автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Моделирование процессов теплообмена для условий термообработки пакета труб в печи с импульсной системой отопления при конструировании и наладке тепловых режимов

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ -

У ПИ

СУРГАНОВ КИРИЛЛ АНДРЕЕВИЧ «МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛООБМЕНА ДЛЯ УСЛОВИЙ ТЕРМООБРАБОТКИ ПАКЕТА ТРУБ В ПЕЧИ С ИМПУЛЬСНОЙ СИСТЕМОЙ ОТОПЛЕНИЯ ПРИ КОНСТРУИРОВАНИИ И НАЛАДКЕ ТЕПЛОВЫХ

РЕЖИМОВ»

Специальность 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы

На правах рукописи

и комплексы программ

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Екатеринбург - 2006

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет»-УПИ на кафедре «Автоматизированное управление в технических системах».

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Лисиенко В.Г.; доктор технических наук, профессор Зобнин Б.Б.; кандидат технических наук, доцент Лавров В.В.

ОАО «Всероссийский научно-исследовательский институт металлургической теплотехники», г. Екатеринбург.

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Защита состоится « 26 » декабря 2006 г. в Iчас 00 мин на заседании специализированного совета К 212.285.02 при Уральском государственном техническом университете — УПИ (620002, г.Екатеринбург, К-2, Втузгородок, УГТУ-УПИ, 6-й учебный корпус, ауд. Р-217).

Ваш отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенный гербовой печатью учреждения, просим направлять в адрес университета ученому секретарю • диссертационного совета Морозовой В.А.

С диссертацией можно ознакомится . в библиотеке Уральского государственного технического университета-УПИ.

Автореферат разослан «24» HoxSpK 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Металлургия России обладает мощным производственным потенциалом, хотя очень часто не раскрытым в полной мере. На многих предприятиях металлургической отрасли действуют современные высокопроизводительные агрегаты, выпускающие продукцию, отвечающую требованиям мировых стандартов. В то же время, еще очень часто продолжают эксплуатироваться агрегаты 50-60-х гг., устаревшие как морально, так и физически, применяются технологии, не обеспечивающие должного качества продукции, что приводит к низкой рентабельности экспорта. Повышение требований к качеству металла, экологии производства, ужесточение экономических показателей диктуют необходимость совершенствования технологий и оборудования.

Характерным примером реализации современных технологий является камерная термическая печь с импульсной системой отопления. Применение принципа импульсной подачи теплоносителя, использование малоинерционной футеровки и современных средств автоматизированного управления позволяет добиваться значительной экономии топлива и реализовывать режимы термической обработки ранее не доступные для печей такого типа.

В настоящее время предъявляются жесткие требования к качеству термообработанного металла: металл после отжига должен иметь одинаковую структуру и свойства, а это обуславливает требование к максимально возможной равномерности его нагрева 'по всем измерениям. В садочных печах, где изделия расположены в несколько рядов, добиться равномерности достаточно сложно даже при условии современной конструкции печи. Массивные многослойные загрузки металла приводят к значительной неоднородности структуры после термообработки в связи с тепловой инерционностью садки. С другой стороны, уменьшение массы термообрабатываемого металла приводит к недопустимому снижению производительности печи. В связи с этим актуальным становится выявление формы и размеров садки, обеспечивающих оптимальную производительность термической печи с сохранением требуемого качества термообработки, а так же оптимизация режимов термообработки для условий массивных садок.

Получение решения этой задачи чисто эмпирическими методами нецелесообразно в связи с большим объемом исследований и, как следствие, значительными затратами на проведение натурных экспериментов. Поэтому важнейшим инструментом анализа тепловой работы энерготехнологических агрегатов становится математическое моделирование, особенно в настоящее время, когда широкое распространение получила вычислительная техника.

При выявлении формы и размеров садки, обеспечивающих оптимальную производительность термической печи с сохранением требуемого качества термообработки, а так же оптимизации режимов термообработки для условий массивной садки требуется значительный объем вычислительных экспериментов, связанных с перебором рациональных вариантов. В этом случае необходимо, чтобы математическая модель, используемая при исследовании, реализовывала небольшое число входных параметров, но, тем не менее, позволяла получить качественно-правильное описание процесса.

Целью работы является построение динамической математической модели процессов теплообмена для условий термической обработки массивной многорядной садки в печи с импульсной системой отопления, использование модели для выявления рациональной укладки садки, оптимальной по критериям производительности и качества термообработки, а также выработка на основе модели рекомендаций по совершенствованию температурно-теплового режима печи.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

1. Разработана модель процесса теплопередачи в садке труб, которая базируется на модели эффективной теплопроводности, ранее использовавшейся только для условий волокнистого материала.

2. Исследована тепловая инерционность пакета труб в случае мгновенного изменения температуры печного пространства, в явном виде получено соотношение, связывающее тепловую инерционность пакета и количество рядов.

3. Разработан алгоритм выявления рациональной укладки, базирующийся на решении задачи нелинейной целочисленной оптимизации и позволяющий допроектно выявлять форму и состав трубного пакета по критериям производительности и качества термообработки.

4. Разработана модель процесса теплообмена в печи с импульсной подачей теплоносителя на основе решения сопряженной задачи внутреннего и внешнего теплообмена с учетом всех тел, участвующих в теплообмене и описанием процесса теплопередачи в садке с помощью модели эффективной теплопроводности в двумерной постановке.

Практическая значимость работы. Разработанная математическая модель тепловых процессов была использована при создании печи №14 цеха №5 Первоуральском новотрубного завода. Выявленная с помощью модели рациональная укладка трубного пакета, а также полученный график термообработки используются и в настоящее время.

На защиту выносятся следующие основные результаты:

1. математическая модель процессов сложного теплообмена для условий термообработки в печи с импульсной системой отопления, включающая в себя модель эффективной теплопроводности трубной садки;

2. методика выявления рациональной укладки садки труб в печи с импульсной системой отопления для условий двухступенчатого режима термообработки;

3. результаты исследований тепловой инерционности пакета труб из стали ШХ15 при двухступенчатом графике термообработки, а также апробированные с помощью модели рекомендации по совершенствованию температурно-теплового режима печи.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на конференции «Кузнецы Урала 2005» (2005 г), на III международной научно-практической конференции «Металлургическая теплотехника: история, современное состояние и будущее. К столетию со дня рождения М.А. Глинкова» (2006 г.), на И международном конгрессе «Пече-трубостроение: тепловые режимы, конструкции, автоматизация и экология» (2006 г.), на международной научно-практической

конференции «СВЯЗЬ-ПРОМ 2006» в рамках III Евро-Азиатского форума «СВЯЗЬ-ПРОМЭКСПО 2006» (2006 г.), а так же на международной научной конференции «Информационно-математические технологии в экономике, технике и образовании» (2006 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, из них одна работа в рецензированных изданиях, рекомендуемых ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, приложения и списка используемой литературы. Работа выполнена на 189 страницах, в том числе содержащих 46 иллюстраций, 3 таблицы, библиографический список на 147 наименований работ.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы диссертационной работы, изложены основные положения, выносимые на защиту, сделан краткий обзор по главам диссертации.

Первая глава диссертации посвящена анализу конструктивных характеристик печей, используемых при термообработке, особенностей режимов термообработки стали ШХ15, а также особенностей математического моделирования процессов теплообмена в камерных термических печах.

Для изготовления тел качения и подшипниковых колец широко используют высокоуглеродистую хромистую сталь ШХ15, обладающую высокой твердостью, износостойкостью и сопротивлением контактной усталости. Горячекатаные трубы из стали ШХ15 после соответствующей термической обработки (отжига) используются для вытачивания подшипниковых колец, которые подвергают закалке и последующему отпуску. Таким образом, термообработка труб проводится для снижения твердости стали ШХ15 до значений, обеспечивающих успешную обработку резанием, снятия внутренних напряжений и подготовки структуры к последующей закалке. А так как структура стали после отжига оказывает большое влияние на выбор режимов при закалке, то разница в. структуре между отожженными трубами садки должна быть незначительной, что достигается принятым режимом отжига и точностью отработки этого режима.

Для отжига стали ШХ15 применяют печи садочного типа с переменной во времени температурой (печи с выкатным подом, с внешней механизацией) и разного рода проходные печи. В проходных (печи с роликовым и шагающим подом, печи с цепным конвейером) термических печах, в которых металл нагревается поштучно или в один слой, соблюсти требования режима термообработки достаточно легко. В садочных цечах, где металл прогревается садками, т.е. многоштучно, в несколько слоев, добиться соответствия требованиям режима отжига гораздо сложнее. Вместе с тем, достоинства садочных печей заключаются в простоте их конструкции и универсальности. Большим преимуществом является возможность создавать в них самые разнообразные температурно-временные условия, выполнять самые разнообразные операции термической обработки металла. Они незаменимы, когда необходимо осуществлять длительные технологические выдержки металла, обусловленные требованиями режима отжига.

Для стали ШХ15 существует несколько различных режимов термообработки, из которых для печей садочного типа до недавнего времени применялся только один

- одноступенчатый отжиг. При проведении любого режима термообработки стремятся получить структуру равномерного зернистого перлита, которая является наиболее благоприятной как с точки зрения обрабатываемости, так и для качественного проведения закалки. В соответствии с механизмом образования структуры зернистого перлита, одноступенчатый отжиг включает в себя стадии нагрева до заданной температуры, выдержки при этой температуре и охлаждения с определенной скоростью. Данный тип отжига является наиболее просто реализуемым и повсеместно используется в камерных печах. Одноступенчатый отжиг дает хорошее качество при термообработке нормальных заготовок с исходной структурой пластинчатого перлита, однако в практике производства структура стали перед отжигом, как правило неоднородна, - имеет место крупнопластинчатый перлит, зачастую с остатками карбидной сетки. В этом случае хорошие результаты дает применение двухступенчатого режима отжига, который отличается несколько более высокой температурой нагрева первой ступени, быстрым охлаждением, при котором происходит образование новых центров кристаллизации, и низкой температурой нагрева второй ступени.

До недавнего времени особенности двухступенчатого режима отжига позволяли реализовывать его только для проходных печей. Вместе с тем, необходимость осуществления технологических выдержек, а также длительное медленное охлаждение на последнем этапе существенно усложняли конструкцию проходных печей и практически сводили на нет все преимущества данного типа отжига. Появление камерных термических печей с малоинерционной футеровкой, высокоскоростными горелками, работающими в импульсном режиме и обеспечивающими равномерное температурное поле, развитых средств автоматизации позволяет в настоящее время использовать двухступенчатый отжиг для термической обработки труб ШХ15, а значит, обеспечивать их высокое качество. Однако, требуются дополнительные исследования нагрева массивных садок в камерных термических печах новой конструкции, поскольку режим двухступенчатого отжига предполагает достаточно точное регулирование нагрева всей массы садки по сравнению с одноступенчатой термообработкой.

Так как производственные эксперименты требуют значительных затрат, связанных с большим объемом подготовительных работ и дороговизной натурных экспериментов, актуальной является разработка методов математического описания тепловых процессов, происходящих в печи, с учетом геометрических параметров участвующих в теплообмене тел и теплофизических характеристик их материалов.

В настоящее время при моделировании энерготехнологических агрегатов весьма перспективными являются методики, позволяющие стыковать решения уравнений конечно-разностным методом в рамках крупной сетки (в зональной постановке) для учета процессов радиационного переноса и в рамках мелкой сетки (узлов) для учета процессов конвективного переноса и газодинамики. Ярким представителем данной группы является динамический зонально-узловой метод (ДЗУ-метод), разработанный под руководством В.Г. Лисиенко. Однако характерным недостатком таких моделей является значительное время вычислений, во-многом связанное с решением задачи гидродинамики. Применение «классических» зональных или узловых моделей также нецелесообразно, поскольку постоянное изменение геометрии садки, связанное с необходимостью выявления рациональной

укладки, приводит к достаточно трудоемкому изменению математической модели, что в свою очередь ведет к ошибкам в расчетах. В связи с этим актуальным является построение математической модели, которая бы позволяла достаточно просто, используя небольшое число входных параметров, описывать процесс теплообмена в печи и, в частности, в трубной садке, и таким образом была бы пригодна для эффективного выявления рациональной укладки, а также оптимизации режимов термической обработки.

Во второй главе рассматривается построение математической модели теплообмена внутри трубного пакета при термообработке садки труб в печи с импульсной системой отопления в условиях, когда определены только основные конструкторские решения по модернизации печи.

Согласно регламенту работы ПНТЗ, перед термообработкой проводят предварительное формирование садки, для чего- прокат собирают в пакеты с помощью специальных скоб - бугелей, изготовленных из чугуна или жароупорной стали. Садка формируется по возможности из труб одной плавки и одинакового размера. Между рядами труб укладываются прокладки высотой 40-50 мм.

Проектом модернизации предусматривается оснащение печи футеровкой из керамоволокнистых теплоизоляционных материалов, а также импульсной системой отопления под управлением современной трехуровневой АСУ ТП. Данные решения позволяют использовать в модернизируемой печи двухступенчатый график термообработки труб в садке.

Согласно многочисленным расчетным и практическим исследованиям, для печей с импульсной подачей теплоносителя характерна высокая равномерность температурных полей печного пространства. По этой причине температурное поле в рабочем пространстве печи в рамках данной концепции принято однородным. Согласно проекту, рабочее пространство камерной печи состоит из ряда повторяющихся секций, включающих по одной горелке слева и справа. На основании исследований, проведенных на печи старой конструкции, принимается, что условия термообработки трубных заготовок в каждой из таких секций принципиально одинаковы, поэтому вполне достаточно изучить закономерности температурного режима термообработки в одной из них. Таким образом, принята двумерная модель пакета трубных заготовок. Перенос тепла вдоль пакета за счет теплопроводности не учитывается, так как он незначителен по сравнению с переносом тепла в поперечном сечении садки при условии реализации равномерно-распределенного режима теплообмена в печи.

Садка рассматривается как квазиоднородное тело с эквивалентными теплофизическими свойствами. Принято, что трубы в ряду равномерно расположены по всей длине садки, имеют одинаковый диаметр и толщину стенки. Расстояние между рядами, определяемое в исходной садке толщиной (диаметром) прокладок, принято одинаковым, влияние прокладок на процесс теплопереноса не учитывается. Подвод теплоты к поверхности садки осуществляется за счет теплообмена излучением и конвекцией с поверхностью садки (внешних рядов труб). Данные тепловые потоки являются граничными условиями для квазиоднородного тела, и, в связи с однородностью температурного поля в рабочем пространстве печи, одинаковы на всех гранях садки. Геометрическая модель садки показана на рис. 1.

2к

Рис. 1. Геометрическая модель трубной садки

Используя вышеприведенные допущения, нагрев пакета трубных заготовок в термических печах может быть описан двумерным уравнением теплопроводности, которое с учетом симметричности задачи представлено в следующем виде:

(1)

л дТ эт (эту дТ ( 3 V эт

г=0 — Т0 ,

дт

дх

дт

ду

= 0 (т > 0),

-Л'*(Т) э.

= 0 (т > 0),

дт

= <?. (Г>0),

= 9» (г>0),

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

К; ср (Т) — удельная эффективная

теплопроводность эквивалентного тела в горизонтальном и вертикальном направлениях, Вт/(м2-К); размеры тела в горизонтальном и вертикальном

направлении соответственно с учетом симметричности задачи, м; плотность теплового потока на границе эквивалентного тела, Вт/м2; р,ф - плотность эквивалентного тела (кг/м3), которая, учитывая равенство расстояний между трубами в ряду и между рядами в геометрической модели, рассчитывается как

Здесь й- диаметр трубы, м; 5- толщина стенки трубы, м; расстояние между центрами труб в ряду, м; расстояние между центрами рядов в садке, м; р -плотность стали ШХ15, кг/м3.

где Г0- начальная температура эквивалентного тела, теплоемкость эквивалентного тела, Дж/(кг-К); Л1Ф(Т),

ТеПлофизические свойства 111X15 принимались из исследований У ПИ, проведенных для ПНТЗ. Согласно этим данным, в диапазоне температур 740-760°С наблюдается резкое изменение свойств стали ШХ15. Это можно объяснить фазовым превращением (Ас;), заключающимся во взаимодействии некоторого количества феррита и цементита друг с другом с образованием аустенита, а также увеличением растворения цементита в аустените, которое, вследствие значительного теплового эффекта данного превращения, оказывает большое влияние на процесс термообработки. При охлаждении садки происходит процесс распада аустенита, сопровождающийся ростом ферритных полей и выделением из аустенита карбидных включений. Учитывая массивность обрабатываемых в камерных печах садок, и, считая в этом случае, что тепловой эффект фазовых превращений при относительно медленном нагреве равен тепловому эффекту при относительно медленном охлаждении, тепловой эффект при охлаждении учитывался смещением «всплеска» теплофизических свойств, моделирующих тепловые эффекты при нагреве. Величина температурного смещения определялась из термокинетических диаграмм для стали ШХ15, а также из исследований, проведенных на печах старой конструкции, и натурных экспериментов на модернизированной печи. Хотя в общем случае тепловые эффекты при нагреве и охлаждении не одинаковы, тем не менее, учитывая многолетний опыт ПНТЗ по реализации одноступенчатого режима термообработки для стали ШХ15, оказалось возможным применить данное упрощение.

При моделировании термообработки садки любых изделий наибольшую трудность представляет учет анизотропии распространения тепла. Сложность, а зачастую, невозможность точного учета процессов переноса тепла в неоднородной садке вызывает необходимость применения упрощенных методов расчета. При выборе конкретного метода учитывались результаты предварительного ДЗУ-моделирования, согласно которым, в межтрубном пространстве конвективные потоки малы, и тепло внутри садки передается в основном переизлучением с трубы на трубу.

Для описания процесса теплопередачи внутри трубного пакета использована модель эффективной теплопроводности. За основу была принята методика расчета радиационного теплообмена в слое волокнистого материала зональным методом. В данной методике рассматривается пучок стержней коридорного типа, ограниченного с одной стороны плоским нагревателем, с другой - холодильником. Стержни расположены равномерно между нагревателем и холодильником с постоянными шагами по горизонтали и вертикали. Теплообмен между стержнями происходит путем излучения, внутри стержней - путем теплопроводности. Связь между поглощенным, отраженным и падающим на стержень излучениями определялась на основе представления о геометрических угловых коэффициентах. При этом считалось, что отражение от поверхности стержня подчиняется закону Ламберта, а направления падающего и дифрагированного излучения совпадают. Таким образом, методика справедлива для слоя волокон большого диаметра, когда рассеяние определяется в основном процессом отражения, и может быть применена для условий садки трубных заготовок.

В модели для трубной садки стержни были заменены на цилиндрические заготовки. Учитывая, что тепловой поток распространятся по садке анизотропно в

горизонтальном и вертикальном направлении, были получены следующие соотношения:

(В)

(9)

(Ю)

Здесь £ - степень черноты труб в садке, сг0 - постоянная Стефана-Больцмана, Г - температура некоторой точки садки как квазиоднородного тела.

Использовав вышеприведенные методы для описания процесса теплопередачи внутри пакета труб, фактически перешли к решению задачи теплопроводности в двумерном теле. Для численного решения, выполнено преобразование исходной дифференциальной задачи методом контрольного объема. Полученный дискретный аналог решался с помощью локально-одномерного метода с использованием чисто неявной схемы расчета.

В третьей главе производится анализ тепловой инерционности садки и выявление рациональной укладки труб в пакете.

Основным требованием при термообработке является создание однородных температурных условий по всей садке в областях превращения перлита в аустенит (технологических выдержках), а также на этапе контролируемого охлаждения при сфероидизации карбидов. Другими словами, скорости нагрева и охлаждения при термообработке определяются не мощностными характеристиками печи, а, прежде всего, тепловой инерционностью массивного трубного пакета, которая, в свою очередь, зависит от геометрических размеров пакета и способа укладки труб в садку. Под тепловой инерционностью здесь понимается время достижения центром пакета некой контрольной температуры.

В этом случае, целесообразно рассмотреть идеальную термическую печь, в которой температура внутрипечного пространства на этапах, зависящих от тепловой инерционности садки, меняется мгновенно в соответствии с режимом термообработки. Данное упрощение позволяет всесторонне исследовать тепловую инерционность садки, качественно определить производительность печи и на

X -х ^

су = | 1,42 ~ - 0,42 +1,18 • (1 — ~ 1

Х,ф — Х,т)

С-

* 1 + 2Л/Х

/нн)

С,=| 1,42—- 0,42 +1,18 • (1 й

ЗУ — 3*

"'раО — рад ^

Х„„\-Асгп<1-

1,42- 0, А2е

основании этих данных допроектно выбрать оптимальную конфигурацию трубного пакета.

Как уже было написано выше, технология сборки пакета на ПНТЗ предполагает размещение садки в печи на бугелях, между рядами труб укладываются прокладки. В связи с унификацией способа загрузки садки, а также с невозможностью изменения типа прокладок, в работе рассматривается задача рациональной укладки при изменении рядности пакета и расстояний между трубами в ряду. В этом случае достаточно рассмотреть одномерную задачу теплопроводности в эквивалентном теле с распространением теплового потока только в.вертикальном направлении.

Термообработка ШХ15 проводится при температурах 600-840°С. В этом случае, при условии равномерно-распределенного режима теплообмена в печи, определяющее влияние на теплообмен оказывает излучение. Данный факт для печей с импульсной системой отопления подтверждается предварительным ДЗУ-моделированием. Исходя из этого, для выявления рациональной укладки на внешней поверхности эквивалентного тела задавали граничные условия третьего рода по излучению.

Для предварительного анализа тепловой инерционности произвели обезразмеривание исходного дифференциального уравнения теплопроводности следующим образом:

Э© э2е

Э л? Эу'4

= (11)

= 0 (^>0), • (13)

= (1-©). ' (14)

Э0

ь эе

4 ёг ду

Здесь Т°— начальная температура внутрипечного пространства (печи) на отдельном этапе термообработки К; Т„- конечная температура печи, К; Ь-геометрический параметр трубного ряда, слабо зависящий от температуры и определяющий порозность (м):

Ь = Лс1-*--^

1,42 —0,42е Я.

С,. 1

1+2я/я;

(16)

V / г**> У

Таким образом, получили, что тепловая инерционность пакета зависит от безразмерного параметра Далее изучалось влияние нормированных значений

порозности Ь и толщины пакета Н на тепловую инерционность при варьировании данных параметров в пределах, заданных размерами бугелей, принятых на ПНТЗ. Исследовалась зависимость температуры от времени на поверхности и в центре пакета. По результатам исследования получены следующие выводы:

Изменение порозности пакета при прочих равных условиях оказывает большее влияние на его тепловую инерционность, чем изменение рядности в области плотной укладки. Зависимость времени достижения контрольной

температуры от плотности трубного пакета можно описать плохо формализованной логарифмической (показательной) функцией.

Изменение толщины пакета к влияет на тепловую инерционность менее экстремально, зависимость времени х достижения контрольной температуры от толщины пакета хорошо описывается степенной функцией следующего вида:

.£)"• (17) где г0 - время достижения контрольной температуры при высоте садки И^, зависящее от температуры нагрева, начальной температуры пакета, его теплопроводности и теплоемкости, а -' степень, зависящая от плотности (порозности) пакета и принимающая значения 1,2-1,4 для условий ПНТЗ.

После проведения предварительного анализа был выполнен комплекс работ по выявлению рациональной укладки садки. В частности исследовался вопрос производительности идеальной печи при изменении толщины пакета и расстояния между трубами в ряду. С учетом одномерности рассматриваемой при оптимизации модели, выражение для производительности печи записывалось следующим образом:

Рп=(18)

Т'П)

Здесь тю - общее время термообработки, зависящее от тепловой инерционности садки, ч; Н - высота садки, м. На рис. 2 представлен двухступенчатый график термообработки стали ШХ15, применяемый для роликовых печей.

Рис. 2. Двухступенчатый график термообработки для роликовых печей

Как видно из рисунка, общее время термообработки тТ0 можно представить аддитивной функцией вида

тп>=Ъ, .....(19)

1=)

В работе проанализирован каждый этап термообработки с учетом массивности термообрабатываемой садки.

Скорость нагрева на этапе г, режимом термообработки не регламентируется. Однако при необходимости получения равномерной структуры всей отжигаемой массы металла, скорость должна быть достаточно' низкой, чтобы обеспечить достижение температуры 770-780°С всей массой садки по возможности одновременно. На этапе г, происходит фазовое превращение Ас/, тепловой эффект которого зависит от массы садки. Вычислительными экспериментами установлено, что длительность нагрева оказывает положительное влияние на согласованность температур внутри пакета вне зоны фазовых превращений. Внутри данной зоны длительность нагрева практически не -влияет на равномерность температурных полей садки. В связи с вышеизложенным, предлагается разделить этап т, на дополнительные этапы: нагрев до температуры фазовых превращений; выдержка при этой температуре для выравнивания температур в пакете; нагрев до температуры растворения крупных карбидов. За температуру растворения крупных карбидов принята температура 820°С. При выборе учитывалась декларируемая точность нагрева и литературные данные по термообработке стали ШХ15.

Продолжительность технологических выдержек т2< и т5 зависит от величины температуры нагрева, от структуры стали до отжига, от ее химического состава. С целью наиболее полного исследования производительности печи варьировали времена технологических выдержек от 0,5 до 2 ч для выдержки Т2, от 1 ч до 5 ч для

Ь- ■

Согласно данным литературы, длительность быстрого охлаждения и

быстрого нагрева ?4 не регламентируется. В этом случае на данные временные этапы влияет исключительно тепловая инерционность пакета. Учитывая многолетний опыт по реализации ПНТЗ одноступенчатого графика нагрева, было принято,, что достаточно охладить центр садки, определяющий тепловую инерционность пакета до температур 710-720°С, при температуре поверхности 650°С.

Этап охлаждения тб является в процессе отжига наиболее сложным и неопределенным при термообработке массивных садок. Исходя из требований отжига, на этом этапе необходимо проводить медленное согласованное охлаждение всей массы садки. Однако фазовое превращение у->а на практике создает значительное препятствие для равномерного охлаждения. Величину максимального отклонения температур пакета от траектории охлаждения (температуры печного пространства) задавали по исследованиям ЦЗЛ ПНТЗ. Большое значение имеет скорость охлаждения. На практике применяют охлаждение до 670-б80°С, длящееся не менее 5 часов. При увеличении массы садки время охлаждения приходится увеличивать в связи с необходимостью согласованного достижения нижней температуры охлаждения всей садкой.

Окончательный график, используемый для выявления рациональной укладки, показан на рис. 3.

I °с

650

Рис.3. График, используемый для выявления рациональной укладки

В связи с вышеизложенным, общая задача рациональной укладки может быть формально записана как

Рп =-

шах,

' Я)

где т7„(5л,я) с учетом анализа графика переписывается следующим образом:

(20)

(21) (22)

(23)

(24)

(25)

[Г7(5,,Я),Г7(5д.,Я)>Т;

При ограничениях:

~Гл|-ДГггшх Те Г7»

Н-Н^йО, 0.

Здесь т,„т1п- минимальное время контролируемого охлаждения на последнем этапе термообработки, гп, гп — температуры соответственно центра пакета и печного пространства на этапе контролируемого охлаждения ту, Дгпшх - максимальный температурный перепад между центром пакета и печного пространства, Н1тх -максимальная высота пакета, Ь = 21 - ширина пакета.

Таким образом, можно утверждать, что задача рациональной укладки трубного пакета и увеличения производительности печи относится к классу задач условной нелинейной дискретной оптимизации с ограничениями типа неравенств. Решение задач дискретной оптимизации связано с трудностями принципиального характера. Из-за дискретности допустимого множества неприменимы многие приемы, разработанные в математическом программировании, например, движение по направлению градиента или антиградиента, переход из одной вершины многогранного множества допустимых точек в другую и т.д. Однако, используя результаты предварительного исследования тепловой инерционности пакета, можно построить достаточно эффективный алгоритм оптимизации производительности печи и выявления рациональной укладки садки.

Алгоритм является модификацией метода покоординатного спуска, оптимизированным для условий задачи (20)-(25). Будем определять локальный максимум, фиксируя число труб в ряду, которое определяется параметром 5Л, и варьируя число рядов, определяемое параметром Я. В качестве начальной точки выбирается вариант наиболее плотной укладки труб 5Л° = 5"1"1, фактически определяемый внешним диаметром трубы с1.

Для одномерной оптимизации рядности пакета на каждом А:-ом шаге используется минимально возможная высота садки ЯП1!„ = 5,., которая выбирается из соображений сокращения вычислений при расчетах г7„(5^,я). Производится численный расчет этапов термообработки г4(5*,я) и г5(5*,я), полностью определяемых тепловой • инерционностью пакета при различных значениях Я равномерно распределенных на интервале БхйН ¿Н^. При этом расчет т5(5*,я) запускается с начальным распределением температур, полученным из расчета гД^.я) при достижении температуры 710°С; расчет г4($*,я) производится полностью. Из расчета данных этапов определяется показатели степени для выражения (17).

Производится численный расчет всех этапов термообработки, полностью определяемых тепловой инерционностью пакета тД^.Я^), откуда из выражения (17) может быть рассчитано г,(5*,я) для всех значений Я, 5,. <Я йН^.

Выполняется расчет /(5*,Я,„) по формуле (22) для всех 5\. £ Я„, < Н1ШХ, при которых соблюдается условие (23); фиксируется значение я£, начиная с которого /($*,я£)=т7(5*,я£) и ЯдГ, начиная с которого условие (23) не выполняется; вычисляется значение Я;* =тт(я£,ЯдГ). При соблюдении условия (23) вычисляется значение целевой функции Рл(5*,Я„,). При выполнении условия

рп{5'>н.„-\)>рл{з'.нт) локальный максимум , Я *)= Рп(5*,ЯИ1_,) найден.

При переходе к новому значению 5*+|, 5* < ^ Ь вновь выполняется весь вышеописанный комплекс действий. Вычисление /(5*+,,Я,„) выполняется только для т > I, затем значение I вновь фиксируется для нового Я*+| = гшп(я£+1,я*^).

Максимум целевой функции РЛтах(5*,Ям) считается найденным при РГ^М^РГ^.Н?), РПтЛзкх,н„)=РГ&,нкм).

Выполнен расчет по данному алгоритму для условий цеха № 5 Первоуральском новотрубного завода. Исходя из результатов расчетов можно сделать следующие выводы:

Уже из вида целевой функции (20) можно сделать вывод, что зависимость между производительностью печи и тепловой инерционностью пакета есть обратная величина. Соответственно, на производительность печи в большей степени влияет изменение рядности пакета, чем изменение порозности. Полученные результаты исследований подтверждают это соображение.

Производительность печи возрастает по мере разряжения пакета, при этом локальный максимум смещается в сторону большей рядности. Значительную роль играют ограничения в задаче оптимизации, - по мере увеличения производительности и в зависимости от времен технологических выдержек т7, т5,

локальный максимум оказывается недостигнут вследствие ограничений #„ш и степени рассогласования температур внутри пакета.

Значительную роль на степень рассогласования температурных полей пакета на этапе оказывает его толщина. Изменение порозности, напротив,

незначительно влияет на данное рассогласование. Данный факт объясняется малой эффективной температуропроводностью пакета при фазовом превращении, что в совокупности с малым тепловым потоком вблизи поверхности трубной садки определяет значительное-влияние толщины пакета на степень рассогласованности температур.

Изменение длительностей технологических выдержек в заданных выше пределах незначительно влияет на величину общего экстремума целевой функции, при всех наложенных ограничениях. Таким образом, производительность печи качественно определяется в основном тепловой инерционностью пакета.

По результатам численных экспериментов был выбран вариант пятирядного пакета с 16-17 трубами в ряду, обеспечивающий оптимальную производительность печи при сохранении требуемого качества термообработки.

Четвертая глава посвящена созданию модели процесса теплообмена в рабочем пространстве печи и уточнению на основе построенной модели графика термообработки, здесь же производится проверка адекватности модели путем сравнения расчетных и экспериментальных данных.

На данном этапе работ после выявления рациональной укладки были уже полностью определены конструктивные параметры модернизируемой камерной печи. Стены, свод и заслонка футерованы керамоволокнистыми теплоизоляционными материалами с малой инерционностью, под выложен шамотным кирпичом ШБ, вся нижняя часть выложена легковесным шамотным кирпичем ШЛБ-1.3. Под подом печи проектом предусмотрены трубы воздушного охлаждения.

Для реализации автоматизированного управления печь условно поделена на 3 зоны, температура в каждой зоне поддерживается локальным ПИД-регулятором. Для управления температурным режимом в каждой зоне используется по одной управляющей сводовой термопаре, дополнительный контроль реализуется с помощью четырех термопар, так же рассредоточенных по своду печи.

В печи предусматривается установка высокоскоростных горелок, способных работать в импульсном режиме. Работа горелок каждой зоны управления возможна в одном из трех независимых режимов, каждый из которых оптимизирован под свою конкретную задачу - быстрый нагрев, медленный нагрев или выдержка, охлаждение. Режимы работы по существу отличаются друг от друга коэффициентом избытка воздуха.

Разработка . математической модели для • детального расчета процесса термообработки садки труб проводилась в развитие сопряженной задачи теплообмена в зональной постановке. Учитывая принятые конструкторские решения, и, принимая, что в камерной термической печи при условии импульсного отопления реализуется равномерно-распределенный режим внешнего теплообмена, разработана методика моделирования сопряженной задачи теплообмена с использованием трех зон: «газ-кладка-металл». Оправданность данного подхода для

печей с импульсной подачей теплоносителя доказана многочисленными опытными данными и данными расчетов.

Условием построения качественно-правильной модели процессов теплообмена агрегата является учет всех объектов, участвующих в этом теплообмене. Как уже говорилось выше, в связи с унификацией процесса загрузки/выгрузки трубной садки из печи необходимо применение бугелей, которые являются крупными потребителями тепла. Полная поверхность бугеля состоит из поверхности, открытой для излучения ^ и поверхности, экранируемой садкой т • Соответственно, полная поверхность садки ^ состоит из поверхностей Р/ и

• Тогда бугели, находящиеся в печи, и садку можно заменить эквивалентным телом с площадью лучевоспринимающей поверхности ^:

= (26)

где и^,, — число бугелей в печи.

В этом случае температура поверхности эквивалентного тела для зональной модели вычисляется следующим образом:

(27)

Здесь Тбус— температура поверхности тела, заменяющего набор бугелей (эквивалентный бугель), Ти- средняя по поверхности температура садки.

Непосредственно при расчетах бугель заменяется эквивалентной пластиной с учетом сохранения массы и площади лучевоспринимающей поверхности .

При численной реализации расчета процесс тепломассообмена разбивается на отдельные этапы, в пределах каждого из которых он полагается квазистационарным. На каждом временном шаге производится расчет тепловых потоков на поверхностях эквивалентного тела и кладки. Далее решается двумерная задача теплопроводности в садке труб, и одномерная - в эквивалентном бугеле. Кроме того, решается одномерная задача теплопроводности в кладке, - отдельно в области, футерованной керамоволокнистой теплоизоляцией, отдельно - в поду печи. Значения плотностей тепловых потоков, являющихся граничными условиями для тел, участвующих в теплообмене, берутся из решения внешней задачи. При решении задачи теплопроводности в садке значения плотностей теплового потока на границе садки рассчитываются для каждого поверхностного узла отдельно, в приближении зонально-узлового метода.

Температурный режим термообработки задается по температуре внутренней поверхности кладки тк, являющейся управляющим параметром. При этом предполагается, что Т„=ТК, поскольку управление печью ведется по печным преобразователям, расположенным на расстоянии около 100 мм от поверхности кладки.

Степени черноты продуктов сгорания вводятся в модель в виде аппроксимирующих зависимостей. Для определения расходов газа и воздуха составлялся тепловой баланс печи. Непосредственно при моделировании учитывалось, что. коэффициент избытка воздуха меняется в зависимости от этапа термообработки.

Для определения достоверности результатов расчетов, получаемых при помощи модели, было проведено их сравнение с экспериментально полученными данными, снятыми во время промышленных исследований модернизированной камерной печи №14 ПНТЗ.

Измерение температур в пакете проводилось с помощью 8 гибких хромель-алюмелевых термопреобразователей (ХА) с открытыми спаями, размещаемых в различных точках садки на одинаковом расстоянии от заднего торца пакета. Кроме температур в пакете фиксировались данные по расходам газа и воздуха с помощью вихревых расходомеров ДРГ.М-400 для газа и ДРГ.М-1000 для воздуха. Регистрация показаний термопар и расходомеров производилась с помощью средств АСУ печи. Результаты натурных экспериментов передавались разработчикам с помощью системы удаленного проведения эксперимента, описанной в приложении, и являющейся составной частью трехуровневой АСУ ТП. Применение системы удаленного проведения эксперимента позволило сократить время обработки массива экспериментальных данных.

По результатам промышленных испытаний можно отметить высокую равномерность полученных экспериментально температурных полей внутри рабочего пространства печи. Расхождение температурных полей на этапе быстрого охлаждения (максимальное расхождение около 20°С) объясняется ухудшенным перемешиванием, возникающим как в связи с необходимостью подавать один лишь воздух для охлаждения, так и нарушением принципа импульсного отопления, связанным с требованием наискорейшего охлаждения садки на данном этапе.

По экспериментальным показаниям термопар, установленных в трубах по периметру пакета, можно косвенно судить о равенстве тепловых потоков около различных граней садки, поскольку расхождение показаний составляет не более 3-6°С. Это, в свою очередь, позволяет сказать о возможности применения упрощенной зональной модели «газ-кладка-металл», в которой поверхность садки представлена лишь одной зоной. Из сопоставления экспериментальных и расчетных данных по температурным полям внутри садки можно сделать вывод о применимости модели эффективной теплопроводности, ранее использовавшейся только для волокнистого материала, для условий трубного пакета. В целом, расхождение между экспериментальными данными, и данными, полученными в результате моделирования, не превышает 8%, а в критических точках, таких как значения температур в пределах выдержек - не более 3% (3-5 °С). Сопоставление расчетных и экспериментальных значений расходов газа и воздуха позволяет сделать вывод о достоверности математической модели печи, поскольку расхождение не превышает 7% за исключением расхождения по расходу газа на этапе контролируемого охлаждения. Расхождение расчетных и экспериментальных расходов газа на этапах охлаждения, достигающее 20%, обусловлено недостатками конструкции расходомера ДРГ.М, который, как оказалось, не способен фиксировать расход газа при условии малых длительностей импульсов по газу.

В итоге можно сказать о незначительном расхождении экспериментальных данных с данными, полученными в результате моделирования. Столь малые отличия, обусловленные невозможностью точного соблюдения в модели геометрических размеров всех объектов, участвующих в моделировании,

сложностью задания истинных значений степеней черноты тел и т.д., подтверждают работоспособность полученной математической модели.

Практическая ценность модели процесса теплообмена в печи заключается в непосредственном использовании ее для построения графика термообработки, реализующего двухступенчатый режим отжига для массивных садок. При моделировании использовались результаты третьей главы, - выбирался график термообработки для пакета из пяти рядов с 16-17 трубами в ряду. Как и в третьей

Рис.3. Общий вид двухступенчатого графика термообработки для массивных садок

Для оптимизации времени термообработки, на этапе г, необходимо провести наискорейший нагрев до температуры фазовых превращений г,, для которой уже на предварительном этапе исследований принято значение г, =750°С. Однако в связи с тепловой инерционностью пакета быстрый нагрев печного пространства не гарантирует достижения центром пакета температуры г,. В этом случае приходится увеличивать время выдержки т2 для выравнивания температуры садки. Слишком же большая длительность выдержки т2 недопустима, поскольку уже при этих температурах для поверхностных слоев садки начинается медленное перлитное превращение при температуре 760°С. После ряда численных экспериментов для этапов т, и т2 были выбраны следующие длительности: т, =3 ч, тг= 2 ч. Данные значения обеспечивают достаточную скорость нагрева при реализации импульсного способа отопления и незначительную длительность выдержки.

Температура выдержки г2 выбиралась из необходимости выполнения согласованного растворения крупных карбидов на этапе т4. Слишком высокая температура на данном этапе обуславливает появление пластинчатого перлита, что недопустимо по ГОСТ, слишком низкая - увеличивает время выдержки и снижает производительность печи. Оптимальным по данным ЦЗЛ ПНТЗ является кратковременное достижение всем пакетом температуры 820°С. Исследованиями на модели обнаружен перегрев пакета на 7-9°С относительно температуры внутренней поверхности кладки, которая является управляющим параметром. Перегрев обусловлен наличием тепловых потерь через кладку печи и влиянием бугелей. Соответственно, для итогового графика термообработки была выбрана температура

19

л=810°С, обеспечивающая нагрев пакета до оптимальных температур. Длительность нагрева г3 выбиралась из требования кратковременности нахождения пакета при температуре t2 и принята равной 1,33 ч.

Скорость охлаждения на этапе т5 подбиралась таким образом, чтобы поверхность пакета охладилась до температуры г3=650°С, а температура середины снизилась до конца превращения у-*а с учетом возможностей печи по охлаждению. Общее оптимальное время охлаждения составило г5 =2 ч.

Температура выдержки на этапе г7 задавалась ЦЗЛ ПНТЗ практически на границе перлитного превращения и составляла 785°С. С учетом тепловых потерь через кладку печи, температура уставки принята как i4=780°C. Время нагрева г6=1,5 ч выбиралось исходя из тепловой инерционности садки на данном этапе и возможности значительного рассогласования температурных полей пакета в начале выдержки г7 за счет низкой температуры tA.

Длительность выдержек т4, т7 задавалась согласно рекомендациям ЦЗЛ ПНТЗ и составила 1,77 и 5 часов соответственно. При выборе длительности выдержки т7 учитывалось время, необходимое для достижения центром пакета температуры tA и полученное с помощью моделирования. Длительность контролируемого охлаждения тк до температуры г5 =670°С была получена на этапе выбора рациональной укладки и составила 5 часов.

Таким образом, с помощью модели построен график термообработки, учитывающий особенности тепловой инерционности массивной трубной садки и возможности печи по реализации двухступенчатого отжига.

В приложении описано два варианта системы удаленного проведения эксперимента. Первый вариант использовался непосредственно при проведении промышленных испытаний, а также на этапе постпроектной поддержки модернизированной печи (авторского надзора). Данный вариант строился на базе существующей структуры АСУ ТП. Второй вариант в настоящее время построен на Качканарском ГОКе и по сравнению с первым вариантом отличается повышенной надежностью, которая достигается введением в верхний уровень АСУ ТП дополнительного управляющего компьютера, реализующего функции удаленного мониторинга и управления. Предполагается реализация данного варианта на ПНТЗ при модернизации остальных камерных термических печей цеха №14. Обе системы реализуют удаленный контроль и управление агрегатами с использованием каналов передачи данных стандарта GSM.

В заключении диссертации приведены основные результаты, полученные в ходе выполнения работы, сформулированы выводы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Целью диссертационной работы было построение динамической математической модели процессов теплообмена для условий термической обработки массивной многорядной садки в печи с импульсной системой отопления, использование модели для выявления рациональной укладки садки, оптимальной с точки зрения производительности и качества термообработки, а так же выработка на

основе модели рекомендаций по совершенствованию температурно-теплового режима печи. При достижении поставленной цели получены следующие результаты:

1. Предложена модель эффективной теплопроводности, пригодная для моделирования температурных полей в садке труб из стали ШХ15. За основу принята модель, основывающаяся на расчете радиационного теплообмена в слое волокнистого материала зональным методом. Эффективность модели заключается в том, что при моделировании процессу теплопередачи внутри трубного пакета необходимо задать лишь геометрические размеры садки, влияние на процесс теплопередачи расстояний между трубами и рядами задается с помощью простых формул. Моделирование всего цикла термообработки при применении модели эффективной теплопроводности занимает около 40 секунд. Данные факты обуславливают простоту решения комбинаторной задачи выявления рациональной укладки.

2. На основании модели эффективной теплопроводности произведен анализ тепловой инерционности пакета труб при изменении способа укладки труб в ряду и числа рядов в случае мгновенного изменения температуры печного пространства. В явном виде получена зависимость между тепловой инерционностью пакета и изменением его рядности, показывающая незначительность изменения тепловой инерционности при изменении количества рядов в пределах, ограниченных регламентом ПНТЗ. Зависимость описывается степенной функцией с показателем степени 1,2-1,4 в зависимости от расстояния между трубами в ряду.

3. Предложена методика выявления рациональной укладки садки, заключающаяся в разделении графика термообработки на отдельные этапы и рассмотрения тепловой инерционности пакета на каждом этапе отдельно. При этом на этапах нерегламентируемых по времени нагревов и охлаждений рассматривается вариант идеальной печи, в которой температура изменяется мгновенно. На этапе регламентируемого охлаждения кроме временных параметров оценивается качество термообработки путем рассмотрения отклонения температурных полей пакета от траектории охлаждения. Данное приближение позволяет выявлять рациональную укладку пакета вне зависимости от итоговой мощности печи и допроектно определять оптимальные геометрические параметры трубной садки.

4. Предложен эффективный алгоритм оценки производительности печи при выявлении рациональной укладки, заключающийся в решении задачи нелинейной целочисленной оптимизации. Особенность алгоритма состоит в том, что при выявлении рациональной укладки нет необходимости определять тепловую инерционность пакета на каждом этапе термообработки. Достаточно изучить тепловую инерционность садки на отдельном этапе лишь в нескольких точках при изменении рядности пакета с фиксированной. порозностью. Тогда тепловую инерционность такого пакета на остальных этапах, зависящих от тепловой инерционности, а так же в остальных точках данного этапа можно определить с помощью зависимости, полученной на основе предварительного анализа тепловой инерционности. При использовании метода покоординатного спуска, определяются общие кривые производительности печи в зависимости от количества рядов и труб в ряду, из которых, на основании оценки качества термообработки на этапе регламентированного охлаждения, выбирается оптимальный по производительности

и качеству вариант. На основании методики выявления рациональной укладки, для термообработки рекомендован пятирядный пакет с 16-17 трубами в ряду, обеспечивающий оптимальную производительность печи с сохранением требуемого качества термообработки.

5. Построена математическая модель камерной термической печи с импульсной системой отопления. Для расчета внешнего теплообмена в неизотермических условиях применен зональный метод. Модель построена с учетом влияния бугелей на процесс термообработки и тепловой инерционности футеровки и пода печи.

6. Произведено сравнение расчетных данных с экспериментальными, которые были сняты во время промышленных исследований модернизированной камерной печи. Промышленные исследования проводились с применением системы удаленного проведения эксперимента. Сравнение данных по температурным полям внутри пакета показало возможность использования модели эффективной теплопроводности для условий трубной садки. Сопоставление данных по температурным полям внутри пакета, а также по расходам газа и воздуха показало достоверность математической модели в целом.

7. На основе математической модели процессов теплообмена в печи произведена оптимизация двухступенчатого режима термообработки с учетом тепловой инерционности садки. Введена дополнительная выдержка на этапе нагрева до температуры растворения крупных карбидов для выравнивания температур в массивном пакете. Длительности и температуры режимных выдержек, скорости нагревов и охлаждений выбраны с учетом требования режима термообработки, тепловой инерционности садки труб и возможностей печи по реализации режима.

8. Построена система удаленного проведения эксперимента. Применение системы позволило практически не присутствовать непосредственно на объекте для получения всего массива экспериментальных данных.

9. Результаты моделирования использованы при определении режимных параметров действующей в настоящее время термической печи №14 цеха №5 ПНТЗ.

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях:

1. Сурганов К. А. Алгоритм мониторинга горелок для печи с импульсной системой отопления. // Научные труды VII отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ: Сборник статей. В 3 ч. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. -2005. - Ч. 1. - стр. 60-62.

2. Сурганов К.А. Способы автоматического регулирования печей с импульсной системой отопления. // Научные труды VIII отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. Сборник статей в 2 ч. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. - 2005. - Ч. 1. - стр. 383-386.

3. Лисиенко В.Г., Титаев A.A., Сурганов К.А. Усовершенствование автоматического управления импульсной термической печи современной конструкции. //Студент и научно-технический прогресс. Сборник тезисов докладов. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005, с.49.

4. Васильев A.B., Лисиенко В.Г., Маликов Ю.К., Медведев И.Ю., Сурганов К.А., Титаев A.A. Разработка и внедрение системы управления работой импульсных горелок для нагревательных печей нового поколения. // Сборник трудов конференции «Кузнецы Урала 2005». Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005.стр. 671-676

5. Лисиенко В.Г., Маликов Ю.К., Медведев И.Ю., Маликов Г.К., Сурганов К.А. Разработка термической печи усовершенствованной конструкции. // Сталь № 4. 2006. стр.63-66.

6. Лисиенко В.Г., Маликов Ю.К., Медведев И.Ю., Шахтарин Е.Ю., Сурганов К.А., Титаев A.A. Система удаленного мониторинга и управления как элемент современной АСУ металлургических переделов. //Энергоанализ и энергоэффективность № 6. 2005. стр. 26-29.

7. Лисиенко В.Г., Маликов Ю.К., Медведев И.Ю., Маликов Г.К., Сурганов К.А., Титаев A.A. Особенности конструкции и систем управления термических печей нового поколения. // Промышленные печи и трубы № 1. 2006. с. 13-21.

8. Лисиенко В.Г., Маликов Ю.К., Медведев И.Ю., Шахтарин Е.Ю., Сурганов

К.А., Титаев A.A. Системы удаленного мониторинга и управления для печных агрегатов. // Труды III международной научно-практической конференции «Металлургическая теплотехника: история, современное состояние и будущее. К столетию со дня рождения М.А. Глинкова». -М.:МИСиС. 2006. стр. 414-417'.

9. Лисиенко В.Г., Маликов Ю.К., Медведев И.Ю., Маликов Г.К., Сурганов К.А., Титаев A.A., Шахтарин Е.Ю., Васильев A.B. Промышленная печь XXI века. Конструкция, тепловые режимы, автоматизация. // Труды II международного конгресса «Пече-трубостроение: тепловые режимы, конструкции, автоматизация и экология». - Екатеринбург: «Инженерная мысль». 2006. стр. 12-25.

10.Лисиенко В.Г., Маликов Ю.К., Сурганов К.А. Титаев A.A. Применение концепции «черного ящика» для систем удаленного мониторинга и управления. //Труды международной научно-практической конференции «СВЯЗЬ-ПРОМ 2006» в рамках III Евро-Азиатского форума «СВЯЗЬ-ПРОМЭКСПО 2006». Екатеринбург: ЗАО «Компания Реал-Медиа». 2006. стр. 28-31.

11.Сурганов К.А. Применение аппарата математического моделирования и средств автоматизированного эксперимента при проектировании и наладке камерных печей современной конструкции. //Труды международной научной конференции «Информационно-математические технологии в экономике, технике и образовании». Тезисы докладов. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. 2006. стр. 182-183.

12.Маликов Ю.К., Лисиенко В.Г., Маликов Г.К., Шлеймович Е.М., Сурганов

К. А. Режимно-программное моделирование процесса термообработки пакета труб в камерных печах современной конструкции. // Промышленные печи и трубы (готовится к публикации)

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОСОБЕННОС1 И КОНСТРУКЦИИ, РЕЖИМОВ НАГРЕВА, А ТАКЖЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ 1ЕПЛООБМЕПА КАМЕРНЫХ ТЕРМИЧЕСКИХ ПЕЧЕЙ.

1 1 ()бщ\я\\р\кгеристик\садочных термических печей

1 2 ан \л1в ге1повых режимов отжига стали м чркн LLIX15 22 1 3 аналишчгемагичггкихм! годов 1iccjiiдования 11роцк ( он [ниюошнтп'имнштелыюк п-рмичк ким iif4am

1 4 Пос гановка }адачи исследования

2. PAiPABOlKA MA IEMAIИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛООБМЕНА ВНУТРИ ТРУБН01 О IIAKEIA.

2 1 основные осопенносги камерной п-рмич1 ской Ш ЧИ и ирннягыр пронаныь решения 41 2 2 Принципы моделирования гемгирагурных полей внугри с адки

22 1 Таиифизические свойства стали ШХ15 в процессе термообработки

2 2 2 Модегь эффективной теплопроводности счожной садки

2 3 Расчетные методы решения внутренней задачи

2 4 Выводы

3. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ТЕПЛОВОЙ ИНЕРЦИОННОСТИ САДКИ И ВЫЯВЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ У О АДКИ.

31 Анализ тепловой инерционности пакета труб

3 2 Методика выявления рациональной укладки

3 3 Выводы

4. РАЗРАБОТКА И ПРОМЫШЛЕННОЕ ВНЕДРЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПЕЧИ С ИМПУЛЬСНОЙ СИСТЕМОЙ ОТОПЛЕНИЯ.

4 1 Проектные решения и принятые алгоритмы управления для камерной термической печи с импульсной системой отопления

4 2 Разработка математической модели камерной печи

4 3 Сопоставление результатов моделирования с результатами экспериментальных исследований

4 4 Уточнение двухступенчатого режима термообработки с испотьзованием математической моде1и процессов тептообмена

4 5 Выводы

Металлур! ическая промышленность Hipaer сегодня одну из ключевых ролей в современной мировой экономике. Наряду с такими офаслями, как нефтедобыча и энср1е1ика, она являе1ся сфатегической для экономики любой индустриально развитой страны. Пюбализация рынка в наше время приводит к существенному усилению конкуренции в офасли в связи с выходом новых ифоков (нанример, предприятий Китая и Бразилии). Другие факторы, влияющие на деятельность и рыночные перспективы, слияние крупных металлургических компаний, консолидация мощностей, наличие избыточных мощностей в странах-ведущих производи i елях металлур1 ической продукции, протекционистские меры, регулирующие импорт стали. В России на долю металлургии приходится порядка 20% всего объема промышленного производства (по данным Госкомстата РФ за 2005 г.), и, по сути, она определяет парамефы загрузки других отраслей. Металлургия России обладает мощным производственным потенциалом, хотя очень часто не раскрытым в полной мере. На многих предприятиях металлургической отрасли действуют современные высокопроизводительные агрегаты, выпускающие продукцию, отвечающие фебованиям мировых стандартов. В то же время, еще очень часто продолжают эксплуатироваться агрегаты 50-60X гг., устаревшие как морально, так и физически (по данным Госкомстата РФ, износ основных фондов в металлур1 ической промышленности составляет 53,5%), применяются технологии, не обеспечивающие должною качества продукции, что приводит к низкой рентабельности экснорта. Кроме того, перед метшглургией сюят проблемы развития сырьевой базы, повышения цен и тарифов на энер1етические, юиливные и транснортные ресурсы, которые составляют значительный удельный вес в себестоимости ютовой нродукции. Такие жизненные реалии вынуждают металлур1 ические компании адекватно реа1ировать на изменения рыночной ситуации и ностоянно повышать эффективное 1ь своей деятелыюсти. На первый план выходят задачи сокращения производс1 венных затрат, снижения себестоимости изделий, оптимизации использования основных фондов, повып1ения качества производимою металла, а 1ак же повышения скорости реакции на запросы клиентов. Энергосберегающая политика является важнейшим составным звеном развишя как мировой экономики, так и экономики России. В связи с этим, на передний план выступают вопросы экономною расходования топливноэнергетических ресурсов, имеющие в металлургии особенностей. Крупными пофебителями iазообразного юнлива являются печи для 1ермической сжигается и химико-1ермической количество обработки металлов [59j, в них ряд специфических большое высококшюрийного топлива, и, задача иовышения эффективности его использования является особенно актуальной. Кроме того, как уже было отмечено выше, применительно к промышленным печам и агрегатам, задача экономии топлива и энергии должна тесно увязыватьея с решением важнейших технологических задач увеличением производительности и стойкости агрегатов при одновременном улучшении качества получаемого металла, а так же с решепием экологических проблем. В связи с вышеизложенным, при проектировании новых агрегатов и печей, нри реконструкции и эксплуатации действующих возникает важная задача оптимизации их конструкций и тепловых режимов с целью создания условий для обеспечения всех фебований техно;югического режима качественного производства металла при всемерной экономии топливноэнергетических ресурсов. Получить решение этой задачи обычными чисто эмпирическими методами как правило не удае1ся. Поэтому важнейшим анализа тепловой работы энерготехноло1ических инструментом становится установок математическое моде;шрование, особенно в настоящее время, когда широкое раснросфанение 1юлучила вычислительная важной составной частью 1ехника [56, 591. При этом и реализации 6 нроекшрования энерготехнологических агрегатов становя1ся научные, нреднроектные и постироектные исследования, в процессе которых выполняется математическое моделирование, Офабатываются ocHOBFn>ie рекомендации по оптимизации консфукции и тепловых режимов. Все это приводит к сокращению сроков и за фат на стадии проек1по-конструкторских, опытнопромышленных и эксплуатационно-наладочных работ, особенно при создании крупных энерюемких агрегатов. Большая ценность моделей как познавательного средства подчеркивается в целом ряде работ [88, 87J. Модель должна хорошо объяснять известные факты, выявлять новые, ранее незамеченные явления, иредсказыва1ь их дальнейшее развитие, и, что может быть самое главное, вызывать перед исследователем новые проблемы. Определяющее высокотемпературных совместно влияние на показатели работы ряда энерготехнологических процессы агрегатов оказывают и протекающие радпационно-конвективного кондуктивного теплообмена, и эффективность функционирования таких агрегатов во многом определяется надежностью и точностью расчетов тенлообмена на стадии проектирования и разработки системы управления их тепловыми режимами. Особенностью создания математических моделей теплообмена в нечах является большое разнообразие геометрии нагреваемых изделий и рабочею пространства печей. Многолетние исследования в обласж теории тепломассобмена позволили создать множество математических моделей печей и эффективных методов расчета. Определенные вопросы по развишю методов расчета комбинированного теилообмена применительно к реальным энерюгехнологическим объектам рассмафивались в pa6oiax Адрианова В.Н. [3j, Арутюнова В.А., Бухмирова В.В. [6], Висканты Р. [139, 145, 146], Невского А.С. [89], Зигеля Р., Хауэла Дж. [103J и др. Опыт проведения научно-исследовательских, опьппо-конструкторских работ, исследований на дейс1вующих печах в нромышленных условиях 7 приводит к выводу, что на современном этапе основой подхода к построению ма1ематичсских моделей является динамический зонально-узловой метод (ДЗУ-метод), разработанный нод руководс1вом нрофессора В.Г. Лисиенко на кафедре «Автоматика и управление в 1ехничсских системах» УГТУ-УПИ [53-60, 72, 73, 86, 143, I44I. Точная и всеобъемлющая модель, созданная в рамках ДЗУ-метода, несомненно, необходима для нроверки правильное!и выбора консфукции и условий рабо1Ы печи, одпако, до сих нор при решении некоторых задач тенлотехники оказывается эффек-тивней применять упрощенные методы и модели для получения общей картины распределения leHjmBbix потоков и предварительных оценок. Такого рода модели содержат относительно небольшое число описание параметров, процессов подобной но позволяют в получить рабочем выступать качественно-правильное пространстве теплообмена модели может печи. Основой для классический зональный метод расчета излучения, дополненный расчетом конвективной составляющей в случае решения впешней задачи теплообмена, и даже в некоторых случаях пригодный для решения внутренней задачи. Несмотря на простоту, модель, созданная таким способом, может применяться как для исследования процессов теплообмена в печи, так и создавать предпосылки для управления печью. Резюмируя вышесказанное, можно выделить задачи и проблемы, решение которых создаст благоприятную почву для посфоения высокоэффективного производства и позволит при высоком качестве снизить себестоимость, а, следовательно, и цену продукции отечественных металлур1 ических комбинатов до уровня промышленно развитых с фан. Прежде всего, возникает необходимость в разработке математических моделей, офажающих процессов в с доста1 очной точностью протекание теп]ювых Математическое выполнению энер1отехноло1 ических процессов 1еплообмепа, установках. моделирование предшествующее 0С1альных работ, высгунает основой для принятия комнлексных решений, связанных с консфукционными особенностями печи, режимами пафева. 8 Далее, требуется провести всестороннее исследование aiperaTa с номощыо ма1ема1ической модели. При этом на первый план выходи г задача обеспечения оптимальной производи 1ельносги aiperaTa с сохранением требуемою качества термообработки, связаппая как с копетрукгивными особенностями печи, так и с особенное 1ями гермообраба1ываемых изделий, а так же с принятым режимом термообработки. Тиновым металлурши примером реализации современных гехноло1ий в являются камерные термические печи нового поколения. такой печи для учас1ка фехвалкового стана 160 Проектирование Первоуральско1 о Повотрубного завода и непосредственные исследования на построенном агрегате реализовывшюсь с участием УГТУ-УПИ и непосредственно диссертанта. При выборе оптимальных тепловых режимов обеспечивается возможность существенного снижения энергозатрат, значительного снижения вредных выбросов в атмосферу, и, что самое главное, увеличение и качества и производительности. Поэтому основной целью диссертационной работы является разработка динамической математической модели тепловых процессов, протекающих в камерной термической печи, использование ее для анализа производительности печей такого типа, а так же выбора и оптимизации режимов. Первая

П1.5. Выводы

1. Показано, что система удаленною автоматизированного эксперимента может быть построена на базе систем удаленною мониторинга и управления техноло! ическими arpeiaiaMU при условии реализации функций, характерных для систем удаленного автоматизированною эксперимента.

2. Обоснована необходимое lb применения в настоящее время систем соювой связи для организации каналов передачи данных от объекта мониторинга и управления до центра обработки данных.

3. Определены требования и структура АСУ ТП агрегата, на базе которого реализуется система удаленного мониторинга и управления для проведения автоматизированною эксперимента. На базе печи № 14 ПНТЗ реализована требуемая структура.

4. Построена гибридная система, предназначенная прежде всего для проведения удаленных автоматизированных экспериментов, и оптимизированная для применения в сетях сотовой связи стандарта GSM. Система реализована на печи №14 ПНТЗ

5. Построена универсальная система удаленного мониторинга и управления с возможностью проведения удаленных автоматизированных экспериментов с созданием постоянного канала передачи данных. Система предназначена для применения в сетях любых операюров сотовой связи, реализующих возможность пакетной передачи данных и реализована на Качканарском ГОКе. Предполагается в дальнейшем реализовать данную систему в цехе №5 ПНТЗ при модернизации остальных камерных термических печей цеха.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Цслыо диссертационной работы было построение динамической математической модели процессов теплообмена для условий термической обработки массивной многорядной садки в печи с импульсной системой отопления, использование модели для выявления рациональной укладки садки, оптимальной с точки зрения производительности и качества термообработки, а гак же выработка на основе модели рекомендаций по совершенствованию температурно-теплово1 о режима печи. При достижении поставленной цели получены следующие результаты:

1. Предложена модель эффективной теплопроводное i и, пригодная для моделирования температурных нолей в садке труб из стали ШХ15. За основу принята модель, основывающаяся на расчете радиационного теплообмена в слое волокнистого материала зональным методом. Эффективность модели заключается в том, что при моделировании процесса теплопередачи внугри трубною пакета необходимо задать лишь геометрические размеры садки, влияние расстояний между трубами и рядами задается с помощью простых формул. Моделирование всего цикла термообработки при применении модели эффективной теплопроводности занимает около 40 секунд. Данные факторы обуславливают простоту решения комбинаторной задачи выявления рациональной укладки.

2. На основании модели эффективной теплопроводности произведен анализ тепловой инерционности пакета труб при изменении способа укладки труб в ряду и числа рядов в случае мгновенного изменения температуры печного пространства. В явном виде получена зависимость между тепловой инерционностью пакета и изменением его рядности, показывающая незначительность изменения тепловой инерционности при изменении количества рядов в пределах, отраниченных регламентом ПНТЗ. Зависимость описывается степенной функцией с показателем степени 1,2-1,4 в зависимости от расстояния между трубами в ряду.

3. Предложена методика выявления рациональной укладки садки, заключающаяся в разделении графика термообработки на отдельные этапы и рассмо фения тепловой инерционное i и пакета на каждом эгапе отдельно. При эюм на эшпах нерегламенгируемых по времени нафевов и охлаждений рассматриваем вариант идеальной печи, в коюрой температура изменяется мгновенно. На этапе регламентируемого охлаждения кроме временных парамефов оценивается качество термообрабо1КИ путем рассмотрения отклонения температурных полей пакета от траектории охлаждения. Данное приближение позволяет выявлять рациональную укладку пакета вне зависимоеIи от итоювой мощности печи и допроектно определять оптимальные геометрические нарамефьг садки.

4. Предложен эффективный алгоритм оценки производительности печи при выявлении рациональной укладки, заключающийся в решении задачи нелинейной целочисленной оптимизации. Особенность алгоритма состоит в том, что при выявлении рациональной укладки нет необходимости оггределять тепловую инерционность пакета на каждом этане термообработки. Достаточно изучить тепловую инерционность садки на отдельном этапе лишь в нескольких точках при изменении рядности пакета с фиксированной порозностью. Тогда тепловую инерционность такого пакета на остальных этапах, зависящих от тепловой инерционности, а так же в остальных точках данного этапа можно определить с помощью зависимости, полученной на основе предварительного анализа тепловой инерционности. При использовании метода покоординатного спуска, определяются общие кривые производительности печи в зависимости от количества рядов и труб в ряду, из которых, на основании оценки качества термообработки на этапе регламентированного охлаждения, выбирается оптимальный по производительности вариант.

5. На основании методики выявления рациональной укладки для термообработки рекомендован пятирядный пакет с 16-17 фубами в ряду, обеспечивающий оптимальную производи тельное гь печи с сохранением требуемо! о качества термообработки.

6. Построена математическая модель камерной термической печи с импульсной системой отопления. Для расчета внешнею теплообмена в неизотермических условиях применен зональный метод. Исходя из равномерно-распределенною режима теплообмена, создаваемою при импульсной подаче теплоносителя, за основу принята зональная модель из трех зон: «газ-кладка-мегалл». Модель построена с учетом влияния бугелей на процесс термообработки и тепловой инерционности футеровки и пода печи.

7. Произведено сравнение расчетных данных с экспериментальными, которые были сняты во время промышленных исследований модернизированной камерной печи. Для регистрации экспериментальных показаний использовалась система удаленного проведения эксперимента. Сравнение данных показало возможность применения модели эффективной теплопроводности для условий трубной садки. Сопоставление данных по температурным полям внутри пакета, а так же по расходам газа и воздуха показало достоверность математической модели в целом. Несовпадение расчетного и экспериментального расходов газа на этапе контролируемого охлаждения связано с недостатками вихревого расходомера ДРГ.М-400, используемого для регис фации расхода газа на печи, который не в состоянии отслеживать расход меньше 20 м /ч в случае коротких импульсов, необходимых для реализации контролируемого охлаждения. Вывод о незначительном влиянии конвективной составляющей на температурные поля на поверхности и внутри садки позволил обосновать методику выявления рациональной укладки в части задания граничных условий на поверхности садки.

8. На основе математической модели произведено уточнение двухступенчатого режима термообработки с учетом тепловой инерционности садки. Введена дополнительная выдержка на этапе натрева до температуры крупных карбидов для выравнивания температур в массивном пакете.

146

Длительности и температуры режимных выдержек, скорости нагревов и охлаждений выбраны с учеюм требования режима термообработки и тепловой инерционное 1 и садки труб.

9. Построено два вариант системы удаленною проведения эксперимента. Первый вариант внедрен на печи №14 ПНТЗ и использовался на этапе nociпроектных исследований. Применение сис1емы позволило практически не присутствовать непосредственно на объекте для получения всего массива экспериментальных данных. Второй вариант, являющийся универсальным для АСУ ТП любых масштабов, внедрен на Качканарском ГОКе. Предполагается в дальнейшем реализовать данную систему в цехе №5 ПНТЗ при модернизации остальных камерных термических печей цеха.

10. Результаты моделирования использованы при определении режимных параметров действующей в настоящее время термической печи №14 цеха №5 ПНТЗ.

1. Авакумов A.M., Паращснко И.Е., Щелоков Я.М. Применение I азоимпульсных систем в печных технолог иях. // Огнеупоры, 1991, № 9, с.29-31.

2. Автоматизированные печные агрегаты и энергосберегающие технологии в металлургии (по материалам 2-й международной научно-практической конференции). // Новые огнеупоры № 1, 2003. с. 39-50.

3. Адрианов В.П.Основы радиационного и сложного теплообмена. -М.:Энергия, 1972.-464 с.

4. Акимова Е.П., Молот Н.Т., Прозоров Г.П. и др. Термическая обработка горячекатаных подшипниковых труб в проходных роликовых печах. Сталь. 1970. №3. с.270-272.

5. Арутюнов В.А., Бухмиров В.В., Круиенников С.А. Математическое моделирование тепловой работы промышленных печей: Учебник для ВУЗов. М.: Металлургия, 1990. 239 с.

6. Баскаков А.П., Берг Б.В., Вигт O.K. и др. Теплотехника: Учеб. Для вузов. 2-е изд. М.: Энергоатомиздат, 1991. 224 с.

7. Бегунов Н.П., Грунский В.П., Бойко А.А. Современные газовые камерные и проходные печи. Металловедение и термическая обработка металлов. № 1.2002. с. 39-40

8. Безукладов В.И., Панов В.В., Ледовских Н.Б. Внедрение АСУ ТП для управления нагревательными и термическими печами. // Производство прока га. № 9. 2003. с.31-32

9. Бергауз A.J1., Розенфельд Э.И. Горелки с высокоскоростнымпотоком продуктов сгорания. Научно-1ехнический обзор. М.: ВНИИЭгазпром, 1975. 45 с.

10. Бернштейн М.Л., Рахшгадт А.Г. Металловедение и 1ермическая обрабо1ка стли. Справочник в ipex томах. Т.З. М.:Ме1аллур1 ия. 1983. с.216

11. Блантер М.Е. Мегалловедение и термическая обработка. М.: Манн из, 1963.416с.

12. Блантер М.Е. Теория термической обработки. М.: Металлургия, 1984. 327с.

13. Блантер М.Е. Фазовые превращения при термической обработке стали. М.: Металлургиздаг, 1962. 268 с.

14. Большаков Г., Кадер М. VPN и MPLS генерь вместе // Connect! Мир связи. - 2000. - № 4. - с. 78-82.

15. Брук Ю.Г., Неймарк JI.A. Испытание и наладка промышленных печей на газовом топливе. JL: Недра. 1981.

16. Булгак JI. Параметры QoS при предоставлении услуги построения виртуальных частных сетей на базе сетей нескольких операторов. // Мобильные системы. 2004. № 11. С. 12-17.

17. Быстрое Ю.А., Исаев С.А., Кудрявцев Н.А., Леонтьев А.И. Численное моделирование вихревой интенсификации теплообмена в пакетах труб. СПб.: Судостроение, 2005. 392 с.

18. Вериго Александр, Подойницын Роман. Цифровые системы на железной дороге. // Connect! 2004. № 4. С. 132-136.

19. Воинов С.Г., Шалимов А.Г. Шарикоподшипниковая сталь. М.: Метал лургиздат. 1962.

20. Воловик И.С., Гусовский В.Л., Лифшиц А.А. Автоматизация печей с импульсной системой отопления. Системы регулирования и управления работой металлургических печей. Тематический сборник научных трудов. М.: Машиностроение. 1987, - с. 48-56.

21. Воловик И.С., Ефремов Ю.С., Кошелев А.Б. Автоматизация иечей прокатного производства. // Сисгемы регулирования и управления работойметаллургических печей. Сб. науч. тр. 1987. с. 4-12.

22. Волошин А.И., Цыганаш В.Е. Системный подход к модернизации термической печи. Металлургическая и горнорудная промышленность. № 1. 2004. с. 102-106.

23. Гвинель Jle-Бодик. Мобильные сообщения. Службы и технологии SMS, EMS и MMS. М.: КУДИЦ-ОБРАЗ, 2005. 448 с.

24. Гольдштейн М.И., Грачев СВ., Векслер Ю.Г. Специальные стали. М.: «МИСИС». 1999.

25. Гречишников Я.М., Белов М.Л., Курносов В.В. К выбору вида импульсной модуляции при двухпозиционном регулировании температуры пламенных печей. // ВНИПИ Теплопроект. Конструкции и строительство тепловых агрегатов, 1983 с. 54-60.

26. Гречишников Я.М., Черняховский Е.З., Энно И.К., Белов М.Л. Период и амплитуда колебаний температуры при импульсном отоплении пламенных печей // ВНИПИ Теплопроект. Конструкции и строительство тепловых агрегатов, 1984, с. 120-125.

27. Гриюрьев В.А., Зорин В.М. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент. Справочник. Кн. 2. М.: Энергоатомиздат. 1988. 560 с.

28. Громаков Ю.А., Поповский А.В. Факторы, влияющие на время доствки коротких сообщений в сетях GSM. Мобильные системы. 2003. № 10. с. 17-21.

29. Гуляев А.П. Металловедение. Государственное издательство оборонной промышленности. М. 1948, 556 с.

30. Гусовский B.J1., Ладыгичев М.Г., Усачев А.Б. Современные нагревательные и термические печи (конструкции и технические характеристики. Справочник. М.: Машиностроение, 2001 г. - 656 с.

31. Гусовский B.JI., Лифшиц А.Е. Методики расчета натревательных и термических печей: Учебно-справочное издание. М.: Теплотехник. 2004. 400 с.

32. Дульнев Г. Н., Заричняк Ю.П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов. Справочная киша. Л., «Энергия», 1974. 264 с.

33. Дьяченко А.Г. Информационные технологии в металлургии и вузовской науке сегодня. // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2003. № 1. с. 54-59

34. Жиленков И. Новые технологии беспроводной передачи данных. // Современные технологии автоматизации. 2003. - № 4. с. 44-47

35. Зинве М. Огнеупорные материалы для термической обработки литых валков прокатных станов. Новые огнеупоры № 3,2003. с. 24-26

36. Иванен Наталья. Некоторые возможности модемов Wavecom совстроенным TCP/IP-стеком: организация соединения точка-точка в режиме GPRS. // Мобильные системы. 2004. № 3. с. 37-39.

37. Кириллов Ю.Л. Диаграмма состояния сис1емы железо-углерод. М.:Мегаллуртиздат., 1953. 64 с.

38. Комплекс программ TEMP для решения двумерных задач теплопроводноеги в областях сложной формы. Краткое описание методики расчета. Свердловск. 1988. 109 с.

39. Кренцис Р.П. Теплоемкоеiь, энтальпия и энтропия силицидов железа и некоторых сталей. Кандидатская диссертация. УПИ им. С.М.Кирова. Свердловск. 1962.

40. Кривандин В.А., Егоров А.В. Тепловая работа и конструкции печей черной металлургии. М.: Металлургия. 1989.462 с.

41. Кругляк К. Одноплатные компьютеры для встраиваемых систем // Современные технологии автоматизации. 2003. - № 4. - с. 6-17

42. Кудин А.В. Максименко В.Н. Клопцова А.Н. Методика оценочных испытаний качества услуг пакетной передачи данных в сетях сотовой подвижной связи стандарта GSM. Мобильные системы. 2003. № 8. с. 36-42.

43. Кудин А.В. Максименко В.Н. Оценка качества услуг пакетной передачи данных в сетях сотовой подвижной связи. Мобильные системы. 2003. № 7. с. 24-29.

44. Кудин А.В. Оценка качества услуг сетей соювой подвижной связи.- Вестник связи. 2003. № 2. с. 39-42.

45. Кумсков В.Т., Полоников В.Ф., Панченко В.И. Рециркуляция газов- основной метод интенсификации теплообмена в натревательных печах. // Промышленная энергетика, №3, 1988, с. 32-34.

46. Курносов В.В. Математическое моделирование теплообмена в термической печи периодического действия. Конструкции, методы мошажа и эксплуатация термических и натревательных печей: Сб. тр. /Гл. ред. И.К. Энно М: ВНИИПИтеилопроект, 1987. 129 с.

47. Кучерявый А. Е. Паке тая сеть связи общего пользования. СПб.:178

48. Наука и Техника, 2004. 272 с.

49. Лисиенко В.Г. Зональная модель при нагреве металла в пламенных печах // Изв. ВУЗов. Черная мегаллур! ия. 1972. № 8. с. 154-158.

50. Лисиенко В.Г. Методы расче1 а 1еплообмена в металлургических агрегатах и модели управления // ИФЖ. 1993. Т. 64, № 3. с. 259-270.

51. Лисиенко В.Г. Интенсификация теплообмена в пламенных печах -М.: Металлургия, 1979. -224 с.

52. Лисиенко В.Г. Развитие математического многозональною моделирования процессов сложною теплообмена в высокотемпературных теплотехнических агрегатах и печах // Изв. ВУЗов. Черная металлургия. 1991. №7. с. 100-103.

53. Лисиенко В.Г. Развитие математического моделирования, показатели и методы интенсификации тепловой работы теплотехнических агрегатов и печей // Изв. ВУЗов. Энергетика. 1986. № 11. с. 49-65.

54. Лисиенко В.Г., Волков В.В., Гончаров А.Л. Математическое моделирование теплообмена в печах и агрегатах Киев: Иаукова думка, 1984.-232 с.

55. Лисиенко В.Г., Волков В.В., Маликов Ю.К. Улучшение топливо-использования и управления теплообменом в металлургических печах М.: Металлур1 ия, 1988. - 231 с.

56. Лисиенко В.Г., Маликов Ю.К., Медведев И.Ю., Маликов Г.К., Сурганов К.А., Титаев А.А. Особенности конструкции и систем управления термических печей новою поколения. // Промышленные печи и трубы № 1. 2006. с. 13-21.

57. Лисиенко В.Г., Салихов З.Г., Гусев О.А. Моделирование объекюв с распределенными параметрами на примере трехуровневых АСУ нагревом мегалла. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, М.: МИСиС. 2004. 163 с.

58. Лисиенко В.Г., Сурганов К.А. Алгоритм мониторинга горелок для печи с импульсным оюилением. Научные груды VII огчегной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. т. 1. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005, с.60-62.

59. Лисиенко В.Г., Титаев А.А., Сурганов К.А. Усовершенствование автоматического управления импульсной термической печи современной конструкции. Студент и научно-технический прогресс. Сборник тезисов докладов. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005, с.49.

60. Лисиенко В.Г., Фетисов Б.А., Маликов Ю.К., Левченко Ю.А. Определение эффективной теплопроводности сложной садки. // Огнеупоры, № 1. 1990. с.45-49

61. Лисиенко В.Г., Щелоков Я.М., Ладыгичев М.Г. Хрестоматия энергосбережения: Справочник : В 2 кн. Кн. 2 /; Под ред. В. Г. Лисиенко. -М.: Теплоэнергетика, 2003. 768 с

62. Лушук В.Г., Якубенко А.Е. Сравнительный анализ моделей турбулентности для расчета пристеночного пограничного слоя. Механика жидкости и газа. Известия РАИ, №1, с.44-57.

63. Лыков А.В. Тепломассообмен. Спр. М.: Энергия, 1972. 560 с.

64. Маковский В. А., Лаврентик И.И. Алгоритмы управления нагревательными печами. М.: Металлургия. 1977. 184 с.

65. Максимов В. Виртуальный туннель // КомпьютерПресс. 2004. - № 4. - С. 47-50.

66. Маликов Г.К., Лисиенко В.Г., Маликов Ю.К., Двинянинов А.В. Зонально-узловой метод совместною решения уравнений гидродинамики и теплообмена излучением // Теплофизика высоких темпераiyp. 1985. Т. 23, № 6. с. 1103-1111.

67. Маликов Ю.К., Лисиенко В.Г., Востротин А.Е. Радиационно-кондукгивный теплообмен в слоистом материале. // ТВТ. 1990. Т.28. № 2. с.345-391

68. Маликов Ю.К., Лисиенко В.Г., Ширинкин В.А. Теплообмен излучением в слое волокнистого материала. // ТВТ. 1985. Т.23. № 4. с.754-760

69. Марков С.И. Исследование фазовых превращений в перлитной корпусной стали на натурных обечайках. Металловедение и термическая обработка конструкционных сталей. Сб. тр. ЦНИИТМАШ № 189. 1985. с. 3135

70. Масальский Я.С., Серов Ю.В., Лямбах Р.В., Шалимов Ал.Г., Кошелев А.Е. Эволюция систем автоматизации в черной металлургии. // Металлург. 1996. - № 1. - С. 28-30.

71. Махметов Г. Виртуальные частные сети: // КомпьютерПресс. 2000. - № 2. - С. 64-68.

72. Мельниченко Е.Ф, Немзер Г.Г., Энно И.К. Пути экономии топлива в пламенных печах. М.: Машиностроение. 1989, -152 с.

73. Михеев М.А., Михеева И.М. Краткий курс теплопередачи. М.: Госэнерюиздат. 1961. 208 с.

74. Мороз В.И., Астфьев А.А., Хазанов М.С. Исследование импульсной юрелки термических печей. //Газовая промышленность № 12, 1979, с. 40-43

75. Мороз В.И., Егорова В.М. Гусев С.В. Автоматизированная универсальная газовая печь периодического действия. //Кузнечно-штамповочное производство № 9. 1998. с.33-38

76. Мороз В.И., Еюрова В.М. Гусев С.В. Гаювая печь с импульсной подачей теплоносителя для объемной прецизионной термической обработки роликов МНЛЗ. //Металловедение и 1ермическая обработка металлов. № 6. 2001. с.25-29.

77. Мороз В.И., Еюрова В.М., Гусев СВ. Нагрев валков холодной прокатки и роликов МНЛЗ под термическую обработку в печи с импульсной подачей теплоносителя. //Кузнечно-шгамиовочное производство и обработка металлов давлением, №8,2002. с.29-34

78. Н.Торицин, Ф.Р.Шкляр, В.Г.Лисиенко и др. Исследование тепло- и массообмена в радиационной трубе РНУ-200 // Изв.ВУЗов. Черная металлургия. 1982. № 9. с.128-132.

79. Налимов В.В. Теория экспериментов. М: Наука, 1971. 207 с.

80. Налимов В.В., Чернова П.А. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. М.: Наука, 1971. 340 с.

81. Невский А.С. Лучисшй теплообмен в печах и топках. М.: Металлургия, 1971,с.440.

82. Неймарк Л.А., Гречишников Я.М., Энно И.К., Милосердое А.В., Белов М.Л. Сравнительные испытания импульсного и непрерывного отопления в термической печи. // Кузнечно-штамповочное производство, 1987 г. №9. С. 35-37.

83. Отчет о научно-исследовательской работе по теме № 0266 «Теплотехнические исследования камерной печи с целью улучшения основных показателей ее работы». Свердловск, 1976. 178 с.

84. Оцисик М.Н. Сложный теплообмен. М.: Мир. 1976.

85. Пантелеев А.В. Методы оптимизации в примерах и задачах: Учеб. пособие. М.: Высш. шк. 2002. 544с.

86. Панферов В.И. Методы контроля 1емпературы металла в АСУ ТП mciодических печей. // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2002. № 10. с. 57-61

87. Петренко С. Защищенная виртуальная частная сеп>: Построение корпоративной VPN в российских условиях // Мир Ишернет. 2001. - № 2. -С. 56-60.

88. Пилииенко Р.А., Еринов А.Е., Попов B.C., Шадрин А.П., Чербуов В.И. Реконструкция термической печи с выкагным иодом с использованием скоростных газовых горелок. Кузнечно - штамповочное производство, №9, 1978, с. 44-47.

89. Полежаев В.И., Бунэ А.В., Верезуб Н.А. и др. Математическое моделирование конвективною тепломассообмена на основе уравнений Навье-Сгокса. М.: Наука, 1987.-271 с.

90. Попов А.А. Фазовые превращения в металлических сплавах. М.:Металлургиздат, 1963. 311 с.

91. Попов В.И. Основы сотовой связи стандарта GSM. М.: Эко-Трендз, 2005. - 296 с.

92. Попова J1.E., Попов А.А. Диаграммы превращения аустенита в сталях и бета-расIвора в сплавах гитана: Справочник термиста. 3-е изд., перераб. и дон. М.: Металлур1 ия. 1991.503 с.

93. Пристинский А.В. Мобильная корпоративная сеть. Мобильные системы. 2004. №4. С. 10-13.

94. Р.Зигель, Дж. Хауэлл. Теплообмен излучением. М.: Мир, 1975.

95. Радюкевич JI.B. Состояние и основные направления развития прокатного производства // Сталь. 1996. № 1. с. 34-38.

96. Рашнский М. В. Основы сотовой связи. 2-е изд., иерераб. и доп. - М.: Радио и связь, 2000. - 248 с.

97. Раузин Я.Р. Термическая обработка хромисюй стали. М.: Машиностроение. 1978.277 с.

98. Ревун М.П., Баришенко А.И., Чепрасов А.И., Башлий С.В., Андриенко А.Н. Новые схемы импульсного отопления наревательных и 1ермических печей. // Металлургическая и юрнорудная промышленность. -2005.-N3.-С. 97-100.

99. Руководство пользователя LightCom NetPing/PWR. Версия 2.0 от 20.03.2004. www.lightcom.ru. 25 с.

100. Самарский А.А. Введение в теорию разностных схем. М.: Наука. 1971.552 с.

101. Самохин А.Б., Самохина А.С. Численные методы и программирование на Фортране для персонального компьютера. М.: Радио и связь, 1996.-224 с.

102. Сергеев Н. GPS-GPRS/GSM-модуль Q2501 компании Wavecom. // Электроника: наука, технология, бизнес. 2004. - № 3. С. 14-17

103. Сети сотовой подвижной связи. Нормы на показатели качества услуг связи и методики проведения их контрольных испытаний. Утв. Минсвязи 22.05.03 г.

104. Сшал И.Х., Иванова А.П. Введение в прикладное дискретное нро1раммирование: модели и вычислительные алгоритмы: Учеб. пособие. Изд. 2-е испр. М.: ФИЗМАТЛИТ. 2003. 240 с.

105. Соколов К.Н. Механизация и автоматизация в термических цехах. Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы. М. 1962, 295 с.

106. Сорока Б.С, Король В.Д. Снижение концентрации NOx при184сжигании газообразною топлива в нагревательных печах. Кузнечно-штамповочное производство, 1991, №11, с. 18-21.

107. Спектор А.Г., Зельбет Б.М., Киселева С.А. Структура и свойства подшипниковых сталей. М.: Металлургия. 1980.

108. Сухарев А.Г., Тимохов А.В., Федоров В.В. Курс методов оптимизации: Учеб. пособие. 2-е изд. М.: ФИЗМАТЛИТ. 2005. 368 с.

109. Тайц Н.Ю. Технология нагрева стали. -М.: Металлургиздат, 1962.567 с.

110. Телегин А.С., Швыдкий B.C., Ярошенко Ю.Г. Тепло-массоперенос: учебник для вузов. М.: Металлургия. 1995.400 с.

111. Тихвинский В.О., Володина Е.Е. Параметры качества услуг передачи данных в сетях подвижной связи с пакетной коммутацией. // Мобильные сис1емы. 2004. № 11. С. 6-10.

112. Тихвинский В.О., Володина Е.Е. Параметры качества услуг передачи коротких сообщений в сетях подвижной связи. // Мобильные системы. 2004. № 3. С. 57-61.

113. Тихвинский В.О., Володина Е.Е. Параметры качества услуг передачи мультимедийных сообщений. // Мобильные системы. 2004. № 5. С. 28-32.

114. Тихвинский В.О., Володина Е.Е. Подходы к измерению параметров качества для различных видов услуг в сетях GSM/3G. // Мобильные системы. 2005. № 4. С. 4-8.

115. Усачев А.Б. Тепло 1ехнические расчеты при автоматизированном проектировании нагреваiельных и термическихпечей. М.: Чермегинформация. 1999 г. - 184 с.

116. Хуторной С. Соювые модемы фирм Fargo Telecom и DAI Telekom. // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. 2004. № 3. С. 25-26.

117. Цветков Ф.Ф, Григорьев Б.А. Тепломассообмен: Учебное пособие для вузов. 2-е изд., испр. и дои. - М.: Издательство МЭИ, 2005. - 550 с.

118. Цымбал В.П. Математическое моделирование металлургических процессов:Учебное ггособие для ВУЗов. М.: Металлургия, 1986. 240 с.

119. Цымбал В.П., Плахов Г.К., Макрушин В.В. и др. Черная металлургия. Бюл. НТИ, 1972, №23, с. 27-28.

120. Шакиров К.М., Айзатулов Р.С., Рыбалкин Е.М. В кн: Металлургия и коксохимия. Киев: Техника, 1979, с. 88-91

121. Шахов И.И. Конструкции теплоограждений промышленных печей из новых огнеупорных материалов. // Повышение эффективности использования топлива в нагрева тельных и термических печах машиностроения. Тезисы докладов, М.: 1980.

122. Carlson B.G., Lathrop K.D. Transport theory the metod discrete ordinates. - Computing Methods In Reactor Physics, New York, 1968. - p. 171266.

123. Fiveland. W.A. Discrete-ordinat solutions of the radiative transport equation for rectangular enlosures. J. Heat Transfer, Vol. 106, November, 1984, p. 699-706.

124. H.Ramamyrthy, S.Ramadhyani, R.Viskanta. Modeling of heat transfer in indirectly-fired continuous reheating furnace. // Transport phenomena in materials processin, Dallas, Texas, November 25-30, 1990.

125. Hamouz Z. Automaticha regulace peci s impalenimi horahi. Hutnik, 1974, №11, c. 433-435

126. Keller H. Einsatz von Hochgeschwindigkeitsbrennern in Warm- und Warmebehandlungsofen, Gas Warme International, 1976, №11/12, s 571- 576.

127. Kolar J. Выбросы NOx и меры по их уменьшению в различных странах. -Gas Warm International, Bd35, № 4,1986, s.227-238.

128. Lisienko V.G., Volkov V.V., Goncharov A.L. Control of Metal Heating in Conditions of Variable Throughput of Throughput Flame Reheating Furnaces // IFAC. 8-th Triennial World Congress. Vol. 18. Kioto, Japan. 1981, pp. 118-123.

129. R.Viskanta. Impact of heat transfer in industrial furnaces on productivity. // 4" International symposium on transport rhenomena in heat and mass transfer, Sydney, Australia, July 14-19, 1991.

130. Witulsky F. Warmebehandlungsofen fur grobere Temperaturbereichediirch Einsatz von Hochgeschwindigkeitsbrenern. Gas Warme International, 1977, №9, s. 433-436.

131. Торговая ул., д.1, г. Первоуральск Свердловская область, 623112 Тел. (34392) 7-77-77 Факс (34392) 7-77-78 E-mail: mail@pntz.com