Сучасне металургійне виробництво характеризується наявністю високопродуктивних технологічних комплексів, що споживають велику кількість енергії та сировинних ресурсів, працюючих в умовах швидкозмінних технологічних параметрів [1].

           Робота методичних штовкаючих печей залежить від багатьох факторів: ритмічності роботы прокатного стана, марки нагріваємого металлу, массыи нагріваємого металлу та ін. Методичні печи можуть працювати з відхиленнями від номінального режиму. Моделювання процессів нагреву металла дозволяє оцінити вплив конкретних факторів та обрати наибільш приємлевий.

           Існуючі нагрівальні печи проекувалися больш 30 років тому під конкретний сортамент металлу з основною вимогою – забеспечення максимальної продуктивності. Температурні режими розраховували також на максимальну продуктивность. Эксплуатувати піч таким чином економічно доцільно тільки в тому випадку, якщо її продуктивність коливається в узкому діапазоні та близька до розрахункової. В сучасних умовах зменьшена кількість виплавляємого металлу. В печах гріются заготовки інших типорозмірів, використовується інше паливо. В зв'язку з цим доцільно розробити математичну модель і алгоритм, смоделювати режим нагреву заготовок данного сортаменту, визначити витрати палива на нагрев, питому витрату палива и питому витрату умовного палива.

            Розробити математичну модель нагреву металла в методичній печі, що на реально діючий печі дозволить розраховувати режими нагреву метала при розрізненому сортаменті і будь - якій марці сталі, що відрізняються від проектних.

           Для экономії часу та коштів на перебудову нагревательної печі, для работи с іншим сортаментом и маркою сталі доцільно розробити математичну модель і алгоритм, смоделювати режим нагреву заготовок данного сортаменту, визначити витрати палива та питому витрату умовного палива.

Суть роботы:

           Методична печ являєтся высокотемпературною технологічною установкою, що предназначена для нагреву заготовок під прокатку. Конструктивно печ складається із трьох зон – методичної, зварювальної (верхньої та нижньої) і томиільної. В печі заготовки лежать щільно одна до одної. В методичній та зварювальній зонах вони переміщюються по глісажним водоохолоджувальним трубам. В ціх зонах - двустороній несимметрічний нагрів металлу, оскільки, його інтенсивність зверху більша, ніж знизу. В томільній зоні металл, що лежить на монолітному поду, гріється зверху (витримується при постійній температурі поверхні заготовки).
Температурне поле заготовки міняється по товщині та в часі. Для моделювання нагреву металлу в методичній печі скористуємося дифференційним рівнянням теплопровідності, що описує одномірне температурне поле.

(1)

где - відповідно коефіцієнт теплопровідності, Вт/(м•К); теплоемність, Дж/(кг•К); щільність, кг/м3.
За початкові умови приймаємо розподілення температури по перерізу заготовки в початковий момент часу.

Граничні умови мають вид:

     - в методичній та зварювальній зонах:

            при х=0        

            при х=Lх        

     - в томільній зоні металл гріється при постійній температурі поверхні.

           Алгоритм розрахунку міри черноти газів оформлено у вигляді процедури.

           Розрахунок горіння палива виповнюється по окремій процедурі і дозволяє визначити потребуємую кількість кислродоносія для спалювання палива, вихід продуктів згоряння та їх склад. Ці данні використовуються для розрахунку приведенної черноти системи. Дифференційне рівняння (1) з умовами однозначності та граничними умовами розраховувалось кінцево-разносним методом з використанням метода прогонки [8, 9].

     Продуктивність печі визначаєтьсятся продуктивністю прокатного стана. При постійній продуктивності час нагреву залежитиме від маси заготовок, що гріються:

(2)

где G - маса заготовок в печі, кг; P - продуктивність печі, кг/с.

      Для печей, що маємо зараз, при відомих довжинах зон можно визначити час нагреву металла по зонам, скориставшись формулой (2).

      Таким чином, в результаті виконаних досліджень розроблено алгоритм та виповнено моделювання нагреву металла при постійній продуктивності печі та різній товщині заготовки. Зміна товщини заготовки приводить до зміни часу нагреву, що у відповідності з отриманним результатом може досятигатися зміною часу пребування металла в зонах печі. Це, в свою чергу призводить до зміни швидкості просунення металлу в печі. Зміна температурного режиму призводить до зміни экономічних показників роботи печі. В майбутньому планується виповнити дослідження на реальній методичній печі не тільки при постійній продуктивності, але і при змінній.

Перелік литератури

---

1. Ткаченко В.Н. Математическое моделирование, идентификация и управление технологическими процессами тепловой обработки материалов.- К: Наукова думка, 2008.- 244 с.
2. Розенгарт Ю.И., Потапов Б.Б., Ольшанский В.М., Бородулин А.В. Теплообмен и тепловые режимы в промышленных печах – Киев – Донецк: Вища шк., 1986.- 296 с.
3. Казанцев Е.И. Промышленные печи – М: Металлургия, 1975.-368 с.
4. Найзабеков А.Б., Талмазан В.А., Ахметгалина Н.В. Моделирование нагрева слябов в методических печах различной конструкции // Сталь.2010.№6. с. 66 - 69.
5. Пульпинский В.Б. Разработка и внедрение энергосберегающего режима нагрева металла в проходных печах методического типа // Электронный журнал энергосервисной компании «Экологические системы». 2005.№5.
6. Мастрюков Б.С. Теория, конструкции и расчеты металлургических печей, т.2 – М: Металлургия, 1986.- 376 с.
7. Самарский А.А. Введение в теорию разностных схем.- М: Наука, 1971.-552 с.
8. Гинкул С.И., Шелудченко В.И., Кравцов В.В., Палкина С.В. Тепломассообмен – Донецк: Норд-Пресс, 2006.- 298 с.
9. ...

---

ДонНТУ > Портал магистрів ДонНТУ | Головна