Технические науки / Металлургия

Іванов В.І., Скачков В.О., Болюк С.В, Моісейко Ю.В.

Запорізька державна інженерна академія

ПІДВИЩЕННЯ НАДІЙНОСТІ РОБОТИ ЦИРКУЛЯЦІЙНИХ ВЕНТИЛЯТОРІВ ПАЛИВНИХ КОВПАКОВИХ ПЕЧЕЙ

Підвищення вимог до рівномірності нагрівання металу в паливних ковпакових печах для відновного відпалювання спричинює необхідність подальшого вдосконалення процесів теплообміну в їх робочому просторі. На якість нагрівання металу в печах даного типу суттєво впливає примусова циркуляція захисного газу, яка забезпечує її інтенсивне перемішування в підмуфельному просторі з подальшим обмиванням газовими потоками окремих шарів металу, що нагрівають, а також інтенсивне поглинання газом теплоти, що випромінюється стінками муфеля з подальшим рівномірним віддаванням цієї теплоти металу.

Стенди газових ковпакових печей з прямокутним муфелем для відпалювання сталі, що калібрують, в атмосфері захисного газу ПСО-09 обладнано циркуляційними вентиляторами відцентрового типа з вбудованим приводом. Головні вузли приводу вентиляторів обладнано системою рідинного охолоджування. Як охолоджуючу рідину використовують технічну воду, що подають під тиском 0,2 МПа. Підведення та відведення води в камерах охолоджування фланця верхнього опорного підшипника валу вентилятора і корпусу електродвигуна здійснюється за допомогою патрубків, радіально встановлених з двох боків від розділової перегородки, яка забезпечує послідовне обмивання охолоджуваних порожнин камер.

Практика експлуатації вказаної системи охолоджування вузлів приводу вентиляторів газових ковпакових печей показала, що під час їх роботи на внутрішній поверхні, що віддає теплоту, охолоджуваних порожнин спостерігається осадження шламу, а по досягненні температури води 50...60° С - відкладення солей жорсткості. Накопичення вказаних домішок в камерах охолоджування приводить до суттєвих порушень в роботі приводу вентилятора та подальшому виходу його з ладу. Окрім того, спостерігаються значні витоки теплових потоків через футерування стенду в зоні розташування циркуляційних вентиляторів, що супроводжується місцевим перегріванням і деформацією фланцевої камери верхнього опорного підшипника валу вентилятора, а також порушенням герметичності підмуфельного простору печі та, як наслідок, зневуглецюванням поверхневого шару відпалюваного металу.

Низькі експлуатаційні якості вузлів приводу циркуляційних вентиляторів також суттєво погіршують умови внутрішнього теплообміну у завантаженні відпалюваного металу та приводять до значної нерівномірності його нагрівання, збільшення тривалості відпалу та зниження продуктивності печі.

Тому для ковпакових печей даного типу запропоновано здійснити роздільну установку вентиляторів та електродвигунів їхнього приводу.

Роздільна установка циркуляційного вентилятора та його приводу передбачає розміщення електродвигуна поза зоною дії високих температур, а застосування клиноремінної передачі дозволяє відмовитися від водяного охолоджування його корпусу. Надійне охолоджування верхнього підшипникового вузла валу вентилятора сягається шляхом реалізації тангенціального підведення охолоджуючої води до нижньої частини камери охолоджування, виконаної без розділової перегородки. Це сприяє створенню в її робочому просторі обертально-поступального характеру руху потоків охолоджуючої рідини, що запобігає осадженню шламу на її стінках і надає його частинкам швидкість, яка є достатньою для видалення з верхньої частини камери охолоджування через вертикально розташований патрубок. Відсутність застійних зон в охолоджуваних порожнинах верхнього опорного підшипника валу вентилятора забезпечує надійне охолоджування його в процесі експлуатації.

Раціональне співвідношення довжини патрубка відведення охолоджуючої води та висоти камери охолоджування верхнього опорного підшипника валу вентилятора визначали на гідравлічній моделі, що виготовлено з дотриманням кінематичної подібності і подібності теплових процесів, а також під час використання води з якісними показниками, що відповідають показникам технічної води, яку використовують за виробничих умов.

Як показали результати експериментів на моделі, відсутність осадження частинок шламу на внутрішній поверхні камери охолоджування верхнього опорного підшипника валу вентилятора є коли довжина патрубка відведення охолоджуючої води дорівнює 0,90…0,95 висоти камери. Окрім того, встановлено, що коли температура охолоджуючої води підвищується до 50…60° С відкладення солей жорсткості в камері охолоджування також не спостерігається через створення витрати води, яка забезпечує залучення частинок солей жорсткості до руху всього її обсягу, що заповнює дану камеру.