Реферат: Исследование методов охлаждения садки колпаковой печи с помощью математического моделирования

Рис. 9

Более быстрый способ охлаждения садки колпаковой печи приведен на рис. 10.

В данном опыте, также использовались РКК от 1 до 4 на садку, но водородная среда в защитном газе была больше, чем в предыдущем, она составила 75 % всего газа.

Скорость охлаждения садки колпаковой печи увеличилась на 27,6 %.

Кривые охлаждения садки колпаковой печи при использовании РКК с содержанием водорода в защитном газе - 75 %

1- 1 РКК, 2 - 2 РКК, 3 - 3 РКК, 4 - 4 РКК

Рис. 10

На рис. 11 представлены результаты эксперимента, то есть кривые охлаждения полученные в полностью водородной среде защитного газа. Скорость охлаждения садки увеличилась на 30 % (по сравнению с охлаждением в среде защитного газа с 5 % Н2).

Кривые охлаждения садки колпаковой печи при использовании РКК с содержанием водорода в защитном газе - 100 %

1- 1 РКК, 2 - 2 РКК, 3 - 3 РКК, 4 - 4 РКК.

Рис. 11

По результатам исследований была составлена сводная таблица, в которой в обобщенном виде представлены результаты расчетного эксперимента (проводившегося на математической модели), при различном содержании водорода в защитной среде колпаковой печи и с использованием радиационно-конвективных конвекторных колец - РКК.

В табл. 24, также как и на графиках охлаждения, заметны положительные и отрицательные стороны того или иного эксперимента, проводимого на модели колпаковой печи ЛПЦ-5 применительно к условиям ММК. 

                                                                                                                              Таблица 24

Влияние различных факторов на скорость процесса охлаждения в колпаковой печи

Следовательно применение 100% Н2 и 4-х или 3-х радиационно-конвективных колец позволяют уменьшить длительность периода охлаждения на 53,58%.

4.2. Анализ результатов исследования устройства струйного охлаждения садки

Разработано устройство для охлаждения металла в одностопной колпаковой печи относится к термической обработке плотносмотанных рулонов тонколистовой холоднокатаной полосы, например жести, автолиста и может быть использовано в черной и цветной металлургии /2/.

Целью изобретения является ускорение процесса охлаждения металла в одностопной колпаковой печи.

Поставленная цель достигается тем, что используются не переносные, а стационарные вентиляторы, обеспечивающие централизованное питание всего отделения эжекторным воздухом для эвакуации продуктов сгорания из-под нагревательного колпака в период нагрева, которые подают по гибким шлангам воздух в общий коллектор, охлаждающего устройства, устанавливаемого в начале периода охлаждения сверху поверх муфеля и стенда причем на коллекторе, охватывающем в виде тора со всех сторон муфель, и отстоящем от него на расстоянии, 10-12 калибров диаметров отверстий, установлены параллельно образующей муфеля вертикальные стояки, имеющие ряд обращенных к поверхности муфеля и обеспечивающих подачу высокоскоростных струй эжекторного воздуха перпендикулярно к ней круглых или щелевых отверстий, причем верхние отверстия в стояках выполнены на уровне, превышающем верхний срез конвекторного кольца, установленного между вторым и третьим рулонами, на высоту данного кольца, причем общий коллектор расположен на 200-300 мм выше пода стенда и соединен вертикальными несущими и центрирующими стояками с верхней траверсой с установленной на ней проушиной для крюка мостового крана.

Данное устройство работает следующим образом. Мостовым краном устройство устанавливается на стенд колпаковой печи. Центрирующие вертикальные стояки обеспечивают строго вертикальное перемещение устройства вниз симметрично относительно муфеля. Кроме того, они же обеспечивают исключение возможности касания стояками обечайки муфеля и его смещения при подъеме устройства после окончания процесса охлаждения. С помощью направляющих  (карандашей) на стенде осуществляется фиксация общего коллектора относительно подвода эжектирующего воздуха. Гибким шлангом общий коллектор подключается к системе питания воздухом от эжекторного вентилятора, компрессора или турбовоздуходувки. Воздух выходит из отверстий, обращенных к охлаждаемой поверхности, в виде струй, перпендикулярных к муфелю. Высота стояков выбирается таким образом, чтобы верхний ряд отверстий был выше верхнего среза конвекторного кольца между вторым и третьим рулонами садки на высоту, равную высоте самого кольца.

Отверстия в коллекторах обеспечивают натекание струй на муфель снизу вверх, чтобы исключить попадание охлаждающего воздуха на песочный затвор. Для этой цели опоры поднимают коллектор на 200-300 мм над уровнем пода стенда колпаковой печи.

Струи, выходящие из отверстий в коллекторе и стояках интенсивно охлаждают муфель: коэффициент теплоотдачи при соударении струи с поверхностью, перпендикулярную к ней, в 5-6 раз выше, чем при движении воздуха параллельно (последнее имеет место при использовании охлаждающего колпака, когда просасываемый воздух движется вертикально в кольцевом зазоре). Указанный район муфеля характеризуется наивысшей скоростью движения защитной атмосферы в зазоре между боковой поверхностью двух нижних рулонов и внутренней плоскостью поверхности муфеля, так как здесь циркулирует более 60-70 % всего объема атмосферы. Кроме этого, в данном районе коэффициент теплоотдачи между защитным газом и муфелем наиболее высок, так как газ выходит из направляющего аппарата с высокой скоростью и ударяется о муфель изнутри.

Для увеличения скорости истечения струй из стояков и коллектора устройства для охлаждения садки колпаковой печи могут быть использованы компрессор или турбовоздуходувка, которые обеспечивают высокое давление воздуха питания и, как следствие, высокую скорость истечения струй из отверстий, что в свою очередь увеличивает коэффициент теплоотдачи.

Увеличение коэффициента теплоотдачи может быть повышено также за счет увлажнения воздуха с помощью эжектирования воды через трубку соединяющую общий коллектор с баком с водой.

Использование данной системы на одностопных колпаковых печах ЛПЦ-5 ММК (5 опытных отжигов) дало следующие результаты: при установке на печи, работающей с обыкновенными конвективными конвекторными кольцами (высотой 70 мм) длительность периода охлаждения сократилась на 21 % /4/.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15