Підвищення ефективності роботи печей графітації електродних виробів - Автореферат

Завершальною технологічною стадією при виробництві вуглеграфітових виробів є процес графітації, сутність якого полягає у високотемпературній обробці цих виробів до 2500 - 3000 ОС в спеціальних печах графітації. Процес графітації є доволі енергоємним, витрати електроенергії при його здійсненні перевищують 5 тис.КВТ·год/т продукції, тому актуальним завданням є розробка енергозберігаючих регламентів графітації. Основні теоретичні і практичні результати отримані при виконанні робіт, повязаних з тематикою фундаментальних і прикладних досліджень, які упродовж останніх років проводяться в НДЦ “Ресурсозберігаючі технології” НТУУ “КПІ” разом з ВАТ “Укрграфіт” у напрямку розробки енергозберігаючих технологій при виробництві електродної продукції, а саме науково-дослідних робіт “Розробка методики і програмного забезпечення для розрахунків тривимірних нестаціонарних температурних полів в печах графітації і алюмінієвих електролізерах (державний реєстраційний № 0104U000858), “Розробка енергозберігаючого регламенту при виготовленні електродної продукції для металургійного виробництва” (державний реєстраційний № 0103U008050), які виконувалися згідно тематичного плану науково-дослідних робіт Міністерства освіти і науки України. Для досягнення поставленої мети вирішувались наступні задачі: комплексні промислові дослідження температурно-теплового режиму декількох кампаній печей графітації, які включали обґрунтування і вибір методу визначення температур, експериментальні виміри розподілу температур в різних елементах печі, визначення складових матеріального балансу та підведеної до печі потужності; чисельне моделювання та прогнозування температурних полів для будь-якого проміжку часу з урахуванням отриманих експериментальних вимірів температурно-теплового режиму; визначення за результатами чисельного моделювання середньообємних температур заготовок, що графітуються; отримання узагальнюючих залежностей безрозмірної температури заготовок від технологічних і режимних параметрів процесу графітації; складання енергетичного балансу печі і розробка заходів з удосконалення процесу графітації заготовок великого діаметру (конструктивні зміни печі, інтенсифікація підведення потужності, зменшення тривалості процесу), що дозволяють знизити витрати електричної енергії на одиницю готової продукції. температура піч графітація заготовка Наукова новизна отриманих результатів: · розроблено методику багаторівневого експериментально-розрахункового визначення температур технологічного процесу графітації: до 1200°С - 1-й рівень; до 1800°С - 2-й; до 2500°С - 3-й і вище 2500°С - 4-й;Причиною цього є те, що електричні та теплофізичні властивості всіх матеріалів завантаження суттєво залежать від температури, а здійснення режиму вводу електроенергії в піч залежить від границь регулювання напруги і максимального значення сили струму трансформатора живлення. Режимні показники характеризуються рівнем температури і рівномірністю її розподілу за перерізом керна, темпом підвищення температури, тривалістю процесу, графіком підведення потужності. Для проведення вимірів температур торця заготовок у процесі їх графітації за допомогою оптичного пірометра та непрямим способом у спеціально підготовлених отворах розміщувалась пірометрична графітова труба (див. рис.2) та графітовий блок зі зборкою з 4-х термопар (див.рис. Рівень досягнутих технологічних температур у печі за рахунок більш інтенсивного графіка підведення потужності вищий приблизно на 100ОС, ніж у попередніх кампаніях, а досягнення максимальної температури у заготовках відбувається на 10% раніше порівняно з кампанією №208 відносно терміну кампанії (рис.7). З наведених на рис.8 даних видно, що упродовж приблизно 10 год з початку підведення електричної потужності температура на всій довжині заготовок практично постійна і сягає біля 100ОС, що свідчить про випаровування вологи з пересипних матеріалів; потім відбувається інтенсивне підвищення температури заготовок.Величина е залежить від загальної кількості підведеної в процесі графітації електроенергії і маси заготовок в завантаженні печі, і для досліджених кампаній коливалася від 5783 КВТ·год/т (кампанія №397) до 6440 КВТ·год/т (кампанія №478). Частка акумульованої заготовками теплоти (відносні корисні витрати підведеної електроенергії) розраховувалася у залежності від маси заготовок у завантаженні печі, їх середніх температур та питомої теплоємності, і кількості підведеної електроенергії для відповідного часу. Співставлення частки акумульованої теплоти для різних кампаній показує, що при інтенсифікованому графіку підводу потужності (кампанія №397) абсолютні значення частки акумульованої теплоти вище, ніж у інших кампаніях приблизно на 25-30 %. Застосування встановлених в період завантаження печі деревяних щитів для розділення зон випаровування вологи (кампанія №478) сприяло росту температурного перепаду і термічного опору теплопереносу з тепловиділяючої зони, що призвело до підвищення частки акумульованої теплоти приблизно на 10-15 %. На основі балансових в

Основний зміст роботи