автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Разработка и применение методов теплофизического исследования резервов ресурсосбережения в процессах нагрева металла

На правах рукописи

ДЕНИСОВ Михаил Александрович

РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ РЕЗЕРВОВ РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЯ В ПРОЦЕССАХ НАГРЕВА

МЕТАЛЛА

Специальность 05.16.02 - металлургия черных, цветных и редких металлов

Автореферат

I

, диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Екатеринбург - 2005

Работа выполнена в Уральском государственном техническом университете-УПИ и ОАО "ВНИИ металлургической теплотехники"

Официальные оппоненты:

Заслуженный работник высшего образования РФ, доктор технических наук, профессор Лобанов В. И ;

Доктор технических наук, старший научный сотрудник Боковиков Б А Доктор технических наук, старший научный сотрудник Детков С. П.

Ведущее предприятие.

ООО Управляющая компания "Металлургический холдинг" г.Екатеринбург

Защита состоится "15" апреля 2005 г в 15.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212 285.05 при Уральском государственном техническом университете - УПИ по адресу. 620002, г.Екатеринбург, ул.Мира, 19, ауд 1 (зал Ученого совета). Тел. факс 8(343) 374-38-84 ученого секретаря совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО "Уральский государственный технический университет-УПИ".

Автореферат разослан «_» февраля 2005 года

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

С В. Карелов

3 М) Ч

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Металлургия - одна из ключевых и самых энергоемких отраслей промышленности, работающая в условиях сурового климата, огромных, но труднодоступных ресурсов, и увеличенных затрат на транспортировку. Чтобы развиваться в условиях международной конкуренции, металлургия должна использовать все возможности развития технологии, техники, экономии энергетических и материальных ресурсов В этом направлении большие резервы связаны с повышением эффективности работы нагревательных устройств, счет которых в СССР шел на тысячи и, в том числе, имелось более 400 крупных нагревательных печей прокатного производства.

Многие проблемы нагревательных печей определены недостатками конструкций и большой разницей в их возрасте Отчасти поэтому, даже в условиях плановой экономики, существовал большой разброс показателей работы печей, который увеличивается при неполной загрузке прокатного оборудования Но это указывает и на резервы увеличения эффективности работы агрегатов за счет совершенствования конструкций и экономного расходования энергетических и материальных ресурсов.

Определение перспективных направлений ресурсосбережения при нагреве металла невозможно без разработки теории, совершенствования конструкций печей и технологии нагрева металла. К моменту начала работы многие теоретические вопросы были решены В. Е Грум - Гржимайло, Н. Н. Доброхотовым, Г. П. Иванцовым, В Н. Тимофеевым, И, Д. Семикиным, М А. Глинковым, Б. И. Китаевым, Н. Ю. Тайцем, Э. М Гольдфарбом и др. Проводились теоретические и экспериментальные исследования процессов теплообмена Ю А Суриновым, А. В. Лыковым, М. А. Михеевым, X. Хоттелем, Д Эдвардсом, А. С. Невским, Ф. Р Шкляром, В Г Лисиенко и др Тем не менее, большой круг проблем оставался нерешенным, в том числе, и из-за недостаточного развития вычислительной техники, приборов и методов проведения теплотехнических экспериментов, особенно в промышленных условиях.

Идущие в камерах печей теплофизические процессы сложны для исследования' конвекция при разных режимах движения среды; излучение при сложной геометрии объектов, разных оптических свойствах на поверхностях и в объеме, меняющихся еще и по спектру излучения; теплопроводность при сложной геометрии и переменных свойствах; газодинамика, определяющая перенос тепла и массы, со сложной объемной картиной движения среды; горение; массообмен; процессы, идущие в материалах и т д. Все это протекает одновременно и во взаимодействии. Развитие теории было недостаточным, чтобы с необходимой полнотой разобраться с влиянием основных параметров процесса теплообмена и определить направления поиска перспективных схем организации теплообмена, эффективно развивать новые направления работ по экономии ресурсов. В имевшихся теоретических работах вопрос исследовался в упрощенной постановке.

Требовалась комплексная постановка задачи с глубоким теоретическим анализом, экспериментальным изучением сложного теплообмена в зависимости от условий движения печной среды, с определением влияния отдельных параметров на теплоперенос, определением сравнительной эффективности разных способов отопления печей. Причем исследования должны были дать не только теоретическую базу для определения направлений поиска более

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА ^.Петербург

шьрк

совершенных конструкций и режимов работы печей, но и возможность непосредственного использования результатов при выборе проектных решений по печам. Практика проектирования, автоматизации, наладки и эксплуатации печей требует разработки удобного и надежного вычислительного программного инструмента Для этого необходимы разработки новых расчетных методов; проведение экспериментов, определяющих физические модели теплообмена для использования в математических моделях печей; разработки моделей, обеспечивающих совпадение расчетных значений основных параметров печей с данными промышленных экспериментов, разработки методов проведения расчетных исследований для проектируемых и действующих агрегатов.

Большую отдачу можно ожидать от исследований по созданию инструмента проведения работ (приборов, методов исследования, математических моделей агрегатов), ориентированного на использование заводскими специалистами. Необходимость усовершенствования приборов и методов экспериментальных исследований определяется и сложностью задач, требующих решения.

Данная работа является продолжением работ ВНИИМТ, координировавшихся Ф. Р. Шкляром. Она выполнялась в составе НИР №77011206, 01824036408, 81014537 по отраслевым (МЧМ СССР) координационным планам, по отраслевой (МЧМ СССР) комплексной программе №4 от 2.09.81, по программе исследований ТУ МЧМ СССР от 04.12.79, по координационному плану ГКНТ (приложение к постановлению СМ СССР .№11 от 19.01 76), по плану внедрения передовой технологии ВПО "Союз метиз" МЧМ СССР от 30.12 85

Цель работы Исследовать возможности ресурсосбережения в процессах нагрева металла и разработать комплексное решение проблемы как совокупность предложений по методике исследований, конструкциям и технологии агрегатов.

Методы исследования. При выполнении работы применялись

• Моделирование процессов на экспериментальных установках Использованы 2 специально изготовленные изотермические установки для исследований газодинамики камер и каналов; 2 больших огневых стенда, один из которых 5 раз реконструировался для моделирования разных способов отопления, раскладки и формы заготовок, испытаний горелок; 9 специально изготовленных небольших установок для разработки конструкций и градуировки приборов

• Изучение теплофизических процессов на промышленных агрегатах. Проводились промышленные эксперименты на 9 нагревательных печах разных заводов России и Украины.

• Разработаны и применены ряд новых методов: экспериментальные- способ мягкого контакта для измерения температуры поверхностей, способ оптического разделения составляющих сложного теплового потока; расчетно-экспериментальные- способ определения полей температуры в объеме металла, связанный с ним способ исследования тепловой работы печей, метод поиска рациональных режимов работы печей; расчетные - метод усредненной эффективной теплопроводности для описания турбулентности режима движения среды, метод стержневых потоков, метод интегральных характеристик селективности теплового излучения, метод эффективных

степеней черноты стенок в вариантах' для учета селективности стенок, для учета селективности в задачах со сложными алгоритмами, зональный метод интегрального излучения и суперпозиционный зональный метод.

• Проведена доработка известных методов в соответствии с целями работы и практическими потребностями' способа визуализации движения продуктов горения, способа пирометрии с отражающими экранами, способов установки термопар в заготовках металла, методов балансовых тепловых измерений для увеличения их точности, разрабатывались усовершенствованные конструкции известных приборов, дорабатывались методы градуировки.

Научная новизна

• Разработаны методы решения задач и математические модели, обеспечивающие соответствие (адекватность) точности расчетов параметров процесса нагрева и их экспериментального определения в промышленных условиях.

Разработана и экспериментально обоснована математическая модель огневой камеры для поисковых сравнительных исследований эффективных по теплоотдаче к металлу способов отопления, режимных и конструктивных параметров агрегатов. Для модели разработан ряд имеющих самостоятельное значение расчетных методов, описывающих турбулентность режима движения среды, селективность оптических свойств неизотермической среды и стенок, перенос теплового излучения по длине рабочего пространства. Исследованы закономерности и особенности теплообмена в камерах, получены данные о возможностях увеличения теплоотдачи к нагреваемому металлу, определены перспективные направления исследований по усовершенствованию систем отопления агрегатов.

Разработана модель интегральных характеристик селективности излучения неизотермической среды и стенок для расчетов теплообмена излучением. Надежность результатов расчетов по модели показана сравнением с расчетами по «серой», селективно-серой и статистической моделям, а также экспериментальной проверкой на огневом стенде. Модель имеет самостоятельное значение для практики расчетов теплообмена излучением, т. к. ее применение исключает необходимость проведения спектральных расчетов.

Проведены теоретические и экспериментальные исследования тепло и массообмена в огневых камерах, направленные на разработку и апробацию рациональных расчетных схем процессов. Разработаны математические модели нагревательных печей для проведения работ по ресурсосбережению в процессе проектирования и эксплуатации. В том числе, математическая модель печи с шагающим подом учитывает способы отопления, реальную геометрию заготовок, особенности конструкции пода печей и имеет варианты для разных конструкций печей Сравнение результатов расчетов по модели с данными промышленных экспериментов на печах разных конструкций и разных заводов показало их совпадение в пределах точности соответствующих измерений, полученное без предварительных настроек и адаптаций модели к конкретному агрегату. Описания аналогичных работ в литературе отсутствуют, поэтому можно предполагать, что разработка математических моделей с обоснованием их приближенной адекватности процессам в рабочем пространстве агрегатов выполнена впервые. Разработаны зональный метод интегрального излучения и

суперпозиционный зональный метод расчета теплообмена, отличающиеся простыми алгоритмами и малой трудоемкостью вычислений.

• Разработан инструмент для проведения промышленных исследований по ресурсосбережению Он включает методы измерений и расчетов полей температуры и рациональных режимов работы агрегатов Методы просты в применении и ориентированы, в первую очередь, на использование их заводскими специалистами. В том числе:

Впервые разработан способ мягкого контакта для измерения температуры поверхностей, имеющий в промышленных условиях преимущества перед прочими способами контактных измерений. Разработаны и испытаны конструкции приборов к способу. Разработан вариант способа пирометрии с отражающими экранами для цветной металлургии, использующий промышленные пирометры в комплекте с экраном, монтируемым непосредственно на объекте измерений Проведены эксперименты по отработке конструкции экрана Предложен и проверен расчетно-экспериментальный способ определения температуры в объеме заготовок металла без повреждения их поверхностей, который включает измерение температуры поверхностей и расчет ее в объеме металла На основе метода разработан расчетно-экспериментальный метод исследования печей Разработан простой способ определения рациональных режимов нагрева металла в печах.

• Разработано комплексное решение проблемы ресурсосбережения в устройствах нагрева металла В том числе, оно включает ряд новых разработок.

• Исследованы особенности тепло и массообмена в рабочем пространстве агрегатов в зависимости от их конструкций и способов отопления. Разработан способ сводового прямого нагрева металла. Показаны преимущества сводового прямого над сводовым косвенным нагревом плоскопламенными горелками. Проведены исследования по отработке конструктивных параметров системы отопления

• Выполнены сравнительные исследования тепло и массообмена при сводовом и торцовом отоплении печей, при разных конструкциях пода печей с шагающим подом, при двух стадийном нагреве металла, исследована тепловая работа промышленных нагревательных печей разных типов в зависимости от их конструктивных особенностей. Даны рекомендации по проектированию или эксплуатации агрегатов.

• Проведено расчетное исследование для обоснования выбора типа печей в зависимости от массивности нагреваемого металла. На примере печи трубопрокатного агрегата (ТПА-80) Синарского трубного завода отработана методика проведения работ по ресурсосбережению в процессе проектирования агрегатов Методика основана на применении математической модели с подтвержденной экспериментально приближенной адекватностью описания тепловой работы печей.

• Существенная часть предлагаемых в диссертации перспективных

технических решений реализуется применением конструктивных разработок. В том числе:

- Предложенная конструкция печи с шагающим подом со сводовым прямым нагревом металла и переменным по длине профилем балок.

- Разработанная конструкция роликовой подогревательной печи с односторонним верхним нагревом металла. Вариант конструкции использован при реконструкции роликовой печи стана 150 БМК.

- Разработанная конструкция печи двух стадийного нагрева металла, работающая при нагреве рядовых марок сталей как обычная методическая печь.

- Разработанные горелочные устройства для реализации предложенных способов нагрева (сводового прямого нагрева металла, совместно применяемых прямого и косвенного нагрева).

- Разработанная конструкция пода для печей с шагающим подом.

- Разработанная, испытанная и применяемая конструкция тепловой изоляции охлаждаемых подовых труб нагревательных печей.

Практическая ценность

• Результаты комплексного сравнительного анализа сформировали общее представление о сравнительной эффективности применяющихся способов отопления нагревательных печей в зависимости от типа и условий работы печей, которое разделяют ведущие проектные и исследовательские организации. Результаты работы использовались институтами Стальпроект и Уралгипромез при выборе способа отопления ряда проектируемых печей.

• Получены данные исследований о влиянии высоты подъема заготовок над подом в печах с шагающим подом, которые могут использоваться при выборе рациональных проектных решений.

• Предложена конструкция печи с шагающим подом, в которой на основании стендовых исследований ожидается увеличение полезной теплоотдачи к металлу до 20%.

• Разработана малогабаритная сводовая горелка, позволяющая при равном расходе снизить давление газа перед горелкой почти в два раза.

• Метод усредненной эффективной теплопроводности для описания турбулентности режима движения среды в совокупности с методом стержневых потоков используется при математическом описании промышленных тепловых агрегатов.

• Предложены и применяются: способ мягкого контакта для измерения температуры поверхностей, расчетно-экспериментальные способы контроля температуры в объеме металла и исследования тепловой работы печей Применение их при проведении промышленных экспериментов значительно сокращает время на подготовку опытов, их стоимость и трудоемкость.

• Предложен способ определения рациональных режимов нагрева металла в промышленных печах. В совокупности, предложенные методы исследования теплообмена и поиска рациональных режимов работы устройств нагрева металла упрощают проведение работ по ресурсосбережению настолько, что становится целесообразным их проведение силами специалистов заводских служб и цехов без привлечения сторонних организаций.

• Установлена возможность снижения погрешности измерений пирометрами от колебаний степени черноты поверхностей металла при использовании в

s

системе измерения отражающего экрана. Разработаны рекомендации по конструкции экранов для заводских служб КИП и А.

• Предложены простые способы учета селективности теплового излучения, которые обеспечивают существенное увеличение точности расчетов теплообмена без проведения трудоемких спектральных расчетов

• Зональный метод интегрального излучения и суперпозиционный зональный метод позволяют разрабатывать математические модели тепловых агрегатов повышенной точности, экономичные по объему вычислений.

• Разработаны математические модели печей с шагающим подом с вариантами конструкции печей, обеспечивающие практическое совпадение результатов расчета с данными промышленных экспериментов Достижение приближенной адекватности математических моделей процессам в агрегатах обеспечивает значительное снижение затратности работ по ресурсосбережению на действующих печах и позволяет проводить такие работы на проектируемых агрегатах.

• Определены обобщенные угловые коэффициенты теплообмена излучением между скрещивающимися цилиндрами, в частности, для анализа влияния роликов на подстуживание движущегося по ним металла.

• Разработаны экономичные конструкции печи с роликовым подом и печи двух стадийного нагрева металла.

• Разработана конструкция тепловой изоляции подовых труб печей, обеспечивающая существенную экономию топлива на нагрев металла.

Реализация результатов работы.

От внедрения рациональных режимов нагрева слябов и подстуживания раскатов, позволивших повысить производительность стана 3600 завода Азовсталь, получен долевой эффект 46,4 тыс руб./год От внедрения комплекса мероприятий, включающего контролируемую прокатку стали 09Г2ФБ для магистральных газопроводов северного исполнения, на стане 3600 завода Азовсталь получен долевой эффект 32,7 тыс руб./год (в ценах до 1991 г.)

На печах стана 800 БМК проведена реконструкция с удлинением печи №2 и установкой изоляции подовых труб. Подтверждена экономическая эффективность с суммой долевого эффекта 61,73 тыс руб./год Долевой эффект от удлинения печи №1 стана 800 БМК составил 21 тыс руб /год (в ценах до 1991 г.)

Экономическая эффективность от снижения удельного расхода топлива и угара металла при внедрении рациональных режимов нагрева металла на печи с шагающим подом стана 150 БМК составила 204,7 тыс руб./год Долевой экономический эффект от частичной реконструкции роликовой печи и снижения расхода топлива в печи с шагающим подом стана 150 БМК составил 30 тыс руб /год Экономическая эффективность реконструкции роликовой печи стана 150 БМК от снижения расхода топлива после установки арочных перекрытий между роликами составила 34,4 тыс. руб./год. (в ценах до 1991 г)

Экономическая эффективность от установки блочной тепловой изоляции охлаждаемых труб на основе волокнистых огнеупоров на методических печах обжимного стана мартеновского цеха СТЗ составила 8148 тыс. руб./год (в ценах 1993 г.).

От использования результатов работы при проектировании печи с шагающим подом ТПА-80 Синарского трубного завода долевой ожидаемый экономический эффект составил 133 тыс. руб./год (в ценах до 1991 г.)

Экономическая эффективность от установки керамоволокнистой

тепловой изоляции опорных труб на методических печах Ревдинского метизно-металлургического завода составила 686 тыс. руб /год (в ценах 2002 г.).

Апробация работы.

Основные материалы и положения диссертационной работы доложены на- Научно- технич конференции «Проблемы теплотехники металлургических процессов и агрегатов» (Свердловск, 1971, Свердловск, 1975; Свердловск, 1977), III Всесоюзном совещании по лучистому теплообмену (Краснодар, 1973); Республиканской конференции «Повышение производительности и экономичности печей для нагрева металла» (Днепропетровск,1973); Научно- техн. совещании «Разработка конструкций топочных и горелочных устройств и методов их расчета» (Свердловск, 1974); Научно- техн. конференциях «Научно-технический прогресс в промышленности» (Свердловск, 1974), «Новые методы нагрева и охлаждения металла в термических печах и применение контролируемых сред при термообработке» (Свердловск, 1975); V Всесоюзной конференции «Тепломассообмен- V» (Минск, 1976); Республиканской конференции «Проблемы тепловой работы металлургических печей» (Днепропетровск, 1976); Республиканской конференции «Вопросы совершенствования тепловой работы и конструкций металлургических печей» (Днепропетровск, 1981); Всесоюзном научно- технич совещании «Улучшение конструирования, освоения и эксплуатации нагревательных и термических печей прокатного производства заводов черной металлургии» (Череповец, 1982); Всесоюзной научно- технич конференции «Совершенствование теплотехники металлургических процессов и агрегатов» (Свердловск, 1983); III Всесоюзной научно- технич. конференции «Косвенный радиационный нагрев материалов в промышленности» (Запорожье, 1985); VIII научно- технич. конференции ученых и спец Урала «Проблемы теплотехники металлургических процессов и агрегатов» (Свердловск, 1982); Научно- технич конференциях «Применение вычислительных средств для расчета металлургических агрегатов» (Свердловск, 1980) и «Ускорение научно- технич. процесса горных и геологоразведочных работ на Урале» (Свердловск, 1986); Республиканской научно- технич. конференции «Теория и практика тепловой работы металлургических печей» Днепропетровск, 1988), VI Всесоюзной научно- технич конференции «Радиационный теплообмен в технике и технологии» (Каунас, 1987); 2 Международной научно- технич. конференции «На передовых рубежах науки и инженерного творчества» (Екатеринбург, 2000); Международной научно- практич. конференции «Автоматизированный печной агрегат- основа энергосберегающих технологий металлургии XXI века» (Москва, 2000); Международной научно- техн. конференции «Теплотехника и энергетика в металлургии» (Днепропетровск, 2002)

Положения диссертации, вынесенные на защиту.

1 Математическая модель огневой камеры для сравнительного анализа схем теплообмена в нагревательных устройствах; расчетные методы учета турбулентности движения среды, селективности оптических свойств среды и стенок, переноса излучения по длине камер; систематизированные данные о зависимости полезной теплоотдачи от режимных и конструктивных параметров, математические модели нагревательных печей; модель интегральных характеристик селективного излучения неизотермической среды и стенок, зональные методы расчета теплообмена излучением.

2 Разработанный инструмент проведения промышленных исследований по ресурсосбережению: методы и приборы для измерения температуры поверхностей; расчетно-экспериментальные методы исследования печей и определения полей температуры, способ поиска рациональных режимов

нагрева металла.

3 Результаты сравнительных исследований тепло и массообмена в камерах печей, отличающихся конструкцией и способом отопления Способ прямого сводового нагрева металла и технические решения, реализующие его. Результаты исследований особенностей тепловой работы печей в зависимости от их конструктивных особенностей Результаты исследований и технические решения по разработанным конструкциям печей и способам их отопления.

Публикации Основное содержание диссертации достаточно полно отражено в 43 публикациях и 2 авторских свидетельствах на изобретения

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературных источников из 378 наименований и приложения; изложена на 369 страницах машинописного текста, включает 92 рисунка и 37 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана оценка современного состояния решаемой проблемы, обоснована актуальность темы и определена цель исследований Сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе работы отмечается, что представления об основных направлениях работ по ресурсосбережению формировались длительное время усилиями многих специалистов Они отражают наши знания об имеющихся резервах экономии материальных и топливно-энергетических ресурсов и основаны на анализе технологических процессов и статей теплового баланса конкретных агрегатов Применительно к объекту исследования, в известной классификации В. Г Лисиенко можно выделить резервы, связанные с внедрением новых технологий и техники, с выбором рациональных параметров, ликвидацией потерь, совершенствованием процессов сжигания топлива и др.

Определение конкретных мероприятий по этим направлениям затруднено многообразием имеющихся производств, технологических процессов, конструкций агрегатов металлообработки и нагрева металла, местными особенностями. Решение вопросов ресурсосбережения усложняется и тем, что оно должно производиться одновременно и во взаимосвязи с решением технологических и производственных задач цехов, заводов и отраслей (получение необходимого качества, себестоимости, объема производства).

Возможность экономии существенной части производственных материальных затрат связана с процессами нагрева металла. Здесь наиболее эффективные направления работ связаны с сокращением расхода топлива на нагрев; снижением проектных и строительных материальных, трудовых, финансовых расходов при увеличении производительности агрегатов взамен ввода в эксплуатацию дополнительных мощностей и др Анализ расходных статей показывает, что проблема ресурсосбережения является комплексной, в которой итоговый результат представляет собой совокупность эффектов от отдельных мероприятий. При этом единичные мероприятия по улучшению процесса нагрева могут давать сразу несколько положительных результатов в области ресурсосбережения Так, увеличение качества нагрева снижает потери металла при нагреве и прокатке, увеличивает срок службы и производительность прокатного оборудования, его энерго и трудозатраты. Использование рациональных режимов нагрева не только сокращает расход топлива, но увеличивает продолжительность эксплуатации рекуператоров, стойкость

огнеупоров и металлоконструкций печей; снижает потери металла с окалиной, обезуглероживанием; уменьшает выброс дыма в атмосферу. Разработка новых конструкций печей и систем отопления позволяет экономить топливо, увеличивать производительность и стойкость элементов печей, улучшать качество нагрева металла. К экономии ресурсов приводит совершенствование методов проведения исследований Разработка малозатратных или уточненных экспериментальных и расчетных методов делает работы по ресурсосбережению более оперативными и эффективными, позволяет проводить такие работы на большем количестве объектов, облегчает проведение пуско-наладочных работ, снижает вероятность дорогостоящих ошибок при проектировании агрегатов, позволяет разрабатывать более совершенные системы управления тепловыми режимами.

Перечисленные задачи, хотя и специфичны, но имеют общую, объединяющую их основу - решение этих задач проводится на базе теплофизических исследований процессов в камерах агрегатов. Соответственно, решение комплексной проблемы ресурсосбережения в процессах нагрева металла может быть только комплексом технических решений по всей совокупности вопросов, составляющих части проблемы, полученных на единой методической основе. Конкретные пути решения проблем могут быть разными Поэтому, решение проблемы ресурсосбережения практически означает получение совокупности конструктивных, технических или технологических решений, при внедрении которых обеспечивается экономия энергетических или материальных ресурсов.

В разделе отмечается необходимость продолжения исследований по ресурсосбережению в процессах нагрева металла, рассматривается состояние работ по исследованию способов отопления, работ по сложному теплообмену и разработок по методам исследования теплообмена Соответственно, ставится ряд задач, среди которых: разработка способов ресурсосбережения, связанных с совершенствованием агрегатов; разработка простых и надежных методов исследований, в частности, для заводских специалистов; разработка адекватного математического описания процессов в агрегатах, необходимого для проведения работ по ресурсосбережению уже на стадии проектирования агрегатов.

Во втором разделе представлены разработки по математическому описанию теплообмена в камерах печей, направленные на создание более эффективного инструмента для проведения исследований в области ресурсосбережения. Здесь разрабатывается ряд расчетных схем и методов, описывающих сложный теплообмен в огневых камерах. Схемы и методы проверяются и используются в расчетных исследованиях и при разработке математических моделей нагревательных печей. Новизна подхода к проведению

исследований раздела определена строгой заданностью на каждом этапе конечной цели всего комплекса работ -достижения приближенной

адекватности математического

описания реальным процессам в рабочем пространстве устройств нагрева металла

В первой части раздела разрабатывается и обосновывается математическая модель камеры печи, представленной как щелевой канал с

хладна

У//////////Щ//ШШ,

10,1/Ок^!

Рис.1. Расчетная схема канала

задаваемыми полями скорости движения излучающей и поглощающей газовой среды (рис. 1). Верхняя стенка канала представляет собой кладку с заданным коэффициентом теплопередачи от внутренней поверхности к окружающей среде, а нижняя стенка - нагреваемый металл, температура которого задана Различные схемы подачи продуктов горения в камеру сравниваются по величине результирующего суммарного потока тепла на металл Оем Процесс теплообмена описан уравнением энергии элементарного объема газа в безразмерном виде

где 9=ТЛ"о- безразмерная температура газа; То- расчетная температура продуктов горения, К; У= у/1, г/1 - безразмерные поперечная и продольная координаты, соответственно; I - высота канала, м; ф(У)=ш/тп - относительная скорость в данной точке; ш- средняя скорость газа в канале, м/ч; А=ХЭфф/1-безразмерный (б/м) коэффициент эффективной теплопроводности газа; Х- коэфф молекулярной теплопроводности газа, Вт/(м*°С); 0л=<Эя/(та*с*р*То)- б/м тепловой поток излучения; 0т=Чт*1/(ш*с*р*То)- б/м интенсивность объемного тепловыделения, Ре=та*с*р*2*1/л- критерий (число подобия) Пекле; с, р-теплоемкость и плотность газа, соответственно, кДж/(кг*°С), кг/м ; со- скорость газа в данной точке, м/ч; Ой- тепловой поток излучения, Вт/м2; qт- интенсивность объемного тепловыделения, Вт/м ; у, т- поперечная и продольная координаты рассматриваемой точки, соответственно, м Дивергенция теплового потока Ол и тепловые потоки излучения на стенки Ол определяются с учетом поперечного распределения температуры в объеме канала. Расчетом определяются распределения температуры в объеме и на поверхностях канала, тепловые потоки и коэффициенты теплоотдачи конвекцией и излучением на кладку и металл.

Ввиду разнообразия исследуемых полей скорости среды и на основе предварительных расчетных сравнительных исследований известных методов, в работе предложен и используется приближенный метод усредненной эффективной теплопроводности турбулентной среды, удобный при решении задач со сложными алгоритмами В соответствии с ним, поток газа условно разбивается на две зоны с равными расходами продуктов горения, проходящих через сечения зон. Считается, что в каждой из этих зон коэффициенты теплопроводности среды постоянны и равны некоторым эффективным величинам Хэфф, при которых результирующий теплообмен конвекцией газа со стенками соответствует условиям турбулентного движения среды в канапе. Для каждой зоны записывается равенство

где Тг- среднерасходная температура газа в зоне, прилегающей к стенке с температурой Тст; Хэфф/5 - термическая проводимость газа в зоне При ламинарном режиме движения среды Хэфф равен коэффициенту молекулярной теплопроводности Хм- Соответственно, получены значения относительных коэффициентов теплопроводности А из (1) с записью коэффициента конвективной теплоотдачи к стенке а через критерий (число подобия) Нуссельта Ыи

л

(1)

(2)

эфф

лам

(3)

где Ыиллм - критерий Нуссельта при ламинарном движении среды. Выполнено сравнение результатов расчетов с опытными данными, показавшее удовлетворительную точность метода.

По формуле (3) может выполняться переход от ламинарной задачи к турбулентной и обратно. При разработке инженерных методов расчета, удобным оказывается переход к задаче конвективного теплообмена в канале с турбулентным (ламинарным) течением среды от задачи для стержневого ламинарного потока среды в канале (метод стержневых потоков). Тогда в

знаменателе (3) используется значение для стержневого потока К1илАмст Получены выражения для расчета величин Ыи Метод проверен 8. И. Половниковым и Ю. А. Поповым сравнением с расчетами по полуэмпирической модели Мизушины Показана удовлетворительная точность определения полей температуры газа в канале.

Учет селективности оптических свойств газовой среды в расчетах теплообмена агрегатов приводит к значительному усложнению алгоритма расчета, большим затратам времени и труда на решение задач Поэтому в расчетах теплообмена излучением в плоском канале использован предложенный нами метод эффективных параметров (степеней черноты стенок).

В соответствии с методом производится расчет сложного теплообмена в плоском канале с движущейся излучающе-поглощающей средой с использованием приближения серого газа (по «серой модели»). Распределение температуры в одном из сечений канала, полученное при этом, используется для определения результирующих потоков излучения на стенки канала отдельно по селективной и серой моделям. Затем определяются эффективные степени черноты стенок канала сэф1 и еэф2 , обеспечивающие при их использовании в серой модели значения результирующих потоков на стенки, совпадающие со значениями, полученными по селективной модели. Эффективные степени черноты стенок используются при повторном решении задачи сложного теплообмена в плоском канале с движущейся серой средой. То есть, в «серой задаче» теплообмен излучением газа со стенками меняется таким образом, чтобы результирующие тепловые потоки излучения на стенки канала соответствовали расчету по селективной модели. Для уточнения результата, по полученному при повторном решении распределению температуры в расчетном сечении канала можно получить новые еэф1 и еэа>2 и решить «серую задачу» для плоского канала еще раз и т. д.

Изложенный способ учета селективности газов удобен при качественном анализе влияния селективности на процессы теплообмена и оценке степени этого влияния. В соответствии с ним (и другими вариантами метода эффективных параметров), достаточно надежно рассчитываются результирующий теплообмен газа со стенками и уровень температуры газа. Но расчет формы кривой распределения температуры газа по сечению канала производится по серой модели. При этом возможно занижение температуры в области пристеночных слоев и неточное определение конвективной теплоотдачи к стенкам. Из-за относительно малого вклада конвекции в общий теплообмен камер тепловых агрегатов итоговая погрешность ожидается небольшой, и методы рекомендуются для широкого применения в расчетной практике.

Разработан вариант метода эффективных степеней черноты стенок для учета селективности стенок в модели интегральных характеристик (изложена ниже).

Проведены исследования газодинамики щелевого канала на

изотермическом стенде. В опытах определялись распределения скорости и линий тока газов в камере в зависимости от распределений скорости на входе в канал. Результаты экспериментов и расчетных исследований использованы для обоснования постановки задачи (рис. 1) и используемого в расчетной схеме способа аналитического задания полей скорости по сечению канала. Показано соответствие реальным условиям результатов расчетных сравнений схем теплообмена (распределений скорости) в канале.

На огневом стенде при продувке воздуха через горелки измерены распределения скорости и направлений линий тока газов для вариантов отопления камеры или торцовыми горелками ГНП, или сводовыми плоскопламенными горелками (ППГ). Результаты измерений использованы для разработки расчетной схемы газодинамики контура циркуляции продуктов горения при сводовом отоплении камер.

На рис 2,а показаны результаты визуализации распределений линий тока воздуха в поперечном сечении огневого стенда. В предположении, что

Рис.2.Распределения линий тока (а), скорости (б) и схема расчета (в) для плоскопламенных горелок

наиболее характерным является сечение, расположенное посередине между осью горелки и стенкой, получено распределение скорости на рис. 2,6 Для расчетов схема движения газов была упрощена (рис. 2,в). Считается, что газовоздушная смесь, поданная в канал сверху, растекается в обоих направлениях поровну. Рассматривая правую половину канала, считаем, что поток продуктов горения проходит сначала через верхнюю зону канала, расположенную выше горизонтальной штриховой линии. Затем, продукты горения перемещаются на вход в нижнюю зону, расположенный слева. После прохождения нижней зоны, продукты горения или удаляются из канала (К=0), или часть их в соответствии с заданным значением К попадает снова на вход в верхнюю зону. В процессе расчета с помощью итераций обеспечиваются соотношения

Г = Г Г Г0Р + КЖВЫХ 2 И)

ВХ 2 ВЫХ I ВХ I 1 + К

где 9вх гор - температура продуктов горения на входе из горелки; К - кратность циркуляции продуктов горения.

Расчетная схема использована для исследования влияния интенсивности циркуляции среды в камере на теплоотдачу к металлу. Показано, что с увеличением К от 0 до 0,5, теплопоглощение металла снижается на 5,4% по сравнению с режимом без циркуляции из- за подсоса подстуженных продуктов горения в верхнюю зону потока. Увеличение кратности циркуляции от

К=0,5 до К=2,0 приводит уже к росту суммарного теплопоглощения металла. В этом случае влияет увеличение коэффициента эффективной теплопроводности А с ускорением движения потока При увеличении кратности циркуляции до К=5,0, суммарное теплопоглощение металла начинает превышать величину <3£м, соответствующую режиму без циркуляции. Это означает, что в практических условиях циркуляционное движение газов должно организовываться, премеде всего, для более равномерного нагрева металла и достижения сопутствующих этому эффектов.

Проверка адекватности математической модели камеры печи с

описанными расчетными схемами проведена сопоставлением результатов расчетных и экспериментальных стендовых исследований по сравнению теплообмена в камере (канале), отапливаемом или сводовыми плоскопламенными горелками (ППГ), или торцовыми горелками ГНП. Сравнение способов отопления печей совмещено с просчетом опытных режимов, исследовавшихся на огневом стенде лаборатории нагревательных печей ВНИИМТ. Конструкции тепловоспринимающих поверхностей огневого стенда и расчетной схемы существенно различались, поэтому сопоставляются относительные результаты сравнения величин ОуМ для торцового и сводового отопления Эти величины равнялись в первом опыте 4,6% в эксперименте и 5,3% в расчете, т. е. были близки по величине. Во втором исследованном режиме работы стенда получен рост тепловосприятия пода при торцовом отоплении на 18,8% в расчете и на 15,5% в эксперименте, что объясняется, главным образом, разницей в тепловой нагрузке. Однако и при этом режиме результаты сравнения тепловосприятия пода при обоих способах отопления в расчете и эксперименте близки по величине. Расчеты показали, что доли конвекции в общем теплопереносе к стенкам равняются 6,7% при сводовом отоплении и 3,2% -торцовом Эти величины, измеренные на стенде конвектометром, описанным ниже, имели близкие значения. Малый вклад конвекции в общий теплолеренос к стенкам означает, что в расчетах нагревательных печей в условиях, аналогичных исследуемым, конвективный теплолеренос к металлу может определяться приближенно.

Поглощение и испускание излучения газами и поверхностями в камерах тепловых агрегатов имеет резко выраженный селективный характер. Методы учета селективности основаны, главным образом, на использовании спектроскопических данных, что делает очень сложными расчеты теплообмена излучением. В работе предложена модель интегральных характеристик селективного излучения среды, основанная на применении метода суперпозиции (наложения) тепловых потоков в камерах, при котором считаются отличными от нуля собственные потоки излучения последовательно каждой из поверхностей и слоев газа в неизотермическом объеме. Такой подход позволяет разделить составляющие потоков излучения по источникам их происхождения и использовать имеющиеся в литературе зависимости, учитывающие селективность излучения, для расчета теплообмена каждой из взаимодействующих пар объектов: стенки и слоя газа, двух слоев газа, двух стенок и т. д. Для наглядности записи расчетных выражений, теплообмен излучением описывается с помощью метода многократных отражений Так, например, тепловой поток на стенку 2 от собственного излучения стенки 1 равен

=0-»,/ст |)б«»| +0-я1,«-71)(1-*„,)(!-¿С7,) 0<О£| + (5)

+ 0 - а5Г,СТ>)(1 " *ГГ,)20 " *ГГ2)20<™, + -

Поток на стенку 2 от излучения газа

Яашг = вгг + <2п (1 ~ £ст, XI " «г/г) + ~ " ^ „XI - а2, ,г) + (6)

+ 0Г1(1 - гГГ2)(1 - «„.^О - „ ) + В выражениях (5) и (6) использованы обозначения аг/сп -поглощательная способность газа по отношению к излучению стенки 1; азг/сп, ■ - то же, для слоев газа тройной и т д толщины; аг/г - поглощательная способность слоя газа по отношению к собственному излучению; ягг/г, дзг/г - поглощательная способность двойного и тройного слоя газа; ОсоБ1=ест1<тоТст14-собственное излучение стенки 1.

Поглощательная способность многослойного газа определяется по формулам Хоттеля для средней температуры Поглощательные способности газа по отношению к излучению газа

а = 2£Г(Р1Ъ>Тг)-£2Л2Р1У>>ТГ) (7)

Г'Г ¿Г(Р1эф'>ТГ)

где £г(р1э®; Тг) - степень черноты слоя газа, определяемая по эффективной

оптической толщине и средней температуре газа; егг(2р1эф; Тг) - то же, для двойного слоя газа. Степени черноты газа и его слоев определяются по формулам А. М. Гурвича и В. В. Митора.

Сравнительный анализ расчетов выполнен для моделей учета селективности: серой, модели интегральных характеристик, селективно-серой (в разработке В. Г. Лисиенко и сотрудников) и статистической модели полос поглощения (в разработке Ю. А. Попова), которая, как наиболее проработанная и надежная, рассматривалась в качестве точного решения задачи. Рассмотрено влияние селективности на результирующий теплообмен излучением в камере, представленной в виде неизотермического плоского слоя Показано, что при использовании приближения серого газа в расчетах систем "газ-кладка-металл" с греющим газом, результирующие тепловые потоки излучения на металл оказываются завышенными на 20-30% При симметричных распределениях температуры греющего газа в каналах, относительный вклад излучения селективного газа в общий теплоперенос к стенкам максимален. Поэтому, при горячих серых стенках расчет их теплопоглощения по модели "серого газа" дает значения, завышенные более, чем в 2 раза.

Результаты расчетов по модели интегральных характеристик и статистической модели хорошо согласуются. Разница расчетных значений теплопоглощения стенок по обеим моделям не превышает 6%. Расхождение расчетных данных до 20-30% получено только в случае, не характерном для промышленных агрегатов, когда на пути излучения высокотемпературной зоны газа размещалась зона холодного газа равной толщины Поэтому считается, что точность расчетов по модели интегральных характеристик достаточна для расчетов тепловых агрегатов, т к. погрешность определения этих величин в промышленных экспериментах, как правило, выше 6%. Расчетные сравнения показали, что селективно-серая модель неудовлетворительно описывает теплообмен излучением в камерах с неравномерным распределением температуры в газовом объеме и ее практическое применение желательно ограничить.

Экспериментальная проверка модели интегральных характеристик

выполнялась на огневом стенде лаборатории сжигания газообразного топлива ВНИИМТ. Стенд представляет собой горизонтальную водоохлаждаемую цилиндрическую камеру (рис.3), стенки которой

в поперечных сечениях разделены перегородками на отдельные калориметры. В эксперименте на стенде Г. М Дружининым выполнены подробные измерения распределений в объеме камеры температуры продуктов горения и их состава,

проводились балансовые измерения распределения по длине стенда

III МММ

с — о ■У. »

I II М 1 1 1 1 —\—

ьосе

9»

Рис.З.Схема стенда и результаты разделения составляющих тепловых потоков: 1- измерения конвектометром; 2- расчетно-экспе-риментальный метод; 3- метод двух радиометров

количества тепла, введенного в камеру, суммарного потока тепла к стенкам-калориметрам. Опытные данные использованы при расчетном определении результирующих

тепловых потоков излучения на стенки камеры по модели интегральных характеристик, составляющем основу расчетно-экспериментального метода (кривая 2 на рис. 3).

Для измерения составляющих сложного теплового потока на стенки стенда разработан способ их оптического разделения. Он использует пластину из материала, пропускающего тепловое излучение, расположенную над теплоприемником (рис.4). В

приборе, перепад температуры между пластиной и теплоприемником формируется преимущественно конвективным потоком тепла, а перепад температуры в

теплоприемнике - суммарным. Результаты измерения прибором показаны на рис 3 (кривая 1).

Измерения конвектометром сопоставлены с результатами разделения радиационно-конвективного теплообмена методом двух радиометров, выполненного Г. М. Дружининым на том же стенде ранее.

Из рис.3 видно, что величины результирующих потоков излучения на стенки камеры, определенные расчетом по модели интегральных характеристик селективного излучения, отличаются от измеренных значений менее ±10%. В близких к стендовым условиях, разница расчетных значений результирующих потоков излучения на стенки, определенных по модели интегральных характеристик и серой модели, около 100%.

Разработан зональный метод интегрального излучения на основе модели интегральных характеристик селективного излучения. В нем разделение тепловых потоков в камере "по источникам происхождения" выполнено с помощью разрешающих угловых коэффициентов излучения, которые удобно определять по выражению

Рис.4. Схема измерительной части конвектометра: 1- пластина из материала, пропускающего тепловое излучение; 2-теплоприемник, 3- водяное охлаждение, 4- корпус, 5- термопары

ф к. = * Л - «г;;)+ Ё (1 - О -> л, (в)

/-i

где <pia - угловые коэффициенты излучения от зоны к на зону i в непоглощающей среде; е, - степень черноты поверхности /; вг/к'',аг/к~' -поглощательные способности газа по отношению к излучению зоны к , определенные на пути (эффективном расстоянии) от зоны к к зоне / , или от зоны к к зоне J; Ф„ ,Ф;„ -разрешающие угловые коэффициенты излучения от зоны к на зону /', или от зоны; на зону к. Разработан вариант решения задачи расчета теплообмена излучением для огневой камеры прямоугольного сечения Зональный метод интегрального излучения позволяет учитывать селективность оптических свойств среды в расчетах тепловых агрегатов без существенного увеличения объема вычислительной работы по сравнению с резольвентным зональным методом, использующим приближение "серого газа"

Модель печи продольного Расчеты потоков излучения S среднее

переноса сапичения продольном верликальном сечении печи

Зональный расчет потоков излечения на стенки с учетом продаллнмо переноса

! 1 1 -I-1-ь

зе:

Расчет потоком излучения на tmetotu " Беэ ыч*та /у>оЗо/»ао%о переноса

ОПОРОЛ:

Сравнение расчетов и определение наэффициенйюб проЭольноеа переноса иълуяения

Рис.5. Схема расчета по суперпозиционному зональному методу

Разработан суперпозиционный зональный метод, в котором основной расчет параметров тепловых устройств выполняется по математическим моделям с задаваемыми по длине камер распределениями коэффициентов нагрева поверхностей потоком излучения вдоль печи. Соответственно, задачу теплопереноса в трехмерных камерах удобно решать в два этапа по схеме на рис. 5. Коэффициенты радиационного нагрева определяются на втором этапе расчета теплопоглощения стенок при заданных распределениях температуры на поверхностях и в объеме камеры, как результат сравнения расчетов с продольным переносом излучения и без него. Обе части расчета связаны итерационной процедурой взаимного уточнения исходных данных. Для суперпозиционного зонального метода неактуальны многие проблемы известных зональных методов, связанные со сложностью определения угловых

коэффициентов, громоздкостью вычислительного алгоритма, с прогрессирующим ростом вычислительных проблем при увеличении числа зон.

Математические модели являются одним из важнейших инструментов решения проблем в практике проектирования, автоматизации и решения технических и технологических вопросов работы нагревательных печей. Существовавшие к моменту начала работы модели, как правило, основывались на значительных упрощениях описания процесса теплообмена и требовали проведения экспериментов для их адаптации к реальным агрегатам.

Проведены комплексные исследования процесса теплообмена в камерах печей для разработки моделей, дающих совпадение основных расчетных параметров с данными промышленных экспериментов. На первом этапе разрабатывались физические модели внешнего тепло- и массообмена и упрощенная «инженерная» математическая модель камеры печи со сводовым отоплением Расчеты полезной теплоотдачи по инженерной модели сопоставлены с данными экспериментов на огневом стенде, показаны их близкие по величине результаты.

На основе инженерной разработана математическая модель расчета нагрева металла в печах с шагающим подом. Модель описывает нагрев также в толкательных печах и печах с шагающими балками при условии равенства температуры газа в верхних и нижних зонах для каждого вертикального поперечного сечения печей.

Расчетная схема рабочего пространства печи показана на рис. 6. Печь по длине разбивается на п расчетных участков (¡=1, 2, ... ,п). По высоте камеры выделено две объемных зоны. В нижней зоне уравнение баланса тепла имеет вид

- [(*, + 1 )BTlVa + Bw = <Мгг, ~ )Fa + «Г «гг, ~ Ж, + (9>

+ <' Or, - <„„, Ж + (2 ЙГ1С0Б, + 2 qncOBi )(F,'„ + Qnorl Здесь: Вт, - расход топлива на длине участка i; tn„ V2-, tC(, tn, - температура объемных зон газа I, И и III, свода, и пода на участке ¡, соответственно; Свюкр, Свг2|, сГ1„ Сг2( - удельные теплоемкости воздуха при температурах Ькр, trъ и продуктов горения при температурах tn,, tr2,, соответственно; Va - объем продуктов горения, получающийся при сжигании 1 м3 топлива с заданным коэффициентом расхода воздуха а; К, - кратность циркуляции продуктов горения л, в рабочем пространстве печи; <хюмв,

т , уг ■ аю , аи ■ аю - коэффициенты

|теплоотдачи конвекцией к верхней и f-hjili'AX¡и, — I—^nl—г ' нижней поверхностям металла, "г'П . I . HI. ( поверхностям свода и пода; qrecoe.,

Чгзсоь - собственное излучение зон газа К и III; Fm - поверхность пода, приходящаяся на длину участка i; Fm', Fiy' - то же, для эффективных поверхностей металла и межбалочного зазора пода; Вбал -

Рис.6. Схема рабочего пространства газа' "ступающего с участка

печи со сводовым отоплением Расчеты по модели

производятся с учетом реальной геометрии трехмерных заготовок металла, их раскладки на поду печи, теплообмена пространств печи над и под металлом, циркуляционного движения продуктов горения и селективности их оптических свойств. Перенос тепла излучением вдоль печи учитывается в соответствии со схемой на рис.5 суперпозиционного зонального метода При решении внутренней задачи расчета нагрева металла учитываются особенности конструкции пода печей с шагающим подом, влияние межбалочных зазоров на распределение температуры в объеме металла.

Одним из достоинств разработанной математической модели нагревательной печи является ее алгоритм, обеспечивающий значительную экономию труда и времени на проведение расчетных исследований. В соответствии с ним модель разделена на две самостоятельные программы, первая из которых представляет собой математическую модель печи, нагревающей заготовки простых форм, сводимых к одномерной с эквивалентной толщиной. Во второй модели рассчитывается нагрев трехмерной заготовки с учетом конструкции пода печей. Вторая модель может использовать программы, разработанные другими авторами, для других целей и иных геометрий металла, что делает общую модель печи более универсальной.

Разные программы используют разные способы задания граничных условий Разработана математическая модель печи, нагревающей фасонные заготовки УБС НТМК, в двух вариантах с наиболее распространенными способами задания граничных условий на поверхности заготовок: с помощью распределений «температуры печи» или суммарных коэффициентов теплоотдачи к поверхностям заготовок Показано, что различия в результатах расчета по обоим вариантам модели незначительны

Разработана математическая модель печи двух стадийного нагрева металла, состоящей из камер с разной конструкцией и направлением движения продуктов горения. В модели используются элементы расчетной схемы печи с шагающим подом, описанной выше

Для определения путей ресурсосбережения, выполнен анализ влияния конструкции роликов на нагрев металла в роликовых печах прокатного производства. Методами аналитической геометрии получены выражения для расчета обобщенных угловых коэффициентов излучения в пространственной системе скрещивающихся цилиндров, которыми представлена форма ролика и заготовки металла. Определены возможности экономии топлива от использования утепленных роликов, от теплоизоляции части поверхности роликов и увеличения расстояния между ними.

Выполнена экспериментальная проверка адекватности разработанных математических моделей печей процессам теплообмена в агрегатах Результаты расчета по математической модели печи с шагающим подом сравнивались с данными экспериментов на печах с шагающим подом- стана 250-6 завода «Криворожсталь» со сводовым отоплением и стана 450 ЗСМЗ с комбинированным (сводовым и торцовым) отоплением Распределения температуры газа и металла, суммарные расходы топлива на печи и распределения топлива по зонам печей, полученные расчетом без адаптации моделей, совпали с экспериментальными данными в пределах точности соответствующих измерений. То есть, результаты сравнений показали, что впервые в практике расчетов разработана математическая модель нагревательных печей прокатного производства, которая обеспечивает

достаточную для практических целей точность расчетов основных параметров без каких-либо корректировок и адаптаций модели Учет влияния продольного переноса излучения выполнен для условий опыта на печи завода "Криворожсталь" Оценка показала незначительное влияние потока излучения вдоль печи на расходы топлива и температуры в зонах отопления

Сравнение расчетов по двум вариантам математической модели печи с шагающим подом, нагревающей фасонные заготовки металла, с данными промышленных экспериментов на печи УБС НТМК подтвердили приближенное совпадение их результатов и целесообразность использования алгоритма двухэтапного расчета нагрева трехмерных заготовок металла В обоих случаях приближенное совпадение данных расчетов и эксперимента получено без предварительных адаптаций и корректировок модели печи.

Сравнение результатов расчета по математической модели печи двух стадийного нагрева металла с данными экспериментов на печи стана 150 БМК, показало приближенное совпадение результатов, полученное без специальных настроек и адаптаций модели.

В третьем разделе разрабатывается инструмент проведения промышленных работ по ресурсосбережению. Необходимость разработки определена сложностью применяющихся в настоящее время методов исследования тепловой работы нагревательных печей Обычно исследования включают трудоемкие опыты с прогонкой по печи опытных заготовок с гибкими термопарами. Проведение экспериментов сопряжено с методическими трудностями и значительными потерями времени и средств Выполнение расчетных исследований требует от персонала соответствующей профессиональной подготовки. Поэтому работы по ресурсосбережению на действующих агрегатах, как правило, выполняются специализированными организациями, а часто вообще не проводятся.

В разделе представлен комплекс методов и приборов для исследования устройств нагрева металла и поиска рациональных режимов их работы. От других работ в данном направлении исследование отличается ориентацией на конкретных пользователей - заводских специалистов Соответственно, предлагаются методы исследований, простые в применении и мало затратные по времени, трудоемкости, стоимости. Специализированные организации ограничены в возможностях проведения заводских исследований с малым финансированием, таких, например, как корректировка инструкций по нагреву при изменениях производственной ситуации, освоении новых марок сталей, сортамента, изменениях отдельных элементов конструкции агрегатов. Подобные работы могут проводить заводские службы или персонал цехов самостоятельно и оперативно, если будут располагать необходимым инструментом исследований.

Работа была начата с исследования влияния способа установки термопар в заготовках металла на точность измерения температуры. Проведены опыты на огневых стендах, в которых сравнивались показания термопар с разными способами монтажа их электродов и рабочих спаев на поверхности и в объеме заготовок. Рекомендованы к применению способы, обеспечивающие надежность измерений при пониженной трудоемкости установки термопар Предложены способы установки поверхностных термопар, при которых

в ходе опытов заготовки не портятся и после выдачи из печи поступают в прокатку.

Появление волокнистых огнеупоров дало возможности для разработки новых способов контактного измерения температуры поверхностей, основанных на их свойстве обеспечивать идеальный тепловой контакт с поверхностью, температура которой измеряется.

Разработан способ мягкого теплового контакта, реализуемый термо-

д парой, рабочий спай и

А

Рис. 7 Упрощенная конструкция контактной термопары

прилегающие к спаю электроды которой прижимаются к

измеряемой поверхности узкой полоской волокнистого огне-упора. Схема

упрощенного варианта конструкции термопары показана на рис 7. Она имеет неохлаждаемый корпус, жесткость которого при высокой температуре обеспечивается керамическими вставками На корпусе закреплена площадка контакта с измеряемой поверхностью из уплотненной каолиновой ваты. С наружной стороны площадки размещен спай хромель- алюмелевой термопары с

прилегающими к нему электродами.

Рис. 8 показывает схему одного из ряда проверочных экспериментов по отработке конструкции термопары и методики измерений. В камеру электропечи помещались опытные заготовки из разных материалов с термопарами: te- на поверхности и t2- на глубине 10 мм от нее. Там же показаны результаты одновременных измерений тремя термопарами. Из рисунка видно, что показания контактной термопары te™ близки к значениям te (Здесь в измерениях I введенная в печь холодная термопара сразу помещалась на поверхность заготовки, II и III термопара перед измерением разными способами

выдерживается в печи 1 мин. Отсчет показаний производится через 0,5: 1,0 и 1,5

goo

ice

нов рева,мим

Рис. 8. Схема опыта и изменение температуры на поверхности заготовки из шамотного ультралегковесного огнеупора

контакта термопары с

мин после начала поверхностью.

Измерения показали, что охлаждение поверхности контактной термопарой на шамотной заготовке больше, чем на стальной, так как из-за малой теплопроводности материала приток тепла к измеряемому участку поверхности от соседних участков не успевает компенсировать тепловое воздействие термопары

и экранирование

ею

200

С

г Й

поверхности.

Ь#г

уТТ^" [Г^ ^ 1 г

я? / /

1 £ 17

го

<10 во -гор чи начат измерения,

т с

т

В этом случае необходимая точность измерений была достигнута перекладыванием контактной термопары после каждого отсчета показаний на соседние неохлажденные участки поверхности.

Результаты сравнения

динамических характеристик контактных термопар разной конструкции при постоянной температуре поверхности показаны на рис 9. Из рисунка видно, что время стабилизации показаний контактной термопары от 20 - 40 до 10 с Многократные повторные измерения показали достаточную для целей промышленных экспериментов

стабильность и воспроизводимость результатов.

Оценка погрешности измерения способом мягкого контакта выполнена для удобной в применении схемы с цифровым показывающим вторичным прибором и термометром, измеряющим температуру холодных спаев. По ней, наиболее ответственные измерения совмещаются с градуировочным экспериментом по схеме рис. 8 на пластине с поверхностной термопарой, которая помещается внутрь объекта у измеряемой поверхности. При этом наблюдатель получает необходимый тренинг, снижающий погрешность регистрации наблюдений в сложных условиях промышленных экспериментов, и возможность учета методической погрешности, связанной со спецификой объекта (контрольная пластина имеет тот же материал, что и измеряемая поверхность, она нагревается в тех же среде и диапазоне изменения температуры).

При измерении термопарой ТХА температуры 1250°С погрешность вторичного прибора составляет ±3,25°С (мультиметр МАСТЕР/Рго{ез5юпа1 МУ -65), допускаемое отклонение градуировочной характеристики ТХА, установленных в контактной термопаре и градуировочной пластине ±7,5°С. Оценка дает предельную погрешность измерительного комплекта

Рис. 9. Динамика измерений при постоянной температуре поверхности металла (мет- •,©- ТХК с диаметром электродов 0,2 мм и площадкой контакта с

металлом 25*4 мм; +,©- диаметр электродов 0,7 мм, площадка 30*10 мм, х.®- измегюния «пятачковой» теомопаоой

Л/ = ±л/3,25: +2х7,53 = ±11,1"С. С учетом данных определения методической и случайной погрешностей величина А1 возрастает до ±12,8°С Как правило, такая точность измерений достаточна для исследований на промышленных агрегатах, так как она выше реальной точности автоматического регулирования температурного режима их работы.

На основе способа мягкого контакта разработаны конструкции приборов, показанные на рис. 10: измерительный зонд для измерения через боковые окна нагревательных устройств, датчик- наездник для измерения температуры поверхностей металлических заготовок, движущихся при их нагреве в промышленных печах и датчик малоинерционной контактной термопары,

Рис. 10. Конструкции приборов: а- измерительный зонд, б- датчик-наездник, в- датчик малоинерционной термопары

являющийся частью стационарного устройства контроля температуры. Приборы

прошли промышленные испытания.

В металлургии, особенно цветной, существует проблема повышения

точности бесконтактного измерения температуры пирометрами. На приборы от металла попадает

уменьшенное и непостоянное количество тепловой энергии из-за нестабильности и малых значений степени черноты поверхностей металла. В таких условиях предлагается использование отражающих экранов в рамках применяемого на всех заводах агрегатного комплекса

стационарных пирометрических преобразователей (АПИР-С) или его аналогов. При этом, отражающие экраны должны представлять собой

дополнительные и самостоятельно монтируемые, простые по конструкции устройства, которые не боятся тряски, ударов, наведенных токов, воды, среды и т. д.

Технические требования к конструкциям охлаждающих экранов в работе определялись экспериментально. Показано, что для стабильных и надежных измерений температуры необходимо охлаждение экрана. Уменьшение погрешности измерения температуры в 2 раза было достигнуто даже при использовании экрана невысокого качества исполнения (внутренняя поверхность из листового алюминия, значительный зазор между экраном и поверхностью, небольшие размеры экрана, большая относительная площадь отверстия визирования пирометра). На рис. 11 показаны возможные схемы установки пирометра с отражающими экранами. Наиболее простая схема а может использоваться в случаях, когда поверхность металла относительно чиста, на ней нет потеков охлаждающих жидкостей, испарений. Схема б используется при измерениях на объектах с более сложными условиями. В ней применено водяное охлаждение экрана и установлен специальный тубус, в который подается сжатый воздух. Схема в рекомендуется для измерения температуры прутков большого диаметра.

Разработан расчетно-экспериментальный метод исследования работы устройств нагрева металла и, связанный с ним расчетно-экспериментальный метод контроля температуры в объеме твердых тел. Метод

Рис. 11. Схемы установки пирометров с экранами: 1- пирометр; 2- отражающий экран, 3-гибкая связь, 4- нагретый металл; 5- охлаждение, 7- тубус, 10- отбойник, 11- центровочный конус

п

на первом этапе включает измерения распределений температуры

поверхностей заготовок по длине печей. Затем выполняется расчет распределений температуры в объеме заготовок по методу, отработанному как инженерный. Используются граничные условия первого рода и замена реальной формы сечения заготовок на эквивалентную простую. Схемы рабочего пространства печей показаны на рис.12.

Экспериментальная проверка расчетной методики проведена на базе материалов промышленных исследований,

выполненных на ряде промышленных печей разных заводов. На рис. 13 сравниваются распределения

температуры в центре заготовки, полученные в расчетах и экспериментах. Из рисунка видно, что разница между расчетными и экспериментальными

'////¿/¿■'¿ZZ

Рис.12. Расчетные схемы печей: а-схема методической печи; б-схема рабочего пространства печи с шагающим подом

значениями температуры погрешности последних.

Для инженерного

металла не превышает величин возможной

использования, в модель нагрева металла были внесены существенные упрощения вычислительного алгоритма,

позволяющие проводить вычисления даже на программируемом

калькуляторе. Расчетными

исследованиями показано, что возможные в опытах систематические ошибки измерений температуры поверхностей, мало влияют на точность определения перепада температуры по толщине нагретого в печи металла.

Одним из важнейших направлений повышения эффективности работы печей является разработка рациональных режимов нагрева металла. Для этого обычно используется методика многофакторного

планирования эксперимента, требующая проведения большого количества вычислений При этом приходится

KM) MOtP»ie

Рис. 13. Сравнение расчетного по «инженерной модели» и экспериментального определения температуры в центре заготовок: а- печь стана 150 БМК, 6- печь стана 800 БМК

применять дополнительное

математическое обеспечение для обработки результатов вычислений.

Разработан упрощенный метод поиска рациональных режимов нагрева металла. В нем, как

и в методе многофакторного планирования эксперимента, динамика нагрева металла задается с помощью распределения по длине печи температуры заготовки, уравнением вида у

(О ^ + ('

- л

Х-

-

-г,

(10)

где Ыс(т), т - текущие значения_средней по массе заготовки температуры и времени, соответственно; Ыч, кон - начальная и конечная температуры заготовки в камере, соответственно;тОБщ, тт - общее время нагрева заготовки в камере и время томления ее (выдержки при температуре!КОн), соответственно" п - параметр, характеризующий степень форсирования режима нагрева.

Расчетное исследование влияния параметра п на удельный расход условного топлива, выполнено для трех основных типов нагревательных печей Показано, что минимальный расход топлива имеет место при нагреве металла по прямой в координатах: температура нагрева металла - время нагрева (при п=1) Прогиб кривом (п>1) приводит к увеличению расхода топлива, так как такой нагрев может быть реализован только при дополнительной подаче холодного воздуха в печь. Расход топлива на нагрев металла увеличивается и при ускорении нагрева сжиганием дополнительных порций топлива на участках по длине печи расположенных ближе к дымоотбору печи, (режимы с п<1).

Соответственно.

44 (я

Г

I"

f ---

HSrptSif'Pmux}^^

—------- ■У Tp/w

Spiie мгрс1л MtTA't'

Рис. 14. Задание температуры металла в расчетах при пониженной производительности печи

предложено

выполнять расчеты рациональных режимов нагрева металла с использованием методики факторного планирования эксперимента только Для максимальной

производительности печи. Достаточная для практических целей точность результата легко достигается и простым перебором и сравнением вариантов нагрева, отличающихся только формой кривой в координатах: время нагрева - средняя по массе температура заготовок. Метод иллюстрируется схемой на рис. 14. На ней кривая нагрева с максимальной производительностью обозначена Р=Рмах При определении рациональных режимов с увеличенным временем нагрева металла в печи сохраняется общее время и динамика его томления,

обеспечивающие получение заданных технологией величин 1К0Н и конечного перепада по сечению заготовок В сварочных зонах нагрев ведется по режиму с минимальным расходом топлива. Предложенный метод поиска рациональных режимов нагрева металла использован при выполнении исследований на печи с шагающим подом стана 150 Белорецкого меткомбината

Совместное применение расчетно-экспериментального метода исследования печей и идей метода поиска рациональных режимов нагрева снижает трудоемкость выполняемых работ В минимальном объеме может выполняться следующая последовательность действий:

1. Проводится один или несколько экспериментов с определением распределении температуры поверхности металла по длине печи Измерения

выполняются на поверхности одной из заготовок или датчиком - наездником, или измерительным зондом через боковые окна печи. В опыте фиксируются продвижение заготовки по длине печи и показания приборов щита КИП и А печи.

2. Рассчитывается температура в центре заготовки по инженерной методике.

3. Анализируется вид кривых распределения температуры по длине печи, величины перепадов температуры по сечению заготовок в конце нагрева и нагрузки при прокатке металла на стане, технологические ограничения температуры. Определяется возможность перераспределения подвода топлива по зонам печи с максимальным удалением его от дымоотбора или решаются иные технологические задачи.

4. Корректируются температуры в зонах печи, проводится повторный проверочный опыт и т. д.

В четвертом разделе представлены исследования по разработке комплекса мероприятий ресурсосбережения для устройств нагрева металла, которые реализуются внедрением предложенных конструкций печей, способов их отопления и обоснованным в работе применением известных конструктивных решений. Результаты исследований обобщены предложенной методикой ведения работ по минимизации затрат ресурсов.

Работа начата расчетными поисковыми исследованиями на математической модели камеры печи, представленной как щелевой канал (рис.1) Определялись возможные направления интенсификации теплоотдачи к металлу, нагреваемому в промышленных печах. Схемы нагрева металла (с

равномерно распределенным по сечению потоком газа; с потоками, имеющими повышение скорости у металла или у кладки и т. д.) моделировались заданием поперечных распределений скорости газового потока аналитической зависимостью (рис.15).

Первый этап расчетов выполнен с целью поиска распределений скорости, при которых металл поглощает

наибольшее количество тепла Показано, что при постоянной ширине области повышенной скорости продуктов горения, зависимость суммарного тепло-поглощения металла от Р1 имеет экстремальный характер. В случае смещения потока к кладке, рост доли расхода у кладки приводит к росту ее температуры и теплоотдачи излучением к металлу. Суммарная теплоотдача к металлу растет, несмотря на снижение конвективного потока к нему. Дальнейший рост расхода газа у кладки приводит к снижению температуры слоев газа у металла. В канале с потоком, смещенным к металлу, большой расход газа у металла приводит к уменьшению температуры поверхности кладки и температуры газа в области пониженной скорости.

Расчеты при ламинарном режиме движения среды показали, что эффект, достигаемый оптимизацией поля скорости, невелик по сравнению с нагревом равномерно - распределенным по сечению канала потоком газа. Можно добиться увеличения теплопоглощения всего на 1 - 3%. В турбулентном потоке достижимы

Каадка

И

а А н и

с

0] 1

Маши

Рис 15. Примеры распределений скорости на входе в канал: а- максимум скорости в центре канала; б- максимум скорости у поверхностей

аналогичные эффекты, доходящие до 4 -17%.

При всех исследованных режимах смещением области повышенной скорости потока к металлу обеспечивалось большее теплопоглощение металла, чем смещением к кладке. Наименьшее теплопоглощение металла было получено в расчетах, проведенных при расположении максимума скорости на оси канала (режим в какой - то мере моделирует торцовое отопление печи с большой высотой и относительно малой длиной рабочего пространства).

Расчеты показали, что повышение доли конвективной теплопередачи увеличивает выигрыш в величине теплопоглощения металла при смещении области повышенной скорости к стенкам канала. Это увеличение может быть достигнуто за счет роста тепловой нагрузки, повышения коэффициентов теплоотдачи к поверхностям, за счет роста потерь тепла в горелке и уменьшения температуры металла Наблюдается увеличение доли конвекции при распределении процесса горения в объеме канала, учете турбулентного теплопереноса к стенкам, уменьшении оптической толщины слоя газа, высоты канала и степеней черноты стенок

Наибольший рост теплоотдачи к металлу получен для распределений с повышением скорости газа одновременно у металла и кладки. Такое распределение скорости приближенно соответствует условиям в печах с одновременной подачей топлива к своду и нагреваемому металлу, а также схеме с подковообразным движением газа в камере, обтекающего сначала поверхность свода, а затем металла (или наоборот).

Результаты расчетов дали теоретическое обоснование и направление поиска новых, более эффективных способов отопления нагревательных печей. Одним из поводов для исследования стало проводившееся в это время в масштабах отрасли внедрение на печах способа косвенного нагрева металла при сводовом отоплении плоскопламенными горелками К 1980 г. в СССР полное или частичное сводовое отопление было применено на 32 печах прокатного производства, причем объекты для реконструкции не всегда выбирались обоснованно

a

В этих первоочередной

условиях задачей

исследований стало не только определение действительной эффективности сводового

отопления плоскопламенными

сводового плоскопламенными

IUHWWI inri Vi IV^VOCM 14/, 1 I и

перспективной может оказаться реализация сводовыми горелками прямого нагрева, вместо косвенного, с одновременной

горелками, но поиск новых эффективных способов отопления Из результатов теоретических исследований следовало, что

что

Рис. 16. Схема стенда и горелочных устройств: а- огневой стенд, б- плоскопламенная горелка ГР-500, в- горелка с конической амбразурой горелочного блока, г- усовершенствованная сводовая горелка в варианте с конической амбразурой

интенсификацией движения газов у металла и кладки То есть, надо было изменить движение продуктов горения от сводовых горелок, направив их сначала к металлу и только

потом (в результате циркуляции) к своду. Необходимость сохранения высокой равномерности нагрева металла исключила применение прямоструйных горелок. Для решения указанной задачи была изменена форма амбразуры тарелочных блоков сводовых горелок с переходом от тороидальной к конической. Конструкции горелок показаны на рис. 16, бив.

Экспериментальные исследования по сравнению способов отопления проводились на огневом стенде, показанном на рис 16, а. Ширина стенда равнялась 1500 мм, на его поду установлены водоохлаждаемые плоские калориметры, имитирующие нагреваемый металл. В экспериментах проводился большой объем измерений по изучению газодинамики

камер, определялись подробные поля температуры в объеме газа и на поверхностях, измерялись тепловые потоки, концентрации продуктов горения, окислов азота, выполнялись измерения характеристик теплового баланса стенда в каждом опыте. Все измерения проводились при стационарном температурно-тепловом состоянии стенда, для исключения неконтролируемых потерь наружные поверхности стен и пода обшиты металлическими листами, сваренными сплошным швом.

Сравнительные исследования газодинамики рабочего пространства стенда, отапливаемого плоскопламенными горелками (ППГ) и горелками с конической амбразурой туннелей (ГКТ) показали, что факел ГКТ имеет шарообразную форму (рис. 17,6) и образует два контура циркуляции продуктов горения' внутренний - в объеме факела горелок и внешний - между факелом и стенками камеры. При этом под камеры омывается широкой струей продуктов горения, у которой динамические напоры уже в среднем по высоте горизонтальном сечении камеры 7 распределены почти равномерно. Измерениями определены параметры газодинамики контуров циркуляции для использования в математических моделях печей.

Верхняя поверхность калориметров в рабочем пространстве стенда (рис. 16,а) расположена в одной плоскости с поверхностью пода, что отражает условия толкательных печей со сплошной укладкой металла. Эксперименты по сравнительному исследованию теплообмена показали, что при равных расходах топлива, в толкательных печах горелки ГКТ и ППГ обеспечивают практически одинаковую теплоотдачу к металлу и высокую равномерность теплового потока к нему. Но при этом, использование ГКТ позволяет снизить температуру кладки свода на 40-90°С по сравнению с ППГ, что в условиях промышленных печей приводит или к увеличению стойкости свода печей, или дает возможность дополнительного увеличения производительности агрегатов форсированием теплового режима. Отопление стенда ГЮГ повысило температуру газов у металла на 100 - 200°С по сравнению с ППГ.

Рис. 17. Линии тока газов в сечении стенда под горелкой ППГ (а) и ГКТ (б)

Рис. 18 Схема стенда при моделировании ПШП и движение газов при горении факелов горелок- а- отопление ППГ; б- отопление ГКТ

Таблица 1

Результаты опытов для печей с шагающим подом

Последний результат дал основания предположить, что в печах с односторонним нагревом металла возможна интенсификация обогрева нижних и

боковых поверхностей металла Поэтому стенд был реконструирован (рис. 18) с установкой ряда

цилиндрических калориметров на высоте 100 мм от пода для имитации условий в камерах печей с шагающим подом (ПШП).

Результаты опытов отражены в таблице 1. В ней приведены количество тепла, пошедшее на нагрев калориметров, и общее количество тепла,

введенное в камеру, при сравниваемых способах отопления. В каждом опыте проводилось по две самостоятельных серии балансовых опытов.

Исследования показали, что в условиях печей с шагающим подом, при равных расходах топлива через горелки, отопление стенда ГКТ повысило теплоотдачу к металлу (калориметрам) на 7,5% по сравнению с ППГ, а в опытах с дополнительным включением торцовой горелки для имитации потока газов вдоль печи из соседних зон отопления - на 10,5%. При этом, у заготовок, находящихся в зоне действия горелок, теплоотдача выросла на 12 - 15%. Измерениями показано, что увеличение полезной теплоотдачи сопровождалось ростом потока тепла на металл снизу. При использовании ГКТ температура свода была на 40 - 90°С ниже, чем у ППГ, а температура пода выше.

Промышленные испытания сводовых горелок с полуразомкнутым факелом (ГКТ) проводились в течение двух лет на

Горелки Введено тепла, Вт Полезное тепло, %

ППГ 890870 883370 41,3 41,1

ГКТ 872020 861660 44,0 44,6

Рис. 19. Результаты визуализации движения газов в факелах при промышленном испытании горелок ГКТ: а- соотношение расходов газа в зонах III и IV равно 2,0, б- то же, при соотношении равном 0,8, в- вид со стороны выдачи металла

печи с шагающим подом стана 150

БМК. Испытания показали удовлетворительную работу горелок в системе автоматики печи. Результаты визуализации факелов горелок с помощью разработанного способа «отдельного источника светящегося пламени» показаны на рис. 19. Измерениями определено, что увеличение числа ГКТ в зоне печи приводит к росту теплоотдачи к металлу. Свод печи у горелок ГКТ был на 35-75 К холоднее, чем у ППГ. На 40-80 К снизилась температура разогрева горелочных блоков.

После успешных испытаний отдельных горелок проведено испытание ГКТ как системы сводового прямого нагрева металла в печах с шагающим подом. В 1986 г. на стане 150 БМК горелочные блоки с туннелями конической формы были установлены в ill зоне ПШП. ГКТ обеспечили высокую равномерность нагрева металла, снижение температуры поверхности свода и удельного расхода топлива на 4,8 кг у. т./т нагретого металла.

В результате установки ГКТ был получен и негативный результат, усложнивший работу персонала печи. На уровне пода третьей зоны печи выросло статическое давление среды и стали разогреваться металлоконструкции в районе межбалочных зазоров пода. Регулирование давления на печи данной конструкции было затруднено наличием иных систем отопления в других зонах и промежуточного дымоотбора на своде печи. Поэтому разогрев в межбалочных зазорах пода был исключен снижением давления в газопроводах горелок.

Проведен цикл исследований по разработке экономичной конструкции печи с шагающим подом. На первом этапе была разработана и прошла испытания малогабаритная сводовая горелка с улучшенными характеристиками для полуразомкнутого и разомкнутого факела. Схема ее показана на рис. 16,г. От применяющихся на заводах сводовых горелок она отличается небольшими размерами, пониженным почти в два раза давлением газа и на 6% давлением воздуха при равных их расходах. Горелка устойчиво работает в пределах изменения тепловой нагрузки более 0,16 - 1,54 от номинальной и коэффициента расхода воздуха 0,6 - 1,57. Горелка сконструирована так, что разогрев горелочного туннеля наблюдается только вблизи его нижнего среза, что повышает стойкость материала горелочных блоков. Устойчивая работа горелки в «режиме плоского пламени» имеет место при использовании горелочного блока с тороидальной амбразурой.

Проведены исследования газодинамики группового факела горелок с

целью отработки

конструктивных элементов сводового отопления.

Эксперименты проводились на изотермических моделях, огневом стенде и на промышленной печи. Схема изотермической модели, полученной реконструкцией стенда лаборатории сжигания газа ВНИИМТ, показана на рис. 20. В опытах определялись параметры горелок ГКТ, при которых обеспечивается доставка горячих продуктов горения от их факелов в пространство под металлом. Пример результатов моделирования

»

Рис. 20. Схема модели камеры ПШП со сводовым отоплением

схематически изображен на рис. 21. Из рисунка видно, как происходит изгиб струй горелок ГКТ в зависимости от соотношения расходов газа в зонах III и IV стенда. Аналогичные исследования проведены на огневом стенде и ПШП стана 150 БМК. На их основе получены данные для размещения горелок и выбора углов раскрытия амбразур туннелей ГКТ в зависимости от интенсивности потока газов вдоль печи Изучен вариант системы отопления с чередующимся расположением горелок ГКТ и ППГ, предполагаемую эффективность которого показали расчетные исследования.

Проведены экспериментальные исследования по определению рациональной высоты подъема заготовок над подом в печах с шагающим

Оп.1

On. 2

Ob Ъ

On.4

On.5

Оп.б

On. 7

ft fr »J 00 мУц

, ЛцЛ.,Л

»fr ади""

В

чГ

Л. Л_А.

подом. Схема стенда при одном из вариантов отопления стенда с прямоугольными утепленными

калориметрами показана на рис. 22. Эксперименты показали, что увеличение обычно использующейся высоты заготовок над подом h, равной 100 мм, до 185 мм для утепленных прямоугольных калориметров -заготовок дало рост теплопоглощения металла на 8,5% при торцовом отоплении горелками ГНП и на 11,0% - при комбинированном (ГНП+ППГ) Подъем заготовок на высоту 315 мм дал общий рост теплопоглощения металла - 15,7% при торцовом и 14,9% - при комбинированном отоплении.

В опытах с холодными цилиндрическими калориметрами

(относительное расстояние между ними увеличилось до полутора диаметров) аналогичные результаты меньше по величине, так как подъем заготовок над подом улучшил «промывание» горячими газами пространства под металлом в

меньшей степени. Подъем заготовок от 100 мм до 185 мм увеличил теплоотдачу к металлу на 5,2%, а при дальнейшем подъеме до 315 мм суммарный прирост теплоотдачи даже снизился до 3,0%. Измерениями определено, что увеличение теплоотдачи к металлу сопровождается ростом потока тепла на металл снизу. То есть, опыты показали, что увеличение высоты подъема заготовок над подом от 100 до 185 мм эффективно во всех исследованных условиях, а

целесообразность увеличения ее до 315 мм требует предварительного анализа.

Рис. 21. Схемы движения газов в опытах на изотермической модели

а "•*" Ф- è —г— -к ■ £'■ ■ Ч . £— 1 -г ■ч J ' jjp

S ? т 1 2---- т-

р 1 "JS с ■ wjm 9 '.г?:- ? т

8 ! г Ï F £ ■ «tb ш _Г__ г F • V'* * * Г 1 3

Рис 22. Схема опытов и линии тока газов при изменении высоты подъема металла над подом-а- И=315 мм; б-11=185 мм; в- П=100 мм

На основании результатов исследований для практического использования предложена конструкция печи с шагающим подом, показанная на рис. 23. Печь содержит томильную зону, отапливаемую плоскопламенными горелками и несколько сварочных зон со сводовыми горелками ГКТ. Угол раскрытия амбразур горелочных блоков ГКТ в сварочных зонах уменьшается в направлении движения газов к загрузочному торцу печи. В первых по ходу газов сварочных зонах возможна чередующаяся установка горелок ГКТ и ППГ.

В томильной зоне используются горелки ППГ для предотвращения перегрева металлоконструкций печи в районе межбалочного зазора пода. С той же целью может использоваться чередующееся расположение горелок ГКТ и ППГ в сварочных зонах. При этом, в случае необходимости, можно снижать давление газов в печи на уровне пода частичным прикрытием горелок ГКТ. Конструкция пода печи предусматривает постоянный уровень верхней поверхности неподвижных подовых балок по ширине и длине печи, а подвижных только по ее ширине. По длине печи уровень верхней поверхности подвижных балок снижается в направлении загрузочного торца. Как альтернатива - может использоваться конструкция пода, в которой заготовки металла поднимаются над уровнем пода с помощью брусьев, например, из жаростойкой стали. Над балками пода, по возможности соосно, установлены сводовые ГКТ

IмЦГЬАИ? ЪЭНО.

о а к я я

] f

___________■/.У-'' "J!_

s A-A

&Z&ZZT1

¡Г -- --- ч^ /

Рис. 23. Предлагаемая конструкция печи с шагающим подом:

а- продольный разрез печи; б- поперечный разрез, в- вариант системы отопления с чередующимся расположением горелок ГКТ и ППГ

На основании стендовых экспериментов в печи описанной конструкции ожидается увеличение теплоотдачи к металлу до 20%.

Обоснованный выбор системы отопления очень важен для экономичной работы печей. Однако данные по сравнительной эффективности способов отопления были противоречивы. В работе выполнены эксперименты по сравнению сводового и торцового отопления на огневом стенде для условий печей с шагающим подом (рис. 18). Торцовое отопление осуществлялось с помощью одной горелки, сводовое с помощью двух плоскопламенных горелок. Опыты по сравнению систем отопления были проведены при установке в камере холодных цилиндрических калориметров и при установке прямоугольных утепленных калориметров.

Основной результат экспериментов связан с тем, что сводовое и торцовое отопление стенда в сравниваемых случаях обеспечивают примерно одинаковую теплоотдачу к калориметрам. При использовании прямоугольных калориметров разница в к. п. д. стенда была меньше 2%, при использовании цилиндрических калориметров, к. п. д. стенда при обоих способах отопления практически совпали. Этот результат удобно сравнить с данными исследований ВНИИМТ, в которых к. п. д. стенда при таких же тепловых нагрузках у сводового отопления двумя плоскопламенными горелками был примерно на 4% ниже, чем у торцового отопления тремя горелками. Отличия в ранних результатах ВНИИМТ и результатах данной работы, по-видимому, связаны с использованием нами для торцового отопления стенда только одной горелки Это увеличило жесткость факела торцовой горелки, «дальнобойность» струи продуктов горения и снизило полезную теплоотдачу от струи в начале камеры.

Аналогично можно объяснить результаты описанных в литературе экспериментов ИГ АН УССР, показавших увеличение теплоотдачи сводовых горелок на величину до 24% по сравнению с торцовыми. Использовавшийся в этих опытах стенд имел меньшую длину, чем стенд ВНИИМТ, а торцовое отопление его осуществлялось двухпроводной горелкой, у которой длина факела существенно больше, чем у горелок ГНП Поэтому в опытах ИГ АН УССР была показана не столько высокая эффективность сводового отопления, сколько необходимость строгого соблюдения соответствия условий в моделях и промышленных агрегатах.

Рабочее пространство огневого стенда не полностью отражает особенности конструкции нагревательных печей Поэтому, на основе комплексного подхода, дополнительно проведен сравнительный анализ эффективности сводового и торцового отопления промышленных печей Выполнены расчетные исследования на математической модели печи с шагающим подом. При этом, сначала показано соответствие результатов расчета данным экспериментов на конкретных печах с разными системами отопления, затем для условий опытов сделаны сравнительные расчеты режимов нагрева металла при задании в исходных данных конфигурации и газодинамики рабочего пространства, соответствующих разным способам отопления

Определено, что при отсутствии или одинаковом распределении по длине печи количества подсосанного в нее холодного воздуха, практически одинаков и общий расход топлива на печь Показано, что в реальных условиях, печи со сводовым отоплением обеспечивают снижение расхода топлива на нагрев металла на 5-10% из-за подсосов воздуха в печах с торцовым отоплением в зонах пережима свода. По этой же причине печи со сводовым отоплением обеспечивают более качественный нагрев металла, так как из-за подсоса воздуха печь с торцовым отоплением имеет «провал» в кривой распределения температуры по длине камеры под пережимом свода томильной зоны и заготовки поступают в томильную зону с большим перепадом температуры по их толщине. Соответственно, сводовое отопление может обеспечить выигрыш в расходе топлива более 20% при нагреве массивных заготовок металла. Кроме того, печи со сводовым отоплением имеют резерв увеличения производительности за счет «форсирования режима тепловой работы» до 15% больший, чем печи с торцовым отоплением, у которых зона горения факелов горелок локализована, и подача дополнительных порций топлива приводит к перегреву кладки.

Проведено расчетное исследование для обоснования выбора типа печей в зависимости от массивности нагреваемого металла в связи с намечавшейся реконструкцией стана 800 СМЗ. Расчеты дополняют результаты

проводившегося ранее во ВНИИМТ исследования на основе сравнения приведенных затрат по переделу нагрева металла перед прокаткой. Расчеты подтвердили возможность экономичного и качественного нагрева в печах с шагающим подом слитков и заготовок с толщиной более 500 мм, но показали, что выбор типа печей в этом случае должен проводиться с учетом ограничений по длине агрегатов

Разработана ресурсосберегающая конструкция подогревательной роликовой печи. В ней, на основе расчетного анализа, применен односторонний верхний нагрев металла. Вариант конструкции использован при реконструкции роликовой печи стана 150 БМК. Подогревательная роликовая печь установлена после обжимной группы клетей стана 150. Верхняя камера печи отапливается природным газом 19 горенками, установленными на боковой стенке. Отопление нижней камеры не работало. На поду печи размещены окалиносборники, посредине печи расположен нижний дымоотбор. До реконструкции работа печи характеризовалась высокими расходами топлива и значительными потерями тепла от нижних поверхностей заготовок к печному рольгангу и холодным поверхностям нижней камеры печи. Имелись проблемы со стойкостью кладки, которую приходилось заменять в верхней камере каждые полгода.

Балансовые исследования и расчетный анализ показали, что для

улучшения тепловой работы печи могут использоваться арочные перекрытия из огнеупорных кирпичей, от установки которых между роликами можно ожидать снижение расхода

топлива на печь почти на 30%. Перекрытия

экранируют рабочее пространство (верхнюю

камеру) и нижние поверхности заготовок от роликов и окалино-сборников с пониженной температурой. Фрагменты конструкции предложенной роликовой печи показаны на рис. 24. Пространство печи под роликами используется для отвода продуктов горения, что способствует снижению потерь тепла из рабочей камеры.

Реконструкция роликовой печи выполнена во время капитального ремонта стана в 1982 г. По результатам ее эксплуатации подтверждена экономическая эффективность, полученная за счет снижения расхода топлива на роликовой печи. Кроме того, при реконструкции была изменена конструкция горелочных узлов печи с уменьшением жесткости факела. При этом была решена проблема стойкости кладки печи.

Проведено исследование тепловой работы и влияние на нее конструкции толкательных методических печей толстолистового стана 3600 завода «Азовсталь». Разработаны рациональные режимы нагрева слябов стали 09Г2ФБ в печах. Работа включала проведение экспериментов, адаптацию к агрегатам математической модели ВНИИМТ, использование метода планирования эксперимента. Проводились исследования процесса

TP

окалинообразования, анализировалась работа печи при разных соотношениях расходов топлива в верхних и нижних сварочных зонах печи. При внедрении разработанной технологии нагрева получен экономический эффект Работа, проведена с использованием традиционных методов исследования, показала недостатки этих методов и направления их совершенствования.

Проведены исследования недостатков конструкции и экспериментально-расчетные исследования для улучшения тепловой работы четырехзонных толкательных методических печей стана 800 БМК, нагревающих массивные слитки. Выполнена реконструкция печей с удлинением их на 3,0 м со стороны торца загрузки металла без переноса толкателей, рекомендована установка дополнительной зоны отопления, применена более эффективная тепловая изоляция подовых труб. При внедрении мероприятий получен экономический эффект Результаты исследований на толкательных методических печах использованы при проведении работ третьего и четвертого разделов

Проведены исследования путей ресурсосбережения при двух стадийном нагреве металла, которые были начаты комплексным расчетно-экспериментальным изучением и отработкой тепловых режимов печи двух стадийного нагрева металла с шагающим подом стана 150 БМК.

Нагревательная печь имеет промежуточный дымоотбор с пережимами свода, разделяющими рабочее пространство на две камеры: подогревательную камеру и камеру окончательного нагрева металла Такое исполнение печи позволяет осуществлять двух стадийный нагрев металла: в подогревательной

■,,1 , , . камере примерно до 850°С -*—*— *—с выравниванием

температуры по сечению заготовок, а в камере окончательного нагрева -ускоренный нагрев до температуры прокатки.

Эксперименты показали ряд недостатков в газодинамике и тепловой работе печи,

определенных наличием промежуточного дымоотбора. Установлено, что динамика изменения температуры опытной заготовки соответствует требованиям двух

стадийного нагрева

металла. В экспериментах определены статьи

теплового баланса печи, уточнены технологические требования к нагреву металла, энергетические возможности агрегата, получены данные для проверки адекватности разработанной математи-

Расстояние от торца посада

<6 го

Расстояние от торца посада, м

Рис. 25. Результаты расчета теплового режима печи стана 150 БМК для высокоуглеродистых и легированных сталей' tr, twi -температура продуктов горения и кладки, соответственно; tn -температура верхней поверхности металла, At перепад температуры между верхней и нижней поверхностями

металла,-•--темп выдачи заготовок 50 шг/ч,

—о—. темп выдачи 30 шт/ч

ческой модели печи двух стадийного нагрева металла.

Проведены расчетные исследования на математической модели печи с использованием разработанного метода расчета рациональных режимов нагрева металла Пример графического представления результатов расчета показан на рис 25. Разработана технологическая инструкция по нагреву металла в печи, регламентирующая режимы в зависимости от марок нагреваемых ствлей, типоразмеров заготовок, производительности печи; учтены возможности транспортировки заготовок с разным шагом их раскладки на поду в камерах печи.

На основании изложенного сделан вывод, что увеличение скорости продвижения заготовок через высокотемпературные зоны является эффективной мерой улучшения нагрева качественных марок сталей и сталей с регламентированным обезуглероженным слоем Поэтому, для высокоуглеродистых, легированных, инструментальных и нержавеющих марок стали предусмотрены варианты нагрева заготовок с ускоренным перемещением через высокотемпе-ратурные зоны печи с целью уменьшения окисления и обезуглероживания металла.

Подтверждена экономическая эффективность внедрения результатов работы на печи от снижения удельного расхода топлива на нагрев металла и уменьшения угара металла.

В России и за рубежом использовались разные конструктивные решения печей двух стадийного нагрева с целью улучшения эксплуатационных показателей их работы. Среди них, использование двух печей оказалось не всегда применимо и дорого. Оно может создавать проблемы с транспортировкой металла и размещением оборудования в цехе. Печи с двумя дымоотборами экономичнее печей с промежуточным дымоотбором при нагреве рядовых марок сталей, но при двух стадийном режиме имеют большой расход топлива. Фирма ЦаПтр1апй построила печь с шагающим подом для двух стадийного нагрева с одним дымоотбором. Камеры печи разделены пережимом свода, а число работающих рядов горелок на своде подогревательной камеры может уменьшаться для изменения распределений по длине рабочего пространства тепловых потоков на заготовки. В такой печи в области пережима свода возможен подсос воздуха, а отключение рядов горелок в подогревательной камере недостаточно гибко регулирует поток тепла к металлу. Для устранения указанных недостатков, предложена конструкция печи двух стадийного нагрева металла. Печь разделена на две камеры пережимом 1, имеющим отверстия 2 для прохода продуктов горения из камеры окончательного нагрева 3 (рис. 26). Отверстия 2 устраняют подсос воздуха в зону печи под пережимом и образование мощного потока горячих продуктов горения из-под пережима, теплоотдача от которого к металлу плохо регулируется. Пережим 1 экранирует поверхность заготовок в конце камеры предварительного нагрева 4 от излучения высокотемпературной камеры 3. Отверстия 2 в пережиме свода 1 расположены между осями сводовых горелок 5 и поток газов вдоль печи не искривляет струи продуктов горения от горелок камеры подогрева. Поэтому струи даже с малым расходом газов из горелок будут достигать поверхности металла. Выравнивание температуры по сечению заготовок в конце подогревательной камеры 4 осуществляется выделением одной из зон отопления в «зону регулирования нагрева-охлаждения» металла 6. В этой зоне предусматривается возможность перехода от регулирования температуры при работающих сводовых горелках к регулированию температуры зоны при подаче в камеру воздуха через горелки (подача газа отключается). Работа печи с производительностью стана, меняющейся в зависимости от сортамента и марок стали нагреваемых заготовок,

может усложнить организацию двух стадийного нагрева металла, так как снижение производительности предполагает сокращение длины камеры окончательного нагрева металла. Вариант конструкции печи на рис 26,в предусматривает установку в рабочем пространстве двух пережимов свода 1 и, соответственно, выделение двух «зон регулирования нагрева-охлаждения» 6. При этом, в зависимости от конкретных производственных условий, одна из этих «зон регулирования нагрева-охлаждения» работает на нагрев металла. На рис. 26,г показана схема автоматического регулирования температуры в «зоне

Рис 26. Предлагаемая конструкция печи с шагающим подом для двух стадийного нагрева металла' а- продольный разрез печи, б- поперечный разрез; в-вариант конструкции для работы с меняющейся производительностью печи; г- схема автоматического регулирования температуры в «зоне регулирования нагрева-охлаждения», 1- пережим свода, 2- отверстия в пережиме, 3- камера нагрева; 4- камера подогрева; 5- горелки, 6- зона регулирования нагрева-охлаждения; 7- переключатель режима работы автоматики; 8,9- исполнительные механизмы; 10,11- регулирующие органы, 12-термопара, 13- потенциометр, 14- электронный регулятор, 15- задатчик, 16-усилитель

регулирования нагрева-охлаждения», предложенная совместно с Г. А Михалевым, обеспечивающая регулирование температуры в зоне или изменением расхода топлива на горелки и соотношения «топливо-воздух», или подачей воздуха через горелки.

Выполнены расчеты на математической модели печи, обосновывающие целесообразность переноса промежуточного дымоотбора, используемого при организации двух стадийного нагрева металла, к торцу загрузки металла в печь.

Измерения, выполненные на толкательных методических печах стана 3600 завода «Азовсталь», показали, что, даже в начальный период после капитального ремонта, потери теппа к подовым трубам могут доходить до 21-25% от общего количества тепла, введенного в печь. Это указывает на большой резерв ресурсосбережения, использование которого возможно за счет отработки конструкций тепловой изоляции подовых труб.

Проведены разработка и испытания конструкции двухслойной тепловой изоляции охлаждаемых труб нагревательных печей Из-за высокой стоимости, конструктивных проблем и трудоемкости изготовления изоляции работы в этом направлении были прекращены. Работа была продолжена в направлении использования волокнистых огнеупоров с малой плотностью и теплопроводностью материала. Изделия из таких материалов дешевы и технологичны в мелкосерийном производстве. В 1991-1994 г. на методических толкательных печах обжимного стана мартеновского цеха Северского трубного завода (СТЗ) отрабатывалась и проходила промышленные испытания тепловая изоляция охлаждаемых труб печей, использующая безобжиговые керамоволокнистые блоки, отформованные из смеси каолиновой ваты и огнеупорной глины. От использования тепловой изоляции получен экономический эффект. Были выявлены недостатки конструкции, требующие устранения: образование щелей между соседними блоками тепловой изоляции из-за термической усадки материала блоков и недостаточно высокая рабочая температура материала блоков.

Работа по совершенствованию конструкции тепловой изоляции охлаждаемых труб печей была продолжена в 1999-2002 г. на толкательных методических печах прокатного цеха РММЗ. При этом была разработана удобная в применении технология обжига блоков тепловой изоляции, устраняющая термическую усадку и образование щелей между соседними блоками Разработаны добавки, защитные покрытия и технология их применения, при которой стоимость изоляции и трудоемкость изготовления остаются низкими.

Продолжительность эффективной работы тепловой изоляции увеличилась до семи месяцев. Измерение потерь тепла к трубам, выполненное через месяц после установки тепловой изоляции, показало, что доля количества тепла, пошедшего на нагрев воды в трубах, составила на печи №1-7,2% и на печи №2-5,2% от общего количества тепла, вводившегося в каждую из печей. Наличие экономического эффекта от применения разработанной тепловой изоляции подтверждают цеховые показатели, в соответствии с которыми, среднемесячный расход топлива в течение первых 6 месяцев равнялся 62-69 м3 на тонну нагретого металла.

При проектировании нагревательных печей довольно сложно использовать простые математические модели агрегатов. Их нельзя адаптировать к устройствам, которые еще не существуют, соответственно, расчеты дают большие ошибки. Появление адекватных математических моделей нагревательных устройств позволит изменить содержание работ по проектированию агрегатов. Разработке проектного направления работ по ресурсосбережению, в значительной степени, посвящены исследования второго раздела В данном разделе на конкретном промышленном объекте отрабатывается методика проведения расчетных исследований по ресурсосбережению на проектируемых агрегатах с использованием математической модели нагревательной печи с шагающим подом. Выполнен проектный расчет методической печи, нагревающей трубные заготовки, для сооружавшегося трубопрокатного агрегата (ТПА-80) Синарского трубного завода (СТЗ). Ранее, для этой цели использовались, в основном, нагревательные печи с кольцевым подом. Использование печи с шагающим подом исключает необходимость резки заготовок, печь рациональнее встраивается в технологический поток на стане и занимает меньшую производственную площадь цеха, чем кольцевая.

Расчеты проводились по разработанной математической модели печи с шагающим подом, поиск рациональных режимов нагрева - по разработанной методике Расчеты выполнялись для всего, предусмотренного проектом, диапазона изменения производительности, сортамента и марок стали и с учетом ограничений технологии и температуры кладки печей На рис. 27 представлены

результаты расчета нагрева и охлаждения заготовки сечением 115 и длиной 8700 мм из углеродистой стали и

температурно-тепловой режим печи при ее максимальной производительности 80 т/ч. Там же показаны: изменение перепада среднемассовой температуры в сечениях заготовки над продольной осью балки и над межбалочным

зазором пода Д1бщм; изменение перепада температуры на нижней поверхности заготовок в тех же сечениях Д1бщН и перепада температуры в сечении над щелью между верхней и нижней поверхностями заготовки Д1щВН.

На основании расчетов распределений подачи топлива по зонам печи были изменены первоначально выбранные

типоразмеры сводовых горелок и даны рекомендации по

усовершенствованию отдельных элементов конструкции устройств нагрева Температурно-тепловые режимы работы печи, определенные расчетом, использованы при составлении проектной технологической инструкции по нагреву заготовок на стане ТПА-80.

Контроль тепловой работы печи после ее пуска в эксплуатацию подтвердил правильность выбора длины печи и тепловой мощности зон отопления, обеспечивших достижение проектной производительности по нагреву. Проектный расчет дал близкие к реальным значения температуры в зонах печи, кроме зоны, последней по ходу металла. В этой зоне заготовки подслуживались воздухом, подсосанным через окно выдачи, что потребовало увеличения расхода топлива. Положительный опыт проектирования печи ТПА-80 показан целесообразность увеличения объема обычных проектных расчетов до величины и состава работ, который в совокупности может называться "проектным исследованием проблемы ресурсосбережения".

Результаты выполненных в диссертации работ включают технические решения по всем основным составляющим пробпемы ресурсосбережения и могут рассматриваться как ее комппексное решение. В наглядной форме результаты работ как "комплексное решение проблемы" представлены таблицей 2. В таблице, для краткости, ожидаемые результаты практического применения разработок обозначены как "воздействия на процессы" эксплуатации, наладки

Рис 27 Пример расчета проектируемого агрегата (печи ТПА-80 СТЗ): 1в, 1н, Н (г, 1кл - температура верхней и нижней поверхности, оси заготовки, газов, кладки, соответственно, Вм/ - расход топлива в зонах печи

Применение результатов исследований Содержание обозначений

Основные разработки диссертации Разработано для: "Воздействия на процессы" "Экономия ресурсов"

"воздействий на процессы" "экономии ресурсов"

Математическая модель огневой камеры | Расчетные И.З 13,12 А Улучшение качества нагрева металла 1 Сокращение расхода топлива на нагрев металла

Расчетные методы эффективных параметров з,и,д 2 Снижение потерь металла при нагреве

Модель интегральных характеристик селективного излучения И.ЗД Б Увеличение полезной теплоотдачи 3 Увеличение срока службы печного оборудования

Математические модели нагревательных печей.Зональные методы г,д,з,и 1,2,5,9,10, 11,12,13 4 Увеличение срока службы огнеупоров

Эксперимент. Метод мягкого контакта И,Е,Д,Г 13,1,2,3,5 В Снижение потерь тепла 5 Снижение выбросов дыма

Отражающие экраны Е,И,А,В 2,1,9,5

Расчетно-экспериментальный метод исследования нагрева Г,А,И,Е 1,2,5,9,10, 11,13 Г Применение рациональных параметров процесса на печах и в системе "печь - стан" 6 Сокращение расхода воды

Метод поиска рациональных режимов Г,Д,И,А,В,3 1,2,5,9,10, 11,12,13 7 Уменьшение трудозатрат персонала

Данные о возможностях увеличения полезной теплоотдачи Рекомендации и,з 12,14,1 я Совершенствование систем регулирования режимов работы 8 Снижение стоимости расходуемых огнеупоров

Данные о сравнительной эффективности способов отопления з,и,в,а,б 12,1,14,5 9 Снижение потерь металла при прокатке

Рекомендации по выбору типа печей и конструкции камер з,и,в 12,13,1,7 Е Повышение надежности контроля параметров процесса 10 Увеличение производительности прокат оборуд

Методика работ по ресурсосбережению при проектировании З.В.А 12,1,13 11 Увеличение срока службы прокатного оборудования

Конструкции Способ сводового прямого нагрева металла Б,А,3,Ж 1,14,5,4 Ж Улучшение режимов службы огнеупоров, металлоконструкций, рекуператоров 12 Уменьшение затрат из-за ошибок проектирования

Горелочные устройства Б,Ж,А,3 1,4,14 13 Снижение затрат и трудоемкости пуско-наладочных и исследов работ

Под печи с шагающим подом Б,А,3 1,14 3 Развитие проектных работ

Печь с шагающим подом Б.А.З 1,14,4,5 и Развитие обеспечения исследовательских и пусконаладочных работ 14 Увеличение производительности печей без ввода дополнительных мощностей

Конструкция роликовой печи А,Б,В,Ж,3 1,2,3,4,5,9

Печь двух стадийного нагрева А.В.З 1,2

Тепловая изоляция опорных труб В,А,Ж,3 1,5,6,8

и проектирования агрегатов, и возможности "экономии ресурсов" в зависимости от целей проведения конкретных работ на объектах. На базе таблицы построена структура предложенной общей методики ведения работ по минимизации ресурсов В методике делается попытка облегчить решение проблемы унификацией порядка выполнения работ и упорядочиванием их информационной базы. Для этого в табличном виде описаны рекомендуемые: последовательность работ по ресурсосбережению для действующих и проектируемых печей; базовая информация по известным для каждого типа печей ресурсосберегающим мероприятиям; базовая информация по методам ведения работ в области ресурсосбережения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В исследованиях диссертации по комплексному решению проблемы ресурсосбережения получены следующие основные результаты:

1. Разработана математическая модель огневой камеры для поисковых сравнительных исследований эффективных по теплоотдаче к металлу способов отопления, режимных и конструктивных параметров агрегатов. Для использования в модели разработан ряд расчетных методов, которые описывают турбулентный теплоперенос среды и селективность оптических свойств неизотермической газовой среды и стенок. Постановка задачи обоснована экспериментальными исследованиями газодинамики камер, а представительность результатов расчетных сравнительных исследований показана сопоставлением их с данными экспериментов на огневом стенде

С использованием математической модели исследованы закономерности и особенности теплообмена в камерах и получены данные о возможностях увеличения теплоотдачи к нагреваемому металлу в зависимости от режимных и конструктивных параметров, определены перспективные направления экспериментальных поисковых исследований по усовершенствованию систем отопления агрегатов.

Расчетные методы, разработанные для математической модели, имеют самостоятельное значение. Метод стержневых потоков, основанный на методе усредненной эффективной теплопроводности турбулентных потоков, используется при разработке инженерных математических моделей тепловых агрегатов металлургии; метод эффективных параметров (степеней черноты стенок) позволяет обойтись без усложнения расчетных алгоритмов в задачах теплообмена при учете селективности оптических свойств среды и стенок.

2. Проведены теоретические и экспериментальные исследования особенностей тепло и массообмена в огневых камерах, направленные на разработку и апробацию рациональных расчетных схем процессов. Разработаны математические модели нагревательных печей для проведения работ по ресурсосбережению в процессе проектирования и эксплуатации. В том числе, математическая модель печи с шагающим подом учитывает: способы отопления, реальную геометрию заготовок, особенности конструкции пода, перенос излучения по длине печей и имеет варианты для разных конструкций печей. Сравнение результатов расчетов по модели с данными промышленных экспериментов на печах разных конструкций и разных заводов показало их совпадение в пределах точности соответствующих измерений, полученное без предварительных настроек и адаптации модели к конкретному агрегату. Описания аналогичных работ в литературе отсутствуют, поэтому можно предполагать, что разработка математических моделей с обоснованием их приближенной адекватности процессам в рабочем пространстве агрегатов выполнена впервые.

1

I

3. Выполнен комплекс разработок по совершенствованию расчетных методов радиационного теплообмена

• Разработана модель интегральных характеристик селективности излучения неизотермической среды и стенок для расчетов теплообмена излучением, основанная на методе суперпозиции (наложения) тепловых потоков излучения в камерах, которая отличается простотой вычислений Надежность результатов расчетов по модели показана сравнением с расчетами по «серой», селективно-серой и статистической моделям, а также экспериментальной проверкой на огневом стенде. Модель имеет самостоятельное значение для практики расчетов теплообмена излучением, т. к. ее применение исключает необходимость проведения спектральных расчетов. В диссертации модель

- использована при разработке математических моделей нагревательных печей,

экспериментальное подтверждение приближенной адекватности которых реальным процессам в агрегатах косвенно подтверждает надежность получаемых при ее испопьзовании расчетных результатов.

$ • Разработан зональный метод интегрального излучения на основе модели интегральных характеристик селективного излучения. Метод позволяет выполнять расчеты теплообмена излучением без проведения спектральных расчетов При этом учет селективности оптических свойств среды в расчетах тепловых агрегатов выполняется без существенного увеличения объема вычислительной работы по сравнению с резольвентным зональным методом, использующим приближение "серого газа"

• Разработан суперпозиционный зонапьный метод, в котором расчеты тепловых устройств выполняются по математическим моделям с задаваемыми распределениями коэффициентов нагрева поверхностей потоком излучения вдоль камер. Коэффициенты нагрева определяются отдельным расчетом. Для суперпозиционного зонального метода неактуальны многие проблемы известных зональных методов, связанные со сложностью определения угловых коэффициентов, громоздкостью вычислительного алгоритма, с прогрессирующим ростом вычислительных проблем при увеличении числа зон.

4. Разработан инструмент для проведения промышленных исследований по ресурсосбережению. Он включает методы измерений и расчетов полей температуры и рациональных режимов работы агрегатов. Методы просты в применении и ориентированы, в первую очередь, на использование их заводскими специалистами. Таким образом предполагается снизить трудоемкость и стоимость проводящихся исследований.

к - На основе экспериментального исследования даны рекомендации по

способам установки термопар в опытных заготовках

- Разработан способ мягкого контакта для измерения температуры поверхностей, в котором используется способность волокнистых материалов

* входить в идеальный тепловой контакт с любой поверхностью. Показано, что

способ измерений обеспечивает необходимые стабильность и воспроизводимость результатов измерений, при которых погрешность в условиях камер печей не превышает ±12,8°С Разработаны и испытаны конструкции приборов к способу.

Разработан вариант способа пирометрии с отражающими экранами для цветной металлургии, испопьзующий промышленные пирометры в комплекте с экраном, монтируемым непосредственно на объекте измерений Проведены эксперименты по отработке конструкции экрана.

- Предложен и проверен расчетно-экспериментальный способ определения температуры в объеме заготовок металла без повреждения их поверхностей, который включает измерение температуры поверхностей и

расчет ее в объеме металла. На основе метода разработан расчетно-экспериментальный метод исследования печей. Разработан простой способ определения рациональных режимов нагрева металла в печах.

Совместное применение расчетно-экспериментального метода исследования работы устройств нагрева металла и подходов, использованных в способе поиска рациональных режимов нагрева, позволяет значительно упростить исследования по отработке и корректировке режимов работы печей. Во многих случаях, поиск рациональных режимов может сводиться к последовательности измерений температуры металла по длине печей, корректировке температуры в отапливаемых зонах, повторным измерениям распределений температуры металла и т. д. Температура в зонах печей подбирается таким образом, чтобы требуемый технологией уровень температуры и перепад ее по сечению заготовок в конце нагрева достигались при минимальном расходе топлива на печь.

5. Проведены исследования по разработке комплекса мероприятий ресурсосбережения для устройств нагрева металла.

• Исследованы особенности тепло и массообмена в рабочем пространстве агрегатов в зависимости от их конструкций и способов отопления на основе комплексного расчетного и экспериментального подхода.

• Разработан способ сводового прямого нагрева металла. Проведены исследования теплообмена и показаны преимущества сводового прямого над сводовым косвенным нагревом плоскопламенными горелками Проведены теплофизические стендовые и промышленные исследования по отработке конструктивных параметров системы отопления.

• Выполнены сравнительные исследования тепло и массообмена при сводовом и торцовом отоплении печей, при разных конструкциях пода печей с шагающим подом, при двух стадийном нагреве металла, исследована тепловая работа промышленных нагревательных печей разных типов в зависимости от их конструктивных особенностей. Даны соответствующие рекомендации по проектированию или эксплуатации агрегатов.

• Проведено расчетное исследование для обоснования выбора типа печей в зависимости от массивности нагреваемого металла. Расчеты подтвердили высказывавшееся в литературе мнение о возможности качественного нагрева в печах с шагающим подом заготовок с толщиной более 500 мм, но показали, что выбор типа печей в этом случае должен проводиться с учетом ограничений по длине агрегатов.

• На примере печи трубопрокатного агрегата (ТПА-80) Синарского трубного завода отработана методика проведения работ по ресурсосбережению в процессе проектирования агрегатов Методика основана на применении математической модели с подтвержденной экспериментально приближенной адекватностью описания тепловой работы печей. Расчетным путем решены вопросы конструкции агрегатов и разработаны рациональные режимы нагрева металла.

• Предлагаемые в диссертации перспективные мероприятия по ресурсосбережению реализуются применением конструктивных разработок. В том числе:

- Предложенная конструкция печи с шагающим подом со сводовым прямым нагревом металла и переменным по длине профилем балок. На основании стендовых исследований в ней ожидается увеличение полезной теплоотдачи к металлу до 20%.

- Разработанная конструкция роликовой подогревательной печи с односторонним верхним нагревом металла. Вариант конструкции использован при реконструкции роликовой печи стана 150 БМК. В результате снижен расход топлива на подогрев металла, улучшено качество подогрева, увеличен срок

службы кладки печи.

- Разработанная экономичная конструкция печи двух стадийного нагрева металла, работающая при нагреве рядовых марок сталей как обычная методическая печь.

- Разработанные горелочные устройства для реализации предложенных способов нагрева (сводового прямого нагрева металла, совместного применяемых прямого и сводового нагрева).

- Разработанная конструкция пода для печей с шагающим подом, отличающаяся увеличенной высотой подъема заготовок над подом сварочных и методической зон печи.

- Разработанная, испытанная и применяемая конструкция тепловой изоляции охлаждаемых подовых труб нагревательных печей. Тепловая изоляция отличается низкой стоимостью, легкостью изготовления и малой величиной потерь тепла к трубам.

• Разработки диссертации обобщены предлагаемой методикой ведения работ по минимизации расхода ресурсов в процессах нагрева металла.

Основное содержание диссертационной работы отражено в следующих публикациях:

1. Тимофеев В. Н., Боковикова А. Х.,Шкляр Ф. Р., Денисов М. А. Закономерности сложного теплообмена при турбулентном потоке в щелевом канале// Металлургическая теплотехника' Тематич. отраслев. сб. №1, М.: Металлургия, 1972.-c.3-9.

2. Щербинин В. И, Денисов М. А., Шкляр Ф. Р., Боковикова А. X. Закономерности сложного теплообмена в коротких каналах при различных режимах движения среды и наличии тепловыделения.- В кн.' Тез. докл. и сообщ. на 3 Всесоюзном совещ. по лучистому теплообмену. Краснодар, 1973, с.168-170.

3. Денисов М. А., Боковикова А. X., Шкляр Ф. Р. Сравнительный анализ эффективности схем организации теплообмена// Повышение производительности и экономичности печей для нагрева металла: Тез докл. Республиканской конференции. Днепропетровск 1973, с 41-42.

4. Денисов М. А., Боковикова А. X. Эффективность теплообмена при различных схемах движения продуктов горения в рабочих камерах печей// Металлургическая теплотехника: Темат. отраслев. сб. №4, М.: Металлургия, 1975.-е. 102-110.

5. Денисов М. А., Шкляр Ф. Р., Боковикова А. X. Исследование сложного теплообмена при разных схемах движения газов в рабочем пространстве печей.- В кн :Тепломассообмен-5. Т. 8. Теплообмен излучением и сложный теплообмен. Минск' Ин-т тепло- и массообмена АН БССР, 1976, с.276-285. "Heat Transfer-Soviet Reserch", vol. 9, No. 5, Sept-Oct, 1977, p. 134-141.

6. Денисов M. А., Шкляр Ф. P. Влияние процессов горения и рециркуляции на теплообмен в рабочем пространстве печей// Проблемы тепловой работы металлургических печей: Тез докл Республиканской конференции. Днепропетровск, 1976, с.98.

7. Денисов М. А., Шкляр Ф. Р., Печерский А. В. Расчеты внешнего теплообмена в камере, оборудованной плоскопламенными горелками// Проблемы тепловой работы металлургических печей: Тез. докл. Республиканской конференции. Днепропетровск, 1976, с. 103.

8. Денисов М. А. Расчетное сравнение способов учета селективности оптических свойств среды в задачах лучистого теплообмена.- ИФЖ, 1976, №5, с.893-894.

9. Денисов М. А. Метод измерения лучистой и конвективной составляющих сложного теппообмена.- Заводская лаборатория, 1977, №3, с. 301-302.

Ю.Денисов М. А., Шкляр Ф. Р. Влияние процесса рециркуляции на

теплопоглощение металла в печах,- Изв. вузов Черная металлургия, 1977, №6, с. 146-149.

11. Денисов М. А., Шкляр Ф. Р., Михалев Г. А. Математическая модель расчета нагрева металла в печах с шагающим подом. Сообщение 1 - Изв. вузов. Черная металлургия, 1980, №10, с. 96-99.

12. Денисов М. А., Михалев Г. А., Шкляр Ф. Р., Кузовников А. А. Математическая модель расчета нагрева металла в печах с шагающим подом Сообщение 2.- Изв. вузов. Черная металлургия, 1980, №12, с. 97-101.

13. Денисов М. А., Михалев Г. А. Сводовое отопление нагревательных печей радиационными горелками с тороидальной и конической амбразурой туннелей.- М., 1981.- с 14-21 (Реферативный сборник/ ВНИИЭгазпром, сер. Использование газа в народном хозяйстве, вып. 8).

14. Денисов М А, Михалев Г А , Булатов А. Т. К вопросу об эффективности сводового отопления нагревательных печей// Вопросы совершенствования тепловой работы и конструкций металлургических печей: Тез. докл. Республиканской конференции Днепропетровск. 1981, с 115-116.

15. Денисов М А., Михалев Г А., Булатов А. Т Исследование системы сводового отопления печей горелками с конической амбразурой туннелей// Вопросы совершенствования тепловой работы и конструкций металлургических печей: Тез докл. Республиканской конференции Днепропетровск 1981, с 115.

16 Денисов М. А., Михалев Г. А., Зайцев В. П. Экспериментальные исследования теплообмена и гидродинамики при сводовом отоплении нагревательных печей. Сообщение 1 - Изв вузов. Черная металлургия, 1981, №12, с 79-83 Steel in the USSR/ British Library, London/, 1982.

17.Денисов M А., Михалев Г. А, Зайцев В. П. Экспериментальные исследования теплообмена и гидродинамики при сводовом отоплении нагревательных печей Сообщение 2 - Изв вузов Черная металлургия, 1982, №2, с 90-94. Steel in the USSR/ British Library, London/, 1982.

18 А. с. СССР №916893, МКИ Газовая горелка/ M А Денисов, Г. А. Михалев; Заявл ; Опубл В Б. И , 1982, Бюл. №12, с. 176.

19. Денисов М. А., Михалев Г. А., Ануфриев В. Г, Булатов А. Т. Исследование и совершенствование тепловой работы нагревательных печей с шагающим подом// Улучшение конструирования, освоения и эксплуатации нагревательных и термических печей прокатного производства' Тез. докп. Всесоюзного научно-технич. совещания. Череповец, 1982, М , "Черметинформация", с. 26-27.

20. Невский А. С., Шкляр Ф Р., Денисов М. А. и др. Оценка эффективности теплообмена при различных системах отопления методических печей// Совершенствование теплотехники металлургических процессов и агрегатов: Тез. докл Всесоюзной научно-технич конференции Свердловск. 1983, с. 96-99.

21. Денисов М. А., Михалев Г. А., Булатов А. Т., Макаров С. А. Стендовые исследования влияния способа отопления и конструкции пода на теплоотдачу к металлу в нагревательных печах с шагающим подом. Сообщение 1 - Изв. вузов. Черная металлургия, 1984, №2, с. 83-87. Steel in the USSR/ British Library, London/, 1984, vol. 14,No. 2. Pp. 104-107.

22 Денисов M. A , Михалев Г. A , Булатов А. Т. и др. Стендовые исследования влияния способа отопления и конструкции пода на теплоотдачу к металлу в нагревательных печах с шагающим подом. Сообщение 2.- Изв. вузов. Черная металлургия, 1984, №4, с. 74-78. Steel in the USSR/ British Library, London/, 1984, vol. 14,No. 4. Pp. 199-202.

23. Кузовников A A , Дружинин Г M , Денисов М. А. и др. Сводовое отопление нагревательных печей с применением плоскопламенных горелок.- М., 1981.- 27 с. (Обзорная информация/ин-т "Черметинформация", сер. "Металловедение и

термическая обработка", вып. 3).

24. Бондаренко В А, Денисов М А., Бабицкий М. С. и др. Повышение производительности методических печей при нагреве слябов под контролируемую прокатку.-Черная металлургия. Бюл. ин-та "Черметинформация",1982,№9,с. 45-47.

25. Денисов М. А., Булатов А. Т., Михалев Г. А., Бондаренко В. А. Исследование нагрева слябов из стали 09Г2ФБ в методических печах для контролируемой прокатки на толстолистовом стане 3600// Совершенствование тепловой работы и конструкций металлургических агрегатов: Тематич. отраслев. сб., М.: Металлургия, 1982 (МЧМ СССР), с. 51-53.

26. Денисов М. А., Булатов А. Т., Михалев Г. А. и др.Усовершенствование тепловой работы нагревательных печей в цикле производства катанки на БМК// Совершенствование теплотехники металлургических процессов и агрегатов: Тез. докл. Всесоюзной научно-техн. конференции. Свердловск, 1983, с. 118-119.

27. Денисов М. А., Булатов А. Т., Краснов А. В. и др. Исследование тепловой работы и реконструкция методических толкательных печей стана 800,- Сталь, 1984, №7, с. 89-91. Steel in the USSR/ British Library, London/, 1984, vol. 14,No. 7. Pp. 355357.

28. Денисов M. А., Кузовников А. А., Легенький В. И., Михалев Г. А. Конструктивные и режимные параметры печи с шагающим подом для нагрева трубных заготовок// Совершенствование системы отопления и повышение тепловой эффективности металлургических печей: Тематич. отраслев. сб., М.: Металлургия, 1984 (МЧМ СССР), с. 15-19.

29. Невский А. С., Шкляр Ф. Р., Боковикова А. X., Денисов М. А. и др. Сравнительный анализ эффективности использования топлива при разных способах отопления печей.- М., 1984.- 35 с. (Обзорная информация/ ВНИИЭгазпром, сер. Использование газа в народном хозяйстве, вып. 11).

30. А. С. СССР №1703935А1, МКИ F27 D1/18,Заслонка печи/ М А. Денисов, Г. К. Смолин; Заявл. 26 10.89; Опубп. 07.01.92 Бюп. №1.

31. Денисов М. А., Шкляр Ф. Р., Булатов А. Т. Разработка методов расчетного и экспериментального исследования сложного теплообмена в нагревательных печах прокатного производства// Радиационный теплообмен в технике и технологии: Тез. докл 6 Всесоюзной научно-техн. конференции. Каунас. 1987, с. 42-43.

32. Денисов М. А., Емченко В. С., Бакиев Ш. А. и др. Реконструкция роликовой подогревательной печи стана 150 - Сталь, 1987, №2, с. 106-108.

33. Денисов М. А., Емченко В. С., Михалев Г. А. и др. Усовершенствование тепловой работы и конструкции печи с шагающим подом,- Сталь, 1988, №2, с 98102.

34. Денисов М. А. Экспериментально-расчетный метод определения рациональных режимов нагрева металла в действующих промышленных печах// Теплотехническое обеспечение технологических процессов металлургии: Тез. докл Всесоюзной научно-техн. конференции. Свердловск. 1990, с.67-68.

35. Денисов М. А. Модель интегральных характеристик селективного излучения неизотермичной газовой среды и стенок// На передовых рубежах науки и инженерного творчества- Тр второй Международной научно-техн. конференции. Екатеринбург. 2000, с. 327-328.

36. Денисов М. А. Контактная термопара// На передовых рубежах науки и инженерного творчества: Тр. второй Международной научно-техн. конференции. Екатеринбург. 2000, с. 328-329.

37. Денисов М. А. Разработка приборов и методов измерения в камерах промышленных печей и огневых стендов// Автоматизированный печной агрегат -основа энергосберегающих технологий металлургии 21 века: Матер. Международной научно-практ. конференции. М., 2000, с. 156-157.

05.46

38. Денисов М. А., Дистергефт И. М., Баженов А. В. Математическое моделирование - эффективный инструмент проведения работ по экономии топлива, проектированию и автоматизации нагревательных печей// Автоматизированный печной агрегат - основа энергосберегающих технологий металлургии 21 века: Матер. Международной научно-практ. конференции. М., 2000, с. 158-160.

39. Денисов М. А. Отражающие экраны для пирометрии металлургических процессов// Теория и технология металлургического производства. Вып. 1: Межрегион, сб. научн. тр., Магнитогорск: МГТУ, 2001, с. 182-186.

40. Денисов М. А. Исследования по отработке конструкции печей с шагающим подом//Теория и технология металлургического производства Вып. 1: Межрегион, сб. научн. тр., Магнитогорск: МГТУ, 2001, с. 198-200.

41. Денисов М. А. Разработка конструкции печи со сводовым прямым нагревом металла// Металлургическая теплотехника. Том 6: Сб. научных трудов Национальной металлургической академии Украины., Днепропетровск: НметАУ, 2002, с 14-16.-рус.

42. Денисов М А. Методы расчета теплообмена селективным излучением на основе интегральных характеристик оптических свойств среды и стенок в огневых камерах// Металлургическая теплотехника Том 5: Сб научных трудов Национальной металлургической академии Украины, Днепропетровск: НметАУ, 2002, с. 41-43.-рус.

43. Денисов М. А. Способ мягкого контакта и приборы для измерения температуры поверхностей твердых тел.- Измерительная техника, 2003, №1, с. 4043.

РНБ Русский фонд

43348

Екатеринбург Тираж 110

Ризография Заказ № 15

Подписано в печать ,01.2005 г.

Ризография НИЧ ГОУ ВПОУГТУ-УПИ 620002, г.Екатеринбург, ул. Мира, 19

ВВЕДЕНИЕ.

1. ИССЛЕДОВАНИЯ И ПРОБЛЕМЫ, СВЯЗАННЫЕ С РАЗРАБОТКОЙ И РЕАЛИЗАЦИЕЙ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ

РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЯ ПРИ НАГРЕВЕ МЕТАЛЛА.

1Л. Исследования сравнительной эффективности способов отопления печей.

1.2. Работы по сложному теплообмену.

1.3. Проблемы развития методов измерений и моделирования процессов в промышленных агрегатах. Постановка цели исследования.

2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОТ ПО РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЮ.

2.1. Исследование и разработка схем и методов расчета теплообмена в устройствах нагрева металла.

2.1.1. Описание теплообмена в рабочей камере печи, представленной как щелевой канал.

Ф 2.1.2. Методы эффективных параметров для учета турбулентного режима движения среды и селективности излучения в огневых камерах

2.1.3. Исследования для обоснования расчетных схем и описания циркуляционного движения теплоносителя.

2.1.4. Разработка и проверка модели интегральных характеристик селективности газовой среды для расчета теплообмена излучением.

2.1.4.1. Существующие методы учета селективности.

2.1.4.2. Модель интегральных характеристик селективного излучения среды.

2.1.4.3. Сравнительный анализ расчетов по разным моделям ф учета селективности.

2.1.4.4. Экспериментальная проверка модели и использование ее в моделях нагревательных устройств.

2.1.5. Разработка зональных методов расчета теплообмена излучением.

2.1.5.1. Зональный метод интегрального излучения.

2.1.5.2. Супёрпозиционный зональный метод.

2.2. Разработка математических моделей нагревательных печей.

2.2.1. Состояние вопроса по математическому моделированию теплообмена в нагревательных печах.

2.2.2. Математические модели нагревательных печей с механизированным подом.

2.2.2.1. Внешняя задача с расчетом нагрева одномерных (ф эквивалентных заготовок металла.

2.2.2.2. Модель расчета нагрева трехмерных прямоугольных заготовок металла.

2.2.2.3.Модель расчета нагрева фасонных заготовок металла

2.2.2.3.1.Расчеты при заданных температурах печи.

2.2.2.3.2.Расчеты при заданных суммарных коэффициентах теплоотдачи к поверхностям заготовок

Щ 2.2.2.4. Модель печи двух стадийного нагрева металла.

Л 2.2.2.5. Описание теплообмена элементов роликовых подогревательных печей.

2.3. Экспериментальная проверка адекватности математических моделей процессам теплообмена в агрегатах.

2.4. Выводы.

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ УСТРОЙСТВ НАГРЕВА МЕТАЛЛА.

3.1.Разработка и усовершенствование способов контроля температуры металла.

3.1.1. Отработка методики измерения полей температуры в металле с помощью гибких термопар.

3.1.2. Разработка способа мягкого контакта для измерения щ температуры поверхностей.

3.1.3. Разработка конструкций датчиков мягкого контакта для измерения температуры в промышленных условиях.

3.1.4. Отражающие экраны для пирометрии.

3.2. Расчетно-экспериментальный метод исследования работы устройств нагрева металла.

3.3. Разработка метода поиска рациональных режимов нагрева металла.

3.4. Выводы.

4. РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСА РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ И РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЮ.

4.1. Сравнительные расчетные исследования теплообмена в камерах, ф представленных как щелевой канал.

4.2. Разработка экономичного по расходу топлива способа прямого нагрева металла горелками с полуразомкнутым факелом.

4.2Л. Сравнительные исследования способов сводового нагрева металла для толкательных печей. ь 4.2.1.1. Экспериментальный стенд и методика исследований теплообмена.

4.2.1.2. Исследования газодинамики рабочего пространства.

4.2.1.3. Теплообмен в рабочем пространстве.

4.2.2. Сравнительные исследования способов сводового нагрева для печей с шагающим подом.

4.2.3. Промышленные испытания способа сводового прямого нагрева металла. ф 4.3. Разработка экономичной по расходу топлива конструкции печи с шагающим подом.

4.3.1. Разработка малогабаритной сводовой горелки с улучшенными характеристиками для полуразомкнутого и разомкнутого факела.

4.3.2. Разработка конструктивных параметров системы сводового ^ отопления на основе исследования газодинамики группового факела горелок.

4.3.3. Разработка конструкции пода печи.

4.3.4. Предлагаемая конструкция печи.

4.4. Разработка рекомендаций по выбору способа отопления и типа печей с целью ресурсосбережения.

4.4.1. Стендовые сравнительные исследования систем сводового и торцового отопления нагревательных печей.

4.4.2. Сравнительный анализ эффективности ресурсосбережения при сводовом и торцовом отоплении промышленных печей.

4.4.3. Расчеты к выбору типа печей для стана 800 СМЗ.

4.5. Разработка конструкции подогревательной роликовой

Ф печи.

4.6. Работы по ресурсосбережению на толкательных методических печах.

4.6.1. Разработка рациональных режимов нагрева слябов для контролируемой прокатки на стане 3600 завода «Азовсталь».

4.6.2. Исследование тепловой работы и реконструкция печей стана 800 БМК.

4.7. Исследование возможностей ресурсосбережения при двух стадийном нагреве металла.

4.7.1. Исследование и отработка тепловых режимов печи двух стадийного нагрева металла с шагающим подом стана 150 БМК.

4.7.2. Разработка конструкции печи двух стадийного ф нагрева металла.

4.8. Разработка конструкции тепловой изоляции подовых опорных труб печей.

4.9. Ресурсосбережение при проектировании конструкций печей с использованием адекватных математических моделей на ^ примере печи ТПА-80 СТЗ.

4.10. Методика ведения работ по минимизации расхода ресурсов в процессах нагрева металла.

4.11. Выводы.

Актуальность работы

Металлургия - одна из ключевых и самых энергоемких отраслей промышленности, работающая в условиях сурового климата, огромных, но труднодоступных ресурсов, и увеличенных затрат на транспортировку. Чтобы развиваться в условиях международной конкуренции, металлургия должна использовать все возможности развития технологии, техники, экономии энергетических и материальных ресурсов. В этом, направлении большие резервы связаны с повышением эффективности работы нагревательных устройств, счет которых в СССР шел на тысячи и, в том числе, имелось более 400 крупных нагревательных печей прокатного производства.

Многие проблемы нагревательных печей определены недостатками конструкций и большой разницей в их возрасте. Отчасти поэтому, даже в условиях плановой экономики, существовал большой разброс показателей работы печей, который увеличивается при неполной загрузке прокатного оборудования. Но это указывает и на резервы увеличения эффективности работы агрегатов за счет совершенствования конструкций и экономного расходования энергетических и материальных ресурсов.

Определение перспективных направлений ресурсосбережения при нагреве металла невозможно без разработки теории, совершенствования конструкций печей и технологии нагрева металла. К моменту начала работы многие теоретические вопросы были решены В. Е. Грум - Гржимайло, Н. Н. Доброхотовым, Г. П. Иванцовым, В. Н. Тимофеевым, И, Д. Семикиным, М А. Глинковым, Б. И. Китаевым, Н. Ю. Тайцем, Э. М. Гольдфарбом и др. Проводились теоретические и экспериментальные исследования процессов теплообмена Ю. А. Суриновым, А. В. Лыковым, М. А. Михеевым, X. Хоттелем, Д. Эдвардсом, А. С. Невским, Ф. Р. Шкляром, В. Г. Лисиенко и др. Тем не менее, большой круг проблем оставался нерешенным, в том числе, и из-за недостаточного развития вычислительной техники, приборов и методов проведения теплотехнических экспериментов, особенно в промышленных условиях.

Идущие в камерах печей теплофизические процессы сложны для исследования: конвекция при разных режимах движения среды; излучение при сложной геометрии объектов, разных оптических свойствах на поверхностях и в объеме, меняющихся еще и по спектру излучения; теплопроводность при сложной геометрии и переменных свойствах; газодинамика, определяющая перенос тепла и массы, со сложной объемной картиной движения среды; горение; массообмен; процессы, идущие в материалах и т. д. Все это протекает одновременно и во взаимодействии. Развитие теории было недостаточным, чтобы с необходимой полнотой разобраться с влиянием основных параметров процесса теплообмена и определить направления поиска перспективных схем организации теплообмена, эффективно развивать новые направления работ по экономии ресурсов. В имевшихся теоретических работах вопрос исследовался в упрощенной постановке.

Требовалась комплексная постановка задачи с глубоким теоретическим анализом, экспериментальным изучением сложного теплообмена в зависимости от условий движения печной среды, с определением влияния отдельных параметров на теплоперенос, определением сравнительной эффективности разных способов отопления печей. Причем исследования должны были дать не только теоретическую базу для определения направлений поиска более совершенных конструкций и режимов работы печей, но и возможность непосредственного использования результатов при выборе проектных решений по печам. Практика проектирования, автоматизации, наладки и эксплуатации печей требует разработки удобного и надежного вычислительного программного инструмента. Для этого необходимы: разработки новых расчетных методов; проведение экспериментов, определяющих физические модели теплообмена для использования в математических моделях печей; разработки моделей, обеспечивающих совпадение расчетных значений основных параметров печей с данными промышленных экспериментов, разработки методов проведения расчетных исследований для проектируемых и действующих агрегатов.

Большую отдачу можно ожидать от исследований по созданию инструмента проведения работ (приборов, методов исследования, математических моделей агрегатов), ориентированного на использование заводскими специалистами. Необходимость усовершенствования приборов и методов экспериментальных исследований определяется и сложностью задач, требующих решения.

Данная работа является продолжением работ ВНИИМТ, координировавшихся Ф. Р. Шкляром. Она выполнялась в составе НИР №77011206, 01824036408, 81014537 по отраслевым (МЧМ СССР) координационным планам, по отраслевой (МЧМ СССР) комплексной программе №4 от 2.09.81, по программе исследований ТУ МЧМ СССР от 04.12.79, по координационному плану ГКНТ (приложение к постановлению СМ СССР .№11 от 19.01.76), по плану внедрения передовой технологии ВПО "Союз метиз" МЧМ СССР от 30.12.85.

Цель работы.

Исследовать возможности ресурсосбережения в процессах нагрева металла и разработать комплексное решение проблемы как совокупность предложений по методике исследований, конструкциям и технологии агрегатов.

Методы исследования.

При выполнении работы применялись: • Моделирование процессов на экспериментальных установках. Использованы: 2 специально изготовленные изотермические установки для исследований газодинамики камер и каналов; 2 больших огневых стенда, один из которых 5 раз реконструировался для моделирования разных способов отопления, раскладки и формы заготовок, испытаний горелок; 9 специально изготовленных небольших установок для разработки конструкций и градуировки приборов.

• Изучение теплофизических процессов на промышленных агрегатах. Проводились промышленные эксперименты на 9 нагревательных печах разных заводов России и Украины.

• Разработаны и применены ряд новых методов: экспериментальные- способ мягкого контакта для измерения температуры поверхностей, способ оптического разделения составляющих сложного теплового потока; расчетно-экспериментальные- способ определения полей температуры в объеме металла, связанный с ним способ исследования тепловой работы печей, метод поиска рациональных режимов работы печей; расчетные -метод усредненной эффективной теплопроводности для описания турбулентности режима движения среды, метод стержневых потоков, метод интегральных характеристик селективности теплового излучения, метод эффективных степеней черноты стенок в вариантах: для учета селективности стенок, для учета селективности в задачах со сложными алгоритмами, зональный метод интегрального излучения и суперпозиционный зональный метод.

• Проведена доработка известных методов в соответствии с целями работы и практическими потребностями: способа визуализации движения продуктов горения, способа пирометрии с отражающими экранами, способов установки термопар в заготовках металла, методов балансовых тепловых измерений для увеличения их точности, разрабатывались усовершенствованные конструкции известных приборов, дорабатывались методы градуировки.

Научная новизна

• Разработаны методы решения задач и математические модели, обеспечивающие соответствие (адекватность) точности расчетов параметров процесса нагрева и их экспериментального определения в промышленных условиях.

- Разработана и экспериментально обоснована математическая модель огневой камеры для поисковых сравнительных исследований эффективных по теплоотдаче к металлу способов отопления, режимных и конструктивных параметров агрегатов. Для модели разработан ряд имеющих самостоятельное значение расчетных методов, описывающих турбулентность режима движения среды, селективность оптических свойств неизотермической среды и стенок, перенос теплового излучения по длине рабочего пространства. Исследованы закономерности и особенности теплообмена в камерах, получены данные о возможностях увеличения теплоотдачи к нагреваемому металлу, определены перспективные направления исследований по усовершенствованию систем отопления агрегатов.

- Разработана модель интегральных характеристик селективности излучения неизотермической среды и стенок для расчетов теплообмена излучением. Надежность результатов расчетов по модели показана сравнением с расчетами по «серой», селективно-серой и статистической моделям, а также экспериментальной проверкой на огневом стенде. Модель имеет самостоятельное значение для практики расчетов теплообмена излучением, т. к. ее применение исключает необходимость проведения спектральных расчетов.

- Проведены теоретические и экспериментальные исследования тепло и массообмена в огневых камерах, направленные на разработку и апробацию рациональных расчетных схем процессов. Разработаны математические модели нагревательных печей для проведения работ по ресурсосбережению в процессе проектирования и эксплуатации. В том числе, математическая модель печи с шагающим подом учитывает: способы отопления, реальную геометрию заготовок, особенности конструкции пода печей и имеет варианты для разных конструкций печей. Сравнение результатов расчетов по модели с данными промышленных экспериментов на печах разных конструкций и разных заводов показало их совпадение в пределах точности соответствующих измерений, полученное без предварительных настроек и адаптаций модели к конкретному агрегату. Описания аналогичных работ в литературе отсутствуют, поэтому можно предполагать, что разработка математических моделей с обоснованием их приближенной адекватности процессам в рабочем пространстве агрегатов выполнена впервые.

- Разработаны зональный метод интегрального излучения и суперпозиционный зональный метод расчета теплообмена, отличающиеся простыми алгоритмами и малой трудоемкостью вычислений.

Разработан инструмент для проведения промышленных исследований по ресурсосбережению. Он включает методы измерений и расчетов полей температуры и рациональных режимов работы агрегатов. Методы просты в применении и ориентированы, в первую очередь, на использование их заводскими специалистами. В том числе:

- Впервые разработан способ мягкого контакта для измерения температуры поверхностей, имеющий в промышленных' условиях преимущества перед прочими способами контактных измерений. Разработаны и испытаны конструкции приборов к способу.

- Разработан вариант способа пирометрии с отражающими экранами для цветной металлургии, • использующий промышленные пирометры в комплекте с экраном, монтируемым непосредственно на объекте измерений. Проведены эксперименты по отработке конструкции экрана.

- Предложен и проверен расчетно-экспериментальный способ определения температуры в объеме заготовок металла без повреждения их поверхностей, который включает измерение температуры поверхностей и расчет ее в объеме металла. На основе метода разработан расчетно-экспериментальный метод исследования печей. Разработан простой способ определения рациональных режимов нагрева металла в печах. Разработано комплексное решение проблемы ресурсосбережения в устройствах нагрева металла. В том числе, оно включает ряд новых разработок:

Исследованы особенности тепло и массообмена в рабочем пространстве агрегатов в зависимости от их конструкций и способов отопления. Разработан способ сводового прямого нагрева металла. Показаны преимущества сводового прямого над сводовым косвенным нагревом плоскопламенными горелками. Проведены исследования по отработке конструктивных параметров системы отопления.

Выполнены сравнительные исследования тепло и массообмена при сводовом и торцовом отоплении печей, при разных конструкциях пода печей с шагающим подом, при двух стадийном нагреве металла, исследована тепловая работа промышленных нагревательных печей разных типов в зависимости от их конструктивных особенностей. Даны рекомендации по проектированию или эксплуатации агрегатов.

Проведено расчетное исследование для обоснования выбора типа печей в зависимости от массивности нагреваемого металла. На примере печи трубопрокатного агрегата (ТПА-80) Синарского трубного завода отработана методика проведения работ по ресурсосбережению в процессе проектирования агрегатов. Методика основана на применении математической модели с подтвержденной экспериментально приближенной адекватностью описания тепловой работы печей.

Существенная часть предлагаемых в диссертации перспективных технических решений реализуется применением конструктивных разработок. В том числе:

- Предложенная конструкция печи с шагающим подом со сводовым прямым нагревом металла и переменным по длине профилем балок.

- Разработанная конструкция роликовой подогревательной печи с односторонним верхним нагревом металла. Вариант конструкции использован при реконструкции роликовой печи стана 150 БМК.

- Разработанная конструкция печи двух стадийного нагрева металла, работающая при нагреве рядовых марок сталей как обычная методическая печь.

- Разработанные горелочные устройства для реализации предложенных способов нагрева (сводового прямого нагрева металла, совместно применяемых прямого и косвенного нагрева).

- Разработанная конструкция пода для печей с шагающим подом.

- Разработанная, испытанная и применяемая конструкция тепловой изоляции охлаждаемых подовых труб нагревательных печей.

Практическая ценность Результаты комплексного сравнительного анализа сформировали общее представление о сравнительной эффективности применяющихся способов отопления нагревательных печей в зависимости от типа и условий работы печей, которое разделяют ведущие проектные и исследовательские организации. Результаты работы использовались институтами Стальпроект и Уралгипромез при выборе способа отопления ряда проектируемых печей. Получены данные исследований о влиянии высоты подъема заготовок над подом в печах с шагающим подом, которые могут использоваться при выборе рациональных проектных решений.

Предложена конструкция печи с шагающим подом, в которой на основании стендовых исследований ожидается увеличение полезной теплоотдачи к металлу до 20%.

Разработана малогабаритная сводовая горелка, позволяющая при равном расходе снизить давление газа перед горелкой почти в два раза. Метод усредненной эффективной теплопроводности для описания турбулентности режима движения среды в совокупности с методом стержневых потоков используется при математическом описании промышленных тепловых агрегатов.

Предложены и применяются: способ мягкого контакта для измерения температуры поверхностей, расчетно-экспериментальные способы контроля температуры в объеме металла и исследования тепловой работы печей. Применение их при проведении промышленных экспериментов значительно сокращает время на подготовку опбггоб, их стоимость и трудоемкость. Предложен способ определения рациональных режимов нагрева металла в промышленных печах. В совокупности, предложенные методы исследования теплообмена и поиска рациональных режимов работы устройств нагрева металла упрощают проведение работ по ресурсосбережению настолько, что становится целесообразным их проведение силами специалистов заводских служб и цехов без привлечения сторонних организаций. Установлена возможность снижения погрешности измерений пирометрами от колебаний степени черноты поверхностей металла при использовании в системе измерения отражающего экрана. Разработаны рекомендации по конструкции экранов для заводских служб КИП и А.

Предложены простые способы учета селективности теплового излучения, которые обеспечивают существенное увеличение точности расчетов теплообмена без проведения трудоемких спектральных расчетов. Зональный метод интегрального излучения и суперпозиционный зональный метод позволяют разрабатывать математические модели тепловых агрегатов повышенной точности, экономичные по объему вычислений. Разработаны математические модели печей с шагающим подом с вариантами конструкции печей, обеспечивающие практическое совпадение результатов расчета с данными промышленных экспериментов. Достижение приближенной адекватности математических моделей процессам в агрегатах обеспечивает значительное снижение затратности работ по ресурсосбережению на действующих печах и позволяет проводить такие работы на проектируемых агрегатах.

• Определены обобщенные угловые коэффициенты теплообмена излучением между скрещивающимися цилиндрами, в частности, для анализа влияния роликов на подстуживание движущегося по ним металла.

• Разработаны экономичные конструкции печи с роликовым подом и печи двух стадийного нагрева металла.

• Разработана конструкция тепловой изоляции подовых труб печей, обеспечивающая существенную экономию топлива на нагрев металла.

Реализация результатов работы.

От внедрения рациональных режимов нагрева слябов и подстуживания раскатов, позволивших повысить производительность стана 3600 завода Азовсталь, получен долевой эффект 46,4 тыс. руб./год. От внедрения комплекса мероприятий, включающего контролируемую прокатку стали 09Г2ФБ для магистральных газопроводов северного исполнения, на стане 3600 завода Азовсталь получен долевой эффект 32,7 тыс. руб./год.(в ценах до 1991 г.)

На печах стана 800 БМК проведена реконструкция с удлинением печи №2 и установкой изоляции подовых труб. Подтверждена экономическая эффективность с суммой долевого эффекта 61,73 тыс. руб. /год. Долевой эффект от удлинения печи №1 стана 800 БМК составил 21 тыс. руб. /год.(в ценах до 1991 г.)

Экономическая эффективность от снижения удельного расхода топлива и угара металла при внедрении рациональных режимов нагрева металла на печи с шагающим подом стана 150 БМК составила 204,7 тыс. руб./год. Долевой экономический эффект от частичной реконструкции роликовой печи и снижения расхода топлива в печи с шагающим подом стана 150 БМК составил 30 тыс. руб./год. Экономическая эффективность реконструкции роликовой печи стана 150 БМК от снижения расхода топлива после установки арочных перекрытий между роликами составила 34,4 тыс. руб./год. (в ценах до 1991 г.)

Экономическая эффективность от установки блочной тепловой изоляции охлаждаемых труб на основе волокнистых огнеупоров на методических печах обжимного стана мартеновского цеха СТЗ составила 8148 тыс. руб./год. (в ценах 1993 г.).

От использования результатов работы при проектировании печи с шагающим подом ТПА-80 Синарского трубного завода долевой ожидаемый экономический эффект составил 133 тыс. руб./год. (в ценах до 1991 г.)

Экономическая эффективность от установки керамоволокнистой тепловой изоляции опорных труб на методических печах Ревдинского метизно-металлургического завода составила 686 тыс. руб./год (в ценах 2002 г.).

Апробация работы.

Основные материалы и положения диссертационной работы доложены на: Научно- технич. конференции «Проблемы теплотехники металлургических процессов и агрегатов» (Свердловск, 1971; Свердловск, 1975; Свердловск, 1977); III Всесоюзном совещании по лучистому теплообмену (Краснодар, 1973); Республиканской конференции «Повышение производительности и экономичности печей для нагрева металла» (Днепропетровск, 1973); Научнотехн. совещании «Разработка конструкций топочных и горелочных устройств и методов их расчета» (Свердловск, 1974); Научно- техн. конференциях «Научно-технический прогресс в промышленности» (Свердловск, 1974), «Новые методы нагрева и охлаждения металла в термических печах и применение контролируемых сред при термообработке» (Свердловск, 1975); V Всесоюзной конференции «Тепломассообмен- V» (Минск, 1976); Республиканской конференции «Проблемы тепловой работы металлургических печей» (Днепропетровск, 1976); Республиканской конференции «Вопросы совершенствования тепловой работы и конструкций металлургических печей» (Днепропетровск, 1981); Всесоюзном научно- технич. совещании «Улучшение конструирования, освоения и эксплуатации нагревательных и термических печей прокатного производства заводов черной металлургии» (Череповец, 1982); Всесоюзной научно- технич. конференции «Совершенствование теплотехники металлургических процессов и агрегатов» (Свердловск, 1983); III Всесоюзной научно- технич. конференции «Косвенный радиационный нагрев материалов в промышленности» (Запорожье, 1985); VIII научно- технич. конференции ученых и спец. Урала «Проблемы теплотехники металлургических процессов и агрегатов» (Свердловск, 1982); Научно- технич. конференциях «Применение вычислительных средств для расчета металлургических агрегатов» (Свердловск, 1980) и «Ускорение научно- технич. процесса горных и геологоразведочных работ на Урале» (Свердловск, 1986); Республиканской научно- технич. конференции «Теория и практика тепловой работы металлургических печей» Днепропетровск, 1988); VI Всесоюзной научно- технич. конференции «Радиационный теплообмен в технике и технологии» (Каунас, 1987); 2 Международной научно- технич. конференции «На передовых рубежах науки и инженерного творчества» (Екатеринбург, 2000); Международной научно- практич. конференции «Автоматизированный печной агрегат- основа энергосберегающих технологий металлургии XXI века» (Москва, 2000); Международной научно- техн. конференции «Теплотехника и энергетика в металлургии» (Днепропетровск, 2002)

Положения диссертации, вынесенные на защиту.

1. Математическая модель огневой камеры для сравнительного анализа схем теплообмена в нагревательных устройствах; расчетные методы учета турбулентности движения среды, селективности оптических свойств среды и стенок, переноса излучения по длине камер; систематизированные данные о зависимости полезной теплоотдачи от режимных и конструктивных параметров; математические модели нагревательных печей; модель интегральных характеристик селективного излучения неизотермической среды и стенок, зональные методы расчета теплообмена излучением.

2. Разработанный инструмент проведения промышленных исследований по ресурсосбережению: методы и приборы для измерения температуры поверхностей; расчетно-экспериментальные методы исследования печей и определения полей температуры, способ поиска рациональных режимов нагрева металла.

3. Результаты сравнительных исследований тепло и массообмена в камерах печей, отличающихся конструкцией и способом отопления. Способ прямого сводового нагрева металла и технические решения, реализующие его. Результаты исследований особенностей тепловой работы печей в зависимости от их конструктивных особенностей. Результаты исследований и технические решения по разработанным конструкциям печей и способам их отопления.

4.11. Выводы

1. Проведены сравнительные расчетные исследования теплообмена в огневой камере, представленной как щелевой канал. Выполнен поиск возможностей увеличения теплоотдачи к нагреваемому металлу заданием в расчетах различных распределений скорости среды по сечению канала. Показано существование оптимального по теплопоглощению металла распределения скорости.

2. Расчеты при ламинарном режиме движения среды показали, что эффект, достигаемый оптимизацией поля скорости, невелик по сравнению с нагревом равномерно - распределенным по сечению канала потоком газа. Можно добиться увеличения тегагопоглощения всего на 1 — 3%. В турбулентном потоке достижимы аналогичные эффекты, доходящие до 4 — 17%.

3. При всех исследованных режимах смещением области повышенной скорости потока к металлу обеспечивалось большее теплопоглощение металла, чем смещением к кладке. Наименьшее теплопоглощение металла было получено в расчетах, проведенных при расположении максимума скорости на оси канала (режим в какой - то мере моделирует торцовое отопление печи с большой высотой и относительно малой длиной рабочего пространства).

4. Расчеты показали, что повышение доли конвективной теплопередачи увеличивает выигрыш в величине теплопоглощения металла при смещении области повышенной скорости к стенкам канала. Это увеличение может быть достигнуто за счет роста тепловой нагрузки, повышения коэффициентов теплоотдачи к поверхностям, за счет роста потерь тепла в горелке и уменьшения температуры металла. Наблюдается увеличение доли конвекции при распределении процесса горения в объеме канала, учете турбулентного теплопереноса к стенкам, уменьшении оптической толщины слоя газа, высоты канала и степеней черноты стенок.

5. Наибольший рост теплоотдачи к металлу получен для распределений с повышением скорости газа одновременно у металла и кладки. Такое распределение скорости приближенно соответствует условиям в печах с одновременной подачей топлива к своду и нагреваемому металлу, а также схеме с подковообразным движением газа в камере, обтекающего сначала поверхность свода, а затем металла (или наоборот).

6. На основании теоретических исследований, показавших эффективность прямого нагрева металла по сравнению с косвенным, разработан способ сводового прямого нагрева металла горелками с полуразомкнутым факелом, имеющими коническую амбразуру горелочных блоков (ГКТ). Проведены эксперименты на огневом стенде по сравнению предложенного способа со сводовым косвенным нагревом металла плоскопламенными горелками (ППГ).

Опыты, проведенные для условий толкательных печей со сплошной укладкой металла, показали, что при равных расходах топлива горелки ГКТ и ППГ обеспечивают практически одинаковую теплоотдачу к металлу и высокую равномерность теплового потока к нему. При этом, использование

ГКТ позволило снизить температуру кладки свода на 40 - 90°С по сравнению с 11111', что в условиях промышленных печей приводит или к увеличению стойкости свода печей, или дает возможность дополнительного увеличения производительности агрегатов форсированием теплового режима. Отопление стенда ГКТ повысило температуру газов у металла на 100 - 200°С по сравнению с 11111'.

7. В предположении, что рост температуры газов у металла может интенсифицировать'его нагрев в печах с механизированным подом, опыты по сравнению способов сводового отопления были повторены на реконструированном стенде в условиях, моделирующих раскладку металла в печи с шагающим подом. При равных расходах топлива через горелки, отопление стенда ГКТ повысило теплоотдачу к металлу (калориметрам) на 7,5% по сравнению с 11111', а в опытах с дополнительным включением торцовой горелки для имитации «сносящего потока» газов из соседних зон отопления - на 10,5%. При этом, у заготовок, находящихся в зоне действия горелок, теплоотдача выросла на 12 - 15%. Измерениями показано, что увеличение полезной теплоотдачи сопровождалось ростом потока тепла на металл снизу. При использовании ГКТ температура свода была на 40 — 90°С ниже, чем у 11111', а температура пода выше.

8. На печи с шагающим подом стана 150 БМК в течение двух лет проводились промышленные испытания сводовых горелок с полуразомкнутым факелом (ГКТ). Испытания показали удовлетворительную работу горелок в системе автоматики печи. Измерениями определено, что увеличение числа ГКТ в зоне печи приводит к росту теплоотдачи к металлу. Свод печи у горелок ГКТ был на 35-75 К холоднее, чем у плоскоштаменных горелок (ППГ). На 40-80 К снизилась температура разогрева горелочных блоков.

9. После успешных испытаний отдельных горелок проведено испытание ГКТ как системы сводового прямого нагрева металла в печах с шагающим подом. В 1986 г. на стане 150 БМК горелочные блоки с туннелями конической формы были установлены в III зоне ГТТТТП. ГКТ обеспечили высокую равномерность нагрева металла, снижение температуры поверхности свода и удельного расхода топлива на 4,8 кг у. т./т нагретого металла.

В результате установки ГКТ был получен и негативный результат, усложнивший работу персонала печи. На уровне пода третьей зоны печи выросло статическое давление печной среды и стали разогреваться металлоконструкции в районе межбалочных зазоров пода. Регулирование давления было затруднено наличием иных систем отопления в других зонах печи. Разогрев в межбалочных зазорах пода был исключен снижением давления в газопроводах горелок.

10. Проведен цикл исследований по разработке экономичной по расходу топлива конструкции печи с шагающим подом. В том числе:

- Разработана и прошла испытания малогабаритная сводовая горелка с улучшенными характеристиками для полуразомкнутого и разомкнутого факела. От применяющихся на заводах сводовых горелок она отличается небольшими размерами, пониженным почти в два раза давлением газа и на 6% давлением воздуха при равных их расходах. Горелка устойчиво работает в пределах изменения тепловой нагрузки более 0,16 - 1,54 от номинальной и коэффициента расхода воздуха 0,6 - 1,57. Горелка сконструирована так, что разогрев горелочного туннеля наблюдается только вблизи его нижнего среза, что повышает стойкость материала горелочных блоков. Устойчивая работа горелки в «режиме плоского пламени» имеет место при использовании горелочного блока с тороидальной амбразурой.

- Проведены исследования газодинамики группового факела горелок с целью отработки конструктивных элементов сводового отопления. Эксперименты проводились на изотермических моделях, огневом стенде и на промышленной печи. На их основе получены данные для размещения горелок и выбора углов раскрытия амбразур туннелей ГКТ в зависимости от интенсивности потока газов вдоль печи. Изучен вариант системы отопления с чередующимся расположением горелок ГКТ и 11111, предполагаемую эффективность которого показали расчетные исследования.

- Проведены экспериментальные исследования по определению рациональной высоты подъема заготовок над подом в печах с шагающим подом. Показано, что увеличение обычно использующейся высоты заготовок над подом, равной 100 мм, до 185 мм для утепленных прямоугольных калориметров - заготовок дало рост теплопоглощения металла на 8,5% при торцовом отоплении и на 11,0% - при комбинированном. Подъем заготовок на высоту 315 мм дал общий рост теплопоглощения металла - 15,7%) при торцовом и 14,9%о - при комбинированном отоплении.

В опытах с холодными цилиндрическими калориметрами (относительное расстояние между ними увеличилось до полутора диаметров) аналогичные результаты меньше по величине, так как подъем заготовок над подом улучшил «промывание» горячими газами пространства под металлом в меньшей степени. Подъем заготовок от 100 мм до 185 мм увеличил теплоотдачу к металлу на 5,2%, а при дальнейшем подъеме до 315 мм суммарный прирост теплоотдачи даже снизился до 3,0%>. Измерения показали, что увеличение теплоотдачи к металлу сопровождалось ростом потока тепла на металл снизу.

Таким образом показано, что увеличение высоты подъема заготовок над подом от 100 до 185 мм эффективно во всех исследованных условиях, а целесообразность увеличения ее до 315 мм требует предварительного анализа.

- Предложена конструкция печи с шагающим подом со сводовым прямым нагревом металла и переменным по длине профилем балок. На основании результатов стендовых исследований в ней ожидается увеличение полезной теплоотдачи к металлу до 20%.

11. К моменту проведения работы среди ведущих специалистов продолжалась дискуссия о достоинствах и недостатках сводового отопления нагревательных печей. В литературе имелись описания экспериментов с противоречивыми результатами. Поэтому в работе проведены сравнительные исследования эффективности сводового отопления печей плоскопламенными горелками и торцового отопления горелками ГНП. В опытах на большом огневом стенде воспроизводились условия нагревательных печей с шагающим подом в двух вариантах, отличающихся формой заготовок, температурой их поверхностей и раскладкой на поду печи. Проводились подробные балансовые измерения, исследования газодинамики камеры, полей температуры.

Показано, что торцовое отопление и сводовое плоскопламенными горелками обеспечивают примерно одинаковую теплоотдачу к металлу. Сравнением с данными других исследователей показана зависимость результатов опытов от условий их проведения (количества горелок, длины пути утилизации тепла продуктов горения в камере и др.). Определено, что данные экспериментов о высокой эффективности плоскопламенных горелок получены, главным образом, вследствие неправильной организации торцового отопления стендов.

12. Рабочее пространство огневого стенда не полностью отражает особенности конструкции нагревательных печей. Поэтому, сравнительный анализ эффективности сводового и торцового отопления промышленных печей с шагающим подом выполнен расчетами по математической модели печи. Для этого сначала показано соответствие результатов расчета данным экспериментов на конкретных печах с разными системами отопления, затем для условий опытов сделаны сравнительные расчеты режимов нагрева металла при задании в исходных данных конфигурации и газодинамики рабочего пространства, соответствующих разным способам отопления.

Определено, что при отсутствии или одинаковом распределении по длине печи количества подсосанного в нее холодного воздуха, практически одинаков и общий расход топлива на печь. В реальных условиях, печи со сводовым отоплением обеспечивают снижение расхода топлива на нагрев металла на 5-10% из-за подсосов воздуха в печах с торцовым отоплением в зонах пережима свода. По этой же причине печи со сводовым отоплением обеспечивают более качественный нагрев металла, так как из-за подсосов печь с торцовым отоплением имеет «провал» в кривой распределения температуры по длине камеры под пережимом свода томильной зоны и заготовки поступают в томильную зону с большим перепадом температуры по их толщине. При нагреве массивных заготовок металла выигрыш в расходе топлива при сводовом отоплении может превысить 2.0%. Печи со сводовым отоплением имеют резерв увеличения производительности за счет «форсирования режима тепловой работы» до 15% больший, чем печи с торцовым отоплением, у которых зона горения факелов горелок локализована, и подача дополнительных порций топлива приводит к перегреву кладки.

13. В связи с намечавшейся реконструкцией стана 800 СМЗ проведено расчетное исследование для обоснования выбора типа печей в зависимости от массивности нагреваемого металла. Расчеты дополняют результаты проводившегося ранее во ВНИИМТ исследования на основе сравнения приведенных затрат по переделу нагрева металла перед прокаткой. Расчеты подтвердили возможность качественного нагрева в печах с шагающим подом слитков и заготовок с толщиной более 500 мм, но показали, что выбор типа печей в этом случае должен проводиться с учетом ограничений по длине агрегатов.

14. Разработана ресурсосберегающая конструкция роликовой подогревательной печи. В ней, на основе расчетного анализа применен односторонний верхний нагрев металла. Предложенная конструкция использована при реконструкции роликовой печи стана 150 БМК. При этом были установлены огнеупорные экраны (арочные перекрытия) между роликами, снижающие потери тепла к пространству под роликами, подстуживаемому воздухом, подсосанным через устройства удаления окалины. При реконструкции была изменена конструкция горелочных узлов, для исключения перегрева и оплавления кладки стен печи, расположенной напротив горелок. Разработаны рабочие чертежи и проведена реконструкция печи. Получен экономический эффект от снижения расхода топлива на подогрев металла.

15. Проведено исследование тепловой работы и влияние на нее конструкции толкательных методических печей толстолистового стана 3600 завода «Азовсталь». Разработаны рациональные режимы нагрева слябов стали 09Г2ФБ в печах. Работа включала проведение экспериментов, адаптацию к агрегатам математической модели ВНИИМТ, использование метода четырехфакторного композиционного ортогонального планирования эксперимента для проведения расчетных исследований. Проводились исследования процесса окалинообразования, анализировалась работа печи при разных соотношениях расходов топлива в верхних и нижних сварочных зонах печи. При внедрении разработанной технологии нагрева получен экономический эффект. Работа, проведенная с использованием методов исследования, которые широко применялись на практике, показала недостатки этих методов и направления их совершенствования.

16. Проведены исследования недостатков конструкции и экспериментально-расчетные исследования для улучшения тепловой работы четырех зонных толкательных методических печей стана 800 БМК, нагревающих массивные слитки. Проведена реконструкция печей с удлинением их на 3,0 м со стороны торца загрузки металла без переноса толкателей, рекомендована установка дополнительной зоны отопления, применена более эффективная тепловая изоляция подовых труб. При внедрении мероприятий получен экономический эффект.

17. Проведены комплексные экспериментально-расчетные исследования тепловой работы печи с шагающим подом для двух стадийного нагрева металла на проволочном стане 150 БМК, производство на котором находилось в стадии освоения. Разработаны технологические инструкции по нагреву заготовок металла, учитывающие разнообразие их сортамента и марочного состава, определены конструктивные недостатки печи. При проведении исследования использованы разработки по математическому моделированию печей, по методике поиска рациональных режимов нагрева, по методам теплофизических измерений. При внедрении мероприятий получен экономический эффект.

Проведено расчетное обоснование целесообразности переноса промежуточного дымоотбора, используемого при организации двух стадийного нагрева металла, к торцу загрузки металла в печь. Разработана экономичная конструкция печи, работающая при нагреве рядовых марок сталей как обычная методическая печь, а при нагреве качественных сталей как печь двух стадийного нагрева. Рабочее пространство печи делится на камеры подогрева и нагрева пережимом свода с отверстиями в нем. Перед пережимом свода применяются «зоны регулирования нагрева-охлаждения», в которых, в зависимости от режима, горелки или сжигают топливо как в остальных зонах, или обдувают металл воздухом. В конструкции могут применяться элементы разработанной конструкции печи с шагающим подом.

18. Проведёны испытания конструкции двухслойной тепловой изоляции охлаждаемых труб нагревательных печей. Из-за высокой стоимости, конструктивных проблем и трудоемкости изготовления работы в этом направлении были прекращены.

Разработана и испытана конструкция безобжиговой тепловой изоляции, изготовленная с использованием волокнистых материалов и огнеупорной глины. От ее использования получен экономический эффект. Тепловая изоляция отличается низкой стоимостью и малой трудоемкостью изготовления, но срок службы и тепловая эффективность у нее недостаточны из-за образования термоусадочных щелей и невысокой рабочей температуры материала.

После разработки технологии обжига изоляции, добавок, повышающих рабочую температуру, и защитного покрытия проведены новые испытания конструкции. Измерения показали малую величину потерь тепла в печи к охлаждающим трубам и увеличение срока службы изоляции.

19. В главе 2 диссертации проведена целенаправленная разработка математических моделей нагревательных печей, описывающих процессы теплообмена с приближенной адекватностью процессам в реальных промышленных агрегатах. Эти исследование ориентированы, в том числе, на более широкое применение расчетных исследований в процессе проектирования. Считается, что расчетные исследования конструкций печей с оценкой тепловой мощности печи и ее зон, выбором конструктивных элементов печи в зависимости от требований к качеству нагрева, разработкой проектных технологических инструкций по нагреву и т. д., должны стать обязательным этапом работ на стадии проектирования агрегатов. Для этого необходимо продолжение исследований по созданию и совершенствованию комплекса математических моделей с обязательной экспериментальной проверкой их адекватности. В данном разделе отрабатывается методика проведения расчетных исследований проектируемых агрегатов на конкретном промышленном объекте.

Выполнены проектный расчет и обоснование конструкции печи с шагающим подом для трубопрокатного агрегата (ТПА-80) Синарского трубного завода. На основании расчетов подачи топлива по зонам печи выбраны типоразмеры сводовых горелок, определены температурно-тепловые режимы работы печи для проектной технологической инструкции по нагреву заготовок, даны рекомендации по установке термостата перед станом и по конструкции подовых балок. Получен ожидаемый экономический эффект от использования результатов работы, уточнение которого по данным эксплуатации печи не производилось.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В исследованиях диссертации по комплексному решению проблемы ресурсосбережения получены следующие основные результаты:

1. Разработана математическая модель огневой камеры для поисковых сравнительных исследований эффективных по теплоотдаче к металлу способов отопления, режимных и конструктивных параметров агрегатов. Для использования в модели разработан ряд расчетных методов, которые описывают турбулентный теплоперенос среды и селективность оптических свойств неизотермической газовой среды и стенок. Постановка задачи обоснована экспериментальными исследованиями газодинамики камер, а представительность результатов расчетных сравнительных исследований показана сопоставлением их с данными экспериментов на огневом стенде.

С использованием математической модели исследованы закономерности и особенности теплообмена в камерах и получены данные о возможностях увеличения теплоотдачи к нагреваемому металлу в зависимости от режимных и конструктивных параметров, определены перспективные направления экспериментальных поисковых исследований по усовершенствованию систем отопления агрегатов.

Расчетные методы, разработанные для математической модели, имеют самостоятельное значение. Метод стержневых потоков, основанный на методе усредненной эффективной теплопроводности турбулентных потоков, используется при разработке инженерных математических моделей тепловых агрегатов металлургии; метод эффективных параметров (степеней черноты стенок) позволяет обойтись без усложнения расчетных алгоритмов в задачах теплообмена при учете селективности оптических свойств среды и стенок.

2. Проведены теоретические и экспериментальные исследования особенностей тепло и массообмена в огневых камерах, направленные на разработку и апробацию рациональных расчетных схем процессов. Разработаны математические модели нагревательных печей для проведения работ по ресурсосбережению в процессе проектирования и эксплуатации. В том числе, математическая модель печи с шагающим подом учитывает: способы отопления, реальную геометрию заготовок, особенности конструкции пода, перенос излучения по длине печей и имеет варианты для разных конструкций печей. Сравнение результатов расчетов по модели с данными промышленных экспериментов на печах разных конструкций и разных заводов показало их совпадение в пределах точности соответствующих измерений, полученное без предварительных настроек и адаптаций модели к конкретному агрегату. Описания аналогичных работ в литературе отсутствуют, поэтому можно предполагать, что разработка математических моделей с обоснованием их приближенной адекватности процессам в рабочем пространстве агрегатов выполнена впервые.

3. Выполнен комплекс разработок по совершенствованию расчетных методов радиационного теплообмена.

• Разработана модель интегральных характеристик селективности излучения неизотермической среды и стенок для расчетов теплообмена излучением, основанная на методе суперпозиции (наложения) тепловых потоков излучения в камерах, которая отличается простотой вычислений. Надежность результатов расчетов по модели показана сравнением с расчетами по «серой», селективно-серой и статистической моделям, а также экспериментальной проверкой на огневом стенде. Модель имеет самостоятельное значение для практики расчетов теплообмена излучением, т. к. ее применение исключает необходимость проведения спектральных расчетов. В диссертации модель использована при разработке математических моделей нагревательных печей, экспериментальное подтверждение приближенной адекватности которых реальным процессам в агрегатах косвенно подтверждает надежность получаемых при ее использовании расчетных результатов.

• Разработан зональный метод интегрального излучения на основе модели интегральных характеристик селективного излучения. Метод позволяет выполнять расчеты теплообмена излучением без проведения спектральных расчетов. При этом учет селективности оптических свойств среды в расчетах тепловых агрегатов выполняется без существенного увеличения объема вычислительной работы по сравнению с резольвентным зональным методом, использующим, приближение "серого газа".

• Разработан суперпозиционный зональный метод, в котором расчеты тепловых устройств выполняются по математическим моделям с задаваемыми распределениями коэффициентов нагрева поверхностей потоком излучения вдоль камер. Коэффициенты нагрева определяются отдельным расчетом. Для суперпозиционного зонального метода неактуальны многие проблемы известных зональных методов, связанные со сложностью определения угловых коэффициентов, громоздкостью вычислительного алгоритма, с прогрессирующим ростом вычислительных проблем при увеличении числа зон.

4. Разработан инструмент для проведения промышленных исследований по ресурсосбережению. Он включает методы измерений и расчетов полей температуры и рациональных режимов работы агрегатов. Методы просты в применении и ориентированы, в первую очередь, на использование их заводскими специалистами. Таким образом предполагается снизить трудоемкость и стоимость проводящихся исследований.

- На основе экспериментального исследования даны рекомендации по способам установки термопар в опытных заготовках.

- Разработан способ мягкого контакта для измерения температуры поверхностей, в котором используется способность волокнистых материалов входить в идеальный тепловой контакт с любой поверхностью. Показано, что способ измерений обеспечивает необходимые стабильность и воспроизводимость результатов измерений, при которых погрешность в условиях камер печей не превышает ±12,8°С. Разработаны и испытаны конструкции приборов к способу.

- Разработан вариант способа пирометрии с отражающими экранами для цветной металлургии, использующий промышленные пирометры в комплекте с экраном, монтируемым непосредственно на объекте измерений. Проведены эксперименты по отработке конструкции экрана.

- Предложен и проверен расчетно-экспериментальный способ определения температуры в объеме заготовок металла без повреждения их поверхностей, который включает измерение температуры поверхностей и расчет ее в объеме металла. На основе метода разработан расчетно-экспериментальный метод исследования печей. Разработан простой способ определения рациональных режимов нагрева металла в печах.

Совместное применение расчетно-экспериментального метода исследования работы устройств нагрева металла и подходов, использованных в способе поиска рациональных режимов нагрева, позволяет значительно упростить исследования по отработке и корректировке режимов работы печей. Во многих случаях, поиск рациональных режимов может сводиться к последовательности измерений температуры металла по длине печей, корректировке температуры в отапливаемых зонах, повторным измерениям распределений температуры металла и т. д. Температура в зонах печей подбирается таким образом, чтобы требуемый технологией уровень температуры и перепад ее по сечению заготовок в конце нагрева достигались при минимальном расходе топлива на печь.

5. Проведены исследования по разработке комплекса мероприятий ресурсосбережения для устройств нагрева металла.

• Исследованы особенности тепло и массообмена в рабочем пространстве агрегатов в зависимости от их конструкций и способов отопления на основе комплексного расчетного и экспериментального подхода.

• Разработан способ сводового прямого нагрева металла. Проведены исследования теплообмена и показаны преимущества сводового прямого над сводовым косвенным нагревом плоскопламенными горелками. Проведены теплофизические стендовые и промышленные исследования по отработке конструктивных параметров системы отопления.

• Выполнены сравнительные исследования тепло и массообмена при сводовом и торцовом отоплении печей, при разных конструкциях пода печей с шагающим подом, при двух стадийном нагреве металла, исследована тепловая работа промышленных нагревательных печей разных типов в зависимости от их конструктивных особенностей. Даны соответствующие рекомендации по проектированию или эксплуатации агрегатов.

Проведено расчетное исследование для обоснования выбора типа печей в зависимости от массивности нагреваемого металла. Расчеты подтвердили высказывавшееся в литературе мнение о возможности качественного нагрева в печах с шагающим подом заготовок с толщиной более 500 мм, но показали, что выбор типа печей в этом случае должен проводиться с учетом ограничений по длине агрегатов.

На примере печи трубопрокатного агрегата (ТПА-80) Синарского трубного завода отработана методика проведения работ по ресурсосбережению в процессе проектирования агрегатов. Методика основана на применении математической модели с подтвержденной экспериментально приближенной адекватностью описания тепловой работы печей. Расчетным путем решены вопросы конструкции агрегатов и разработаны рациональные режимы нагрева металла.

Предлагаемые в диссертации перспективные мероприятия по ресурсосбережению реализуются применением конструктивных разработок. В том числе:

- Предложенная конструкция печи с шагающим подом со сводовым прямым нагревом металла и переменным по длине профилем балок. На основании стендовых исследований в ней ожидается увеличение полезной теплоотдачи к металлу до 20%.

- Разработанная конструкция роликовой подогревательной печи с односторонним верхним нагревом металла. Вариант конструкции использован при реконструкции роликовой печи стана 150 БМК. В результате снижен расход топлива на подогрев металла, улучшено качество подогрева, увеличен срок службы кладки печи.

- Разработанная экономичная конструкция печи двух стадийного нагрева металла, работающая при нагреве рядовых марок сталей как обычная методическая печь.

- Разработанные горелочные устройства для реализации предложенных способов нагрева (сводового прямого нагрева металла, совместного применяемых прямого и сводового нагрева).

- Разработанная конструкция пода для печей с шагающим подом, отличающаяся увеличенной высотой подъема заготовок над подом сварочных и методической зон печи.

- Разработанная, испытанная и применяемая конструкция тепловой изоляции охлаждаемых подовых труб нагревательных печей. Тепловая изоляция отличается низкой стоимостью, легкостью изготовления и малой величиной потерь тепла к трубам.

Разработки диссертации обобщены предлагаемой методикой ведения работ по минимизации расхода ресурсов в процессах нагрева металла.

1. Захариков Н. А. Теплопередача в промышленных печах в зависимости от условий сжигания газа. В кн.: Теория и практика сжигания газа. М.: Гостоптехиздат, 1958.- 248 с.

2. Копытов В. Ф. Нагрев стали в печах. М.: Металлургиздат, 1955.264 с.

3. Целуйко Ю. И., Клекль А. Э., Островский О. П., Гревец Л. М. Влияние организации и направленности факела на теплообмен в камере сгорания // Сб. тр. ВНИПИЧЕРМЕТЭнергоочистка, 1968, вып. 10, с. 15-23.

4. Эфрос М. М. Интенсификация процессов теплообмена в рабочем пространстве газовых печей и пути их усовершенствования. Газовая промышленность, 1966, №4, с. 32-35.

5. А. с. СССР №296810,МОШ С 21 С 5/04. Способ интенсификации теплоотдачи в пламенной печи/ С. Е. Рогозин, И. Я. Иващенко; Заявл. 08.12.69; .Бюл.№ 8.

6. Губинский В. И. Тепловая работа нагревательных печей с учетом массообменных факторов. Автореф. диссерт. на соиск. степ. докт. техн. наук. - Днепропетровск, 1974.-42 с.

7. Барк С. Е., Бергауз А. Л., Розенберг М. А. Скоростной конвективный нагрев стали. Кузнечно-штамповочное производство, 1971, №10.

8. Зобнин Б. Ф. Влияние способа подвода тепла к нагреваемым изделиям в камерных печах // Сб. Промышленные печи. -М.: Металлургиздат, 1953.

9. Лисиенко В. Г., Волков В. В., Маликов Ю. К. Улучшение теплоиспользования и управления теплообменом в металлургических печах.-М.: Металлургия, 1988.-231 с.

10. Ростковский С. Е. Аэродинамика и теплопередача радиационных горелок. -Сталь, 1953, №4, с. 371 376.

11. Иванцов Г. П. Проблемы интенсификации работы нагревательных печей. Тр. НТО ЧМ. М.: Металлургиздат, 1956, т.7.

12. Шорин С. Н., Чипашвили О. Н. Влияние закрученной струи на теплообмен в камере сгорания газа. В сб.: Исследования и расчетытеплоэнергетических и энергохимических процессов. М.: 1961. ,

13. Ляховский Д. H. Аэродинамика закрученных струй и ее значение для факельного процесса сжигания. В кн.: Теория и практика сжигания газа. М.: Недра, 1958, с. 28-77.

14. Ващенко А. И., Гусовский В. Л., Либерман А. И., Топтыгин М. И. Сводовое отопление нагревательных печей за рубежом.- М.: Черметинформация, 1971.- Сер. 13, информация 1.- 11 с.

15. Николаева Н. П., Колюбакина Г. С. Тенденции в развитии печного оборудования в ФРГ.- М.: Черметинформация, 1974.-Сер. 13, вып, 3.- 9 с.

16. Гусовский В. Л., Лифшиц А. Е., Фортальнова Е. Ф. Радиационные сводовые горелки нагревательных печей за ребежом.- М.: Черметинформация, 1974.- Сер. 13, вып. 3.-12 с.

17. Сорока Б. С., Еринов А. Е. Диффузионное горение газа в разомкнутом факеле.- Газовая промышленность, 1967, №4.

18. Hovis J. S. Roof Firing and the Reheat furnace.- Iron and Steel Eng., 1969, 46, №6, p. 89-95.

19. Ахмедов P. Б. Дутьевые горелочные устройства.- M.: Недра, 1970.264 с.

20. Еринов А. Е., Сорока Б. С. Рациональные методы сжигания газообразного топлива в нагревательных печах.- Киев: Техника, 1970.- 252 с.

21. Сорока Б. С., Еринов А. Е., Петишкин С. А. Режим косвенного направленного теплообмена в печах для нагрева металла.- Газовая промышленность, 1971, №8, с. 22-25.

22. Сорока Б. С., Еринов А. Е., Сорока В. А. Теплообмен при протекании реакций горения на границе раздела фаз.- Теплофизика и теплотехника, Киев, 1971, вып. 19.

23. Сорока Б. С., Еринов А. Е., Сорока В. А., Петишкин С. А. Интенсификация теплообмена в нагревательных печах,- Газовая промышленность, 1971, №3, с. 34 39.

24. Francis W. Е., Moppett В. Е., Read G. P. Studies of Flow Pattern And Convection in Rapid Heating Furnaces Using Model Techniques.- Journal of the Inst, of Gas Eng., v. 7, n. 5, 1967.

25. Kissel R., Dessarts P. Nouveautés en matiere de fours de laminoirs.-Circulaire information techniques, 1970, v. 27, n. 9, p. p. 2053-2062.

26. Михалев Г. А. Экспериментальные и расчетные исследования нагрева заготовок и усовершенствование тепловой работы методических нагревательных печей с шагающим подом и сводовым отоплением: Автореф. дис. канд. техн. наук.- Свердловск, 1981.- 23 с.

27. Сорока Б. С., Еринов А. Е. Исследование теплопередачи в печах при сжигании газа в плоскопламенных горелках,- В кн.: Теория и практика сжигания газа. М.: Недра, 1968, вып. 6, с.115.

28. Глинков М. А. Основы общей теории печей.- М.: Металлургиздат, 1962.-576 с.

29. Захариков Н. А. Влияние неравномерной температуры газового потока на лучистый теплообмен в печах.- Сталь, 1956, №10, с. 927 933.

30. Гердык С. И. Исследование некоторых вопросов внешнего теплообмена в пламенных печах при неравномерных температурных полях: Автореф. дис. канд. техн. наук.- Москва, 1972.- 77 с.

31. Невский А. С. Лучистый теплообмен в печах и топках.- М.: Металлургия, 1971.-439 с.

32. Горяинов Л. А., Кумсков В. Т. Об обработке опытных данных при разделении сложного теплообмена на составляющие путем продувки теплообменника нагретым воздухом.- Тр. МИИЖТ, М.: Транспорт, 1967, вып. 254.

33. Гольденберг И. Б. Уменьшение неравномерности нагрева в плавильных печах с помощью периодического перемещения поворотных горелок // Теплотехника процессов выплавки стали и сплавов: Сб. трудов, Магнитогорск, 1973, вып. 3.

34. Бай Ши — и. Динамика излучающего газа.- М.: Мир, 1968.- 324 с.

35. Спэрроу Э. М., Сесс Р. Д. Теплообмен излучением,- Л.: Энергия, 1971.-296 с.

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

37. Тимофеев В.- Н., Кавадеров А. В. Тепловая работа нагревательной печи,- В сб. научно-исследов. работ УОВТИ. Свердловск Москва: Металлургиздат, 1940, вып. 5.

38. Кавадеров А. В. Тепловая работа пламенных печей.- М.: Металлургиздат, 1956,- 276 с.

39. Кумсков В. Т., Сидоров В. С. О расчете сложного теплообмена на начальном участке трубы,- Тр. МИИЖТ, М.: Транспорт, 1967, вып. 254.42., Смирнов М. Т.- Известия ВТИ, 1929, №3.

40. Висканта Р. Взаимодействие между теплоотдачей теплопроводностью, конвекцией и излучением в излучающей жидкости.- Тр. амер. о-ва инженеров-механиков. Сер. Теплопередача, 1963, №4, с. 35-48.

41. Viskanta R., Merriam R. L.- Int. J. Heat Mass Transfer, 1967, v. 10, n. 5.

42. Einstein T. H.- Nasa Technical Report, R-154, R-156, 1963.

43. Тимофеев В. H., Шкляр. Ф. Р., Малкин В. М. и др. Сложный теплообмен в поглощающем потоке, движущемся в щелевом канале. Сообщения 1, 2, 3.- Тр. ВНИИМТ. М.: Металлургия, 1967, №13, с. 124-166.

44. Боковикова А. X., Тимофеев В. Н., Шкляр Ф. Р. Закономерности лучисто-конвективного теплообмена в канале.- Сб. трудов ВНИИМТ. Свердловск, 1969, №19, с. 160-169.

45. Тимофеев В. Н., Боковикова А. X., Шкляр Ф. Р., Денисов М. А. Закономерности сложного теплообмена при турбулентном потоке в щелевом канале // Металлургическая теплотехника: Тематич. отраслев. сб. №1, М.: Металлургия, 1972.- с. 3-9.

46. Тимофеев В. Н., Шкляр Ф. Р., Боковикова А. X. Лучисто-конвективный теплообмен в канале при наличии поля тепловыделения.- Сб. трудов ВНИИМТ. М.: Металлургия, 1970, №20, с. 145 155.

47. Тимофеев В. Н., Боковикова А. X., Шкляр Ф. Р., Малкин В. М., Раева М. В. Исследование лучисто-конвективного теплообмена в щелевом канале.- В кн.: Тепло- и массоперенос. М.: Энергия, 1968, т. 1.

48. Адрианов В. Н., Шорин С. Н. Исследование продесса сложного теплообмена в камере сгорания // Конвективный и лучистый теплообмен: Изд. АН СССР, I960.- с. 107 117.

49. Адрианов В. Н., Шорин С. Н. Теплообмен потока излучающих продуктов сгорания в канале.- Теплоэнергетика, 1957, №3, с. 50 54.

50. Адрианов В. Н., Хрусталев Б. А., Колченогова И. П. Радиационно-конвективный теплообмен высокотемпературного газового потока в канале.-В кн.: Теплообмен в элементах энергетических установок. М.: Наука, 1966.- с. 28 35.

51. Пирс, Эмери. Теплопередача тепловым излучением и вынужденной ламинарной конвекцией к поглощающей жидкости во входном участке трубы.- Тр. амер. о-ва инженеров-механиков. Сер. Теплопередача, 1970, №2, с. 8-21.

52. Ландрам, Гриф, Хабиб. Теплопередача в турбулентном потоке оптически тонкого излучающего газа в трубе.- Тр. амер. о-ва инженеров-механиков. Сер. Теплопередача, 1969, №3.

53. Детков С. П. Влияние рециркуляции на температурное поле факелав цилиндрической камере.- ТВТ, 1967, №2, т. 5, с. 338 343.

54. Щербинин В. И. Сложный теплообмен в цилиндрических каналах теплообменных агрегатов.: Автореф. дис. канд. техн. наук.- Свердловск,1974.- 23 с.

55. Desoto S. Coupled radiation, conduction and convection in entrance région flow. Int. J. Heat. Mass Transfer, 1968, 11, n. 1, p. 39-53.

56. Денисов M. A., Боковикова A. X. Эффективность теплообмена при различных схемах движения продуктов горения в рабочих камерах печей. // Металлургическая теплотехника: Темат. отраслев сб. №4, М.: Металлургия,1975.- с. 102-110.

57. Таблицы интегральной показательной функции (под ред. В. А. Дижкина).- М.: АН СССР, 1954.- 301 с.

58. Чандрасетсар С. Перенос лучистой энергии.- М.: И. Л. М., 1953.- 431с.

59. Исследование лучисто-кон-вективного теплообмена при высоких температурах:: Отчет/ВНИИМТ; Руководитель А. X. Боковикова.-Свердловск, 1969.- 35 с.

60. Госмен А. Д., Пан В. М., Ранчел А. К. Численные методы исследования течения вязкой жидкости.- М.: Мир, 1972.- 320 с.

61. Денисов М. А. Исследование сложного теплообмена при некоторых схемах движения газов в рабочем пространстве металлургических печей.-Дисс.канд. техн. наук.- Свердловск, 1977.- 257 с.

62. Бай Ши и. Турбулентное течение жидкостей и газов.- М.: Изд-во иностр. литерат., 1962.- 344 с.

63. Кэйс В. М. Конвективный тепло- и массообмен: Пер. с англ. М.: Энергия, 1972.- 446 с.

64. Лыков А. В. Теория теплопроводности.- М.: Высшая школа, 1967.599 с.

65. Кутателадзе С. С. Основы теории теплообмена. 5-е изд. М.: Атомиздат, 1979.-415 с.

66. Михеев М. А. Основы теплопередачи.- М.- Д.: Госэнергоиздат, 1956.-392 с.

67. Corcoran W. H. Momentum Transfer in Fluids. N. Y., 1956,- p. 837.

68. Половников В. И. Разработка и внедрение методов расчета комбинированного теплообмена в запыленных средах металлургических агрегатов с целью совершенствования их тепловой работы.- Дис. канд. техн. наук,- Свердловск, 1986.- 226 с.

69. Sakakibara M., Endoh К. Effect of conduction in wall on heat transfer with turbulent flow between parallel plates.- Int. J. Heat Mass Transfer, 1977, v. 20, n. 5, p. 507-516.

70. Chedaille J., Coopmans G. Applications industrielles de la combustion avec rotation d'air.-Gas d'aujourd'hui, 1970, п. 2.

71. Орлов В. К. Исследование теплообмена в пламенных методических печах цветной металлургии,- Автореф. диссерт. на соиск. степ. канд. техн. наук.-М., 1974.-28 с.

72. Магидей П. А., Воротников Е. Г. Экспериментальные исследования влияния рециркуляции на теплообмен в топке.- Тр. Краснодарского политехи, ин-та, 1972, вып. 39, с. 105-112.

73. Сравнительное исследование теплоотдачи при торцовом и сводовом отоплении огневой камеры:: Отчетная записка/В НИИМТ; Руководитель А. В. Печерский,- Свердловск, 1975.- 22 с.

74. Денисов М. А., Шкляр Ф. Р. Влияние процессов горения и рециркуляции на теплообмен в рабочем пространстве печей // Проблемы тепловой работы металлургических печей: Тез. докл. Республиканской конференции. Днепропетровск. 1976, с.98.

75. Денисов М. А., Шкляр Ф. Р., Печерский А. В. Расчеты внешнего теплообмена в камере, оборудованной плоскопламенными горелками // Проблемы тепловой работы металлургических печей: Тез. докл. Республиканской конференции. Днепропетровск. 1976, с. 103.

76. Денисов М. А., Шкляр Ф. Р. Влияние процесса рециркуляции на теплопоглощение металла в печах,- Изв. вузов. Черная металлургия, 1977, №6, с. 146-149.

77. Денисов М. А., Михалев Г. А., Зайцев В. П. Экспериментальные исследования теплообмена и газодинамики при сводовом. отоплении нагревательных печей. Сообщение 1.- Изв. вузов. Черная металлургия, 1981, №12, с. 79-83.

78. Денисов М. А., Михалев Г. А., Зайцев В. П. Экспериментальные исследования теплообмена и газодинамики при сводовом отоплении нагревательных печей. Сообщение 2.- Изв. вузов. Черная металлургия, 1982, №2, с. 90-94.

79. А. с. СССР №91.6893, МКИ .Газовая горелка/ М. А. Денисов, Г. А. Михалев ; Заявл.; Опубл. в Б. И., 1982, Бюл. №12, с. 176.

80. Методика теплотехнических испытаний и контроля эксплуатационных показателей работы нагревательных и термических печей.-Свердловск: ВНИИМТ, 1978,- 190 с.

81. Ляховский Д. Н. // Теплопередача и аэрогидродинамика: Труды / ЦКТИ. 1953, кн. 28, с. 3-97.

82. Славин С. И., Ващенко А. И., Топтыгин М. И. Исследование скоростей в плоских разомкнутых течениях. Сообщение 1.- Изв. вузов. Черная металлургия, 1975, Ж7, с. 171-174.

83. Применение горелок с радиально распространяющимся пламенем в промышленных печах / Dolezel J., Havlicelc М. ВПЦ-№3729-60С-Hutnicke'actality, 1974, v. 15, п. l,s. 30-81.

84. Дружинин Г. М., Окулова Е. П. Исследование аэродинамики группового факела плоскопламенных горелок // Металлургическая теплотехника: Темат. отраслев. сб. №5, М.: Металлургия, 1976 (МЧМ СССР), с. 65-67.

85. Ващенко А. И., Гусовский В. JL, Либерман А. И., Топтыгин М. И. Изучение на моделях движения газов в проходных печах со сводовым отоплением.- Сб. трудов / Стальпроект, 1971. Вып. 9. М.: Металлургия, с. 6478.

86. Усовершенствование методов сжигания мазута в мартеновских печах / В. Г. Лисиенко, Б. И. I-Ситаев, Н. И. Кокарев, А. Г. Капичев.- М.: Металлургия, 1967.- 245 с.

87. Разработка и нормализация ППГ и ССГ для бедных газов: Отчет / ВНИИМТ: Руководитель работы А. В. Кавадеров, Г. М. Дружинин, В. М. Удилов.- 48-77. № ГР 77011209.- Свердловск, 1979,- 260 с.

88. Белов И. В. Вопросы аэродинамики и массо-теплообмена при интенсификации мартеновской плавки кислородом и сжатым воздухом.-Дис. докт. техн. наук.- Свердловск, 1964.- 314 с.

89. Эйгенсон Л. С. Моделирование.- М.: Сов. наука, 1952.- 372 с.

90. Иванов Ю. В. Основы расчета и проектирования газовых горелок.-М.: Гостоптехиздат, 1963.- 360 с.

91. Определение области применения печей с шагающим подом и балками: Отчет / ВНИИМТ: Руководитель работы А. А. Кузовников,- 39/7876. № ГР 77009563.- Свердловск, 1980.- 161 с.

92. Пат. 2556721 (ФРГ). Печь с шагающим подом / Hatzenbichler, Ernst. Заявл. 17.12.75, №2556721.

93. Пат. 102486 (ЧССР). Нагревательная печь с шагающим подом / Шмалек И., ЬСурбат Б., Славата М., Неурал Р.- Заявл. 12.11.60, №6809-60.

94. Конструктивные особенности современных нагревательных печей.-М.: Черметинформация, 1972, сер. 13, вып. 6.

95. Ш.Голишев Ю. Л. Некоторые вопросы нагрева металла в высокотемпературных проходных печах прокатного производства.- Дис. канд. техн. наук.- МВМИ, М., 1974-.- 171 с.

96. Кабаков Г. К. Исследование аэродинамики рабочего пространства и газогорел очных устройств методической печи с шагающими балками.- Дис. канд. техн. наук.-ВНИИМТ, Свердловск, 1979.

97. Опытная печь для исследования горения / Кавеолли М., Милани А., Факко Г.- Bol. teen. Finsider, 1978, №377, с. 335-342.

98. Денисов М. А., Боковикова А. X. Лучисто-конвективный теплообмен в турбулентном плоском потоке // Проблемы теплотехники металлургических процессов и агрегатов: Тез. докл. Уральской научно-техн. конференции. Свердловск, 1971, с. 57-58.

99. Денисов М. А. Способ разделения лучисто-конвективного теплообмена // Научно-технический прогресс в промышленности: Тез. докл. I научно-техн. конференции ученых и спец. Уральской зоны. Свердловск. 1974, с. 44.

100. Денисов М. А. Метод измерения лучистой и конвективной составляющих сложного теплообмена.- Заводская лаборатория, 1977, №3, с. 301-302.

101. Денисов М. А., Боковикова А. X. Лучисто-конвективный теплообмен в турбулентном плоском потоке // Проблемы теплотехники металлургических процессов и агрегатов: Тез. докл. Уральской научно-техн. конференции. Свердловск, 1971, с. 57-58.

102. Денисов М. А. Контактная термопара // На передовых рубежах науки и инженерного творчества: Тр. второй Международной научно-техн. конференции. Екатеринбург. 2000, с. 3"28-3'29.

103. Булгак JI. И., Вольфман И. Б., Ефроймович С. Ю. И др. Автоматизация методических печей .- М.: Металлургия, 1981.- 196 с.

104. Каплан В. Г., Спивак Э. И. Методика испытания нагревательных печей в черной металлургии.- М.: Металлургия, 1970.- 464 с.

105. Кульбуш Г. П. Электрические пирометры.- М.- Л.: ОНТИ Госэнергоиздат, 1932.- 408 с.

106. Линевег Ф. Измерение температур в технике: Справочник./ Пер. с нем.- М.: Металлургия, 1980.- 544 с.

107. Гордов А. Н. Основы пирометрии.- М.: Металлургия, 1971.- 447 с.

108. Ярышев Н. А. Теоретические основы измерения нестационарной температуры.- 2-е изд., перераб.- Л.: Энергоатомиздат, 1990.- 256 с.

109. Температурные измерения. Справочник / Геращенко О. А., Гордов А. Н., Еремина А. К. и др.; АН УССР. Ин-т проблем энергосбережения.- Киев: Наук. Думка, 1989,- 704 с.

110. Кулаков М. В., Макаров Б. И. Измерение температуры поверхности твердых тел.- М.: Энергия, 1979.- 96 с.

111. Куритнык И. П., Фединец В. А., Стаднык Б. И., Гиль Б. И. Приборы для измерения температуры поверхностей.- М., 1986,- 40 е.- (Обзорн. информ./ ЦНИИ ТЭИприборостроения, ТС-6; Вып. 1).

112. Nusselt W. Der Wärmeübergang in der Verbrennungslcraftmaschine.-VDI-Zschr., 1925, Bd. 67, 28.

113. Кочо С. Исследование теплообмена в рабочем пространстве мартеновской печи.- Сталь, 1950, №3.

114. Масаясу С. Способ измерения количества тепла.- Патент Японии №16595/68.

115. Лакенс, Инкропера. Метод разделения конвективного и лучистого потоков тепла к стенке.- Ракетная техника и космонавтика. Перевод, 1972, №3, т. 10.

116. Конаков П. К. и др. Теплообмен в камерах сгорания паровых котлов.- М.: Речной транспорт, i960.- 216 с.

117. Филимонов С. С., Хрусталев Б. А., Адрианов В. Н. Измерение конвективной и лучистой составляющих методом двух радиометров.- В кн.: Конвективный и лучистый теплообмен. М.: Изд-во АН СССР, 1960, с. 133-144.

118. Филимонов С. С. и др. О теоретических основах метода двух радиометров,- ЖТФ, 1960, №6, т. XXX. С. 690-699.

119. Черноголов А. П., Гущин С. Н., Фетисов В. Б. Конструкция зонда для раздельного определения конвективной и лучистой теплоотдачи, скорости и температуры потока газов.- Тр. ин-та металлургии УФ АН, 1966, вып. 13.

120. Маслов Я. Ф. Методика одновременного измерения конвективного и лучистого тепловых потоков в проницаемые стенки.- В сб.: Теплофизические свойства и газодинамика высокотемпературных сред, М.: Наука, 1972.

121. Ботневский В. Л. Расчет относительных величин лучистой и конвективной составляющих теплового потока // Исследование явлений переноса в сложных системах: Минск, ИТМО АН БССР, 1974.

122. Геращенко О. А. Основы теплометрии.- Киев: Наук, думка, 1971.192 с.

123. Горяинов Л. А. Исследование сложного теплообмена в охлаждаемом канале.- Тр. ЛИИЖТ, М.: Трансжелдориздат, 1958, вып. 160.

124. Филимонов С. С. и др. Экспериментальное исследование теплообмена в топочных камерах.- Теплоэнергетика, 1955, №7, с. 30-32.

125. Колченогова И. П., Шорин С. Н. Интенсификация теплообмена при сжигании газа.- Газовая промышленность, 1959, №2.

126. Кумсков В. Т. Теплообмен в малогабаритных камерах сгорания.-Тр. МИИЖТ, М.: Высшая школа, 1970, вып. 312.

127. Тимофеев В. Н., Успенский В. А. Конвективный теплообмен при горении газового топлива.- Изв. АН СССР, 1956, №9, с. 111-114.'

128. Крэлл, Сперроу. Турбулентный теплообмен в областях отрыва и присоединения потока и развития течения после присоединения к круглой трубе.- Тр. амер. о-ва инженеров-механиков. Сер. Теплопередача, 1966, №1, с. 73-81.

129. Земаник, Дугалл. Местный теплообмен за участком резкого расширения круглого канала.- Тр. . амер. о-ва инженеров-механиков. Сер. Теплопередача, 1970, №1, с. 54-62.

130. Михайлов П. М., Сабуров Э. Н. Исследование конвективного теплообмена в вихревых нагревательных устройствах.- Изв. вузов. Энергетика, 1966, №11, с. 110-113.

131. Исследование конвективного теплообмена в секциях на модели: Отчет / ВНИИМТ; Руководители А. В. Арсеев, JI. И. Алексеев.- Свердловск, 1968.27 с.

132. Определение конвективной составляющей тепловосприятия термозонда: Отчет / ВТИ; Руководители Э. С. Карасина, Б. А. Агресс.- М.: 1971. 34 с.

133. Лучистый теплообмен: Методы и приборы исследования лучистого теплообмена: Межвуз. сб. науч. тр. Калининград, 1974, 155 с.

134. Сторожук Я. П., Антоновский В. П. Определение полусферического потока от факела пламени радиометром с малым углом видения.- ИФЖ, 1964, №7, с. 87-91.

135. Адрианов В. Н. Радиометрический прибор для измерения лучистых потоков // Конвективный и лучистый теплообмен.- М.: Изд-во АН СССР, 1960, с. 145-149.

136. Дьячков Б. Г. Проблема факела в металлургической теплотехнике // Итоги науки и техники. Вып. „Металлургическая теплотехника. Контрольно-измерительные приборы и автоматизация металлургического производства."-М., 1967,- 123 с.

137. Пикашов В. С. Исследование лучистого теплопереноса в газовых печах и разработка методов его контроля.- Автореф. диссерт. на соиск. степ, канд. техн. наук,- М., 1971.- 29 с.

138. Карасина Э. С., Агресс Б. А. Определение конвективнойсоставляющей тепловосприятия термозонда.- Теплоэнергетика, 1976, №8, с. 81-83.

139. Пикашов В. С., Еринов А. Е., Геращенко О. А. Радиационные пирометры с диафрагменной оптикой без конденсирующих устройств для контроля параметров переноса энергии излучением.- В сб.: Лучистый теплообмен. Калининград, 1974, с. 134-147.

140. Новые приборы для исследования свойств теплового излучения / О. А. Геращенко, В. Г. Карпенко, Ф. Л. Лазовский и др. В сб.: III Всесоюзное совещание по лучистому теплообмену. Краснодар, 1975, с. 107-116.

141. Эстеркин Р. И., Иссерлин А. С., Певзнер М. И. Теплотехнические измерения при сжигании газового и жидкого топлива: Справочное руководство.- 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Недра, 1981.- 424 с.

142. Горяинов Л. А. Методы разделения сложного теплообмена.- Тр. МИИЖТ, М.: Высшая школа, 1965, вып. 189.- 217 с.

143. Гаркавый Е. В., Павловский А. К. Измерение лучистых тепловых потоков // Тепло- массоперенос при высоких температурах.- Минск, 1973.

144. Мак-Адамс В. X. Теплопередача.- М.: Металлургиздат, 1961.- 686 с.

145. Воронкова Е. М., Гречушников Б. Н., Дистлер Г. И., Петров И. П. Оптические материалы для инфракрасной техники: Справочное издание.- М.: Наука, 1965.- 335 с.

146. Дружинин Г. М. Экспериментальное исследование влияния конструкций промышленных газогорелочных устройств на теплоотдачу от факела.- Автореф. диссерт. на соиск. степ. канд. техн. наук.- Свердловск, 1973.-28 с.

147. Пеннер С. С. Количественная молекулярная спектроскопия и излучательная способность газов.- М.: Изд-во иностр. лит., 1963.- 494 с.

148. Пехович А. И., Жидких В. М. Расчеты теплового режима твердых тел.- Л.: Энергия, 1976.- 352 с.

149. Черноголов А. И. Приборы для измерения потоков тепла в высокотемпературных печах.-Заводская лаборатория, 1949, 15,2.

150. Иванцов Г. П. Нагрев металла,- Свердловск: Металлургиздат, 1948.192 с.

151. Автоматизация металлургических печей / В. Ю. Каганов, О. М. Блинов, Г. М. Глинков, В. А. Морозов. М.: Металлургия, 1975,- 376 с.

152. Поскачей А. А., Чарихов Л. А. Пирометрия объектов с изменяющейся излучательной способностью.- М.: Металлургия, 1978,- 200 с.

153. Drury M. D., Percy К. P., Land T. Pyrometer for surface temperature measurement- J. Iron and Steel Instruments, 1951, n. 11, p. 245.

154. Fastie W. G. An emissivity independ radiation pyrometer.- J. Opt. Soc. America, 1951, n. 37.- p. 872.

155. Ketsall D. An automatic amissivity compensed radiation pyrometer.- J. Scient. Instruments, 1963, v. 40, n. 1.- p. 1-4.

156. Nutter D.- Mechanical Engn., 1972, n. 7.- p. 12-15.

157. Бутковский А. Г., Вольфман И. Б., Климовицкий М. Д. и др. -Автоматика и телемеханика, 1975, №2.- с. 102-108.

158. Чарихов JI. А., Островский JI. А., Климовицкий М. Д. и др. В кн.: Автоматизация металлургического производства: Темат. отрасл. сб. №3 / МЧМ СССР. М.: Металлургия, 1974.- с. 129-136.

159. Pattison J. R.- J. Iron and Steel Instruments, 1959, n.38.- p.45.

160. Денисов M. А., Шкляр Ф. P., Михалев Г. А. Математическая модель расчета нагрева металла в печах с шагающим подом. Сообщение 1.- Изв. вузов. Чернаяметаллургия, 1980, № 10, с. 96-99.

161. Денисов М. А., Михалев Г. А., Шкляр Ф. Р., Кузовников А. А. Математическая модель расчета нагрева металла в печах с шагающим подом. Сообщение 2.- Изв. вузов. Черная металлургия, 1980, № 12, с. 97-101.

162. Теория тепломассообмена: Учебник для вузов / Под ред. А. И. Леонтьева- М.: Высшаяшкола, 1979.- с. 96.

163. Денисов М. А., Булатов А. Т., Краснов А. В. и др. Исследование тепловой работы и реконструкция методических толкательных печей стана 800.- Сталь, 1984, №7, с. 89-91. Steel in the USSR / British Library, London /, 1984, vol. 14, No. 7, p. 355-358.

164. Денисов M. А., Емченко В. С., Михалев Г. А. и др. Усовершенствование тепловой работы и рекострукция печи с шагающим подом.- Сталь, 1988, №2, с. 98-102.

165. Денисов М. А. Модель расчета внешнего теплообмена в печи со сводовым отоплением плоскопламенными горелками // Проблемы теплотехники металлургических процессов и агрегатов: Тез. докл. научно-техн. конференции. Свердловск. 1977, с. 43-44.

166. Денисов М. А. Расчетное сравнение способов учета селективности оптических свойств среды в задачах лучистого теплообмена,- ИФЖ, 1976, №5, с. 893-894.

167. Денисов М. А. Обобщенные угловые коэффициенты скрещивающихся цилиндров // Проблемы теплотехники металлургическихпроцессов и агрегатов: Тез. докл. Уральской научно-техн. конф. Свердловск. 1971, с. 63.

168. Денисов М. А. Расчетное сравнение способов учета селективности //Проблемы теплотехники металлургических процессов и агрегатов: Тез. докл. научно-техн. конференции. Свердловск. 1975.

169. Денисов М. А., Михалев Г. А., Шкляр Ф. Р., Кузовников А. А. Расчет нагрева заготовок в печах с шагающим подом // Применение вычислительных средств для расчета металлургических агрегатов: Тез. докл. научно-техн. конференции, Свердловск, 1980, с. 26-28.

170. Денисов М. А. Модель интегральных характеристик селективного излучения неизотермической газовой среды и стенок // На передовых рубежах науки и инженерного творчества: Тр. второй Международной научно-техн. конференции. Екатеринбург. 2000, с. 327-328.

171. Гольдфарб Э. М., Кравцов А. Ф., Радченко И. И. и др. Расчеты нагревательных печей / Под ред. Тайца Н. Ю. Киев.: Гостехиздат УССР, 1958. 422 с.

172. Зобнин Б. Ф. Нагревательные печи (теория и расчет). М.: Машиностроение, 1964, 311 с.

173. Зобнин Б. Ф., Казяев М. Д., Китаев Б. И., Лисиенко В. Г. и др. Теплотехнические расчеты металлургических печей / Под ред. Телегина А. С. 2-е изд. М.: Металлургия, 1982. 360 с.

174. Мастрюков Б. С. Теория, конструкции и расчеты металлургических печей. Т. 2 / Под ред. Кривандина В. А. М.: Металлургия, 1978. 272 с.

175. Справочник конструктора печей прокатного производства. Т 1 и 2 / Под ред. Тымчака В. М. М.: Металлургия, 1970. 991 с.

176. Расчет нагревательных и термических печей: Справ. Изд. Под ред. Тымчака В. М. и Гусовского В. Л. М.: Металлургия, 1.983. 480 с.

177. Самойлович Ю. А., Гордон М. М., Пахалуев К. М. и др.- В кн.: Натрев и охлаждение стали. Теплотехника слоевых процессов. Сб. научных трудов / ВНИИМТ. М.: Металлургия, 1970, №23, с. 5-22.

178. Быков В. В., Гордон М. М., Заварова И. С. и др.- В кн.: Теплотехника металлургического производства. Сб. научных трудов / ВНИИМТ. М.: Металлургия, 1970, №22, с. 204-225.

179. Тайц Н. Ю., Розенгардт Ю. И. Методические нагревательные печи.-М.: Металлургия, 1964,- 539 с.

180. Гольдфарб Э. М. Теплотехника металлургических процессов.- М.: Металлургия, 1967.- 439 с.

181. Кривандин В. А., Марков Б. Л. Металлургические печи.- М.: Металлургия, 1977.- 464 с.

182. Казанцев Е. И. Промышленные печи: Справочное руководство для расчетов и проектирования.- 2-е изд., доп. и перераб.-М.: Металлургия, 1975.368 с.

183. Котов Ю. С., Прицкер Б. С.-Изв. вуз. Черная металлургия, 1974, №4, с. 154-158.

184. Вольфман И. Б., Ефроймович С. Ю., Климовицкий М. Д.- Изв. вуз. Черная металлургия, 1978, №9, с. 157-159.

185. Автоматизация методических печей. Булгак Л. И., Вольфман И. Б., Ефроймович С. Ю. и др. М.: Металлургия, 1981.- 196 с.

186. Hollander F., Huisman R. L.- Iron and Steel Eng., 1972, v. 49, n. 9, p.43.56.

187. Костогрызов В. С., Назарчук Н. М., Василевский И. Б.- В кн.: Автоматизация прокатных станов / Институт автоматики. М.: Металлургия,1974, с. 122-125.

188. Бутковский А. Г., Малый С. А., Андреев Ю. Н. Оптимальное управление нагревом металла. М.: Металлургия, 1972. 440 с.

189. Маковский В. А., Лаврентик И. И. Алгоритмы управления нагревательными печами. М.: Металлургия, 1977. 187 с.

190. Захаров Г. К., Булгак Л. И., Макашов В. В.- Металлург, 1975, №6, с.33.34.

191. Костик А. Дж. Усовершенствование тепловой работы нагревательных печей при помощи математической модели.- В кн.: Нагрев слябов: Сборник докладов на конф. по нагреву слябов / Пер. с англ. М.: Металлургия, 1977, с. 147-159.

192. Salter F. M., Costick J. A. Mathematical model of the heat transfer a reheating furnace.- Journal of the Institute of Fuel, 1974, v. 47, n. 390, p. 3-19.

193. Применение аналоговой вычислительной машины для моделирования нагрева металла в печах / В. В. Быков, M. М. Гордон, И. С. Заварова и др. В кн.: Теплотехника металлургического производства. Свердловск, 1970, с. 204-225 (Сб. науч. трудов /ВНИИМТ; №22).

194. Маковский В. А. Расчет на ЭВМ температуры нагрева металла в методической печи.- Изв. вузов.Черная металлургия, 1975, №1, с. 159-162.

195. Маковский В. А. Численная оптимизация тепловой работы нагревательной печи.- Изв. вузов.Черная металлургия, 1977, №4, с. 130-134.

196. Казанцев Е. И., Выпов Г. П., Гинкул С. И. Расчет с помощью ЭВМ оптимального температурного режима многозонной печи,- В кн.: Новое в обработке металла давлением. Киев: Техника, 1974, с. 140-145.

197. Расчет нагрева металла в печах с шагающим подом / Ю. Л. Голишев, В. Л. Гусовский, Э. М. Маметов и др.- Проектирование металлургических печей, 1976, №3, с. 125-135.

198. Иглунен В., Лефебр, Летамп В. Автоматизация печей с излучающим сводом / Eyglunent В. е. а; ВЦП-№6-17313; ГПНТБ №79/79006.26 е., ил.- Revue de metallurgie, 1978, v. 75, п. 3, p. 133-144.

199. Price John C. Temperature control for slab reheat furnace.- Iron and Steel Eng., 1980, n. 9,p. 59-64.

200. Каганов В. Ю., Оркин В. M. Приближенные методы расчетапрямой задачи» при оптимизации нагрева металла.- Изв. вузов. Черная металлургия, 1972, №1, с. 164-168.

201. Эльке Н. И. Расчет нагрева металла в проходных печах при статистических возмущениях.- Изв. вузов. Черная металлургия, 1977, №2, с. 140-143; №24, с. 117-120.

202. Алгоритмизация нагрева металла в кольцевых печах / Сидорин Г. Н., Рудковский В. В., Гольдфарб Л. Э.- Проектирование металлургических печей, 1978, №6, с. 81-85.

203. Метод расчета лучистого теплообмена в методических нагревательных печах / А. С. Невский, Л. А. Неживых, М. М. Мельман.-Металлургическая теплотехника: 1975, №4, с. 115-120.

204. Вольфман И. Б., Глинков Г. М., Климовицкий М. Д. Математическая модель процесса нагрева металла в печах с шагающими балками и подом.- Изв. вузов. Черная металлургия, 1979, №7, с. 134-137.

205. О математическом моделировании режима нагрева металла / А. К. Соколов.- В кн.: Тепломассообмен в промышленных установках. Иваново, 1972, с. 13-17 (Темат. сб. науч. трудов / Ивановский энергетический ин-т, промтеплоэнергетический фак-т; №1).

206. Оптимизация теплового режима секционной печи, основанная на ее математической модели / Ф. Р. Шкляр, Е. А. Гинзбург, М. А. Раева.-Металлургическая теплотехника, 1974, №3, с. 77-81.

207. Бутковский А. Г., Глинков М. А., Круашвили 3. Е. и др. Оптимальное проектирование с помощью ЭВМ основа фундаментальной теории печей,- Изв. вузов. Черная металлургия, 1974, №5, с. 163-165, №11, с. 170-174, 1975, №1, с. 163-165.

208. Иванов Ю. И., Климовицкий М. Д. Субоптимальное управление нагревом металла.- Изв. вузов. Черная металлургия, 1974, с. 166-169.

209. Панферов В. И. Об оптимальном нагреве металла, покрытого значительным слоем окалины.- М., 1981.- 8 е.- Рукопись представлена Магнитогорским горно-металлургическим ин-том. Деп. в ин-те Черметинформация 04.03.81, № 1173.

210. Исследование влияния окисления на процесс нагрева металла / Ю. С. Борбоц, В. М. Ольшанский, Л. А. Гузов.- В кн.: Металлургия и коксохимия. Киев, 1980, с. 67-73 (Республик, межведомств, научно-техн. сборник; №68).

211. Разработка методов оптимизации расхода тепла по длиненагревательных печей проходного типа: Отчет / ВНИИМТ; Руководитель Ф. Р. Шкляр.- №ГР 70007118.- Свердловск, 1972.- 179 с.

212. Расчет нагрева металла в мощных методических печах / И. В. Ждановская, В. М. Малкин,- Повышение производительности и экономичности работы тепловых металлургических агрегатов, 1982, с. 70-75.

213. Щапов Г. А., Кириллов Е. С., Мокашев В. В. Метод расчета температуры металла при двухстороннем нагреве в методических печах.- Изв. вузов. Черная металлургия, 1978, №5, с. 168-171.

214. Korndörfer U. und Günter R. Mathematisches Modell rur Berechnung des Einflusses der Gleitschienen auf die Temperaturvertielung im Wärmgut bei Durchlauföfen.- Gas Wärme International, 1975, Bd. 24, n. 10, s. 415-419.

215. Günter R, Jeschar R, Pötke W., Schupe W. Beispiele fur die Anvendung mathematischer Ofenmodelle.- Gas Wärme International, 1974, Bd. 23, n. 10, s. 381-388.

216. Ануфриев В. Г., Булатов А. Т., Котляревский Е. М. и др. Использование математических моделей для разработки экономичных режимов нагрева металла в проходныхлечах.- Сталь, 1980, №10, с. 884-888.

217. Минаев А. Н., Решетняк С. И., Ольшанский В. М. Исследование теплообмена в печи с шагающим подом.- В кн.: Математические методы тепломассопереноса. Днепропетровск, 1979, с. 77-82.

218. Хакль Ф., Уссар М. Промышленный метод расчета настационарных тепловых процессов в термических печах,- Черные металлы. Пер. с немецкого "Stahl und Eisen", 1975, п. 24, с. 20-25.

219. Fitzgerald F., Sheridan A. T. Prediction temperature and heat transfer distribution in gasfired pusher reheating furnaces.-Journal of the Institute of Fuel, 1974, v.47, n. 390, p. 21-27.

220. Veslocky Timothy A. Development and verification of a slab reheating furnace mathematical model- Iron and Steel Eng., 1982, v. 59, n. 4, p. 46-51.

221. Бровкин JI. А., Коленда 3. С., Гнездов Е. H. К решению сопряженной задачи теплообмена в проходных печах,- Изв. вузов. Черная металлургия, 1981, №11, с. 125-128.

222. Расчет теплообмена в секционной печи / Ф. Р. Шкляр, В. И. Тимофеев, М. В. Раева.-В кн.: Теплофизика и теплотехника в металлургии. Свердловск, 1969, с. 220-226 (Сб. научн. трудов / ВНИИМТ; №19).

223. Исследование и расчет теплообмена в зонах методических печей / Щапов Г. А., Зарубина С. С., Мокашев В. В. и др. В кн.: Проблемы факела в металлургических печах. М., 1978, с. 80-85 (Научные труды МИСиС; №87).

224. Костик Дж. Усовершенствование конструкции нагревательных печей с помощью математической модели.- В кн.: Экспресс-информация. Черная металлургия, 1974, №6, реф. №43, с. 1-10.

225. Математическая модель нагрева фасонных заготовок в печи с шагающим подом при стационарных условиях / JI. А. Гольдберг, В. JI. Гусовский, Е. И. Погудина.- Проектирование металлургии, печей, 1976, №4, с. 52-61.

226. Математические модели нагрева металла в проходных печах / Вольфман И. Б., Захаров Г. К. В кн.: Автоматизация металлургического производства, 1977, №6, с. 99-105.

227. Быков В. В., Франценюк И. В., Хилков Б. М., Щапов Г. А. Выбор режимов нагрева металла.- М.: Металлургия, 1980.- 168 с.

228. Вельк Г. Определение локальных балансовых температур и распределения подачи топлива на разомкнутых математических моделях печей.- Черные металлы, 1976, №23, с. 3-7.

229. Behrens H. A. Der Walzwerksstobofen.- Gas Wärme Int., 1980, Bd. 29, n. 6, s. 303-314.

230. Применение вычислительной техники на металлургическом заводе / С. Т. Плискановский, В. А. Маковский, В. Я. Кожух и др.- М.: Металлургия, 1973.-272 с.

231. Кламмер Г., Шупе В. Нагрев слябов в печах различной конструкции.- Черные металлы: Пер. с немецкого, 1980, №20, с. 8-12.

232. Оптимизация нагрева металла в методических печах / М. Д. Климовицкий.- Автоматизация металлургического производства, 1976, №4, с. 135-141.

233. Hollander F., Zuurbier S. P. A. Design, development and performance of online computer control in a 3-zone reheating furnace.- Iron and Steel Eng., 1982, v. 59, n. 1, p. 44-52.

234. Сорока Б. С., Егорова В. M. Сопоставление эффективности режимов теплообмена в топливных печах.- ТВТ, 1980, №3, с. 612-619.

235. Лисиенко В. Г., Волков В. В., Гончаров A. JI. Математическое моделирование теплообмена в печах и агрегатах,- Киев: Наук, думка, 1984.232 с.

236. Горбунов А. Д. Исследование процессов теплопереноса с подвижными границами фазовых превращений,- Автореф. диссерт. на соиск.степ. канд. техн. наук.- Томск, 1972.- 27 с.

237. Израилев Ю. А., Лубны-Герцык А. А. Метод и алгоритм решения 3-мерной задачи нестационарной теплопроводности в телах произвольной формы.- Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт, 1976, №5, с. 116-121.

238. Лисиенко В.Г., Скуратов А. П., Фотин В. П., Волков В. В. Узловое решение задачи по нагреву металла с использованием локальных характеристик теплообмена при сложных граничных условиях.- Изв. вузов. Черная металлургия, 1977, №4, с. 106-111.

239. Pai В., Michelfelder S., Spalding D. Prediction of furnace heat transfer with a three dimensional mathematical model.- Int. Journal Heat and Mass Transfer, 1978,v. 21, n. 5, p. 571-580.

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

241. Лисиенко В. Г., Волков В. В., Гончаров А. Л. Математическое моделирование теплообмена в печах и агрегатах.- Киев: Наук, думка, 1984.232 с.

242. Совершенствование методов расчета внешнего теплообмена в металлургических печах / А. X. Боковикова, А. С. Невский, Ф. Р. Шкляр и др,-Металлургическая теплотехника, 1979, №8, с. 112-118.

243. Разработка методов расчета и анализа различных схем и режимов нагрева металла в мощных методических печах прокатных цехов: Отчет / ВНИИМТ; Руководитель В. М. Малкин.- № ГР 77011206, инв. №806494,-Свердловск, 1979.-221 с.

244. Гуди. Атмосферная радиация.- М.: Мир, 1966.- 522 с.

245. Кондратьев К. Я. Лучистый теплообмен в атмосфере.- Л.: ГИМИЗ, 1956.- 420 с.

246. Тьен К. Л. Радиационные свойства газов.- В кн.: Успехи теплопередачи. М.: Мир, 1971, т. 5, с. 280-360.

247. Теплообмен излучением: Справочник / Блох А. Г., Журавлев Ю. А., Рыжков Л. Н. -М.: Энергоатомиздат, 1991.- 432 с.

248. Зигель Р., Хауэлл Дж. Теплообмен излучением.- М.: Мир, 1975,936 с.

249. Edwards D. К., Balakrishnan A. Nongray radiative transfer in a turbulent gas layer.- Ibid., 1973, 16, n. 5, p. 1003-1015.

250. Зенысовский А. Г., Зюльков А. И. К вопросу сложного теплообмена в селективно-поглощающей среде.- Сб. науч. тр. MB МИ, 1971, вып. 11, с. 205209.

251. Эдварде Д. К. и др. Лучистый теплообмен в неизотермических несерых газах.- Тр. амер. о-ва инженеров-механиков. Сер. Теплопередача, 1967, №3, с. 26-39.

252. Edwards D. К., Balakrishnan A. Thermal radiation by combustion gases.- Int. J. Heat Mass Transfer, 1973, 16,n. 1, p. 25-40.

253. Plass G. N. Models for spectral band absorption.- J. Opt. Soc. Amer. 1958, 48, n. 10,p. 690-703.

254. Malkmus W., Thomson A. Infrared emissivity of diatomic gases for the anharmonic vibration rotator model.- J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, 1962, 2, n. l,p. 17-39.

255. Malkmus W. Infrared emissivity of carbon dioxide (4.3-jj. band).- J. Opt. Soc. Amer. 1963,53, n. 8, p. 951-961.

256. Malkmus W. Infrared emissivity of carbon dioxide (2.7-jj. band).- J. Opt. Soc. Amer. 1964,54, n. 6, p. 751-758.

257. Penner S. S., Sepucha R. C., Lowder J. E. Approximate calculation of spectral absorption coefficient in infrared vibration-rotation spectra.- J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, 1970, 10, p. 1001-1010.

258. Kunitomo Т., Niinai s. Narrow band model parameters in carbon dioxide 2,7 micron band.- Jap. J. Appl. Phus., 1972, 11, n. 4, p. 505-509.

259. Kunitomo Т., Osumi M., Tambara N. The narrow band model parameters of the C02 4.3 micron band.-In: Proc 5th int. Heat Transfer Conf. (September 3-7, 1974, Tokyo, Japan), 1974, p. 6-10.

260. Детков С. П., Волков В. В. Квантово-механические расчеты инфракрасных спектров газов. Полоса 4,3 мкм углекислого газа.- Свердловск, 1974,- 77 е.- Рукопись деп. в ВИНИТИ 20.06.74, №1702-74 Деп.

261. Попов Ю. А., Шварцблат Р. Л. Радиационные характеристики водяного пара и углекислого газа.- Теплофизика высоких температур, 1973, 11, №4, с. 741-749.

262. Попов Ю. А. Применение статистической модели полос к расчету радиационных характеристик неоднородного и неизотермического газов.- Там же, 1974, 12, №4, с. 790-796.

263. Ludwig С. В., Malkmus W., Reardon I. Е., Thomson I. A. Hendbook ofinfrared radiation from combustion gases.- Washington, 1973.- О (NASA; SP-3080).

264. Leckner В. The spectral and total emissivity of water vapor and carbon dioxide.- Ibid., 1972, 18, p. 33-48.

265. Leckner B. The spectral and total emissivity of carbon dioxide.-Combustion and Flame, 1971, 17, p. 37-44.

266. Шак А. Промышленная теплопередача.- M.: Металлургиздат, 1961.524 с.

267. Schack А. Strahlung von leuchtenden Flammen.- Z. techn. Phys., 1925, 6, S. 530-538.

268. Hottel H. C., Sarofim A. F. Radiative transfer.- Mc. Grow-Hill Сотр., New York, 1967,- 519 p.

269. Beer J. M. Methods for calculating radiative heat transfer from flamer in combustors and furnaces.- In: Heat Transfer in Flames.- Washington: Scripta Book Сотр., 1974, p. 29-45.

270. Пирс В. E., Эмери А. Ф. Теплопередача тепловым излучением и вынужденной ламинарной конвекцией к поглощающей жидкости во входном участке трубы.- Тр. амер. о-ва инж.-мех., сер. Теплопередача, 1970, №8, с. 7584.

271. Bevans J. I. and Dunkle R. V. Radiant interchange within an enclosure.-J. Heat Transfer, 1960, C82, p. 1-19.

272. Edwards D. K. Radiation interchange in a nongray enclosure containing an isothermal carbon-dioxide-nitrogen gas mixture.- J. Heat Transfer, 1962,C84, p. 1-11.

273. Greif R. Energy transfer by radiation and conduction with variable gat properties.- Intern. J. Heat Mass Transfer, 1964, n. 7, p. 891-900.

274. Nichols L. D. Temperature profile in the entrance region of an annulai passage considering the effects of turbulent convection and radiation.- .- Intern. J Heat Mass Transfer, 1965, n. 8, p. 589-608.

275. Хоттель X. С. Некоторые простые модели теплообмена излучением в топках.- Инж. физ. журн., 1970, 19, №3, с. 441-452.

276. Hottel Н. С., Sarofim A. F. The status of calculation of radiation frorr non-luminous flames.- J. Inst. Fuel, 1973, 46, n. 388, p. 295-300.

277. Johnson T. R., Beer J. M. The zone method analysis of radiant heai transfer: a model for luminous radiation.- Ibid., p. 301-309.

278. Steward F. R., Cannon P. The calculation of radiative heat flux in гcylindrical furnace using the Monte Carlo method.- Int. J. Heat Mass Transfer, 1981, 14, n. 2, p. 245-262.

279. Steward F. R., Guruz H. K. Mathematical simulation of an industrial boiler by the zone method of analysis.- In: Rep. Int. Seminar: Heat Transfer from Flames, Aug. 27-31, 1973, Trogir-Yugoslavia.

280. Pieri G., Sarofim A. F., Hottel H. C. Radiant heat transfer in enclosures: extension of Hottel Cohen zone method to allow for concentration dradients.- J. Inst. Fuel., 1973, 46, n. 388, p. 321-330.

281. Хрещик И. Г. Численный расчет лучистого теплообмена в цилиндрической камере, заполненной поглощающей средой с учетом селективности спектра.-В кн.: Вопросы лучистого теплообмена, 1973, вып. 54, с. 36-47.

282. Ключников А. Д. Лучистый теплообмен между селективно излучающей изотермической газовой средой и серой стенкой.-Теплоэнергетика, 1966, №8, с. 68.

283. Теплообмен и тепловые режимы в промышленных печах: Учебное пособие для вузов / А. Д. Ключников, В. Н. Кузьмин, С. К. Попов.- М.: Энергоатомиздат, 1990.- 176 с.

284. Журавлев Ю. А., Лисиенко В. Г., Китаев Б. И. Исследование и модель теплообмена в рабочем пространстве пламенной печи с учетом селективности поля излучения,- Изв. вузов. Черная металлургия, 1971, №8, с. 165-170.

285. Журавлев Ю. А., Лисиенко В. Г. Учет селективности излучения при постановке зональных расчетов теплообмена в камерах сгорания,- Изв. СО АН СССР, Сер. техн. наук, 1975, №8, вып. 2, с. 83-89.

286. Серохвостов А. А. Теплообмен излучением с учетом селективности газового спектра.- Изв.вузов. Черн. металлургия, 1970, №6, с. 137-142.

287. Алгоритм и программа зонального расчета топочных камер / Э. С. Карасина, 3. X. Шраго, Т. А. Александрова, С. Е. Боревская.- В кн.: Тезисы докл. 4 Всесоюзн. конф. по радиационному теплообмену.- Киев: Наукова думка, 1978, с. 99.

288. Мак-Адамс В. X. Теплопередача.- М.: Металлургия, 1961,- 686 с.

289. Невский А. С. Теплообмен излучением в металлургических печах и топках котлов.- М.: Металлуриздат, 1958.- 368 с.

290. Иванцов Г. П. Теория и расчет излучения газового потока с переменной температурой по толщине.- Сб. науч. тр. НДИИЧМ, 1960, вып. 21.

291. Чуканова Л. А., Невский А. С. Экспериментальное исследование излучения газов при неравновесных температурах.- Сб. науч. тр. ВНИИМТ,1963, вып. 9, с. 158-168.

292. Шевелев В. М.- Изв. вузов. Черн. металлургия, 1963, №1, с. 187192.

293. Детков С. П., Виноградов А. В. Теплопередача излучением в слое газов С02, Н20 и их смеси.- АН СССР, Энергетика и транспорт, 1969, №3.

294. Блох А. Г. Теплообмен в топках паровых котлов.- Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд., 1984.- 240 с.

295. Ferriso С. С. and Ludwig С. В. J. of the Opt. Soc. of America, v. 54,1964, п. 5.

296. Голубицкий Б. М., Москаленко Н. И. Физика атмосферы и океана, 1968, №3.

297. Ждановская И. В. Совершенствование методов расчета и режимов работы нагревательных печей: Автореф. дис. канд. техн. наук.- Свердловск, 1985,- 22 с. '

298. Якоб М. Вопросы теплопередачи.- М.: ИИЛ, i960.- 517 с.

299. Кутателадзе С. С., Боришанский В. М. Справочник по теплопередаче.- М.: Госэнергоиздат, 1959.- 414 с.

300. Вафин Ф. М. Угловые коэффициенты лучистого теплообмена в цилиндрической и кольцевой полостях.- Теплофизика высоких температур, 1969, №4, с. 746-754.

301. Джонс. Угловые коэффициенты излучения между двумя сферами.-Теплопередача, 1965,-№1, с. 124-132.

302. Блох А. Г. Основы теплообмена излучением.- М.-Л.: Госэнергоиздат, 1962.- 332х.

303. Эккерт Э. Р., Дрейк Р. М. Теория тепло- и массообмена.- М.-Л.: Госэнергоиздат, 1961.- 680 с.

304. Рихтмайер В., Мортон К. Разностные методы решения краевых задач.- М.: Мир, 1972.- 418 с.

305. Самарский А. А. Теория разностных схем.- М.: Наука, 1977.- 656 с.

306. Юшков П. П. Численное интегрирование уравнений теплопроводности при замене краевых условий третьего рода разностными аналогами повышенной точности // Проблемы тепло- и массопереноса: М.: Энергия, 1970.

307. Vitacek Е,- Aplicace Matematiky, Praha, 1957, Sv. 2, с. 3.

308. Бондаренко В. А., Денисов М. А., Бабицкий М. С. и др. Повышениепроизводительности методических печей при нагреве слябов под контролируемую прокатку.- Черная металлургия. Бюл. НТИ, 1982, №9,с. 4547.

309. А. С. СССР №1703935А1, МКИ F27D1/18, Заслонка печи / М. А. Денисов, Г. К. Смолин; Заявл. 26.10.89; Опубл. 07.01.92; Бюл. №1.

310. Денисов М. А., Емченко В. С., Бакиев Ш. А. и др. Реконструкция роликовой подогревательной печи стана 150.- Сталь, 1987, №2, с. 106-108.

311. Адлер Ю. П., .Гуревич X. Г., Шварц А. Г. Планирование эксперимента и применение вычислительной техники в процессе синтеза резины.- М.: Химия, 1970.- 150 с.

312. К. М. Пахалуев и др. Нагрев и охлаждение стали, теплотехника слоевых процессов, М., Металлургия, 1970, №23, с. 101-110.

313. Тенденции развития печного оборудования для нагрева металла перед прокаткой за рубежом Бюл. ин-та „Черметинформация", 1976, №4, с. 721.

314. Исследование и отработка параметров работы печей с шагающими балками: Отчет / ВНИИМТ: Руководители работы В. В. Быков, Б. М. Хилков.-45-75, №Б5-65446,- Свердловск, 1976.- 63 с.

315. Денисов М. А. Отражающие экраны для пирометрии металлургических процессов // Теория и технология металлургического производства. Вып. 1: Межрегион, сб. научн. тр., Магнитогорск: МГТУ, 2001, с. 182-186.

316. Денисов М. А. Исследования по отработке конструкции печей с шагающим подом // Теория и технология металлургического производства. Вып. 1: Межрегион, сб. научн. тр., Магнитогорск: МГТУ, 2001, с. 198-200.

317. Щербинин В. И., Баженов А. В., .Дистергефт И. М. Расчет нагрева металла, движущегося навстречу потоку в трехмерных объемах печей // Тепломассообмен ММФ: Радиационный и комбинированный теплообмен. Минск, 1988.- с. 103-105.

318. Щербинин В. И. Трехмерная математическая модель радиационно-конвективного теплообмена для топки парогенератора. Известия СО АН СССР. Сибирский физико-технический журнал, Новосибирск, 1991.Вып. 5, с. И 8-121.

319. Отработка режимов двух ступенчатого нагрева заготовок в печах с шагающим подом стана 250 Нижне-Сергинского метзавода: Отчет/ВНИИМТ: Руководитель работы Б. М. Хилков-х/д №2332.- Свердловск, 1977.- 36 с.

320. Струченевский Б. Б., Руденко И. В., Овсюк И. И. Печи двух стадийного нагрева заготовок.-М.:Черметинформация,1979.-Сер. 13,вып.5.-21 с.

321. Тайц Н. Ю.,Николаева Н. П., Колюбакина Г. С. Безокислительный нагрев металла в топливных печах за рубежом.-М.:Черметинформация, 1968.-Сер.13,инф.4.-28 с.

322. Николаева Н. П. Исследования глубины обезуглероживания металла, нагреваемого в печах прокатных цехов за рубежом.- М.: Черметинформация, 1975.-Сер. 13, вып.1.- 32 с.

323. Гусовский В. JT. Печи с шагающим подом и сводовым отоплением фирмы "ЭРТЕЙ".-В кн.¡Усовершенствование конструкций нагревательных печей.-М.: Черметинформация, 1979.-Сер. 13, вып.З.- 16 с.

324. Walking beam billet reheating furnaces/ S. Deplano. Iron and Steel Engineer, 1980, July, p. 23-38.

325. Разработка рациональных режимов работы и конструктивных параметров печи стана 150 Белорецкого металлургического комбината: Отчет/ ВНИИМТ:Руководитель работы Г.А.Михалев-х/д №21.-Свердловск, 1982.-83 с.

326. Денисов М. А. Разработка конструкции печи со сводовым прямым нагревом металла// Металлургическая теплотехника. Т. 6: Сб. научн. трудов Национальной металлургической академии Украины, Днепропетровск:НметАУ, 2002, с. 14-16.-рус.

327. Денисов М. А. Способ мягкого контакта и приборы для измерения температуры поверхностей твердых тел.- Измерительная техника, 2003, №1, с.40-43.

328. Мучник Г. Ф. Методы теории теплообмена. Тепловое излучение.-М.: Высш. школа, 1974, 270 с.

329. Арутюнов В. А., Бухмиров В. В., Крупенников. С. А. Математическое моделирование тепловой работы промышленных печей.- М.: Металлургия, 1990,239 с.

330. Блох А. Г., Журавлев Ю. А., Рыжков JT. Н. Теплообмен излучением. Справочник.-М., 1991.-.Г'"-'"'" -г.-,.