Технічні науки / Металургія

Усенко Ю.І., Іванов В.І., Пульпинський В.Б., Чепрасов О.І.

Національна металургійна академія України, м. Дніпропетровськ,

Запорізька державна інженерна академія

РОЗРОБКА АЛГОРИТМУ ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ ВІДПАЛЮВАННЯ СТАЛЕВОГО ДРОТУ У протяжнИх

електропечах

У цеху металевих покриттів ВАТ «Дніпрометиз» сталевий дріт перед гарячим цинкуванням піддають відпалюванню в горизонтальних протяжних муфельних електропечах непрямого нагрівання.

Як свідчить досвід експлуатації електропечей даного типу, відпалювання дроту супроводжується суттєвою витратою електроенергії, що спричинює необхідність проведення корегування існуючого температурного режиму для даних агрегатів.

Для вирішення поставленого завдання досліджували теплову роботу протяжних електропечей із використанням розрахункового та експериментального методів. Авторами запропоновано алгоритм аналітичного дослідження процесу відпалювання сталевого дроту в печах даного типа, який містить процедуру пошуку раціонального температурного режиму, що забезпечує одержання продукту з аналогічними показниками якості за нижчої питомої витрати електроенергії. Алгоритм реалізує відомий принцип управління протяжними електропечами: мінімізація енергетичних витрат сягається шляхом інтенсифікації нагрівання металу в останніх по ходу його руху зонах електропечі.

Адаптацію запропонованого алгоритму до умов роботи горизонтальної протяжної електропечі здійснювали, використовуючи раніше одержані експериментальні дані. Як критерій ідентифікації приймали максимум відхилення між розрахунковими та експериментальними даними про температуру металу, значення якого не перевищує 10° С за режимом, передбаченим технологічною інструкцією.

Далі визначали ступінь збіжності значень температури за різними зонами електропечі даного типу для розрахункового та експериментального температурного режимів нагрівання дроту під час змінювання швидкості його транспортування від 18,9 до 27,3 мм/хвил по довжині робочого простору. Значення максимального відхилення температури печі для кожної досліджуваної швидкості транспортування дроту не перевищує 20° С, що дозволяє визнати адекватність запропонованої розрахункової моделі реальному процесу нагрівання металу в горизонтальних протяжних електропечах і з її використанням вивчати та корегувати температурні режими відпалювання металу в їх робочому просторі.

Під час подальшого теоретичного визначення раціонального температурного режиму нагрівання дроту в протяжних електропечах виходили з необхідності додержання нижченаведених умов:

- зниження питомої витрати електроенергії до мінімально можливого рівня із збереженням незмінних значень якісних показників металу;

- завершення процесу нагрівання сталевого дроту за температури 810 ± 5° С у кінці третьої зони печі, що дозволяє запобігти різкого охолоджування металу;

- обмеження температурного рівня електропечі значенням 900° С, що дозволяє уникнути передчасного виходу з ладу нагрівальних елементів.

Розрахунок розподілу температури по довжині досліджуваної протяжної електропечі починали від зони, останньої по ходу руху дроту, при цьому, виходячи з принципу економічного управління, вважали, що температура в останній зоні електропечі знаходиться на максимально припустимому рівні.

Під час обчислювального експерименту щодо визначення температурного режиму нагрівання дроту, який передбачає поліпшення техніко-економічних показників роботи протяжної електропечі даного типу та, в першу чергу, зниження питомої витрати електроенергії, здійснювали раціональний перерозподіл теплової потужності по довжині робочого простору досліджуваного агрегату. При цьому, задаючи кінцеве значення температури металу Т_к,1 для першої зони печі, методом послідовних наближень з використанням розробленого алгоритму обчислювали температурний рівень печі Т_печ,1 для даної зони. Коли умови ½Т_к,1 - Т_кр½ < 1° С і Т_печ £ 900° С було виконано, розрахунок температури печі для першої зони вважали завершеним. Далі переходили до розрахунку температурного рівня для другої зони з своєю кінцевою температурою нагрівання металу та завершували комплекс обчислень визначенням температурного рівня для третьої зони електропечі.

На другому етапі здійснювали експериментальну перевірку пропонованого температурного режиму. Випробування зафіксували різке збільшення теплового навантаження в другій і третій зонах протяжної електропечі, що негативно впливало на тривалість служби нагрівальних елементів відповідних зон.

Тому виконували корегування температурного режиму нагрівання по довжині робочого простору електропечі даного типу шляхом підвищення температури до 800° С в першій зоні і пониження до 880° С - в другій і третій зонах.

Результатами подальших промислових випробувань на протяжних електропечах даного типу була встановлена можливість реалізації скорегованого режиму нагрівання досліджуваного дроту в типовому технологічному процесі.