Технические науки / Металлургия

Усенко Ю.И., Иванов В.И., Чепрасов А.И., Мосейко Ю.В.

О повышениИ эффективности использования тепловой энергии в КОЛПАКОВЫХ ПЕЧАХ

ПРИ отжигЕ стального проката

(Сообщение 2)

Национальная металлургическая академия Украины,

Запорожская государственная инженерная академия

На ряде металлургических предприятий стран СНГ для отжига стального проката в бунтах применяются одностопные колпаковые электропечи типа СГЗ, оснащенные нагревателями сопротивления одинаковой длины и поперечного сечения, которые равномерно размещены по высоте внутренней боковой поверхности нагревательного колпака в виде кольцевых поясов из ленточных зигзагов и объединены в две электрические зоны (по три пояса в каждой зоне).

Тепловая работа печей данного типа отличается существенной неоднородностью распределения температуры по высоте кладки колпака, а, следовательно, и наличием значительного перепада температуры по высоте стопы бунтов стального проката. В наиболее неблагоприятных условиях находится нижний бунт стопы, на скорость нагрева которого существенное влияние оказывают подстуживающее действие охлажденного стенда печи, а также начальная неравномерность распределения температуры по высоте кладки горячего нагревательного колпака, устанавливаемого на стенд печи.

Моделирование процесса внешнего теплообмена в печах данного типа [1] позволило установить, что равномерность подвода тепловой энергии к отдельным бунтам стального проката по высоте стопы достигается при выполнении электрических нагревателей сопротивления с различной длиной по высоте колпака, причем длина нагревателей сопротивления первого (нижнего) пояса составляет (24,8...31,3)%, второго пояса – (33,6...35,2)% и третьего пояса – (35,1...40,0)% общей длины нагревателей сопротивления данной зоны, а длина нагревателей сопротивления каждого пояса вышележащей зоны соответствует длине нагревателей сопротивления третьего пояса нижней зоны [2].

В условиях ОАО «Запорожский сталепрокатный завод» на ряде нагревательных колпаков печей типа СГЗ осуществили предлагаемое перераспределение установленной мощности. Результаты последующих промышленных испытаний подтвердили значительное повышение скорости нагрева отстающих точек нижнего бунта стального проката и существенное выравнивание температуры по высоте стопы бунтов в целом, что сопровождалось стабилизацией качественных показателей отожженного металла.

Дальнейшее повышение равномерности распределения температуры по высоте рабочего пространства печей данного типа можно достичь путем изменения величины термического сопротивления воздушного зазора между внутренней боковой поверхностью кладки нагревательного колпака и наружной боковой поверхностью муфеля. Его реализацию осуществляют размещением кольцевых поясов нагревателей сопротивления с переменным расстоянием относительно внутренней боковой поверхности кладки колпака, которое уменьшается в его осевом направлении от нижнего пояса к верхнему поясу [3], причем величину данного расстояния DR_i определяют с использованием формулы

,

где , - внутренний диаметр кладки нагревательного колпака и наружный диаметр муфеля, м, соответственно; n - количество кольцевых поясов нагревателей сопротивления; h_i - расстояние от i-го пояса нагревателей сопротивления до верхнего основания цилиндрической части нагревательного колпака, м; H - высота цилиндрической части нагревательного колпака, м.

Такое размещение нагревателей сопротивления позволяет осуществлять подвод наибольшего количества тепловой энергии к нагреваемому бунтовому (листовому) металлу, расположенному в зоне действия нагревателей сопротивления нижнего кольцевого пояса, минимально удаленного от наружной боковой поверхности муфеля, а, следовательно, увеличивать его температурный уровень. Одновременно в вышерасположенных кольцевых поясах нагревателей сопротивления достигается снижение подвода тепловой энергии к соответствующим участкам поверхности нагреваемого металла, а, следовательно, и снижение его температурного уровня в печи.

Последующими испытаниями на действующих электрических печах данного типа зафиксировано значительное повышение равномерности нагрева рулонов в вертикальном направлении стопы после перераспределения мощности по высоте нижней зоны колпака.

Литература:

1. Усенко Ю.И., Горшков Ю.Ф., Иванов В.И. Электротепловое моделирование внешнего теплообмена в колпаковой электропечи // Известия Вузов. Черная металлургия. - 1992. - № 4. - С.81-22.

2. Патент Украины № 15311. Колпаковая электропечь / Ю.И.Усенко, В.И.Иванов, В.И.Кулибанов и др. - Опубл. 1997. - Бюллетень № 3.

3. Патент Украины № 20908. Колпаковая электропечь / Ю.И.Усенко, В.И.Иванов, В.П.Грицай и др. - Опубл. 1998. - Бюллетень № 1.