Расчет теплового режима нагрева металла в методической печи - Курсовая работа

Основной задачей управления процессом нагрева металла в методической печи является выбор и поддержание такого теплового режима, чтобы получить металл, прогретый равномерно по сечению до заданной температуры, с заданной кристаллической структурой и обладающий заданными не химическими свойствами, а также обеспечить нужный процесс и до минимума уменьшить угар (окисление) металла, создать экономичную, безопасную и безаварийную работу печи. Поддержание температуры в каждой зоне производится изменением подачи газа в каждую зону. Температура в печи должна поддерживаться с высокой точностью. В период нагрева металла, когда его температура и температура в печи ниже заданной, в печь подается максимально допустимое количество топлива. По мере прогрева металла тепловая нагрузка в печи снижается тогда, когда температура в печи становится меньше заданной.Для этого нужно определить содержание водяного пара в газах Определяем объем Н2О смеси газов: где W - влажность газа в г/м3 Определяем состав влажного газа: хвлі и хі - объемные доли компонента соответственно во влажных и сухих газах Состав смешанного газа: Рассчитав состав смешанного газа составим таблицу: Вещества Доменный газ, % Коксовый газ, % Вл. Дом. газ, % Вл. Кокс. газ, % Смешанный газ, % Вычислим теплоту сгорания: Расход кислорода на горение смеси газа: VO2=0,01•[(0,5·(CO H2)) (m 0,25•n)•?CMHN-O2]=Температурный режим нагрева металла 2.1 трехступенчатый режим нагрева металла: тг-температура продуктов сгорания; тпов,тц-температуры поверхности и середины металлаДля расчета лучистого теплообмена в данной системе необходимо знать степень черноты кладки ?кл., степень черноты газов, их температуру, степень черноты металла ?г. ?кл. и ?ме определяются по таблице в зависимости от марки огнеупоров или класса металла.

Содержание

Введение

1. Расчет горения топлива

2. Расчет нагрева металла

3. Позонный расчет внешней и внутренней задачи теплообмена

3.1 Расчет методической зоны печи: 3.2 Расчет сварочной зоны печи

3.3 Расчет томильной зоны печи

4. Основные размеры печи

Заключение

Основной задачей управления процессом нагрева металла в методической печи является выбор и поддержание такого теплового режима, чтобы получить металл, прогретый равномерно по сечению до заданной температуры, с заданной кристаллической структурой и обладающий заданными не химическими свойствами, а также обеспечить нужный процесс и до минимума уменьшить угар (окисление) металла, создать экономичную, безопасную и безаварийную работу печи. Система регулирования температуры предназначена для поддержания заданной температуры в каждой зоне печи в отдельности, с учетом изменения производительности. Поддержание температуры в каждой зоне производится изменением подачи газа в каждую зону. Температура в печи должна поддерживаться с высокой точностью.

При увеличении температуры металл теряет свою кристаллическую решетку, она начинает распадаться, будет происходить оплавление слитков, они становятся мягкими и теряют свои характеристики. Так же будет увеличиваться количество угара. Кроме получения бракованных слитков идет перерасход топлива, что ведет к неэкономной работе печи.

При уменьшении температуры в рабочем пространстве печи, слиток не равномерно прогревается по сечению. Непрогретый металл имеет жесткую форму и происходит коррозия металла, что приводит к невыполнению дальнейшей обработки.

В период нагрева металла, когда его температура и температура в печи ниже заданной, в печь подается максимально допустимое количество топлива. В период выдержки в верхней зоне регулятор обеспечивает необходимую температуру, изменяя расход газа. По мере прогрева металла тепловая нагрузка в печи снижается тогда, когда температура в печи становится меньше заданной. Величина максимальной тепловой нагрузки определяется стойкостью конструктивных элементов кладки, свода. При нагреве холодных заготовок из высокоуглеродистой и легированных сталей необходимо ограничивать скорость подъема температуры и тепловой нагрузки, чтобы избежать расстрескивание заготовок изза возникновения больших термических напряжений.

На температуру и на ее изменения влияют: изменение марки, размера заготовки;

изменение производительности печи;

открытие окон при загрузке, выгрузке заготовок и контроля параметров печи;

изменения параметров топлива (состав, давление, температура, теплота сгорания);

изменение параметров воздуха (давление, температура, влажность);

изменение соотношения “газ-воздух”;

изменение тяги дымовой трубы.

Методическая печь, как объект регулирования является объектом статистическим, т.е. имеет самовыравнивание. Это объект большой емкости и обдает большим запаздыванием. В процессе нагрева изменяются динамические параметры, коэффициент передачи и постоянная времени, что требует перенастройки средств регулирования в процессе работы.

Методические печи применяются, для нагрева металла перед прокаткой на сортовых и листовых прокатных станах.

Методическая печь разделена на зоны. Металл нагревается непрерывно, постепенно перемещаясь из одной зоны в другую. В каждой зоне поддерживается заданная для нее температура. Зоны имеют разное назначение: а) методическая зона или зона предварительного нагрева: Как правило, эта зона не отапливается. Нагрев металла осуществляется за счет тепла отходящих дымовых газов, поступающих из других зон. б) сварочная зона: Металл нагревается интенсивно за счет подачи тепла от теплоносителя. в) томильная зона: Происходит полный нагрев заготовки. Чем толще заготовка, тем больше температура и тепла необходимо для ее нагрева. г) нижняя сварочная зона: Служит для интенсивного нагрева металла снизу.

В методические печи загружают холодные или горячие (600-8000С) заготовки. Заготовки подаются в печь через окно посада наиболее холодную часть печи, т.е. со стороны методической зоны так, чтобы их продольные оси были перпендикулярны продольной оси печи, а боковые грани соприкасались по всей длине. Уложенные таким образом заготовки занимают всю активную площадь печи. Когда очередная заготовка подается в печь, толкатель продвигает все заготовки вдоль печи в более горячую часть - к окну выдачи и выдается одна нагретая заготовка. Продвигаясь в печи, металл нагревается постепенно до определенной температуры за счет сгорания топлива, поступающего через инжекционные горелки, которые устанавливаются по шесть штук в верхней и нижней зонах по ширине печи. Для наилучшего горения в горелки поступает воздух из атмосферы. Перед тем, как топливо поступает в горелки, его подогревают в рекуператоре. Рекуператор нагревается с помощью отходящих дымовых газов. Температура нагрева воздуха должна быть не менее 3000С. Это придает топливу эффективное и экономическое горение при нагреве металла.

Нагрев каждой марки стали, осуществляется по специальной инструкции.

При нагреве металла в сварочной зоне температура поверхности заготовки приближается к заданной, т.е. 12000С, в то время температура середины заготовки может быть еще низкой. Для ускорения нагрева заготовки служит нижняя сварочная зона, при наличии этой зоны в методической и сварочной зонах, заготовка лежит на водоохлаждаемых трубах. По ним слябы продвигаются в печи. А в области контакта с этими трубами на заготовки образуются холодные пятна. С целью выравнивания температуры по сечению заготовки и устранения холодных пятен предусматривается часть печи, где заготовку выдерживают на томильном огнеупорном поде. Эту часть печи конструктивно оформляют, как отдельную зону - томильная, с индивидуальным отоплением.

Продукты сгорания топлива, сжигаемого в томильной и сварочной зонах, отводятся через методическую зону, таким образом, в печи заготовка и продукты сгорания движутся противоточно.

После того, как металл нагрели до определенной температуры, его при помощи все тех же толкателей выталкивают из печи и по рольгангам он поступает на многоклетьевой стан.

Достоинства печи: непрерывный характер работы и относительно стабильный тепловой режим;

методический, постепенный нагрев, что имеет большое значение для легированных сталей;

относительно небольшой удельный расход топлива на нагрев металла.

Недостаток печи - большое время нагрева заготовок вследствие того, что металл в печи греют лишь с двух сторон