности рейтера и нагревае-.мого металла.

Уравнения приводили к коночноразностному виду и решали итерационным методе;.).

Анализ результатов расчетов и опытов позволил сделать пы-■ вод, что основным фактором,- влияющим на температуру рейтера, является температура металла. Максимальная температура рейтеров высотой' до 120 мм но превышает температуру слябов в конце нагрева. Следовательно, материал рейтера должен обеспечить требуемые прочностные свойства при температурах но выие указанной.

Получены значения тепловых сопротивлений рейтеров трех конструкций, которые могут быть использованы при расчете нагрева металла и. тепловых балансов печей.

4. Разработка усовершенствованной изоляции подовых труб

На основании опыта эксплуатации на печах НЛМК и ММК блочной двухслойной изоляции, а также на основании результатов исследований температуры в ее элементах разработали усовершенствованную конструкцию. По результатам расчетов! приняли оптимальные размеры. Форму и материал анкера, а также степень его тепло-рсй защиты. Разработали огнеупорный блок, подвешиваемый на.одном штнре и охмтывечисин 1/3 периметра трубы. Для подвески блоки имеют т-обгрз!.«;1 пл,-ы - отверстия. На внутренней поверхности

блоков выполнены выступг, позволяющие уменьшить длину анкера бзз снижения прочности огнеупора. Для увеличения слоя изоляции над головко"! птыря и усиления центрального по длине блока сечения дуги, описывающие поверхности блока выполнены со смещением центров. Это позголяст -величить -олеину и месте подвески не увеличивая срелнюо толщи.с/ изоляции и массу бг.жа.

Рис.3. Усовершенствованная блочная Футеровка.

Известно, что на стойкость изоляции в сильной степени влияет качество ее установки. Повышения качества возможно достичь путем ускорения и механиэш|ии наиболее длительных и трудоемких операций. 'При монтаже двухслойной изоляции доля времени на ручную приварку анкеров составляет около 6035. Сложные условия производства сварочных работ не позволили применить известные методы автоматической и полуавтоматической сварки.. В.связи с э^им в круг рассматриваемых в работе вопросоз бнли включены конструиро-

ванне горелки сварочного полуавтомата, приспособленный для приварки Т-образных анкеров в условиях методической печи и поиск оптимальных реюяюв приварки. Реконструированный сварочный полуавтомат был применен при ремонтах печей стана 2500 ММК. Разработанный режим сварки позволил обеспечить высокую производительность, а такяе требуемые параметры шва и. следовательно, условие охлаждение анкера.

Испытание опытных партий изоляции проведе.ш на ряде методических печей стала 2500 ММК. lia печи ÎJ 5 наблюдалось уменмаение температурного перепада по длине заготовок о? 50-70 до 20-30гС. Регулярные наблюдения в течение года за работой печи и сравнение с топливопотребпением других печей показали, что расход топлива на печи 5 бы., на î 5-257, ниже.

В настоящее время изоляция, разработанная для труб диаметром 152 и Ш мм, явппэтея основным ВИД01! изоляции подовых труб на Ш.

5. Исследование свойств огнеупорных бетонов и разработка монолитной изоляции подовых тру'б

Проведено исследование теплофизических ■ свойств бетонов с муллитскорумдовым и корундовым заполнителем и различными- видами фосфатных связуячих. Прочностные свойства бетонов оценивали по величине предела прочности на сжатие после выдержки при температуре 10С0 И 120С\" по Г ОСТ 4071-80.

Эффечтивнус теплопроводность бетона определяли с помощью автоматического измерителя теплопроводности И1Л-Л-400, а тпкжу методом плиты по ГОСТ I?170-65.

Термостойкость бетсноа определяли на основании ГОСТ 7875-83 по числу водяных тыиосмен после нагрева стандартных , образцов до 1300 и 1000 С.

\

Отдельно исследовали влияние влажности на подвижность и прочность, бетона. Подвижность бетона оценивали по стандартной методике, измеряя величину усадки конуса (ГОСТ 5402-31).

' Проведенный сравнительный анализ бетонов по видам связующих показал, что прочностные свойства новых составов с ферро- и маг-нийфосфатными связующими, быстротвердеющих и не дающих вредных газовыделений, но уступают прочности применявшегося ранее бетона с добепками высоисглиноземистого цемента.

Определен оптимальный состав бетона с феррофосфатным связу-

гаим.

Состав, бетона ¡1 конструкции футеровки прошли промышленное опробование, показали достаточную эффективность и приняты к использованию на печах ММК.

Исследование влажности бетонов показало, что оптимальное вла-ссодоржание. при котором сохраняются необходимые прочностные свойства и постигается тр.ебуемая подвижность находится в пределах 13-15%. '

Полученные значения коэффициентов теплопроводности могут быть использованы при расчетах теплопотерь. Установлено, что с увеличением доли А1г0з от 65 до 90Я теплопроводность бетона возрастает в 1,5 раза. К росту теплопроводности приводит также увег личение содержания оксидов железа. .

ОБЩИЕ ВЫВОДИ

1. Показано, что стойкость изоляции полевых труб методических печел существенно зависит от устройства и условий службы металлических деталей, использованных для крепления огнеупорных материалов.

2. Разработана инженерная методика расчета температуры в металлических элопгктах огнеупорных Футеровок с учетом влияния

г

теплового сопротивления сварного контакта. На основании оипто» и расчетов выявлены и исспецшаннн основные факторы, влиявши!.- на температурный уровень анкеров.

3. Построена математическая модель зоны силрно- о кокгашл ь исследованы закономерности теплообмена .в ней. Усыновлен ха,>ан тер влияния на интеноион. л'ь теплообмена допя площади сварил1-) шва в общей площади поверхности контакта, а также состояния свариваемых поверхностей.

4. Проведено подробное исследование влияния изоляции на температуру анкеров различной -5ормы. Для блочной конструкции изоляции со сквозными отверстиями и цилиндрическими металлическими штырями выведена эмпирическая формула, позволяющая определить величину и распределение тепловых потоков через элементы изоляции.

5. Исследованы теиперагурнуо поля в рейтерах и опорннх айнах подовых тру(|. Получены значения и направления тепловых потоков и сопротивления рейтеров и шин при различных температурах металла. Данные исследований могут быть использованы при выборе материала, рейтеров и расчетах нагрева металла и тепловых балансов печей.

6. На основании анализа причин разрушения двухслойной изоляции ранее применяемых конструкций и результатов расчетов температуры в анкерах, проваленных по оригинальной методике, разработан огнеупорный блок, форма которого обеспечивает достаточную стойкость. Производство освоено на огнеупорном производстве ММК.

7. Разработанная двухслойная изоляция с блоками, закрепленными на приварных анкерах, внедрены на печах ММК. Использование изоляции позволило снизить рас,'ход топлива на 15-25% гга сравнению с неизолированными печами и неравномерность нагрева по длине слябов от 50-70 до 20-30°С. При внедрении усовершенствованной изоляции был- получен годовой экономический ээфект 62 тыс.рублей

i л

. (в ценах 1982г.). В настоящее время данная изоляция является основной для подовых труб всех методических печей с нижним обогревом Магнитогорского комбината.

8. Разработана технология полуавтоматической приварки анкеров. Модернизированы известные конструкции сварочных пистолетов, исследован и разработан режим приварки подвесок. Модернизированный сварочный автомат опробовгл в продавленных условиях при ремонте печей !ШК. Производительность составила 1C0-2CG шт/ч. Трудозатраты по сравнению с ручной приваркой снижены почти в пять

• раз.

9. Проведено исследование геплофизических и рабочих свойств бетонов на фосфатных связующих,. применяемых в настоящее время для изоляции подовых труб. По результатам исследования разработан состав бетона без вредных газовыделений, имевций рабочие свойства, не уступающие свойствам известных составов. Разработанный бетон, а также конструкция монолитней изоляции опробованы на методических печах КМК и используются в настоящее время для изоляции поперечных подовых труь. а также в качестве резерва "в случае отсутствия огнеупорных блоков.

Содер»аьие диссертации отражено в публикациях

1. Чкнреа И. Н., Щапсв Г. А.. Кириллов Е. С. Увеличение срока службы подвесок изоляции труб методической печи. //Промьявленная ьнергетика. 1982. N 10. С. 46-47.

2. Щапов Г.А., Супруняк D.M.. Чмырев H.H. Температура рейтеров р . толкательной печи и печи с лагаюцими балами. //Сталь. 1985. Ч 4. С. 58- 39.

3. Использование сварочного лслуаЕ'-омата при монтаже изоляции половых груб методических печей /Г.А.Щапов, И.Н.Чмырес, В.Г.Овсянников и др. //Черная металлургия: бч^лутонь института

J

Чериетинфсрмация. МсскЕа, 1988. Вып.б(1058). С.59-ßl.

4. Совершенствование изоляции подоиых труб методических пэ-чей /Г.А.Щапов, В.Г.Овсянников. И.Н. Чмырев и др. '//Металлург. 1988. N 7." С. 4.4-45. '

5. Исследование и разработка технологии приварки подвесок изоляции половых труб методических печей /Э.П. Добрынин. Г.А.Щапов. В.Г.Овсянников. И.Н.Чмкрев и др. //Прогрессивная технология свалочного производства. Межвузовский сборник научных трудов.-Вороне». 1S89. 0.50-54. '

G. Ч.ырев И.ri., Щапов Г. А., Марков Б.Л. Термическое сопротивление сварных соединений всдоохлаждаемых элементов печей производства //Молодые ученые и специалисты научно-техн. прогрессу в металлургии: Материалы науччо-техн. конф.- Донецк, 1985 (Рукопись дет. в Ук^НИИНТИ, N 1233Ук85Дп).

7. Опыт внедрения двухслойной изоляции подовых труб в печах ШК. /Г.А.Цапов. Г.И.Кузнецов, Б.С.Кириллов, И.Н.Чмырев //Повышение эффективности энергоиспользоьания в основных металлургических переделах: Тез. докл.научно-техн.конф.- Кривой Рог. 1903 -С. 65.

8. Добрынин В.П.. ЩапоЕ Г.А.. Чмырез И.Н. Модернизация горелки сварочного полуавтомата //Пути повышения эффективности процессов ссарки и наплавки: Тез.докл. научно-техн. конф. - Липецк, 19SÖ, С. 33-34. .

9. Щалоэ Г. А., Чмырев И. Н.. Овчинников В. Ю. Экологически чистый полифосфатнь'й материал для теплоизоляции //Полифосфатнке самотззрдею8-ие смэтм: Тзз.дчкл. Грвеюно-чехоаповацкой. науч-нэ-техн. конф. - Липецк. 1?8Э, чаить Я.-С-73.

1С. A.C. 1157341 (ССОР), Изоляция подовых труб. /Г.А.Щалоэ, Г.Г.Чугунников . Г.Ч.Кузнецов. Е.С.Кириллов. И.Н.Чмырев и др.-Олубл в В.И.. 1985. и 19.