про ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ
відпалЮВАННЯ СТАЛЕВОГО ДРОТУ в протяжних МУФЕЛЬНИХ
електропечах
(Повідомлення
I)
Національна
металургійна академія України, м. Дніпропетровськ,
У цеху металевих покриття ДМВО «Дніпрометиз» сталевий дріт перед гарячим
цинкуванням піддають рекристалізаційному відпалюванню у горизонтальних
протяжних муфельних електропечах непрямого нагрівання. Печі даного
типу обладнано стрічковими електронагрівачами та муфелями циліндрової форми
(кількістю 24 штук), що розташовують над нагрівачами. За довжиною робочого об’єму
печі електронагрівачі об’єднано у чотири зони регулювання температури: зони I і II – 850 °С; зона III – 840 °С; зона IV – 830 °С. Транспортування кожної
нитки відпалюваного дроту здійснюють через окремий муфель.
Як свідчить досвід
експлуатації електропечей зазначеного типу, відпалювання дроту супроводжується суттєвою
витратою електроенергії за наявності значних втрат теплоти випромінюванням
через кладку склепіння та бічних стін робочого об’єму.
У зв’язку з цим необхідним
було проведення комплексу розрахунково-експериментальних досліджень у напрямі
розробки раціонального температурного режиму печі, а також пошуку раціональних
конструктивних вирішень щодо її футеровки.
На першому етапі досліджень
здійснювали математичне моделювання процесу обробки дроту. Для цього було розроблено
алгоритм аналітичного пошуку раціонального температурного режиму відпалювання
дроту, що забезпечує одержання виробів з аналогічними показниками якості за
нижчої питомої витрати електроенергії. До основи алгоритму покладено рівняння
нагрівання термічно тонкого тіла під час променистого теплообміну на зовнішній
поверхні, яке записане у конвективній формі з коефіцієнтами тепловіддавання, які
залежать від температури робочого об’єму печі та поверхні металу. Алгоритм
реалізує відомий принцип управління протяжними електропечами [2], який
передбачає інтенсифікацію нагрівання металу в останніх зонах печей для
мінімізації енергетичних витрат на його проведення.
Адаптацію
запропонованого алгоритму до умов роботи протяжної електропечі, що розглядають,
здійснювали за результатами експериментальних дсліджень, проведених під час
відпалювання сталевого дроту за існуючим режимом і швидкості її транспортування,
яка дорівнює 18,9…27,3 м/хв. Як критерій ідентифікації приймали максимум
відхилення розрахункових значень температури дроту в зонах печі від
експериментальних, величина якого не повинна перевищувати 10 °С для режиму,
передбаченого технологічною інструкцією.
Далі визначали
ступінь збіжності розрахункових та експериментальних температурних режимів
нагрівання дроту для різних зон печі даного типу під час змінювання швидкості його
транспортування від 18,9 до 27,3 мм/хв за довжиною її робочого об’єму. Значення
максимального відхилення для різної швидкості транспортування дроту не
перевищує 20 °С, що свідчить про
адекватність запропонованої математичної моделі реальному процесу нагрівання
сталевого дроту в даних протяжних електропечах і можливість її використання для
дослідження температурних режимів відпалювання.
Під час розробки
раціонального температурного режиму відпалювання дроту враховували стійкість
пічного обладнання. У зв’язку з цим обчислювальному експериментові на ПЕВМ
передували дослідження, пов’язані з підвищенням стійкості футеровки склепіння та
бічних стін другої і третьої зон електропечі даного типу.
Розрахункові
дослідження передбачали визначення величини теплових втрат через футеровку склепіння
та бічних стін протяжної електропечі, а також температурного рівня на стиках
шарів футеровки від змінювання значень температури у робочому об’ємі
електропечі, товщини вогнетривкого та теплоізоляційних шарів футеровки з
урахуванням теплофізичних характеристик зазначених матеріалів [3].
Розглядали дев’ять
варіантів розміщення додаткових шарів теплоізоляційних волокнистих матеріалів у
вигляді прошивних матів (товщиною 0,05; 0,10; 0,15 і 0,20 м) на поверхні футеровки
склепіння і бічних стін протяжної електропечі.
Розрахунки
економічної ефективності, що виконано для кожного варіанту дозволили
встановити, що раціональним з позицій мінімізації теплових втрат і досягнення
найбільшого річного економічного ефекту можна визнати варіант з розміщенням
додаткових шарів теплоізоляційного матеріалу товщиною 0,15 м на склепінні та
бічних стінах печей даного типу.
Література:
1. Бутковский А.Г., Малый С.А., Андреев Ю.И.
Управление нагревом металла. – М.: Металлургия, 1981. – 27 с.
2. Панферов В.И., Безвуляк А.С., Кулаченков
Г.П. Управление нагревом металла в протяжных печах и агрегатах // Сталь. –
1991. – № 3. – С. 57-59.
3. Литовский Е.Я., Пучкелевич Н.А.
Теплофизические свойства огнеупоров. – М.: Металлургия, 1982. – 152 с.