автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Разработка и исследование методов интенсификации нагрева прокатной заготовки в подовых методических печах

Государственный комитет СССР цо народному образованию

Московский ордена Октябрьской Революции и ордсш Трудового Красного Знамени институт стали и сплавов

На правах рукописи УДК 62I.77I.02/62I.783.223

ЛУКАИШ Юрий Васильевич

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ИНТШСИ-ФИКАЦИИ НАГРШ ПРОКАТНОЙ ЗАГОТОВКИ В ПОДОВЫХ МЕГОДОЧИСШ ПКЧАХ

Специальность 05.16.02 - "Металлургия чер!шх металлов"

Автореферат диссертации на соискание ученой итепени кандидата технических наук

Москва - 199I

А'

.П /■: <?

Работа выполнена на кафедре "Теплофизика и теплоэнергетика металлургического производства" Московского ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени.института стали и сплавов и Череповецком металлургическом комбинате имени 50-летия СССР.

Научный руководитель: доктор технических наук А.Н.Иводитов.

Научный' консультант: доктор технических наук, профессор Б.С.Мастрюков.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор А.Г.Зеньковокий кандидат технических наук, доцент Ю.В.Троянкин

Ведущее предприятие:

Западно-Сибирский металлургический комбинат

Защита состоится " ^ " Ц^^О ^-"-УКШ года в " " часов на заседании специализированного ученого совета К.053.08.01 при Московском институте стали и сплавов по вдросу: 117936, Москва, ГСП-1, Ленинский проспект, д.4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Мооковокого института стали и сплавов.

Автореферат разослан

Справки по телефону: 237-84-45.

Ученый секретарь специализированного совьтя, кандидат технических наук, профессор

И.Ф.Курунсв

Программой технического поревосружения проволочных и мелкосортных станов до 2000 года, утвержденной министерством металлургии СССР, предусматривается замена действующих прокатных станов новыми, обеспечивающими улучшение качества продукции и увеличение производительности технологических агрегатов.

Производительность технологического комплекса "печь - прокатный стан" может быть обеспечена при соответствующем увеличении производительности нагревателышх печей, подавляющее большинство Которых (68$) является методическими печами толкательного типа. Половина этих пвЧей, в которых нагревается 47$ металла, прокатываемого на мелкий сорт и катанку имеет монолитный под и верхнюю систему отопления в обоих зонах. Большинство печей в СССР вылол-ноно по типовому проекту и подобны по конструктивному оформление, Поскольку нагрев металла в таких печах осуществляется путем одностороннего подвода тепла к заготовке сверху, то интенсификация нагрева приводит к деформации металла вследствие возрастания разности, температур верхней и нижней поверхностей заготовки.

Вышеизложенное определяет актуальность работы, направленной 1И разработку комплекса технических мероприятий, позволяющих увеличить производительность методических печей толкательного типа со сплошным подом с минимальными затратами на их реконструкцию, без ухудшения качества нагреваемого металла.

Целью работы является повышение производительности и зконо-мичности работы подовых методических печей путем интенсификации теплообмена, совершенствование технологии нагрева заготовки и конструкции печи.

Научная новизна работы заключается в следующем: - разработана математическая модель тепловой работы подовой методической печи, включающая процессы.'теплообмена в рабочем пространстве йечи, нагреваемой заготовке, покрытой растущим слеш

окатит, и подо с каналами для прохода греющего газа;

- получено аналитическое решение уравнения Лапласа для гпя-моугольной области с,сегментным вырезом, и с его помощью - выражение для определения термического сопротивления канального пода;

- установлена зависимость термического сопротивления канального пода от конструктивных параметров иода (форма и размеры каналов, глубина и шаг расположения);

- найдена оптимальная форма каналов и конструкция пода, обеспечивающие интенсивный нагрев заготовюГ в печи;

- установлена связь мевду конструктивными и технологическими параметрами печи с канальным подом (производительность печи, температура греющих газов в рабочем пространстве и в каналах пода, толщина заготовки, температура заготовки на выходе из печи, длина зоны нагрева в печи);

- установлена взаимосвязь между технологическими параметрами при интенсивном нагреве в печи и термостатировании заготовки перед прокаткой; " '

- разработана инженерная методика расчета методической нагревательной печи с канальным подом.

Практическая значимость работы состоит в тем, что:

- разработана конструкция печи с "теплым" подом для нагрева заготовки перед прокаткой на мелкосортных и проволочных станах;

- разработана конструкция пода с каналами для интенсивного нагрева заготовки в подовой методической печи;

- разработана технология интенсивного нагрева заготовки в подовой методической печи и термостагирования заготовки перед прокаткой;

- разработана конструкция установки со специальным шаговым конвейером для термостатировашш заготовки на участке печь -

- прокатный отан со специальным шаговым конвейером;

- разработанные техническою решения по конструкции печи с "теплым" подом и технологии интенсивного нагрева заготовки внедрены в сортопрокатном цохе Череповецкого металлургического комйа -ната в период плановых ремонтов печей без капитальных затрат на 1гх реконструкцию, экономический эффект от использования разработок с 1986 года составил 826494 рубля.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на Бессонном семинаре "Прогрессивная технология и оборудование для нагреш заготовок под ковку, штамповку, термообработку" (г.Москва,1930г.), Всесоюзном семинаре "Поверхности раздела, структурные дефекты и свойства металлов и сплавов" (г.Череповец, 1908г.), Всесоюзной научно-технической конференции "Теплотехническое обеспечение технологических процоссов металлургии" (г.СверДловск, 1990г.).

Публикации. Опубликовано одиннадцать печатных работ.

Структущ и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести разделов, заключения, списка литературы (154 наименования) . и приложений. Объем: 176 страниц машинописного текста, 26 рисунков, 27 таблиц, 6 приложений.

АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНЫХ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И Тй1-Л0ТЕГШ1ЧЁСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МЕТОДИЧЕСКИХ 1Ш-ЧЕЙ ДЛЯ НАГРША ПРОКА ТНОЛ ЗАГОТОВКИ

Проведенный анализ технической^формации показал, что использование для нагрева прокатной. заготовки перед мелкосортными и про волочные станами методических печей толкательиого типа со сплошным подом обусловлено низкими капитальными затратами на строительство, низкими эксплуатационными затратам!, высоким Кн'Д печей.

Недостатки таких ночей обусловлены их конструктивны! особеш/осп.ь-

- односторонним подводом тепла к заготовке, что ограничивает интенсивность нагрева и требует дополнительных затрат времени на выравнивание температуры по сечению заготовки до значений, максимально допустимых по условиям прокатки.

Производительность печей рассматриваемого типа может быть повышена за счет горячего посада заготовок, а также организации предварительного подогрева заготовок струями горячих дымовых газов из димоотводящего тракта. Известны также технические решения по использованию топла отходящих газов для нагрова заготовок снизу на начальном участке нагревательной зоны над дымоотводящим трактом. Для повышения экономичности работы печей используются устройства для утилизации тепла отходящих газов за печью для нагрева воздуха горения или специальные регенеративные, горелки.

, .В последнее'время-о целью повышения производительности прокатных станов выполнены'крупные разработки по модернизации собственно прокатных станов, позволяющие .также существенно повысить качество стального проката. На основе этих разработок составлена отраслевая программа.технического перевооружения проволочных станов до 2000 года.«Программа предусматривает вывод из работы прокатных станов устаревшей конструкции и Модернизацию действующих .. станов о повышением их производительности. • • ' .

Использование известных те>ишческих решений требуег'дополни-телыгых капитальных и эксплуатационных затрат. Для выполнения программы технического пэровоорул;е;шя проволочных станов целесообразно разработать новые методы интенсификации нагрева заготовки в подовой методической печи. "

Вышеизложенное определяет цель работы, состоящую в разработке конструкции печи и технологических.режимов, обеспечивающих повышенно производительности и экономичности работы пологих мат одических ночей. ' '

Для достижения поставленной цели был выбран комплексный метод исследования, включающий следующие этапи: экспериментальное исследование тепловой работы методической печи проволочного стана 150 сортопрокатного цеха ЧерМК: разработка технических предложений по изменению конструкции печи; математическое моделирование процессов теплообмена при нагреве заготовки в методической печИ; разработка инженерной методики расчета методической нагревательной печи с канальным подом; разработка конструктивных и технологических решений для интенсификации нагрева заготовок; промышленная проверка разработанных технических решений.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ РАБОШ НАГРЕВАТЕЯЫЮИ ЛЕЧИ ПРОВОЛОЧНОГО СТАНА 150 СОРТОПРОКАТНОГО ЦЕХА ЧарМК

С проволочным станом 150 сортопрокатного цеха 4eii.lK работает двухэонная методическая печь толкатольнога тина г. монолит-ншд наклонным подом. Печь построена но проекту института "Сталь -проект" (рисЛ) и обеспечивает нагрев заготовок I в процессе проталкивания от окна загрузки 2 к окну выдачи 3 сначала но металлическим брусьям 4, перекрывающим дымопад, а затем по сплошному иоду 5. Печь отапливается через торцевые горелки 6 смесью природного и коксового газов с теплотой сгррашш ~ 25,2 ЦДк/ми, Горячие дымовые газы, проходя через рабочей пространство печи ь противотока с движущимся металлом^удаляются в дшоотводящий тракт 7. В под почи вмонтированы трубы 8, предназначенные для предотвращения, перограва и деформаций пода.

Рио.1. Нагревательная почь проволочного стана 150 ЧегМК до реконструкции

Проведена серия опытных нагревов специально подготовленных заготовок, в которых измерили температуру верхней поверхности, центра и нижней поверхности заготовки платинородий-п'латиновой термопарой с вторичным прибором KCII-Э. Суммарная ошибка измерений не превышала 11°С, .

Исследовали изменение температуры рабочего пространства по длине печи и состав печной атмосферы. Получили количественную характеристику окалинообрааования в печи. Выполнили заморы температура пода на глубине 380-400 Мм при открытых и закрытых трубах охлаждения в подо« "

В результате проведенных экспериментов установлено значительное влияние системы охлаждений пода на твплообменние процессы в печи. При закрытых трубах-уменьшается отток тепла от пода в атмосферу, а температура пода повышается с. 750-850°С до 840-Э35°С. Это позволило сделать йьгаод о возможности интенсификации нагрева заготовки в подовой Методической печи путем изменения условий теплообмеш между заготовкой и подом. - ' '

Заготовки, загружаемые.в печь покрыты слоем окалины в количество 0,37$ от массы заготошп При нагреве в окислительной атмосфере почи металл заготовок дополнительно окисляется. Количество окалины на выходе из печи сооташяэт 1,В2% от шссы заготовки.

Температура рабочего пространства изменяется по длине пьчл примерно по линейному. Закону: от 900 до 1280°С в методической зона и от 1280 до 1340°С в томильной зоне при производительности печи ТЗО т/ч и соответствующей тепловой нагрузка.

Вследствие конструктивных особенностей лечи заготовку выдают из печи с перепадом температур между верхней и шишей поверхностями, Необходимость уменьшения перепада температур до 20°С (максимально допустимого по условиям прокатки) является звеном, лимитирующим увеличение производительности печи.

техническое ирадонаш ПО измшшио

КОНСТРУКЦИИ 11Ш

Выполненные исследования позволили предположить, что интенсифицировать нагрев заготовки в подовоЛ методической печи ьозыо.л-но путем создания "теплого" пода, т.о. нагрева пода дополнительным источником топла так, чтобы обеспечить направленную топлено--редачу к поверхности пода и шиной поверхности металла.

Предложено имеющиеся трубы охлаждения'8 замуровать (рпо.2), в поду ночи выполнить каналы 9.для прохода горячих дымовых газов под действием перепада давлений из томильной зоны в дымоотводной« тракт 7. В каналы пода из рабочего пространства томильной зоны горячие дымовые газы предложено подавать через специальные колодцы 10 в стенах печи.

Горячие дымовыо газы, проходя по каналам пода, нагревают ог~ поупорную кладку пода, изменяют условия теплообмена между подом V. заготовкой. При этом создаются условия для интенсивного нагрева заготовки и повышения производительности печи.

Исследования влияния формы и размера каналов, глубины их за-лсшншя и шага расположения в поду, температуры греющих газов на рэботу "теплого" пода и нагрев заготовки в печи проводились Методом математического моделирования.

математическое моделирование процессов тепло-

обмыта пга нагрше заготовки в методаиской

ПРИ С КАНАЛЬНЫМ ПОДОМ

При разработке модем приняты следующие допущения:

1. Температурное поле в поде печи двумерно и перенос теплоты в огнеупорном поде в направлении движения заготовки отсутствует.

2. Температурное'поле'рабочего пространства равномерно по ширине печи.

3. Отсутствует продольный перенос) теплоты излучением в рабочем пространстве печи. '

4. Контакт на границе заготовка - "под является идеальным. '

5. Компоненты рабочего пространства и каналов печи, участвующие в теплообмен», являются оорыми.

Математическая модель нагрева заготовки в методической печи с канальным подом включает в себя:.

- систему дифференциальных уравнений нестационарной теплопроводности, описывающих те'плообменные процессы в заготовке при продвижении ее в печи с учетом роста окалины, с соответствующими ус-ловиягг.1 однозначности;

- системы дшЭДеронциальных уравнений, описывающих топлообмэн-

ныв процессы в канальном поде в двухмерном пространстве, с соответствующими условиями однозначности.

При расчете температурного поля заготовки в процессе ее про -движения методом итераций на каздом шаге вычислений определялось тепловое состояние пода печи с учетом изменения температуры греь-щих газов в каналах.

Расчетная схема математической модели, представленная на рис.3, вкЬочает в себя рабочее пространство I с горячими дымовыми газами, заготовку 2 с окалиной 0, опорный слой пода 3, слой пода над каналами 4» каналы 5 с горячими дымовыми газами, слой пода 6 под каналами, теплоизоляционный слой огнеупорного слоя ?, теплоизоляционная прокладка 8 и бетонное основание !юда 9. Каналы с греющим газом расположены в поду регулярно с шагом . Ось Л ¡Гаправлена по высоте лечи, осьУ - по ширило, ось;? - в направлении движения металла по длине печи.

?|1с.З. Расчетная схема теплообмена в печи.

С учетом принятых допущений и охемы расчета математическая

модель имеет вид:

Для расчета теплообмена в заготовке:

.¿г/

(4)

71^=7», , 1*42. (5)

Для расчета теплообмена в поде;

Э 71 , д 71 __ п ,

Ж д?"& > '■•ми'

о условиями однозначности:

Я ('37°) - Т(х4,У.г)

(9)

(10) (И)

я /эъ\ -э ША

ОТ

TsÜthTnrfy)]*

(^S-Ъбл ~л + ßs-6л 1 ;

(1й)

(ja)

(í?J

(lu J

(19)

(2U)

Разработанная математическая модель была реализована в среде ОС ЕС (язык РЬ / /Г ) на ЭВМ ЕС-1032. Входными параметрами процедуры вычислений являлись: производительность печи* тбмПера-тура газов в каналах. Выходными параметрами являлись: Температура верхней поверхности металла, температура центра металла; температура нижней поверхности металла.

Адекватность модели подтверждена тем, что расхождение расчетных данных с замерами на работающей печи не превышало Ъ%.

С помощью математической модели были проведены расчеты нагрева заготовки при различных технологических режимах (темпера-

«

тура греющих газов и закон ее изменения в рабочем пространстве и в каналах пода), конструктивных параметрах канального пода (форма и размеры каналов, глубина их: заложения и шаг расположения в поде).

Влияние конструктивных параметров канального пода на еРо термическое сопротивление оценивалось При вычислении величины , приведенного термического сопротивления:

АьЯ'Л (22)

Анализ результатов численного моделирований позволил выявить количественную связь Конструктивных параметров пода с сег-ментообраэными каналам!! с величиной термического сопротивления для большого количества фиксированных значений конструктивных параметров (рис.4,5)»

Анализ полученных''зависимостей.показывает,''что при небольшой глубине заложения каналов термическое сопротивление йода при постоянстве высоты Каналов И шага их расположения Мало зависит от радиуса канала йри £?>0,04 ы. Однако с .уменьшением радиуса канала до с?^ 0,01 м термическое сопротивлений пода резко Возрастает. При значительной глубине заложения капалов ( ^0,3 м)

. , ■ :—— ' i -o,o¿ от Qoe ощ ъм

Рйс.4. Влишшб радиуса канала на величину термического сопротивления пода иря hk 0,25® и C,V и

ОМ ОЯ !Я 16 S.M

Рис,5. Влияипо стга рпсПолояотт каналов на всотпгну термического солроти&тзкия пода при 5" -0,25м ¡i £ i-0,G8 м

тирмическое сопротивление пода существенно зависит от радиуса 1шналов во всем исследованном диапазоне значений,

Шаг расположения каналов оказывает определяющее влияние на величину термического сопротивления пода при любом соотношедаш параметров «? и к , От формы каналов термическое сопротивление пода зависит в меньшей степени. Наибольшим термическим сопротивлением обладает под, оснащенный круглыми каналами. Под с каналами согыентсобразнрй формы обладает меньшим термическим сопротив-ланием, однако при /£< 0,52 термическое сопротивление пода практически но уменьшается.

При моделировании отдельно рассматривался участок печи, на котором тепловой поток в поде направлен от нижней поверхности металла вглубь пода. При этом горячий газ в каналах выполняет роль дополштольного термического сопротивления, снижая потери тепла от заготовки через под в окружающую среду. При изменении шага расположения каналов, глубину их заложения принимали равной 30 мм, а при варьировании'глубины заложения каналов их шар"при-' нимали равным 226 ш, Тепловой поток, соответствующий указанным значениям конструктивных параметров, считали началом отсчета (^в). Определяли величину теплового потока и сравнивали полученные результаты (см.рис.С). ■ .V' ", - •

Анализ полученных.зависимостей показывает, что с увеличением шага расположения каналов тепловой поток на рабочей поверхности пода существенно возрастает (четырехкратное 'увеличение шага ведет к пятикратному .'росту • теплового потока), Тепловой ноток на поверхности каналов в меньшей .степени зависит от шага ах расположения. Тепловой .поток, в низшей .части пода, характеризующий суммарные теплопотери,4 при четырехкратном увеличении шага ¡.аспиложытя каналов возрастает лвоц, 'на 30^,. причем дальнейшее "

ил /,г s,jt

%

MÛ 4 О 2.0

/

/ /ч

/ /

/ / _£__

ш ом от в

Рис.6. Влияние toara расположения каналов (а) и глубиин их заЛожонйя (б) tía относительный теплсвой поток, в поде: 1,4 - tía рабочей Поверхности пода; 2t5 - на поверхности каналов; 3 - в нижней части пода.

увеличешю niara практически не тбпловые потери Но влияет.

Глубина заложения каналов заметно влияв* лишь на тепловой поток на рабочей поверхности пода, на поверхности каналов с увеличением глубины их заложейия тепловой поток возрастает несущественно. Перемещена каналов по высоте ведет лишь к перестройке температурного поля на участке "рабочая пов&рхность пода -поверхность каналов1'*

С использованием математической модели йсолпдойзя вариг.чт нагрева заготовки с вндетнкой п "зоне тормостатирования", внч-?-сонной за иродолн печи.

Таблица I

Влияние производительности пета и длины зоны тормостатиро-ixiiüiH на перепад температур в заготовке.

Лроизводи- х'йлышсть ночи, т/ч Температура рабочего-пространства,0*? •Перепад темподатур в заготовке. °с

На выходе из томильной зош На выходе из зош термо-статировашш при ее длине, м '

1,0 2,0

1Ь0 I3S0 39 19 5

110 1350 8S 14 5

130 1330 75 12 . 2

120 1310 64 8 I

НО 1290 55 6 I

100 1275 43 4 0 .

00 1240 26 2 0

60 1220 II I 0

40 1205 4 0 0

Созда»ше "зоны термостйтироватш" длиной до 2 ы на участке иилду печью и прокатным станом для выравнивания температур по сичошш заготовки создает условия для интенсивного нагрева заго-юьки и мэтодической печи, оборудованной,подом с каналами для прохода гровдих газов ("теплым" подом).

ШЕШЕРНАЯ МЕТОДИКА РАСЧЕТА МЕТОДНЙСЖЙ [1А^ШТаЫЮЙ'11ЕЧИ £ {ШШШШ (годом

С использованием'штеизтической модели получен набор таблиц, 'хгцактеризуыадгс количественную' связь технологических параметров работы метадкчоскоИ печи ¿""теплым" подом и термического содро-тиьлйнйя пода. Задача созданий; упрощешюй методики расчета' методической пич.1 с "¿вялым'' подом заключается в оиродолешш терми-

ческою сопротивления канального пода как функция его ктттрук--тивннх параметров.

Для решения этой задачи сйставлена расчетная схема (ртм,").

£ г

И

А

Ti ¿/г

77

Рис.7. Расчетная схема для определения термического сопротивления канального пода.

Аналитическое решение уравнэния Лапласа

дон прямоугольной области о сегментным вырезом пригрпнлчшк условиях:

T(0,z)*Tz (24)

Шг)=Т, (гя)

T(Zrfi?rJ=73 m)

ajgs.0

ЭТ(Х, g У rv

(27)

(28)

методом Фур^е позволило получить выражение для термического ос

противления пода в виде:

(Tt-Tl):8__

'ЩШмРШ-Ъ]

(й")

при Н»8~

___^ (зо)

п Л ъя-Ьа.

Аналитическим методом получено выражение(Щ, которым можно Пильзоваться в инженерных (упрощодшх) расчетах.

Сопоставление результатов аналитического и численного (на иедели) расчетов величины термического сопротивления практически совпадают во всем диапазоне реально возможных значений/?.. Сшиокд расчета возрастает до 20* при ^шш Я и >1,6, чти подтверждает достоверность данных, полученных на модели.

Таким образом, для ¡расчета любого технологического парамет-работы методической печи с канальным подом (например, производительности) необходимо задаться конструктивными параметрами иода, определить, пользуясь выражением (30), велнчшу термического сопротивления/?, а затем по таблицам, задавшись другими технологическими параметрами, - производительность. Методика позволяет определить также любой конструктивный параметр пода задавшись технологическими и другими конструктивными, Разработана программа для персональной ЭВМ, позволяющая достаточно быстро выполнить расчет ночи в заводских условиях, что целесообразно при определении вариантов реконструкции работающих печей с • целью повышения производительности.

РАЗРАБОТКА ТЕЙМЧЕСШ РЭДШИЙ ДЛЯ И1ТШСИ-ФИЩЩИ НАГРЕВА ЗАГОТОВОК И ЛР(Ш1ШЕЩ!АЯ . . - ' ' РШЫЗЯДО РЕЗУЛЬТАТОВ РАБО'Ш

На основании установленных связей между конструктивными и гахнологическиш ларш.1етрами нагревательной ночи с "теплым"-ь-анальным иодом разработан комплекс технических решений по

реконструкции печи и изменению режима нагрева заготовок с цр-пт ^ интенсификации нагрева и повышения производительности печи.

Предложена конструкция ''теплого" пода, выполненного из огнеупорного основания с каналами, перэкрытого теплопроводно!! подовой плйтой» Каждый из каналов имеет в сечении сегментообразну^ фор,чу при отношении длины дуги к высоте (0,85-2,0)

Предложено в печи, оборудованной канальным подом, теплопроводную подовум плиту соотавйть из двух участков разной теплопроводности, При атом теплопроводность плиты на первом по ходу металла участке превышает теплопроводность на втором участке по меньшей мере в 1,8 раза, а длина первого участка составляет 0,65-0,95 обшей длины подовой плиты.

С целью Пошшгия качества нагрева и производительности почи йредложено нагревать под до температуры вше заданной темпоратурч нагрева металла, а отношение температуры пода к температуре рабочего пространства изменять по длине печи. Причем в методической зоне отношение температуры пода к температуре рабочего проотран-отва по ходу металла предложено изменить от 0,2-0,4 до 0,0-0,9, а в сварочной - от 0,8-0,9 до 0,98-1,02,

Интенсивный нагрев заголовок на "теплом" поду и выдача металла под прокатку о минимальным перепадом температур по сспеннг заготовки возможны при создания специальной "зону терноетптлро-зания" на участке* от нагревательной печи до прокатного отана. Предложена технология нагрева при которой заготовку интенсивно нагревают на "топлпм" поду до температуры поверхности 1225--1255°С, а затем тсн1лзизолируют па время, устанавливаемой я зависимости от тэмпературн нагрева и толщины заготовки:

осуществления технологии интенсивного нагрева а термо-слатированием предложена конструкция специальной установки, ..¡о стоящей из шагового транспортера новой конструкции и теплоизо-л: руццих экранов типа "онкопанель".

Из предложенных конструктив1щх и технологических решений пять признаны новыми и защищены авторскими свидетельствами СССР, il'.i изобретения используются на нагреватолышх печах сортопрокатного цеха, использование других двух намечено програшой технического перевооружения сортопрокатного цеха ЧсрМК.

Использование разработанных технических решений позволило удлшгчить производительность печи стана 150 ЧерИК на 26,45? и (.низить расход топлива на 7,1$, реконструкция печей выполнена 6i)3 капитальных затрат,

В11Б0ДЦ

1. Из литературного обзора выявлено, что задача интенсификации нагрева заготовки в подовой методической печи путем реконструкции иечсй с минимальными капитальными затратами и совершенствовании режимов нагрева является актуальной всвязи с намечен-uuM техническим перевооружением проволочных прокатных станов. ■

Выявлена,возможность повышения производительности печей . путам создания конструкции печи с "тоилым" подом и технологии интенсивного нагрева заготовки. .

2. Создана математическая модель нагрева заготовки в печи с канальным подом, учитывающая теплопередачу от горячих дымовых газов рабочего пространства к металлу заготовки через слой растущей окалины, теплообменные процессы в огнеупорном поде сложной конструкции.'. - '

3. На основании исследований на модели определено птипшс геометрических параметров канального пода на величину его трлн ческого сопротивления, установлена количественная взаимосвязи технологических и конструктивных параметров печи.

4. Получено аналитическое выражение для определения гелггт-ны термического сопротшзлошгя канального иода.

5. Создана инженерная методика расчета методической печи о каналыпш подом.

6. Разработана новая конструкция печи с "теплым" полом ч технология интенсивного нагрева заготовки в печи.

Реконструкция действующих методических печей со сплошным канальным подом на печи предложенной конструкции но требует капитальных затрат и может быть выполнена в период плановых ремонтов печей.

7. Реализация разработанных технических решений в услолпл-; сортопрокатного цеха Че^ЛК обеспечила комбинату с 1987 го,лп дополнительную прибыль в количестве 826494 рубля. -

обозначения

С - удельная теплоемкость, Дж/(см3,К^; ^ - плотность, кг/ы3;

Г* - удельная теплота окалинооОразованил, кДж/кг ; /) - коэффициент теплопроводности, Вт/ м К ; t/S - скорость движения заготовки в печи, м/ч j - плотность теплового потока, Вт/м" ;

£

- температура, °к ;

о

/2 - термическое сощютивление пода, —

$ - шаг расположения каналов, м ;

¡-¡^ - высота, м ;

сГ - толщина, м ;

2 - радиус, м ;

- расход газов, м3/ч ;

X - эмпирические кэф1:ициентн ;

в* - приведенный коэффициент излучения, °К'У »

аС - коэффициент теплоотдачи,

уЗ - масштаб связи температурных шкал ;

Л - приведенное термическое сопротивлении канального пода, м ;

1н - начальная температура, °К ;

- перепад температур но сечению заготовки, °С ;

- время нагрева, ч ;

6 - толщина заготовки,^м.

,' ' ИНДЕКС!] ' .

/7 - нормаль'; Г - граница ; А - лучистый,

Основное содержание диссертации отражено в следующих

работах:

1. Луканш Ю.В., Шестаков H.H., Лотави» М.И. Инженерная г.ггплрггл расчета методических нагревательных печей толкательногп тип с канальным подом. - М.: Чэрметинформация. 1990г. - 51'~.

2. Лукашш Ю.В., Шестаков Н.И., Летавин М.Н. Соверпенствсптп режима нагрева заготовок в методических иагревагелыпге пята?. Изв.вузов. Черная металлургия. - 1990. -- !t II, - С.З.

3. Луканш Ю.В., Шестаков Я.И., Летавин М.И. Модернизация г,пто~ дических нагревательных печей толкательного типа // Прогр"п~ сив!ше технологии и оборудовашю для нагрева заготовок пол ковку, штамповку, тершческую обработку. Автоматизация и мр-ханлзация средств нагрева: Материалы Всесоюзного семиьлря.-н, 1990. - С.З.

4. Динамика роста окалшш на поверхности металлической заготовки /Лукагош Ю.В., Шестаков Н.И., Гарбор Э.А. и др.// Поверхности раздела, структур!ше дефекты и свойства металлов и сплавит»:

I

Материалы Всесоюзного семинара. - Череповец. 1988. -С.З.

5. Влияние конструктивных параметров канального подо на ого термическое сопротивление / Луканин Ю.В., Шестаков H.H., Мандшс B.II. н др. // Прогрессивные технологии и оборул^пнпе для нагрева заготовок под ковку, штамповку, термическую обработку. Автоматизация и механизация средств нагрева: Мэтоптз.гк Всесоюзного сомтиирз. -И, 1990. - С.З.

6. Рокоиструкпяч нагперл': ммшх печей сортовых станов Чврглэп^п-кого металл^рггтпкого комбината / Лукашш Ю.В., Пзодптср А.П.,

Рослякова II.Ji. и др.// Черная ксгя.хтургия.Ептл.гГГЛ.-19с.". 20. -С. 46-17.

7 . A.C.I3D4QI6 СССР, fvüGl 27 В9/30. Под нагревательной печи/ Лукашш Ю.В., Иводитов А.П., Рослякова U.E. и др.; Чер{Ж; Заявл. 09.06.86.

О . А.с.1404536 СССР, МКИ C2I ДЭ/ОО. Способ нагрева заготовок Лукашш Ю.В., Иводитов А.Н., Рослякова 11.Е. и др.; Заявл, 07.08.86.

¡; A.C.I4355IÜ СССР, МКИ В65 25/04. Шаговый конвейор /Лукан 1Ü.B., Котоьшн H.H., Бедов Б.А. и др.; Заявл. 04.01.87.

U . A.c. по заявке 4630G57/37-G2, положительное решение от 25.02.90,- СССР, ЫКИ C2I Д 9/00. Способ нагрева заготовок/ Ю.В.Лукашщ, Н.И.Шестаков и др., заявл. 03.01.89.

Ü . A.c. по заявке 46G9226/0 27-02, положительное решение от 24.04.30, СССР, МКИ Р 27В 9/30. Нагревательная печь / Ю.В Лукашш, Н.И.Шестаков и др., заявл. 24.01.89.

Отпечатано во ВШШматмаые ~ •

Подписано к печати II.04.91г. 38K.3640-I00