АННОТАЦИЯ
Дипломная работа посвящена проблеме исследования влияния системохлаждения садки на эффективность работы колпаковой печи на Магнитогорскомметаллургическом комбинате в листопрокатном цехе (ЛПЦ-5) с целью повышенияпроизводительности, улучшения экологических и экономических характеристик.
Сокращение удельных энергозатрат обеспечивается за счет введения вэксплуатацию охлаждающих колпаков струйного и импульсного охлаждения.
В современных условиях, в связи со сложной экономической ситуацией внашей стране, колпаковые печи не всегда выигрышно выглядят на фоне, напримертермических печей непрерывного действия, так как очень велик временной циклпроцесса отжига в данных агрегатах. Для более быстрого протекания процессаохлаждения садки разработаны и исследованы новые устройства. Их внедрениепозволит:
1. Уменьшить расход охлаждающей воды для охлаждения электродвигателя.
2. Сократить расход защитной атмосферы и электроэнергии в период охлаждениясадки.
3. Повысить производительность печи за счет сокращения длительности периодаохлаждения на 15-30 %.
В дипломной работе выполнен расчет технико-экономического эффекта отвнедрения разработанных мероприятий.
Предложены меры, обеспечивающие безопасность жизнедеятельности оператора,выполняющего математическое моделирование с помощью персонального компьютера.
Дипломная работ изложена на 82 стр., содержит 13 рис., 31 табл., 24ссылки.
СОДЕРЖАНИЕ
стр.
введение............................................................................................................. 6
1. АналитиЧеский обзор литературы.................................................... 8
1.1. Общаяхарактеристика колпаковых печей для светлого отжига
полосы ОАО«ММК».................................................................................. 8
1.2.Методы охлаждения металла в колпаковыхпечах… 16
2. ЭкспериментальнаЯ Часть… 34
2.1. Методикаисследований… 34
2.1.1. Описание исследуемогообъекта..................................................... 34
2.1.2.Адаптация математической модели тепловой работы колпаковой
печи............................................................................................................. 39
3. БЕЗОПАСНОСТЬЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ................................................. 45
3.1.Анализ потенциально опасных и вредных факторов, сопутствующих
работе скомпьютером............................................................................... 45
3.2. Санитарно-гигиеническая и противопожарнаяхарактеристики
помещения машинногозала..................................................................... 46
3.3. Разработка мер защиты от выявленных опасных ивредных
факторов..................................................................................................... 50
3.3.1. Расчет искусственногоосвещения… 50
3.3.2. Защита от излучениямониторов..................................................... 51
3.3.3. Защита от опасного уровня напряжения вэлектрической
цепи............................................................................................................ 51
3.4. Утилизациякомпьютеров.................................................................... 54
4. ТеоретиЧескаЯ Часть............................................................................... 55
4.1.Изучение влияния вида атмосферы и типа колец на длительность
периодаохлаждения.................................................................................. 55
4.2.Анализ результатов исследования устройства струйного
охлаждениясадки..................................................................................... 62
5. Экономика и организациЯ производства................................... 66
5.1. Расчет затрат на выполнениеНИР.................................................... 66
5.2. Расчет экономической эффективности внедрениярезультатов НИР
впроизводство........................................................................................ 67
5.2.1. Себестоимостьпродукции............................................................. 69
5.2.2. Штаты............................................................................................. 72
5.2.3. Расчет заработнойплаты............................................................... 72
ВЫВОДЫ.......................................................................................................... 80
Список использованныХИСТОЧНИКОВ......................................... 81
ВВЕДЕНИЕ
Настоящая дипломная работа предполагает решение следующей проблемы:улучшение охлаждения садки колпаковой печи и включает рассмотрение основныхфакторов, влияющих на скорость охлаждения и качество получаемого, в конечномсчете, готового материала. В связи с этим, имеет смысл изучить влияниеизменения, усовершенствования или возможного комбинирования наиболее важныхфакторов в период охлаждения садки в цикле термообработки металла в колпаковойпечи.
Дипломная работа выполнялась на математической модели отжига в колпаковойпечи, разработанной на кафедре «Теплофизики и Экологии металлургическогопроизводства» Московского Государственного института стали и сплавов(Технологического Университета) профессором кафедры Мастрюковым Б.С. и доцентомГусевым Е.В., по данным экспериментов в ЛПЦ-5 (листопрокатный цех — 5) ММК(Магнитогорского металлургического комбината).
Термообработка холоднокатаного листа является важнейшей операциейчетвертого передела и выполняется в двух видах агрегатов: протяжных иколпаковых печах. Протяжные печи имеют ряд преимуществ перед колпаковыми;высокая производительность, более однородные свойства по длине полосы, лучшаяповерхность и планшетность готового листа. Однако эти агрегаты дороги вэксплуатации, требуют очень высоких капитальных затрат и практическипредназначены для реализации только одного вида технологического процесса. ВРоссии и странах СНГ более 70 % холоднокатаного листа проходят ТО(термообработку) в колпаковых печах, которые, таким образом, являются внастоящее время основным агрегатом, определяющим эффективность (удельныезатраты энергоносителей и качества листа) работы листопрокатных цехов.
АО «ММК» имеет в своем составе три цеха холодного проката с отделениямиколпаковых печей для термообработки рулонов по азотной технологии отжига:
1. ЛПЦ-3 — 53 трехстопных стенда с годовым производством до 600 тысяч тонн;
2. ЛПЦ-5 — 300 одностопных стендов с годовым производством до 1 миллиона500 тысяч тонн;
3. ЛПЦ-8 — 108 одностопных стендов с годовым производством 300 тысяч тонн.
ОАО «Магнитогорский калибровочный завод» имеет также 108 одностопныхколпаковых печей с азотной технологией отжига ленты.
Указанные выше печи пущены в период 1956-1970 г.г., морально и физическиустарели, а главное, их продукция начинает не удовлетворять по потребительскимсвойствам заказчиков. Кроме того, высокие удельные затраты тепла, низкаяпроизводительность, большие затраты на ремонт и обслуживание требуют введенияновых улучшенных технологий, каковой является водородно-азотная технологияотжига.
Задачей дипломной работы является изучение эффективных возможных методовохлаждения и определения с помощью математической модели основных направлениймодернизации существующих колпаковых печей: внедрение колпаков струйногоохлаждения, влияние радиационно-конвективных колец и переход на водороднуютехнологию отжига металла.
1.АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 Общая характеристика колпаковых печей для светлого отжигаполосы
ОАО «ММК»
Основная область применения колпаковых печей — светлая термическаяобработка рулонов стальной полосы. Колпаковые печи классифицируют по количествустоп (из листов, рулонов, бунтов) металла, которые располагают на одном стендеи накрывают одним колпаком: одно-, двух-, трехстопные, многостопные. Основнымтипом печей является одностопная печь для отжига рулонов полосы. Под муфелемразмещают несколько рулонов по высоте. Циркуляционный вентилятор подаетзащитный газ снизу в зазор между муфелем и рулонами. Для доступа защитного газак торцевым поверхностям рулонов между ними устанавливают конвекторные кольца, вкоторых имеются каналы переменного сечения. Через эти каналы защитный газ попадаетво внутренние полости рулонов, омывает их и возвращается в циркуляционныйвентилятор. Исследования таких печей показали, что в наихудших условиях нагреваи охлажения находится нижний рулон, поэтому все расчеты теплообмена производятприменительно к нижнему рулону. В колпаковых печах садку, установленную настенде и закрытую муфелем, подвергают светлой термической обработке, включающейпериоды нагрева, выдержки и охлаждения. В периоды нагрева и выдержки на стендустанавливается нагревательный колпак, в котором имеются горелки. Под муфельподают защитный газ с принудительной циркуляцией для ускорения и повышенияравномерности нагрева. После окончания периодов нагрева и выдержкинагревательный колпак снимают и переносят на следующий стенд, а садка под муфелемначинает охлаждаться. Для ускорения охлаждения применяют различные средства:поливку муфеля водой, обдувку муфеля воздухом под колпаком ускоренногоохлаждения, охлаждение защитного газа в водяных холодильниках. При нагревеметалла в колпаковой печи тепло к наружной поверхности садки передаетсяизлучением от муфеля и конвекцией от защитного газа, а к наружной поверхностимуфеля излучением и конвекцией от продуктов сгорания и излучением от кладкинагревательного колпака. При охлаждении, наоборот, тепло от садки передаетсяконвекцией к защитному газу и излучением к муфелю, а от муфеля в окружающуюсреду.
В основном колпаковые печи применяются в тех случаях, когдапродолжительность цикла термообработки очень велика, и служит для массовойтермообработки (ТО), поэтому в печном отделении располагают большое число печей(стендов), иногда несколько сот штук. Наиболее продолжительным в циклетермообработки является период охлаждения, который в 2-3 раза превышает периоднагрева и выдержки. Поэтому один нагревательный колпак обслуживает несколькостендов /1/.
ОАО «ММК» в настоящее время включает 3 цеха холодного проката, в которыхустановлены колпаковые печи для отжига плотносмотанных рулонов: ЛПЦ-3 — 159 (53трехстопных стенда); ЛПЦ-5 — 300 стендов; ЛПЦ-8 — 108 стендов. Кроме этогопланируется новый современный цех ЛПЦ-11 (стан 2000), включающий в свой составколпаковые печи нового типа фирмы «ЛОИ ЭССЕН», реализующие водороднуютехнологию.
Ниже в табл. 1 представлены основные характеристики КП (колпаковой печи)ЛПЦ-3 и ЛПЦ-5, так как эти печи построены достаточно давно (ЛПЦ-3 — 1956 г.,ЛПЦ-5 — 1970 г.), морально устарели и в значительной степени физическиизношены.
Из табл. 1 следует, что КП ЛПЦ-3 и ЛПЦ-5 характеризуются высокимиудельными затратами тепла, низкой производительностью (это особенно относится кКП ЛПЦ-5), значительным перепадом температур по отдельным рулонам и по садке вцелом.
Таблица 1
Характеристика действующего парка отделений отжига ММК№ п/п Наименование Цех ЛПЦ-3 ЛПЦ-5 1 2 3 4 1 Тип печи трехстопная одностопная 2 Число стендов, шт. 53 (159 стоп) 300 3 Число нагревательных колпаков, шт. 21 120 4 Год ввода в эксплуатацию 1956 1970
Продолжение табл. 11 2 3 4 5
Характеристика рулонов:
диаметр (наружный/внутренний), мм
толщина, мм
ширина, мм
масса (максимальная/средняя), т
1800/500
0,2-0,63
620-920
14/13
1900/800
0,45-3,5
1250-2350
30/22,7 6 Масса садки (максимальная/средняя), т 170/156 100/69,8 7
Производительность отделения
(проектная/фактическая), тыс. т./год
600/445
(1983 г)
1355/1534
(1984 г) 8 Производительность стенда, т/ч 1,65 0,61 9 Мощность электродвигателя циркуляционного вентилятора, кВт 13 14 10 Тип конвекторных колец конвективные (высота 70 мм) 11
Способ охлаждения: муфеля с садкой
рулонов под муфелем
естественная конвекция, циркули-
рующая защитная атмосфера (без
водяного холодильника) 12
Режим отжига:
температура нагрева
(по стендовой термопаре), 0С
температура охлаждения под
муфелем, 0С
580-660
(660 по термопа-
ре, зачеканенной
в верхний рулон)
150-180
680-720
120-160 13
Время, ч:
отжига
нагрев+выдержка
охлаждения
90-96
36-38
55-57
120-160
50-60
65-75 14 Топливо природный газ 15 Расход топлива на печь, куб.м/ч 160 140 16
Расход защитного газа на печь,
(максимальный), куб.м/ч 30 30 7 Расход воды на стенд, куб.м/ч 2,5 1,13
Продолжениетабл. 11 2 3 4 18
Удельные расходы энергоносителей:
условное топливо, кг.у.т./т
защитный газ, куб.м/т
электроэнергия, кВт.ч/т
технически чистая вода куб.м/т
34-36
18
23
2,56
50-54
18
26,5
3,0
Учитывая, что КП еще значительное время будут оставаться основнымсредством для получения отожженного холоднокатаного листа в России и тот факт,что создана современная водородная технология отжига, которая резко повышаетконкурентоспособность КП к агрегатам непрерывного отжига, а также возросшиеисключительно жесткие требования к снижению удельных затрат энергоносителей,техническое перевооружение отделений КП ЛПЦ-3 и ЛПЦ-5 приобретаетпервостепенное значение.
Большинство азотных колпаковых печей РФ (Российской Федерации) и странСНГ (Содружество Независимых Государств) физически изношены и моральноустарели. Переоснащение этого громадного парка (около 2400 стендов) требуетсоздания более гибкой технологии отжига: водородно-азотной.
Работа КП на водородной основе обеспечивает получение уникальных покачеству поверхности свойств готового листа при низких удельных затратахэнергии и защитного газа в сочетании с высокой интенсивностью процесса. /9/.
Печи с водородной технологий отжига выпускаются рядом успешно осваивающихнаш рынок зарубежных фирм, в их числе «Эбнер» (Австрия) и «ЛОИ» (Германия).
В России водородные колпаковые печи (без циркуляции атмосферы),разработанные Харьковским отделением ВНИИЭТО, работают на НЛМК при полученииэлектротехнических сталей /2/.
Сооружение головного образца одностопной колпаковой печи отечественнойконструкции в цехе жести Магнитогорского металлургического комбината позволитотработать конструктивные решения узлов и систем печи, автоматизированнойсистемы управления температурным и газовым режимами и автоматики безопасности ирешить следующие задачи:
1. Увеличить производительность печи;
2. Улучшить качество металла;
3. Обеспечить возможность проведения гарантированного отжигарулонов по заданным параметрам на требуемое качество металла;
4. Улучшить технико-экономические показатели работы печи.
Впервые сооружаемая одностопная двухстендовая колпаковая печьпредставляет собой азотно-водородную печь, конструкция которой позволяетпроводить отжиг стопы рулонов жести по комбинированной технологии, а именно,как по азотной, так и по водородной. Печь проектировалась с учетом возможностиреконструкции парка колпаковых печей ЛПЦ-3 ММК. Для этого предусмотренаустановка двухстендовой одностопной печи вместо действующих трехстопных печей/3/.
Печи используются для рекристаллизационного отжига рулонов холоднокатанойстальной полосы в атмосферах азотного или водородного защитного газа.Рулоны массой 15 т из углеродистой стали обыкновенного качества, качественнойуглеродистой, полиграфической или кинескопной сталей с размерами полосы шириной600-1000 мм и толщиной от 0,2 до 0,8 мм при наружном диаметре 1860 мм (500 мм — внутренний) подвергаются отжигу при температуре 620-710 0С взависимости от марки металла /14/.
Печь включает: 2 стенда, нагревательный колпак, 2 муфеля, колпакускоренного охлаждения, 2 комплекта радиационно-конвективных конвекторныхколец, АСУ ТП (автоматизированные систему управления технологическимпроцессом), в том числе и микропроцессор. В табл. 2 приведены основныетехнические характеристики печи (расход топлива, приведенный к нормальнымусловиям).
Таблица 2
Техническая характеристика одностопной азотно-водороднойколпаковой печиНаименование Величина 1 2 Назначение печи
Рекристализационный отжиг рулонов в атмосфере
азотного или водородного защитного газа
Продолжениетабл. 21 2
Температура отжига, 0С 620-710
Гарант. перепад при 100-1200С 5-10
Размеры садки, мм: диаметр
высота
1860
4000 Масса (максимальная), т 60
Производительность стенда, т/ч:
— азотная технология
— водородная технология
1,0-1,15
1,2-1,40 Тепловая мощность нагревательного колпака, кВт 910 Система отопления печи Инжекционно-атмосферные горелки, установленные в двух уровнях по высоте
Топливо — природный газ
— теплотворная способность, Дж/м3
— давление, кПа
— расход, куб.м/ч
природный газ
34,12 ±0,21
65
96
защитный газ
— состав, %
— температура точки росы, 0С
— расход куб.м/ч: максимальный
средний за отжиг
— давление перед стендом, кПа
водородный
(диссоц. аммиак)
75 Н2; 25N2,
-50
20
4-5
4-6
азотный
5 Н2, 95 N2,
-50
40
8-10
4-6
Продолжениетабл. 21 2
Техническая вода: расход, куб.м/ч: — охлаждение теплообмена УБО: max
min — охлаждение резинового затвора охлаждение теплообменника продувочного газа, кожуха электродвигателя цирк. вентилятора и фланца вентилятора установки быст-
рого охлаждения
— давление, МПа
25
5
4
2
0,2
Электроэнергия:
— мощность потребителей, кВт:
- циркул. насос: устан./потребляем.
- вентилятор УБО: уст./потребляем.
- осевые вентиляторы КУО;
— нагреватель газопровода проду-
вочного газа
— АСУ ТП
380 В, 50 Гц
55/22
11/5,5
2 × 3 = 6
2
3 Тепловыделения в цех с учетом остывания стопы, кВт 116
Таблица 3
Сравнительные технические характеристики колпаковых печей ЛПЦ-5
№
п/п Параметр
Существующая
АКП Новая ВАКП
Изменение
величины
параметра
азотная
техно-
логия
водородная
техно-логия 1
Производительность, т/ч
1 стенд
15 стендов АЗП
8 стендов ВАКП
0,61
9,15
-
1,5
-
12,0
1,8
-
14,4
+(0,89/1,19)
+(2,85/5,25) 2 Годовой фонд работы печи, ч 8400 8400 8400 3
Годовая производительность, т
в т.ч. 1 группа качества поверхности
77800
17000
101800
-
121000
121000
+(24000/44000)
+(0/104000) 4
Удельный расход:
топлива, к.у.т./т
азотного защитного газа, м3/т
электроэнергии, кВт.ч/т
технически чистой воды м3/т
водорода м3/т
50-54
18
26,5
10
-
30
5
12
5
-
20-22
2
8
5
3
-(22/31)
-(13/16)
-(14,5/18,5)
-(5/5)
+(3)
В основном колпаковые печи служат для массовой термообработки (ТО),поэтому в печном отделении располагают большое число печей (стендов), иногданесколько сот штук. Наиболее продолжительным в цикле термообработки являетсяпериод охлаждения, который в 2-3 раза превышает период нагрева и выдержки.Поэтому один нагревательный колпак обслуживает несколько стендов /1/.
1.2. Методы охлаждения металла в колпаковых печах
Колпаковые печи для светлого отжига рулонов с циркуляцией защитного газапод муфелем получили массовое применение на металлургических заводах с рулоннымспособом производства тонколистовой стали — ОАО «ММК» (ЛПЦ (листопрокатный цех)-3, 5, 8), ОАО «НЛМК» (ЛПП). Поэтому вопросы улучшения качества отжигаемого впечах металла и повышения их производительности имеют первостепенное значение.Одним из важнейших условий экономичной эксплуатации печей является ускоренноеохлаждение рулонов стальной полосы. При прочих равных условияхпродолжительность цикла светлого отжига рулонов и производительность колпаковыхпечей в значительной мере зависят от времени охлаждения рулонов под муфелем.
Охлаждение рулонов под муфелем в атмосфере защитного газа происходит,главным образом, путем конвективного обмена. Поэтому сокращение длительностиохлаждения достигают улучшением теплообмена между рулонами и защитным газом,циркулирующим газом и стенкой муфеля, муфелем и окружающей средой.
На принципе отвода тепла от муфеля разработаны колпаки ускоренногоохлаждения с воздушным и воздушно-водяным охлаждением.
При охлаждении муфеля на воздухе время охлаждения под муфелем намногобольше времени нагрева. Продолжительность охлаждения лимитирует цикл отжига ипроизводительность печей тем в большей степени, чем ниже конечная температураохлаждения под муфелем. Допустимая температура распаковки стенда зависит оттребований, предъявляемых к качеству поверхности отжигаемого металла. Дляосновной массовой продукции колпаковых печей — холоднокатаной малоуглеродистойрулонной стали и жести — эта температура на разных заводах колеблется впределах 120-180 0С (по показаниям стационарной стендовойтермопары), что соответствует примерно температуре внутренних по толщиненамотки витков рулонов 150-220 0С.
Сокращение длительности охлаждения рулонов на стенде колпаковой печиявляется основным резервом повышения производительности существующихтермических участков цехов холодного проката. Обобщение опыта эксплуатацииодностопных колпаковых печей, а также проведенный промышленно-расчетный анализ,показали, что существенное уменьшение времени охлаждения[ЛНЮ1] рулонов под муфелем достигается, как правило, комбинацией следующихмероприятий:
— увеличение кратности циркуляции защитного газа под муфелем путемповышения мощности стендового вентилятора;
— использование систем активного охлаждения защитного газа путеминтенсивного (воздушного, водовоздущного, водяного) охлаждения муфеля и сиспользованием выносных рециркуляционных теплообменников;
— замена традиционной азото-водородной (до 5 % Н2) атмосферыпод муфелем на преимущественно водородную (»75 % и до 100 % Н2), в результате этого увеличиваются конвективнаятеплоотдача между рулонами и циркулирующим газом, а также теплопроводностьрулона в радиальном направлении.
В отечественной практике для сокращения времени охлаждения применяют восновном водяные холодильники защитного газа, располагаемые под стендом. Вкачестве побудителя движения газа через холодильники используется энергиястендового циркуляционного вентилятора. За рубежом для повышения эффективностииспользования выносных теплообменников применяют дополнительный вентилятор вконтуре рециркуляции.
Сравнительный анализ накопленных в Стальпроекте расчетных иэкспериментальных данных позволяет установить для указанного температурногодиапазона и условий естественного охлаждения под муфелем средние количественныесоотношения, приведенные в табл. 4 /2/.
Из данных таблицы видно, что при понижении конечной температуры постендовой термопаре от 250 до 120 0С время естественного охлажденияувеличивается примерно в 2 раза, а производительность печи уменьшается в1,60-1,65 раза. Поэтому обычно стремятся снимать муфель при возможно болеевысокой температуре и дальнейшее охлаждение рулонов до температуры дрессировки(40-60 0С) проводить на воздухе (обычно вне печей на специальноотведенных участках цеха).
Однако возрастающие требования к качеству поверхности стали, отжигаемой вколпаковых печах, ограничивают возможности увеличения их производительностипутем повышения температуры конца охлаждения. Практикой установлено, что длядостижения качества поверхности стали, соответствующего уровню мировыхстандартов, всю качественную конструкционную сталь, автомобильный лист и жестьнеобходимо охлаждать до 120-140 0С, а рядовую конструкционную сталь- до 160-180 0С (по показаниям стендовой термопары). При этих условияхлимитирующая роль естественного охлаждения особенно велика, поэтому необходимоприменять те или иные методы принудительного ускоренного охлаждения.
Таблица 4
Характеристика работы печей при естественном охлаждениирулонов в зависимости
от конечной температуры охлаждения
Характеристика работы
печей
Конечная температура охлаждения по стендовой термопаре, 0С 120 140 160 180 200 250
Температура внутренних по толщине намотки витков рулонов, 0С 140-160 170-180 190-200 210-220 240-250 300-310
Число стендов на 1 нагревательный колпак 1,05(tн+tохл)
tн 3,3-3,5 3,0-3,2 2,8-3,0 2,6-2,8 2,4-2,6 2,1-2,2 Относительная производительность одного стенда, % 78-80 85-87 92-94 100 105-107 125-130
Расчетным путем и экспериментально установлено, что в колпаковых печах сциркуляцией защитного газа под муфелем, лимитирующим звеном суммарнойтеплопередачи при охлаждении рулонов является наружная теплоотдача от муфеля кокружающей среде. Интенсификация теплоотдачи при принудительной наружнойобдувке муфеля воздухом или при его поливке водой позволяет существенноускорить процесс охлаждения и повысить производительность печей. Значительногоэффекта достигают также при установке дополнительных охлаждающих элементов(например водоохлаждаемых труб) на пути циркулирующего под муфелем защитногогаза (или части газа) в выносных трубчатых водяных холодильниках с развитойтеплообменной поверхностью. Эти методы исследованы и опробованы наотечественных заводах, что позволяет оценить их эффективность для различныхрулонов и дать рекомендации по их промышленному использованию.
При исследовании, в зависимости от размеров рулонов автомобильноголиста, на Череповецком металлургическом заводе время охлаждения до 180 0Спри воздушной продувке менялось следующим образом (табл. 5).
Учитывая относительно небольшую эффективность этого метода, некоторыеотечественные заводы считают почти неоправданными затраты на изготовление,освоение и эксплуатацию колпаков воздушной обдувки. Однако этот вывод можнопризнать справедливым лишь для случая отжига высоких рулонов малого диаметра,когда прирост производительности не превышает 5-6 %. Для рулонов большегодиаметра из тонкой жести при охлаждении под муфелем до 120-140 0Своздушная обдувка позволяет повысить производительность печей на 10-15 %,следовательно ее применение целесообразно. Это подтверждено многолетнейпрактикой экономически выгодного использования аналогичных колпаков воздушнойобдувки на многих заводах США, Франции и Германии.
Таблица 5
Соотношение размеров рулонов и продолжительности времени ихохлаждения
Наружный диаметр
рулона, м
Высота рулона,
м
Уменьшение времени
охлаждения, % 1,45 1,45 8 1,78 1,28 12 2,0-2,1 1,02 18
Поливка муфеля водой весьма эффективна: во всем практическом диапазонепараметров рулонов и конечных температур охлаждения достигают сокращениявремени охлаждения на 30-50 % или прироста производительности на 20-35 %.Влияние параметров рулонов меньшее, чем при воздушной обдувке, поэтому поливкаводой эффективна для всех рулонов /3/.
Однако этот метод применяют очень ограниченно, что обусловлено рядомконструктивных и эксплутационных недостатков: сложной конструкцией и плохойстойкостью муфеля, недостаточной надежностью затворов, потребностью в большихколичествах воды, значительными паро- и влаговыделениями в цех, загрязнениямицеха, задалживанием кранового оборудования. Работы по совершенствованию методаполивки муфеля водой продолжаются, но в настоящее время его нельзярекомендовать к внедрению в современных цехах с большим числом крупных колпаковыхпечей.
Колпаковая печь с выносными холодильниками защитного газа: на сегодняшнийдень является одним из наиболее прогрессивных видов ускоренного охлаждениямуфеля. Каждый холодильник составлен из двух стандартных калориферов КФС-6,заключенных в газоплотный сварной кожух. Системой плотных газопроводовхолодильники присоединены к основному теплообменному контуру циркуляциизащитного газа под муфелем. Таким образом организованы два дополнительныхтеплообменных контура циркуляции газа через холодильники. В период нагреваклапаны закрыты и защитный газ под муфелем циркулирует по обычной схеме. Вначале охлаждения клапаны открывают и в результате перепада давлений,создаваемого стендовым вентилятором, часть горячего защитного газа начинаетциркулировать через холодильники, отдавая им тепло. Охлажденный газ вновьпоступает под муфель, где, смешиваясь с основной массой циркулирующего газа,понижает его температуру и ускоряет охлаждение рулонов.
Полученные экспериментальным путем данные указывают на существенноевозрастание эффективности этого метода при понижении конечной температурыохлаждения рулонов под муфелем. Поэтому его использование особенноцелесообразно для рулонов качественного металла и жести, когда сокращениевремени охлаждения достигает 40-45 %, что соответствует прироступроизводительности на 25-32 %.
Метод ускоренного охлаждения рулонов в колпаковых печах под муфелем сциркуляцией части (7-11 %) защитного газа через выносные холодильники выгодноотличается от других методов сочетанием высокой эффективности с экономичностью,компактностью, надежностью, удобством эксплуатации, обслуживания и многогодругого. Его применение позволяет улучшить использование энергии стендовогоциркуляционного вентилятора и снизить удельный расход защитного газа присравнительно небольшом увеличении потребляемого количества охлаждающей воды.Все узлы установки относительно просты, а стоимость установки не превышает 2-3% стоимости сооружения печей. Все это позволяет рекомендовать применениевыносных холодильников на производстве. Производительность охлаждения с применением установки возрастает на 23 %.
Сравнительные данные по охлаждению рулонов в колпаковых печах разных фирмпредставленные в табл.6. Нужно отметить, что эксплутационные данные для ЛПЦ-2КарМК (Карагандинский металлургический комбинат) относятся к условиям работы внаиболее жаркое время года (с апреля по август). Приведенные данные показываютвозможность увеличения производительности стенда по охлаждению не менее чем в 3раза в условиях использования водородной атмосферы и почти в 2 раза для условийпреимущественно азотной защитной атмосферы. Представленные данные характеризуютпроцесс охлаждения до температуры 140-160 0С /2/.
Таблица 6
Сравнительные данные по охлаждению рулонов в колпаковых печахразных фирм
Фирма,
предприятие Способ охлаждения
Защит-ная
атмос-фера,
% Масса садки, т
Время
охлаж-дения,
ч Произ-води-тель-ность, т/ч
Н2
N2
Стальпроект
КарМК, (ЛПЦ-2) Выносные холодильники без вен-тилятора 5 95 143,2 91,9 1,56 Эбнер Водовоздушное охлаждение муфеля 5 95 79 29 2,72 Эбнер, НЛМК
Водовоздушное охлаждение муфеля; HICON/H2 25 75 96 19 5,1 LOI Выносные холодильники с дополнительными вентиляторами - 100 110 19 5,6
С учетом положительного опыта КарМК по эксплуатации и техническомуобслуживанию выносных холодильников защитного газа, а также конструктивныхразработок ВНИИМТ (научно-исследовательский институт металлургическойтеплотехники) по совершенствованию конвективного теплообмена ввысокотемпературных агрегатах было принято решение о разработке системыпринудительного охлаждения рулонов защитным газом с использованием специальноговентилятора в рециркуляционном контуре.
На рис.1 показана схема ускоренного охлаждения рулонов. Стенд 1, накотором под муфелем 2 находятся рулоны 3, снабжен каналами 8 и 9 для отсоса иподачи защитного газа в подмуфельное пространство. К этим каналамподсоединяются модули охлаждения 10. Каждый модуль 10 включает в себяциркуляционный вентилятор 11, газоводяной холодильник 12 с патрубками дляподвода и отвода воды 13, регулировочный шибер 14, байпасный шибер 15 иотсечной шибер 16, служащие для регулирования газодинамического режима работыустройства /3/.
Схема стенда колпаковой печи, оборудованной модулямиускоренного охлаждения
/>
4 — песочный затвор; 5 — рабочее колесо; 6 — электродвигатель; 7 — опорное конвекторное колесо; остальные обозначения — в тексте
Рис.1
Защитный газ из подмуфельного пространства через каналы 8 отсасываетсяциркуляционным вентилятором 11, который подает газ через холодильник, где онохлаждается за счет теплообмена с трубами, внутри которых циркулирует вода.Охлажденный защитный газ через каналы 9 поступает в подмуфельное пространство.После взаимодействия с охлаждаемой садкой нагретый газ вновь поступает в модулиохлаждения.
Разработанный модуль ускоренного охлаждения рулонов представляет собойединый сварной корпус, в котором смонтированы циркуляционный вентилятор,газоводяной холодильник, подводящие и отводящие короба. Корпус имеетприсоединительный фланец для установки его на стенде реконструированной дляэтой цели колпаковой печи.
Газоводяной холодильник выполнен из труб коррозионно-стойкой сталидиаметром 25 мм. По газовой стороне холодильник установлен на выхлопе циркуляционноговентилятора и имеет один рабочий ход. Теплообменная поверхность трубчаткисоставляет 18 м2. Холодильник является съемным и при необходимостиможет быть демонтирован из корпуса модуля.
Проект реконструкции стенда колпаковой печи был выполнен в Стальпроекте ипредусматривал установку двух модулей. Защитный газ из рабочего объема печиподводится и отводится через систему канальных отверстий в районе направляющегоаппарате стендового вентилятора. Каналы в реконструированном стенде выполненытаким образом, чтобы не нарушать аэродинамику в подмуфельном пространстве игарантировать отсутствие подсосов воздуха под муфель через оставшийся безизменения песочный затвор стыка муфеля со стендом /4/.
Охлаждающие модули были изготовлены во ВНИИМТ и прошли стендовыеаэродинамические испытания.
В процессе проведения промышленных исследований особое внимание уделялосьстабильности газового режима под муфелем печи. Более высокий уровень влажности(до - 14 0С по температуре точки росы) в опыте объясняется тем, чтоэто был первый пуск охлаждающих модулей в эксплуатацию, и тем, что модуль началработу без предварительного запуска вентилятора. Плавный запуск вентиляторовобеспечил влажность под модулем на уровне — 20 0С. После 40 часовработы с начала охлаждения влажность стабилизировалась на уровне — 30 0С.В итоге металл получили светлым, подсосов воздуха в циркуляционный контурмодулей в процессе их работы не наблюдалось.
Производительность установки оказалась не ниже, чем на печах фирмы«Эбнер» с водовоздушным охлаждением муфеля (табл. 7 ).
Таблица 7
Результаты опытно-промышленной эксплуатации установки ускоренногоохлажденияМасса садки, т
Масса рулона,
т
Профиль
полосы, мм
Продолжите-льность охлаждения
до 140 0С, ч
Производите-льность при охлаждении до 140 0С, т/ч Время между отключением горелок и включением установки, ч 148,0 40,0 0,8×1005 40 3,70 15 116,8 31,0 1,6×1015 45 2,57 21 159,0 39,8 0,8×1255 46 3,45 19 99,8 33,3 0,5×1005 40 2,49 17 131,7 34,5 0,7×1005 50 2,63 16 99,7 28,8 0,7×1255 33 3,02 13 163,2 40,8 0,54×1025 51 3,20 11 120,2 33,8 0,5×985 48 2,50 15
Сконструировали, изготовили и опробовали в промышленных условияхустановку ускоренного охлаждения стальных рулонов массой до 45 т в колпаковыхпечах. Установка представляет собой спаренные выносные газоводяныетеплообменники со специальными вентиляторами в рециркуляционном контурезащитного газа. Использование установки позволяет сократить продолжительностьохлаждения садки не менее, чем на 40 % (30 часов) и получить производительностьохлаждения не ниже, чем для водородных печей фирмы «Эбнер» с водовоздушнымохлаждением муфеля /5/.
Разработанные фирмой «Эбнер» (Австрия) в начале 70-х годов для цветной металлургии и в конце 70-хгодов нашедшие применение в стальной индустрии колпаковые печи HICON/H2R завоевали себе прочное место. К концу1991 года в выпускаемых фирмой «Эбнер» колпаковых печах HICON/H2R отжигалосьпримерно 6 млн. т/г холоднокатаной широкой полосы (материал глубокой вытяжки,нормального качества и высшей прочности) и приблизительно 1 млн.высокоуглеродистых и легированных сталей.
На газонепроницаемой фундаментальной плите смонтирован корпус стенда изжаропрочной стали с теплоизоляцией (более 500 мм по высоте стенки), заключенныйв вогнутый металлический кожух, который даже после нескольких лет работы вгорячем режиме остается герметичным. Герметичное резиновое кольцевое уплотнениеохлаждается с двух сторон (стенда и фланца муфеля) водой. Двигатель вентиляторатакже герметизирован при помощи водоохлаждаемого колпака и круглого резиновогоуплотнения.
Для того, чтобы крыльчатку диаметром почти 1 м с числом оборотов 1500привести в действие без вибрации (многолетняя разработка фирмы «Эбнер»), валвентилятора, подшипники и двигатель (55 кВт, 2 скорости вращения) должны бытьвыполнены чрезвычайно устойчивыми, но несмотря на это расход электроэнергии,благодаря очень легкому водороду (1/14 от плотности N2),падает примерно до 6 кВт. Уже через 15 минут с начала нагрева (можно и также вазотной среде) включать максимальное число оборотов и этим достичь быстрогонагрева.
Охлаждение в установке HICON/H2R осуществляетсяпри помощи комбинированного воздушно-водяного охлаждающего колпака, благодарячему достигается особо короткое время охлаждения и возможно использоватьпростой фундамент без подвала.
Поскольку тангенциальное расположение высокоскоростных горелок сограничением температуры до 850 0С и высокая внутренняя конвекцияводорода не допускают перегрева муфеля, а полностью автоматизированный подвод кмуфелю вначале воздуха, а затем воды для охлаждения муфеля (при температурестенки муфеля около 200 0С) проводится щадящим образом, то срокслужбы муфеля достигает примерно 500 циклов отжига.
При применении правильно выбранной жаропрочной легированной Cr-Ni стали для изготовленияопределенных частей муфеля — в расчете на обычное качество охлаждающей воды — не происходит как быстрого образования окалины, так и появления трещин,возникающих в муфеле в результате напряжений.
Срок службы муфеля при режиме наружного охлаждения несколькопродолжительнее, однако при этом не возмещаются расходы на капиталовложения,техническое обслуживание и производство. Дорогостоящая наружная охладительнаясистема должна быть смонтирована под каждым стендом в дорогостоящем подвале,хотя на заключительное охлаждение используется всего лишь 1/3 времени всегоцикла отжига. Кроме того, из-за входного и выходного отверстий в стенде металлическийкожух, обеспечивающий герметичность на продолжительный срок, невозможен. Привыходе из строя одного наружного охладителя блокируется весь стенд, в то время,как при выходе из строя или замене одного муфеля производительность отжига ни вкоей мере не снижается.
Количество продувочного азота при помощи измерительной диафрагмыконтролируется на чистой стороне входа газа. Последующий подвод азота и затемводорода согласовывается с процессом испарения остатков смазочных материаловпри постоянном контроле давления. При падении давления сразу же осуществляетсяаварийная продувка азотом.
После контроля плотности в горячем состоянии в среде Н2закрывается выходной клапан водорода, снимается нагревательный колпак,устанавливается охлаждающий колпак и начинается воздушное охлаждение. К началуводяного обрызгивания возникает кратковременное (около 1 минуты) легкоепарообразование, которое никоим образом не может изменить общую влажностьвоздуха в цехе (ниже допустимых пределов). После охлаждения сердцевины рулоновдо 160 0С или до 50 0С (дрессировочная температура)следует вторая продувка азотом.
Вся система защиты колпаковой печи HICON/H2R обеспечиваетсянадежным при рентгеноконтроле сварным резервуаром (муфель и двойной кожухстенда). Эта система была опробована во всем мире компетентными организациями инаилучшим образом оправдала себя в производстве.
В противоположность этому, в традиционных колпаковых печах испытание наплотность в холодном состоянии невозможно (контактное уплотнительное кольцовала крыльчатки, резиновое кольцо круглого сечения охлаждается только с однойстороны). Продувка азотом должны контролироваться газоанализаторами, так какобъем не четко определен (открытый стенд, наружное охлаждение). Анализаторыдолжны быть подключены к содержащему масляные пары выходу защитного газа,являются ненадежными и требуют постоянного технического обслуживания.
Время выдержки на стенде, необходимое для получения материалов высшегокачества (Dt=300С, Dt=200С), равно 45-48 часам, что соответствует производительности свыше 2тонн в час, то есть вдвое больше, чем в традиционной колпаковой печи сприменением газа HNX, и это без перегрева внешнихвитков. Таким образом, участок, состоящий из 10 стендов, отжигает в месяцпримерно 15000 тонн.
При охлаждении до температуры дрессировки время выдержки увеличиваетсявсего лишь на 10 часов, а производительность стенда при этом все ещесохраняется в пределах 1,7 тонны в час. Дополнительные затраты выражаются ввиде двух добавочных стендов и двух охлаждающих колпаков. Но при этом отпадаетнеобходимость конечного охлаждения в местах с воздушным охлаждением, котороезачастую длится 2-3 дня. К тому же исключается расходы на дополнительныйтранспорт и опасность повреждения и коррозии.
Данные о расходе по сравнению с традиционными колпаковыми печами такжесвидетельствуют о результативности данных печей: благодаря экономящему энергиюрегулятору непрерывного действия, широко расставленным друг от другавысокоскоростным горелкам, большому центральному рекуператору и значительносокращенному времени отжига расход природного газа, составляет примерно 17 м3/ч.Условием для получения возможно более низких тепловых потерь являетсягазонепроницаемый вогнутый стенд с высокой степенью изоляции, в которую неможет проникнуть водород, несмотря на его хорошую проницаемость.
На основании конвекции, проводимой наилучшим образом и получаемой за счетоптимально выбранных входного и выходного диффузоров, высокой несущей плиты,вогнутого герметичного стенда, вентилятора с большим диаметром всасывания имощным двигателем, позволяющего очень быстро набрать полное число оборотов, ивозможность продувки азотом во время нагревания и конечного охлаждения безпотери времени на простой, достигается наиболее высокая производительностьстенда, примерно на 20 % выше производительности печной установки конкурента(то есть фирмы LOI).
Описанная конструкция установки и достигнутые при этом преимуществаделают объяснимым, почему система HICON/H2Rзавоевала прочное место в мире. Имеющиеся в наличиимногочисленные рекомендации от потребителей указывают на то, что с появлениемэтой конструкции развилась новая технология производства, которая утвердиласебя наравне с методом непрерывного отжига автолистовой стали, впервыезапущенного в производство в Японии.
Еще одно изобретение, в котором ускорение процесса охлаждения достигаетсятем, что поток охлаждающего воздуха делится на два, причем один движется снизу,а другой — сверху до отсасывающих патрубков вентиляторов, которыерасполагаются в районе от1/3 до 2/3 высоты муфеля /4/.
Заявленный способ реализуется в устройстве для охлаждения металла вколпаковой печи, содержащем цилиндрический кожух, стойки и вентиляторы, вкотором с целью ускорения процесса охлаждения металла, кожух выполнен открытымс обоих торцов, что обеспечивает получение открытых кольцевых зазоров длязабора воздуха из цеха и снизу, и сверху, а патрубки с вентиляторами дляудаления его из пространства между муфелем и кожухом охлаждающего колпакаустановлены в области от 1/3 до 2/3 высоты муфеля.
Общий вид предлагаемого устройства для охлаждения садки колпаковой печипредставлен на рис. 2. Оно включает: общий коллектор, соединительный фланец,опоры, направляющие, вертикальные стояки и гибкий шланг. Стояки имеют круглыеили щелевые отверстия, обращенные к охлаждаемой поверхности муфеля. Общийколлектор имеет 1-2 ряда отверстий, также обращенных к охлаждаемой поверхности.На общем коллекторе со стороны соединительного фланца закреплены баки с водой,соединенные с коллектором эжектирующими трубками. Общий коллектор соединенвертикально несущими и центрирующими стояками с траверсой, на которойустановлена проушина для крюка мостового крана.
Колпак импульсного охлаждения муфеля.
/>
1- стенд;2- воздушный коллектор; 3 — воздушные патрубки; 4- муфель; 5 — питающая труба;6- рулоны; 7- радиационно-конвективные кольца.
Рис.2
Данный способ реализуется также в устройстве, отличающимся отвышезаявленного тем, что с целью обеспечения равномерного заполнения движущимсявоздухом кольцевого зазора между муфелем и кожухом колпака охлаждения, навнутренней поверхности кожуха, обращенной к муфелю, равномерно с разбивкой поокружности на интервалы 15-30 0 приварены ребра высотой 1/3-2/3величины зазора, причем начало и окончание ребра, которые не доходят до уровняотверстий отводящих патрубков на расстояние 50-500 мм, смещены относительнодруг друга на 60-90 0.
Данный способ реализуется также в устройстве, отличающегося отвышезаявленного тем, что с целью интенсификации теплообмена на внутреннейповерхности кожуха, обращенной к муфелю, устанавливается два ряда ребер — нижний и верхний, расположенных симметрично по оси отверстий патрубковвентиляторов один над другим на расстоянии и с промежутком 1/10 высоты муфеляот верхнего и нижнего края колпака, каждое из которых выполнено из двухотрезков, образующих между собой угол 120-150 0, причем длинаотрезков верхнего ряда в два раза меньше, чем нижнего, длинакоторого составляет 0,5-0,7 длины 1/4 окружности муфеля.
Заявленный способ охлаждения металла в колпаковой печи заключается в том,что поток охлаждающего воздуха делится на два, причем один движется снизу, адругой — сверху до отсасывающих патрубков вентиляторов. Колпаковая печьсодержит стенд со встроенным циркуляционным вентилятором и направляющимаппаратом, а также расположенный на стенде муфель, уплотненный песочнымзатвором. Под муфелем установлены рулоны, разделенные по высоте конвекторнымикольцами. В период охлаждения на стенд устанавливается специальное устройство,которое содержит кожух, стойки, устройство для транспортировки. В кожухевыполнены два отверстия, к которым присоединены патрубки. В последнихрасположены вентиляторы с электроприводом.
Данное устройство работает следующим образом. После окончания периоданагрева и выдержки стопы рулонов в колпаковой печи нагревательный колпакпереносится на другой стенд, а вместо него с помощью крана за специальноеустройство сверху на стопу, закрытую муфелем, устанавливается устройствоохлаждения. Опоры располагаются на стенде. После фиксации кожуха на стендеподключается к электропитанию приводы вентиляторов, которые начинаютпросасывать холодный воздух из цеха через два кольцевых зазора сверху и снизукожуха.
Основные преимущества предлагаемой конструкции следующие. В два разауменьшается длина образующей муфеля, относительно которой движется воздух,поэтому его температура в среднем ниже и коэффициент теплоотдачи от муфеля вышеи, следовательно, теплообмен в системе муфель-кожух более интенсивен. Так какпоток разбивается на два, то уменьшается количество воздуха, проходящего череззазор между муфелем и кожухом и можно увеличить скорость, не увеличивая потерьна гидравлическое сопротивление системы, то есть при том же вентиляторе можноуменьшить зазор между муфелем и кожухом и увеличить теплообмен за счетконвекции и теплопроводности газового зазора. Вследствие того, что путьдвижения воздуха меньше, он не нагревается до температуры муфеля, что имеетместо в существующих колпаках воздушного охлаждения, и в свою очередь ненагревает внутреннюю поверхность кожуха охлаждающего устройства до температурымуфеля, что исключает возможность образования двух параллельных поверхностей содинаковой температурой, и обеспечивает теплообмен излучением от муфеля ккожуху, что значительно повышает скорость охлаждения садки. Высота расположенияпатрубков вентиляторов выбирается в зависимости от садки и диаметра рулонов,таким образом, чтобы температура воздуха, покидающего кольцевой зазор, не быларавной температуре муфеля, что имеет место в области от 1/3 до 2/3 высотымуфеля. К достоинству данной конструкции охлаждающего устройства следует такжеотнести и то, что нагретый воздух выбрасывается на большем расстоянии открановщиков, что улучшает условия их труда.
Рассмотрим развертку внутренней поверхности кожуха охлаждающегоустройства, обеспечивающего равномерное заполнение движущимся воздухомкольцевого зазора. На внутренней поверхности кожуха приварены ребра высотой1/3-2/3 величины зазора. Они расположены равномерно с разбивкой по окружностина интервалы 15-30 0, причем начало и окончание каждого ребрасмещены относительно друг друга на 60-90 0, а окончание не доходитдо уровня отверстий отводящих патрубков на 50-500 мм.
Преимущества данного устройства заключаются в следующем. Воздух покольцевым зазорам движется не сразу к патрубкам, а вынужден более равномернозаполнить кольцевой зазор, причем приваренные ребра удлиняют его путь, чтотакже приводит к улучшению процесса теплообмена между муфелем и охлаждающем еговоздухом.
Так же следует рассмотреть развертку внутренней поверхности кожухаохлаждающего устройства, обеспечивающей интенсификацию теплообмена на егоповерхности. К поверхности кожуха сверху и снизу отводящих отверстий привареныпо два ряда ребер — верхний и нижний, расположенных симметрично по осиотверстий патрубков один над другим на расстоянии друг от друга и от края кожухравном 1/10 высоты муфеля. Каждое ребро состоит из двух отрезков, образующихмежду собой угол 120-150 0, причем длина нижнего отрезка составляет0,5-0,7 длины 1/4 окружности муфеля, а отрезки верхнего ряда в два раза короче.
Преимущество данного устройства заключается в том, что оно обеспечиваеттурбулизацию воздушного потока внутри зазора между муфелем и кожухом, чтоприводит к увеличению интенсивности теплообмена и ускорению процесса охлаждениясадки.
Указанные преимущества способа охлаждения металла в колпаковой печи иустройств его реализующих позволят сократить длительность периода охлаждения,повысить производительность одного стенда, сократить расход электроэнергии изащитного газа.
Изучение и анализ информации источников позволяет сделать вывод овозможности ускорения процесса охлаждения садки с небольшими конструктивнымиизменениями — является целесообразным изучить возможность охлаждения садкиэжекторным воздухом, который в период охлаждения не используется на данномстенде.
Этот метод был опробован на трехстопной колпаковой печи в ЛПЦ-5 ММК.Схема трехстопной колпаковой печи приведена на рис. 3.
Схема струйного охлаждения садки трехстопной колпаковой печи
/>
Рис. 3
Использование упрощенного устройства струйного охлаждения при отжиге собычными конвективными кольцами (КК) длительность периода охлаждениясократилась с 53,8 до 45,7 часов (12,3 %), а при охлаждении садки, в которойодно нижнее конвекторное кольцо заменено РКК, длительность охлаждения понизиласьс 48,7 до 41,3 часов (18,38 %).
Применение РКК (радиационно-конвективных колец) привело к значительномувыравниванию перепада температур по садке: он уменьшился с 55 0С до40 0С, что обеспечивает лучшую равномерность механических свойствготовой жести.
На рис. 4 представлены результаты изучения эффекта от использованияупрощенного устройства колпака струйного охлаждения (КСО) ирадиационно-конвективных колец (РКК).
Указанные результаты достигаются вследствие следующих новых техническихрешений:
1. Радиационно-конвективных конвекторных колей новой конструкции.
2. Системы струйной обдувки муфеля.
Результаты экспериментального исследования КСО и РКК
/>
/>
1 — длительность охлаждения tохл=180 0С; 2 — длительность охлаждения tн=580 0С;
3 — длительностьохлаждения tв=660 0С.
Рис. 4
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Методикаисследований
Современные исследования тепловых агрегатов напрямую связаны сиспользованием математических моделей. Это объясняется сложностью инестабильностью процессов, происходящих в печах. Математическая модель, еслиона достаточно адекватно описывает поставленную задачу, позволяет исследователюпроанализировать влияние различных факторов на те или иные параметры, получитьдостоверные денные, на основании которых можно сделать выводы и в конечномитоге дать конкретные рекомендации.
Это существенно ускоряет и удешевляет процесс исследования, а в рядеслучаев позволяет изучить процессы, ранее недоступные. Для исследованияпроцессов теплообмена в колпаковых печах создана математическая модель,включающая в себя ряд уравнений с граничными условиями, описывающих этипроцессы с определенными допущениями. Корректность математической моделиопределяется обоснованностью принятых при ее разработке допущений иправильностью ее адаптации к реальным условиям. В задачу данной работы и входитвыполнение процесса привязки модели к конкретным условиям работы относительноАО «ММК».
2.1.1. Описаниеисследуемого объекта.
Используемая в дипломной работе математическая модель тепловой работыколпаковой печи была разработана на кафедре ТЭМП Московского государственногоинститута стали и сплавов (Технологического университета) профессором кафедрыМастрюковым Б.С. и доцентом Гусевым Е.В. и опробована в условиях КарМК(Карагандинского металлургического комбината)./ /
Цель данной работы: выявить возможность применения данной модели кусловиям работы Магнитогорского металлургического комбината, в частности,ЛПЦ-5.
При разработке математической модели колпаковой печи приняты следующиедопущения:
1. Все температурные поля в печи имеют осевую симметрию.
2. Температурное полерулонов принято двухмерным.
3. Температурное полефутеровки рассчитывается как температурное поле пластины и является одномерным.
4. Муфель являетсятермически тонким телом.
5. Излучение и отражениеповерхностных зон внешнего контура является изотропным.
6. Излучение ипоглощение внутренней поверхности футеровки колпака и наружной поверхностимуфеля не является селективной, то есть e¹f(l).
7. Защитный газлучепрозрачен.
8. Топливовоздушнаясмесь сгорает мгновенно и пространство между колпаком и муфелем заполненопродуктами сгорания.
9. Условные замыкающиесяповерхности.
Математическая модель включает в себя уравнения теплового балансаэлементов печи, а также уравнения теплообмена и теплопередачи с соответствующимиграничными условиями. В данной модели принят зональный метод расчета, прикотором все рабочее пространство печи разбивается на зоны. В пределах каждойзоны температура и теплофизические параметры остаются постоянными. Циклтермообработки в колпаковых печах состоит из нагрева, выдержки и охлаждения.Теплообмен печи во всех трех периодах описывается одними и теми же уравнениями,только для периода охлаждения, когда снимают колпак, расчет теплообмена вовнешнем контуре заменяется расчетом теплообмена с окружающей средой.
Во внутреннем контуре теплоперенос осуществляется излучением от муфеля крулонам, а также конвекцией к защитному газу и от защитного газа к рулонам.Таким образом, в математическую модель теплообмена в этом контуре вошлиуравнения теплопереноса теплопроводностью в рулоне, уравнения переноса теплаизлучением в лучепрозрачной среде, а также уравнения теплового балансазащитного газа.
Математическая модель позволяет определять температурные поля садки,футеровки, муфеля, а также температуры продуктов сгорания и защитного газа взависимости от изменения различных режимных параметров, как то: расход топлива,его калорийность, массивность садки и прочее. Кроме того, в модель входит блокуправления печью с помощью которого можно задавать различные расходы газа нанагреве и выдержке, изменять вид регулирования как в период нагрева, так и впериод выдержки.
1. В начальный момент времени имеются всетемпературные поля элементов печи: футеровки, муфеля, садки, защитного газа.
2. Рассчитываемгеометрические угловые коэффициенты излучения в наружном и во внутреннемконтурах теплообмена.
3. Производимрасчет горения газа.
4. Рассчитываемтеплообмен в наружном контуре:
4.1. По известным температурам продуктов сгораниянаходим скорость их движения в пространстве между муфелем и колпаком.
4.2. Рассчитываем коэффициенты теплоотдачи конвекциейот продуктов сгорания к муфелю и футеровке, а также от наружной поверхностиколпака в окружающую среду.
4.3. Вычисляем радиационные характеристики продуктовсгорания Апс и eпс.
4.4. Рассчитываем и нормируем матрицы обобщенных иобобщенных разрешающих коэффициентов излучения.
4.5. По формулам:
/>/>, (1)/>/>
где m - количестворасчетных зон, принимающих участие в теплообмене излучением с зоной «i»;
eк - степень чернотызоны «к»;
Тк- температура зоны «к»;
Yi,k — обобщенный разрешающий угловой коэффициент
и
/>,/> (2)
где s0 — постоянная Стефана-Больцмана;
А1 — поглощательная способность зоны «i»;
s0= 5,67 * 10-8 Вт/м2К4;
находим коэффициенты теплоотдачи излучением и яркостные температуры длявсех расчетных зон контура.
4.6. Расчет температур продуктов сгорания на новомвременном шаге производим при помощи теплового баланса.
4.7. Решая дифференциальное уравнение теплопроводностидля каждой расчетной зоны футеровки колпака, находим температурное поле кладкина последующем шаге по времени.
4.8. На выходе из расчета теплообмена в наружномконтуре имеем новые значения температур футеровки и продуктов сгорания, а такжекоэффициенты теплоотдачи излучением и конвекцией и яркостные температуры длярасчетных зон на наружной поверхности муфеля.
5. Рассчитываем теплообмен во внутреннем контуре:
5.1. По известным температурам муфеля и рулоновнаходим степени черноты и поглощательные способности для всех поверхностныхрасчетных зон контура.
5.2. Рассчитываем и нормируем матрицу угловыхкоэффициентов излучения.
5.3. Вычисляем коэффициенты теплоотдачи излучением иконвекцией, а также яркостные температуры для всех расчетных зон контура.
5.4. Рассчитываем тепловой баланс защитного газа навсех участках его циркуляции и находим температуры объемных зон.
5.5. Решая уравнение теплопроводности для рулонов,находим температурное поле садки на последующем шаге по времени.
5.6. Из теплового баланса дисков конвекторного кольцаполучаем их температуры на новом шаге по времени.
5.7. В результате расчета теплообмена во внутреннемконтуре получаем температуры рулонов и защитного газа на последующем шаге повремени, а также коэффициенты теплоотдачи конвекцией и излучением и яркостныетемпературы для расчетных зон на внутренней поверхности муфеля.
6. Находимтемпературу муфеля на новом шаге по времени путем расчета его тепловогобаланса.
7. По формулам
/>, (3)
где Тф - температура футеровки, К;
Тпс — температура продуктов сгорания, К;
Тм — температура муфеля, К;
а1, а2, а3 — эмпирические коэффициенты;
и
/> (4)
где Тр - температура боковой поверхности нижнего рулона, К;
Тэг - температура защитного газана выходе из
диффузора направляющего аппаратастенда, К;
в1, в2, в3, в4 — эмпирическиекоэффициенты;
dмrмсм(Тм)×(dТм/dt)=aлс(Тпс-Тм)+aзг(Тзг-Тм)+aизл., внут.×(Тизл., внут.-Тм)+aизл., нар.×(Тизл., нар.-Тм) (5)
8. Проверяем условие:
/>, (6)
где В — расход топлива, м3/с;
Тст — температура стендовойтермопары, К;
Тзт — температура зональнойтермопары, К;
Тзадст, Тзадзт — задание по стендовой и зональной термопары,
и определяем расход топлива на новом шаге по времени:
1. Еслирасход топлива изменился по сравнению с предыдущим шагом по времени, топродолжаем расчет с п.3, если нет — с п.4.
2. Окончание расчета — по достижении заданного времени отжига.Технологический режим ведется путем установления закона изменения во временизаданий зональной и стендовой термопар:
Тзадст=f(t) и Тзадзон=f(t).
Данная математическая модель, как указывалось выше, была адаптированадля КП КарМК в данном исследовании проведена адаптация к условиям работы КПЛПЦ-5 ММК.
2.1.2.Адаптация математической модели тепловой работы колпаковой печи
При адаптации математической модели к условиям ЛПЦ-5 ММК были принятыследующие значения основных параметров, влияющих на длительность и качествоотжига в колпаковой печи. Эти значения приведены в табл. 8 -17.
Таблица 8
Данные по конструкции печиКолпак Муфель Внутренний Высота от стенда, мм
Внутренний
радиус, мм Высота от стенда, мм
Толщина,
мм
Внутренний
радиус, мм
радиус
рулонов, мм
5735 1605 5400 0.800 1150 800
/> /> /> /> /> /> /> /> />
Таблица 9
Футеровка колпака
Толщина свода печи,
мм
Толщина боковых стен,
мм Толщина горелочного пояса, мм 130 135 230
Таблица 10
Циркуляция в колпаковой печи
Производительность ЦВ, тыс. м3/ч Время Время Объем продувка отжиг
продувки N2, ч
продувки Н2, ч
продувки, N2, м3/ч 14,000 12,000 2,000 2,000 23,000
Таблица 11
Отопление в колпаковой печиМаксимум Минимум Температура
Расход газа,
м3/ч Коэффициент расхода воздуха
Расход газа,
м3/ч Коэффициент расхода воздуха
подогрева воздуха, 0С
144,000 1,100 20,000 1,300 20
/> /> /> /> /> /> />
Таблица 12
Холодильники в колпаковой печи
Площадь
поверхности теплообмена,
м2
Средний коэффициент теплопередачи,
Вт/(м2К)
Температура охлаждающей воды,
0С
Расход охлаждающей воды,
м3/с Место выдачи газа из холодильника 55,000 20,000 20,000 1,800 к муфелю
Таблица 13
Состав природного газа, %
СО2
N2
H2O CO
H2
H2S
CH4
C2H6
C3H8
C4H10
C5H12
O2
C2H2 0,000 2,000 0,000 0,000 0,000 0,000 97,6 0,400 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
Таблица 14
Режим отжига в колпаковой печи
Начальный период (задание):
колпак Первая выдержка
Скорость подъема на вторую ступень, 0С/час Вторая выдержка Условия окончания отжига, время или темпера-тура холодной точки
Темпера-тура окончания
отжига
(по холодной точке) Время простоя под горячим колпаком Температура распаковки продолжи-тельность, час
темпера-тура,
0С продолжи-тельность, час
темпера-тура,
0С
870,00 6,00 580,00 70,00 10,00 650,00 что быстрее 690,00 2,00 150,00
/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
Таблица 15
Начальные условия и параметры расчета для отжигаНачальные условия Параметры расчета (настройка)
Температура колпака, 0С
Температура рулона, 0С Шаг по времени
Пирометри-
ческий коэффициент Степень черноты торца верхнего рулона
400,000 60,000 300,000 0,650 0,990
Изменением настроечных коэффициентов (табл. 16), было обеспеченосоответствие реального и расчетного режима отжига в колпаковых печах ЛПЦ-5,причем длительность нагрева и выдержки составляет 128 часов, а охлаждения — 63часа.
Таблица 16
Настроечные коэффициентыКоэффициент контакта газа с торцом рулона Коэффициент заполнения витков в рулоне
Тст
А×Тмуф+В×Тр+С×Тзг
Тк
А×Тколп+В×Тмуф+С×Тпс
100 0С
300 0С
500 0С
700 0С
100 0С
300 0С
500 0С
700 0С А В С А В С К
1,300 1,400 1,500 1,600 0,002 0,002 0,002 0,002 0,050 0,050 0,900 0,100 0,800 0,100 0,700
/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
Таблица 17
Сведения о садки колпаковой печи (4 рулона)Толщина полосы, мм
Ширина полосы, высота рулона,
мм
Плотность смотки,
%
Вес рулона,
т
Наружный радиус рулона,
мм
Тип конвектор-ного
кольца Доля защитного газа, проходя-щего в кольцо, % 1 2 3 4 5 6 7 1,500 1250 0,97 23,000 975 Серийные 30,000 1,500 1250 0,97 23,000 975 Серийные 30,000 1,500 1250 0,97 23,000 975 Серийные 20,000 1,500 1250 0,975 23,000 975 Серийные 15,000
На рис. 5 приведены кривые изменения коэффициента теплообмена к воздуху — a. Начальное значение этогокоэффициента равно 50, дальнейшее его изменение приведет к сокращению процессаохлаждения. Чтобы достичь изменения скорости процесса охлаждения рулонов подмуфелем на 25 %, величина коэффициента aдолжна равняться 82,53. Также на рис. 5 приведены кривые охлаждения, прикоторых коэффициент теплообмена к воздуху соответственно равен 75 и 100.
Влияние коэффициента теплообмена к воздуху — a на скорость охлаждения садки колпаковойпечи
/>
1. a=50 Вт /(м2×К), 2. a=75Вт /(м2×К), 3. a=82.53 Вт /(м2×К), 4. a=100Вт /(м2×К)
Рис. 5
3. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
3.1.Анализ потенциально опасных и вредных факторов, сопутствующих работе скомпьютером
В данном разделе проводится анализ потенциально опасных и вредныхпроизводственных факторов, сопутствующих работе с персональным компьютером.Анализ условий труда имеет основное значение для разработки мероприятий,обеспечивающих защиту работающих от опасных и вредных производственныхфакторов.
Результаты анализа потенциально опасных и вредных производственныхфакторов представлены в табл. 18, в соответствии с ГОСТ 12.0.003-74 /7/.
Таблица 18
Потенциально опасные и вредные факторы
Наименование
операции
Используемое
оборудование
Опасные и вредные
факторы 1 2 3 Работа с ПК Процессор, монитор, защитный экран, клавиатура Ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение, гиподинамия, прямая и отраженная блескость Работа с ПК и принтером ПК, принтер Опасный уровень напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека, U=220 В
Продолжение табл. 181 2 3 Работа с сопутствующей литературой Учебники, тетради Недостаток естественного освещения, пониженная контрастность Работа с принтером Матричный принтер Повышенный уровень шума на рабочем месте
3.2.Санитарно-гигиеническая и противопожарная характеристики помещений машинногозала
Исследовательская работа проводится в машинном зале, расположенном вподвале пятиэтажного здания и имеющем следующие размеры: площадь — 48 м2,высота — 3,5 м2, объем — 168 м3. Стены зала кирпичные,покрыты штукатуркой и краской. Пол покрыт линолеумом, потолок побелен.
Все оборудование, применяемое в машинном зале, соответствует «Санитарнымнормам проектирования промышленных предприятий /7/,/11/,/13/ и его характеристики приведены в табл. 19.
Число одновременно работающих преподавателей и студентов не должнопревышать 14 человек. При этом на одного человека приходится 12 м3объема и 3,48 м2 площади.
Категория работ — легкая. Работы производятся сидя за столом передэкраном монитора, не связаны с переносом тяжестей, не требуют большихфизических усилий.
В машинном зале отсутствует избыток тепла, поддерживаются условия длясоздания благоприятного микроклимата. Все данные по климатическим условиям приведены в
табл. 20.
Таблица 19
Оборудование машинного залаНаименование оборудования Количество, шт.
Площадь, м2
1. Персональные компьютеры (ПК)
2. Принтеры
3. Столы для установки ПК
4. Столы преподавателей
5. Шкафы для хранения бумаг и дискет
6. Сейф
7. Стулья
11
2
8
2
2
1
18
6,5
1,7
24,0
3,6
6,3
0,6
5,3 ИТОГО: 48,0
Таблица20
Климатические параметры машинного залаПараметры Значение
1. Температура воздуха в холодный период, 0С
2. Температура воздуха в теплый период, 0С
3. Относительная влажность воздуха, %
4. Скорость движения воздуха, м/с
20
22
50-60
0,1
В качестве нагревательных приборов в холодный период года используютсяводяные радиаторы с температурой воды до 80 0С.
В машинном зале предусмотрено естественное и искусственное освещение.Нормы естественного освещения приведены в табл. 21, составленной по СНИП II-4-79 /20/ — /23/.
Искусственное освещение машинного зала представляет собой общееосвещение люминесцентными лампами. Нормы искусственного освещения приведены втабл. 22.
Электроснабжение машинного зала осуществляется присоединением книзковольтной сети энергосистемы. По опасности поражения электрическим токоммашинный зал относится к помещениям с повышенной опасностью. Возможноодновременное касание металлического корпуса электроустановки и заземленноготрубопровода.
Выполняемые работы относятся пожароопасным категории «В».
Помещение по пожароопасности классифицируется как категории П1-1а, таккак в нем находятся сгораемые предметы: компьютеры, принтеры, шкафы, столы,стулья. Здание имеет II степень огнестойкости. Стены иперегородки здания несгораемые, имеют предел огнестойкости 0,25-0,75 часов. Длятушения пожара в здании предусмотрены огнетушители ОП-5, для тушенияэлектроустановок ОУ-5.
Проход между столами — 4 метра. Столы с компьютерами стоят вдоль стен.Ширина выхода — 1,7 метра. Расстояние от наиболее удаленного рабочего места довыхода из помещения — 9 метров. Машины имеют закрытое исполнение. Этоудовлетворяет требованиям СНИП II-2-80 /21/.
Таблица 21
Нормы естественного освещенияВыполняе-мая операция
Наимень-ший
объект, мм
Разряд
зрительных
работ
КЕО для
Шпояса,
%
Световой
пояс
Коэффи-циент
светового
климата
Коэффи-циент
солнечного
климата КЕО, % 1 2 3 4 5 6 7 8
Считыва-ние
информа-ции с мони-
тора 0,5 III 5 III 1 1 5
Продолжениетабл. 211 2 3 4 5 6 7 8 Работа с клавиату-рой 1 V 3 III 1 1 3 Распечатка на принтере 5 V 3 II 1 1 3
Таблица 22
Нормы искусственного освещения
Выполняемая
операция
Разряд зритель-
ных работ Контраст объекта с фоном
Характеристика
фона
Освещенность
комбинирован-ная,
лк
Освещенность
общая,
лк
Считывание информации с монитора
Работа с клавиатурой
Распечатка на принтере
III
V
V
большой
средний
средний
средний
светлый
светлый
400
400
400
200
200
200
3.3. Разработка мер защиты от выявленных опасных и вредныхфакторов
3.3.1. Расчет искусственного освещения
Необходимо улучшить освещенность машинного зала и пересмотреть количестволюминесцентных ламп.
Исходные данные: лампы — ЛБ 40; площадь зала — 48 м2;освещенность- 200 лк; высота подвеса — 3,5 м; коэффициент запаса — 1,5
Определяем суммарную мощность осветительной установки и количествосветильников методом удельной мощности.
Удельная мощность установки:
Py =18 Вт/м2,
Суммарная мощность установки вычисляется по формуле:
Pх= Py×S, (7)
где S — площадь зала, м2;
Px= 18×48 = 864 Вт
Количество светильников вычисляется по формуле:
N = Px/(Pл×n) (8)
где Pл - мощность одной лампы, Вт;
n-количество светильников в лампе, шт.
N= 864 / (400×3) = 7
Результаты расчетов показали, что необходимо добавить один светильник кшести имеющимся.
3.3.2. Защита от излучения мониторов
Для ослабления излучения мониторов установлены защитные экраны «SEPOMS F-14SB» на монитор каждого компьютера. Количествозащитных экранов — 11 штук. Данные экраны позволяют снизить аккумуляциюстатического электричества, поглощают 100 % ультрафиолетового и рентгеновскогоизлучения.
3.3.3. Защита от опасного уровня напряжений в электрической цепи.
ГОСТ 12.1.038-83 /21/ устанавливает предельно допустимые напряженияприкосновения и токи, протекающие через тело человека. В данном случае приналичии переменного тока частотой 50 Гц допустимое напряжение прикосновениядолжно быть не более 2 В, а ток — не более 0,3 мА. Вследствие этого необходимопроизвести расчет защитного заземления.
Исходные данные для расчета приведены в табл. 23.
Имеем также: тип заземлителя — стержневой (трубчатый с толщиной стенки3,5 мм); заземлитель — заглубленный; расположение вертикальных заземлителей — по четырехугольному контуру; грунт — чернозем; климатическая зона — III.
Расстояние между трубами определяем по формуле:
Lт= С×lт, (9)
где С — константа для расчета заглубленных заземлителей;
Lт = 1×100 = 100 см
Таблица 23
Расчет защитного заземленияИсходные данные Обозначение Величина
1. Расчетный ток замыкания на землю, А
2. Длина трубы, см
3. Диаметр трубы, см
4. Ширина соединяющей полосы, см
5. Глубина заложения, см
6. Сопротивление земли, Ом
I3
Iт
dт
b
h
R3
3
100
6
6
120
4
Вычисляем расстояние от поверхности земли до середины трубы по формуле:
t = h+lт/2 (10)
t =120+100/2 = 170
Определяем наибольшее допустимое сопротивление заземления по формуле:
R3= 125/I3 (11)
R3= 125/3 = 41 Ом
Вычисляем расчетное удельное сопротивление грунта для труб по формуле:
Pрас.т. = Pтабл×КГГ (12)
где Pрас.т. - удельное сопротивление грунта, Ом×см;
КГГ - повышающий коэффициент для стержневого заземлителя;
Pрас.т. = 20000×1,5 =30000 Ом×см
Определяем расчетное удельное сопротивление грунта для соединительнойполосы по формуле:
Pрас.т. = Pтабл×КГГ , (13)
где КГГ — повышающий коэффициент для полосового заземлителя;
Pрас.т. = 20000×3,25 =65000 Ом×см
Количество труб, которое необходимо забить в грунт, без учетакоэффициента экранирования определяем по формуле:
nт ×hэт = Rт/R3 , (14)
nт ×hэт =174,25/4 = 44 шт
Необходимое количество труб с учетом коэффициента экранирования определимпо формуле:
nтэ = nт/hэт (15)
где nтэ — количество труб, шт.;
hэт — коэффициент экранирования;
nтэ = 44/0,48 = 92 шт
Расчетное сопротивление трубчатых заземлителей без учета соединяющейполосы определяем по формуле:
Rрас.n = Rт/nтэ ×hэт , (16)
Rрас.n = 174,25/92×0,48 = 3,95 Ом
Вычисляем длину соединяющей полосы по формуле:
Lсп = 1,05×Lт(nтэ-1) (17)
Lсп = 1,05×100(92-1) = 9,555 м
3.4.Утилизация компьютеров
Списанные и непригодные к эксплуатации компьютеры утилизируют. В ломесодержатся: золото, серебро, алюминий, медь, никель и пластмассовый лом. Всеэто можно, после последующей обработке вторично использовать в промышленности.
4. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
4.1.Изучение влияния вида атмосферы и типа колец на длительность периода охлаждения
На основе проведенных исследований, с помощью математической модели, гдеизучалось влияние вида атмосферы на длительность периода охлаждения, полученырезультаты которые представлены на рис. 6 -11.
Кривыеохлаждения садки колпаковой печи при различном содержании водорода в газе
/>
1 — 5 % Н2; 2 — 25 % Н2; 3 — 50 % Н2; 4- 75 % Н2; 5 — 100 % Н2
Рис. 6
На рис. 6 представлены данные расчета процесса охлаждения при обычныхсерийных конвективных конвекторных кольцах, с различным содержанием Н2в защитной атмосфере.
Видно, что повышение процентного содержания водорода в защитной атмосфереколпаковой печи позволяет ускорить процесс охлаждения садки на 15-20 %. Налицоувеличение экономичности и производительности КП, но возрастают потребности вдополнительном подводе водорода, что повышает требования к условиямбезопасности.
Кривые охлаждения садки колпаковой печи при использовании РККс содержанием водорода в защитном газе — 5 %
/>
1- 1 РКК, 2 — 2 РКК, 3 — 3 РКК, 4 — 4 РКК
Рис. 7
Из дальнейшего изучения факторов, влияющих на скорость охлаждения садкии качество производимой продукции в печи, следующим этапом было применениярадиационно-конвективных колец (конструкция МИСиС — Стальпроект — НЛМК) приразличной концентрации водорода в защитном газе.
На рис. 7 представлены графики, полученные при использовании РКК высотой200 мм при различном процентном содержании водорода в защитной атмосфере.
Из приведенных графиков следует, что скорость процесса охлаждения садкиувеличивается на 10-18 %, по сравнению с процессами без использования РКК. Этотспособ охлаждения более эффективен, чем охлаждение без использования РКК, причемэти кольца, обеспечивают и улучшение прогрева садки.
На рис. 8 представлены графики, полученные на основе исследования садкиколпаковой печи, с использованием РКК, но с содержанием водорода в защитном
газе 25 %.
Кривые охлаждения садки колпаковой печи при использовании РККс содержанием водорода в защитном газе -25 %
/>
1- 1 РКК, 2 — 2 РКК, 3 — 3 РКК, 4 — 4 РКК
Рис. 8
Из показанных выше графиков (рис. 8) видно, с увеличением содержанияводорода в защитном газе, а именно 25 %, длительность процесса охлаждениясокращается, в среднем, на 21 %.
При использовании 50 % водорода в защитном газе колпаковой печи, гдетакже применялись РКК (рис. 9), наблюдалось сокращение процесса охлаждениясадки печи приблизительно на 23 % цикла охлаждения.
Кривые охлаждения садки колпаковой печи при использовании РККс содержанием водорода в защитном газе — 50 %
/>
1- 1 РКК, 2 — 2 РКК, 3 — 3 РКК, 4 — 4 РКК
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, новодородная среда в защитном газе была больше, чем в предыдущем, она составила75 % всего газа.
Скорость охлаждения садки колпаковой печи увеличилась на 27,6 %.
Кривые охлаждения садки колпаковой печи при использовании РККс 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 кривыеохлаждения полученные в полностью водородной среде защитного газа. Скоростьохлаждения садки увеличилась на 30 % (по сравнению с охлаждением в средезащитного газа с 5 % Н2).
Кривые охлаждения садки колпаковой печи при использовании РККс 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 вобобщенном виде представлены результаты расчетного эксперимента (проводившегосяна математической модели), при различном содержании водорода в защитной средеколпаковой печи и с использованием радиационно-конвективных конвекторных колец- РКК.
В табл. 24, также как и на графиках охлаждения, заметны положительные иотрицательные стороны того или иного эксперимента, проводимого на моделиколпаковой печи ЛПЦ-5 применительно к условиям ММК.
Таблица 24
Влияние различных факторов на скорость процесса охлаждения вколпаковой печиПоказатели, влияющие на изменение хода процесса охлаждения садки
Время
охлаждения, ч
Содержание в защитном газе (з. г.) 5 % — Н2 69,3
Содержание в защитном газе (з. г.) 25 % — Н2 46,10
Содержание в защитном газе (з. г.) 50 % — Н2 44
Содержание в защитном газе (з. г.) 75 % — Н2 43,30
Содержание в защитном газе (з. г.) 100 % — Н2 40,40
Содержание в з.г. 5 % Н2+1 РКК 37,3
Содержание в з.г. 5 % Н2+2 РКК 41
Содержание в з.г. 5 % Н2+3 РКК 42,3
Содержание в з.г. 5 % Н2+4 РКК 45
Содержание в з.г. 25 % Н2+ 1 РКК 37,4
Содержание в з.г. 25 % Н2+2 РКК 40,3
Содержание в з.г. 25 % Н2+3 РКК 42
Содержание в з.г. 25 % Н2+4 РКК 43,2
Содержание в з.г. 50 % Н2+1 РКК 33
Содержание в з.г. 50 % Н2+2 РКК 35,4
Содержание в з.г. 50 % Н2+3 РКК 38,3
Содержание в з.г. 50 % Н2+4 РКК 39
Содержание в з.г. 75 % Н2+1 РКК 30,2
Содержание в з.г. 75 % Н2+2 РКК 30,4
Содержание в з.г. 75 % Н2+3 РКК 31,4
Содержание в з.г. 75 % Н2+4 РКК 32,3
Содержание в з.г. 100 % Н2+1 РКК 30
Содержание в з.г. 100 % Н2+2 РКК 29,3
Содержание в з.г. 100 % Н2+3 РКК 28,3
Содержание в з.г. 100 % Н2+4 РКК 28
Следовательно применение 100% Н2 и 4-х или 3-храдиационно-конвективных колец позволяют уменьшить длительность периодаохлаждения на 53,58%.
4.2. Анализрезультатов исследования устройства струйного охлаждения садки
Разработано устройство для охлаждения металла в одностопной колпаковойпечи относится к термической обработке плотносмотанных рулонов тонколистовойхолоднокатаной полосы, например жести, автолиста и может быть использовано вчерной и цветной металлургии /2/.
Целью изобретения является ускорение процесса охлаждения металла водностопной колпаковой печи.
Поставленная цель достигается тем, что используются не переносные, астационарные вентиляторы, обеспечивающие централизованное питание всегоотделения эжекторным воздухом для эвакуации продуктов сгорания из-поднагревательного колпака в период нагрева, которые подают по гибким шлангамвоздух в общий коллектор, охлаждающего устройства, устанавливаемого в началепериода охлаждения сверху поверх муфеля и стенда причем на коллекторе,охватывающем в виде тора со всех сторон муфель, и отстоящем от него нарасстоянии, 10-12 калибров диаметров отверстий, установлены параллельнообразующей муфеля вертикальные стояки, имеющие ряд обращенных к поверхностимуфеля и обеспечивающих подачу высокоскоростных струй эжекторного воздухаперпендикулярно к ней круглых или щелевых отверстий, причем верхние отверстия встояках 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 соединенвертикальными несущими и центрирующими стояками с верхней траверсой сустановленной на ней проушиной для крюка мостового крана.
Данное устройство работает следующим образом. Мостовым краном устройствоустанавливается на стенд колпаковой печи. Центрирующие вертикальные стоякиобеспечивают строго вертикальное перемещение устройства вниз симметричноотносительно муфеля. Кроме того, они же обеспечивают исключение возможностикасания стояками обечайки муфеля и его смещения при подъеме устройства послеокончания процесса охлаждения. С помощью направляющих (карандашей) на стендеосуществляется фиксация общего коллектора относительно подвода эжектирующеговоздуха. Гибким шлангом общий коллектор подключается к системе питания воздухомот эжекторного вентилятора, компрессора или турбовоздуходувки. Воздух выходитиз отверстий, обращенных к охлаждаемой поверхности, в виде струй, перпендикулярныхк муфелю. Высота стояков выбирается таким образом, чтобы верхний ряд отверстийбыл выше верхнего среза конвекторного кольца между вторым и третьим рулонамисадки на высоту, равную высоте самого кольца.
Отверстия в коллекторах обеспечивают натекание струй на муфель снизувверх, чтобы исключить попадание охлаждающего воздуха на песочный затвор. Дляэтой цели опоры поднимают коллектор на 200-300 мм над уровнем пода стендаколпаковой печи.
Струи, выходящие из отверстий в коллекторе и стояках интенсивно охлаждаютмуфель: 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, когдапросасываемый воздух движется вертикально в кольцевом зазоре). Указанный районмуфеля характеризуется наивысшей скоростью движения защитной атмосферы в зазоремежду боковой поверхностью двух нижних рулонов и внутренней плоскостьюповерхности муфеля, так как здесь циркулирует более 60-70 % всего объемаатмосферы. Кроме этого, в данном районе коэффициент теплоотдачи между защитнымгазом и муфелем наиболее высок, так как газ выходит из направляющего аппарата свысокой скоростью и ударяется о муфель изнутри.
Для увеличения скорости истечения струй из стояков и коллектораустройства для охлаждения садки колпаковой печи могут быть использованыкомпрессор или турбовоздуходувка, которые обеспечивают высокое давление воздухапитания и, как следствие, высокую скорость истечения струй из отверстий, что всвою очередь увеличивает коэффициент теплоотдачи.
Увеличение коэффициента теплоотдачи может быть повышено также за счетувлажнения воздуха с помощью эжектирования воды через трубку соединяющую общийколлектор с баком с водой.
Использование данной системы на одностопных колпаковых печах ЛПЦ-5 ММК (5опытных отжигов) дало следующие результаты: при установке на печи, работающей собыкновенными конвективными конвекторными кольцами (высотой 70 мм) длительностьпериода охлаждения сократилась на 21 % /4/.
На ММК в ЛПЦ-5 изготовлена и опробована установка струйного охлаждения(УСОМ) холоднокатаных рулонов в газовых колпаковых печах. Установка проста визготовлении и представляет собой сварную металлическую конструкцию сколлектором для эжекторного воздуха и распределительными трубами для струйногоохлаждения муфеля (рис. 12).
Продолжительность охлаждения металла под муфелем сокращается за счетохлаждения муфеля эжекторным воздухом, который поступает в коллектор и черезотверстия в распределительных трубах подается на муфель. Отверстия расположенытак, чтобы охватить воздухом большую часть муфеля. Высота распределительныхтруб рассчитана на ширину полосы нижнего рулона, так как нижний рулон является(как говорилось выше) отстающим.
Установка струйного охлаждения металла (УСОМ)
/>
1 — рулоны металла, 2 — радиационно-конвективные кольца (РКК), 3 — муфель, 4 — каркас колпака, 5 — воздушные патрубки, 6 — воздушный коллектор, 7- труба питающая систему эжекторным воздухом.
Рис. 12
Для проверки работы установки было проведено три опытных отжига.
Садка была упакована четырьмя рулонами по 23 тонны каждый. Переменнымпараметром, который изучался, была температура стендовой термопары, при которойустанавливалась УСОМ. На рис. 12 приведены кривые охлаждения: при начальных температурах 680 0С (сразу после снятия нагревательного колпака),530 0С и 410 0С. Для сравнения был проведен контрольныйопыт без применения УСОМ.
Продолжительность охлаждения рулонов до температуры распаковки (постендовой термопаре) 180 0С составила на контрольном опыте 69 часов,с применением УСОМ сразу после снятия колпака — 50 часов (72,5 %), сприменением УСОМ при температурах 530 0С и 410 0С постендовой термопаре — 56 часов (81,2 %).
Сравнительные графики охлаждения, составленные по обобщенным результатамэкспериментальных отжигов рулонов в колпаковых печах Магнитогорскогометаллургического комбината (ММК) представлены на рис. 13 и плакате.
Показано, что в случае применения воздушной обдувки во всем практическомдиапазоне температур конца охлаждения и параметров рулонов продолжительностьохлаждения может быть сокращена не более, чем на 8-25 %, а производительностьодного стенда — увеличена не более, чем на 6-15 % /4/, т.е. позволяетсущественно улучшить показатели работы КП, практически при небольших затратах ибез остановки действующего производства повысить эффективность работысуществующих колпаковых печей.
Эффективность обдувки муфеля воздухом при охлаждении рулоновжести на ММК
/>
1- обдувкавоздухом, 2 — естественное охлаждение, 3 — поливка муфеля водой. Н.о. — началопринудительного охлаждения муфеля.
Рис. 13
5. ЭКОНИМИКА И ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА
5.1.Расчет затрат на выполнение НИР
Используя приведенные в табл. 25 статьи калькуляций рассчитываетсяфактическая себестоимость дипломной научно-исследовательской работы.
В сводной таблице показан анализ полученных данных и предложения поснижению стоимости работы. При анализе устанавливается причина отклоненийфактических затрат от плановых по отдельным статьям калькуляции,целесообразность проведенных затрат, возможность экономии ресурсов,целесообразность кооперирования с другими организациями или подразделениямисвоей организации.
Таблица 25
Смета затрат на проведение НИРСтатьи затрат Сумма
Откло-
нение, р.
Фактические
затраты, % к план отчет
общей стоимос-
ти работы 2 3 4 5 6
1. Материалы, покупные изделия
а) основные
б) вспомогательные
30
70
25
72
+5
-2
0,4
0,88 2. Специальное оборудование для научных и экспериментальных работ 4454 4454 - 54 3. Основная заработная плата производственного персонала 480 480 - 12 4. Дополнительная заработная плата производственного персонала 390 390 - 9
Продолжениетабл. 252 3 4 5 6 5. Отчисления на социальное страхование 120 120 - 10 6. Электроэнергия 60 52 +8 3,72 7. Расходы на командировки по теме 1500 1500 - 20 ИТОГО: 6884 6973 - -
Таблица 26
Расчет заработной платы руководителя и исполнителя НИРДолжность
Месячный
оклад, р.
Фактически
отработанное
время, дней
Основная
заработная
плата, р.
Дополнительная
заработная
плата, р.
1. Руководи-тель
профессор 321,9 119 510 -
2. Исполни-тель
студент 290,3 119 210 -
5.2.Расчет экономической эффективности внедрения результатов НИР в производство
В основу расчета экономической эффективности работы положены: результатывнедрения работы, технологический эффект работы, уменьшение затрат, увеличениекачества, цены, уменьшение себестоимости.
Экономия за счет электроэнергии — 1 час — 18 кВт;
1 час — 30 м3 защитного газа;
увеличениепроизводительности стенда (58 %).
О результатах внедрения данной технологии можно сказать следующее:уменьшение времени процесса охлаждения садки колпаковой печи с помощьювнедрения технологии струйного и импульсного охлаждения а соответственно иуменьшение времени отжига, в целом, то есть увеличение производительности на(58 %). Также наблюдалось более щадящее отношение к муфелю, в связи с этимсокращение затрат на текущий ремонт. Все выше указанное позволяет увеличитьвыпуск более качественного металла за тот же период. Уменьшается такжесебестоимость работы, а цена на более качественную продукцию соответственнорастет.
Экономический эффект определяется на годовой объем производства продукции(цеха черной металлургии). Экономический эффект от годового объема производствапродукции называется годовым экономическим эффектом. Его определение основанона сопоставлении приведенных затрат при использовании базовой и новой техники.
1. Производим расчет приведенных затрат (З):
З=С+Ен×К (18)
Ен=0,15; С=318 р.; К=544 р,;
З= 318+0,15×544=399,6
где С — себестоимость продукции, р.
К — капитальные вложения, р.
Ен — нормативный коэффициент эффективностикапитальных вложений.
2. Расчетзаработной платы руководителя НИР:
З1= (А1×10/1548)×В1 (19)
А1 = 480 р.
З1 =(480×10/1548)×144 = 321,9
где З1 — заработнаяплата руководителя НИР
А1 — месячный оклад руководителя
В1 — количество учебных часов на руководствоработой
10 — количество рабочих месяцев в году
3. Расчетзаработной платы исполнителя (студента) НИР:
А2 = 312 р.
З2= (А2×10/1548)×В2 (20)
З2 =(312×10/1548)×144 = 290,3
где З2 — заработнаяплата исполнителя НИР (стипендия студента)
А2 — месячный оклад исполнителя
В2 — количество учебных часов на руководствоработой
10 — количество рабочих месяцев в году
4. Годовойэкономический эффект:
Э = (З1-З2)×А2 (21)
Э = (321,9-290,3)×312= 9859,2 р.
5.2.1.Себестоимость продукции
1. Расчет экономического эффекта от себестоимости:
С1 = 340 р.; Дпер = 0,32; Дуп =0,47; а = 0,06
Э = [С — 0,15К]×А2 (22)
Э= [340-0,15×544]×312 = 6015,8
2. Расчетснижения себестоимости:
D Сн = Нр×Ц (23)
где D Сн — снижение себестоимости приразличных ценах на материал
Нр — норма расхода материалов на единицупродукции до и после осуществления мероприятий порезультатам НИР
Ц — цены единиц материала теоретическая и по результатамНИР
7 м3 защитного газа = 1 м3 природного газа
Ц1 = 5 коп/м3;
D Сн =(64 — 26)×0,05 = 1,9
3. Расчетснижения себестоимости единицы продукции за счет снижения цен на сырье иматериалы.
DСц = Ц1×Нр (24)
DСц = 0,05×64 = 0,32
Э = [(DСц + D Сн) — 0,15К ]×А2 =81,2 (25)
4. Расчетгодового экономического эффекта от улучшения качества продукции
Э= [З1×(В2/В1)×[(Р1+Ен)/(Р2+Ен)]+{[(И1-И2)-Ен×(К2-К1)]/(Р2+Ен)}-З2]×А2 (26)
В1 = 5; В2 = 2; В2/В1 = 0,4; Ен = 0,15
Р1 = 17,61; Р2 = 5,4 (Р1+ Ен)/(Р2 + Ен) = 3,2
И1 = 0,62; И2 = 0,3 К1= 2,4 К 2= 3,2
А2 = 312
Э = [(321,9×0,4×3,2)+0,02-290,3]×312= 379867
Таблица 27
Стоимость внедряемого на ЛПЦ-5 оборудованияНаименование оборудования Изготовитель Единица измерения Количество Цена за единицу Сумма Колпак струйного охлаждения
МИСиС
кафедра
ТТМП штука 1 289315 289315 Колпак импульсного охлаждения
МИСиС
кафедра
ТТМП штука 1 315894 315894
1. Расчеттрудоемкости продукции:
Тпр= Фэ×Чс/Вг (27)
Фэ = 4728; Вг = 41820
Тп р= 4728×466/41820= 52,7
где Фэ — годовой эффективный фонд времени работы основного
производственногорабочего;
Чс- списочная численность основных производственных рабочих;
Вг — годовой выпуск продукции.
5.2.2. Штаты
Списочный состав персонала ЛПЦ-5приведен в табл. 28
Таблица 28
Списочный состав персонала ЛПЦ-5Категории персонала Число работающих, чел. % к списочному составу основных производственных рабочих 1. Производственные рабочие 320 60 2. Дежурный персонал 85 19 3. Ремонтный персонал 40 15 4. Вспомогательные рабочие 21 6 Итого рабочих: 466 100 5. Руковод. и специалисты 360 67 6. Кадровый персонал 230 33 Итого работающих: 1056
5.2.3.Расчетзаработной платы
Баланс рабочеговремени (на одного рабочего) ЛПЦ-5 приведен в табл. 29
Таблица 29
Балансрабочего времени (на одного рабочего) ЛПЦ-5Категория времени Количество дней 1 2 Календарное время 364 Выходные дни 91 Праздничные дни 4 Номинальное время 273
Невыходы:
в том числе: отпуск
по болезни
прочие
56
21
7 Фактическое время 185
Распределение рабочих по разрядам в ЛПЦ-5 приведено в табл. 30
1. Расчет фондов заработной платы для рабочих:
Таблица 30
Распределение рабочих по разрядам ЛПЦ-51 разряд 2 разряд 3 разряд 4 разряд 71 95 105 195
1.1. Расчет средней заработной платы
Тср = (Т1×Р1 + Т2×Р2 + Т3×Р3 + Т4×Р4)/(Р1 + Р2+ Р3 + Р4) (28)
Тср = (182×71+ 163×95 + 344×105 + 458×195)/(71 + 95 + 105 + 195) =
= (12922 + 24985 + 36120 + 89310)/ 466 = 350,5
1.2. Расчет повременной заработной платы
Зт= Тср× Псм× С×Рсп (29)
Зт = 350,5×24×1×466= 3919992
1.3. Расчет премии
Зпрем= р×Зт/100 (30)
Зпрем = 20×3919992/100= 783998
1.4. Расчет доплаты за ночное время
Зн= 0,4×Тср×Вноч×Рсп (31)
Вноч = 7
Зн = 0,4×350,5×7×466= 457332
где Вноч — ночное время, ч
1.5. Расчет доплаты за вечернее время
Зв= 0,2×Тср×Ввеч×Рсп (32)
Ввеч = 5
Зв = 0,2×350,5×5×466= 163333
где Ввеч — вечернее время, ч
1.6. Расчет доплаты в праздничные дни
Зпр = Тср×Д×Е×Рсп (33)
Д = 4; Е = 0,6
Зпр = 350,5×4×0,6×466= 391999
где Д — количество отработанныхпраздничных дней в году;
Е — доля работающих в праздничные дни.
1.7. Расчет доплаты за переработку
Зпер = 0,5×Тср×0,75×Рсп×L (34)
L = 21
Зпер = 0,5×350,5×0,75×466×21 = 61250
где L — годовоеколичество часов переработки одним рабочим
1.8. Основной фонд заработной платы рабочих:
Зосн = Зт+ Зпрем + Зн + Зв + Зпр + Зпер (35)
Зосн = 3919992 + 783998 + 457332 + 163333 + 391999+ 61250 = 5777904
2. Расчет фондов заработной платы для руководителей и специалистов:
2.1. Расчет средней заработной платы
Тср= (Т1×Р1)/Р1 (36)
Тср = (490×360)/490= 360
2.2. Расчет повременной заработной платы
Зт= Тср× Псм× С×Рсп (37)
Зт = 360×8×4×360= 4147200
2.3. Расчет премии
Зпрем = р×Зт/100 (38)
Зпрем = 50×4147200/100= 2073600
2.4. Расчет доплаты за ночное время
Зн= 0,4×Тср×ВночРсп (39)
Вноч = 7
Зн = 0,4×360×7×360= 362880
где Вноч — ночное время, ч
2.5. Расчет доплаты за вечернее время
Зв= 0,2×Тср×Ввеч×Рсп (40)
Ввеч = 5
Зв = 0,2×360×5×360= 129600
где Ввеч — вечернее время, ч
2.6. Расчет доплаты в праздничные дни
Зпр= Тср×Д×Е×Рсп (41)
Д = 4; Е = 0,6
Зпр = 360×4×0,6×360= 311040
где Д — количество отработанныхпраздничных дней в году;
Е — доля работающих в праздничные дни.
2.7. Расчет доплаты за переработку
Зпер= 0,5×Тср×0,75×Рсп×L (42)
L = 21
Зпер = 0,5×360×0,75×360×21 = 1020600
где L — годовоеколичество часов переработки одним рабочим
2.8. Основной фонд заработной платы руководителей испециалистов:
Зосн = Зт+ Зпрем + Зн + Зв + Зпр + Зпер (43)
Зосн = 4147200 + 2073600 + 362880 + 129600 +311040 + 1020600 = 8044920
3. Расчет фондов заработной платы для кадрового персонала:
3.1. Расчет средней заработной платы
Тср= (Т1×Р1)/Р1 (44)
Тср = (490×210)/490= 210
3.2. Расчет повременной заработной платы
Зт= Тср×Псм× С×Рсп (45)
Зт = 210×8×4×230= 2760000
3.3. Расчет премии
Зпрем= р×Зт/100 (46)
Зпрем = 50×2760000/100= 1380000
3.4. Расчет доплаты за ночное время
Зн= 0,4×Тср×Вноч×Рсп (47)
Вноч = 7
Зн = 0,4×210×7×230= 241500
где Вноч — ночное время, ч
3.5. Расчет доплаты за вечернее время
Зв= 0,2×Тср×Ввеч×Рсп (48)
Ввеч = 5
Зв = 0,2×210×5×230= 86250
где Ввеч — вечернее время, ч
3.6. Расчет доплаты в праздничные дни
Зпр= Тср×Д×Е×Рсп (49)
Д = 4; Е = 0,6
Зпр = 210×4×0,6×230= 207000
где Д — количество отработанных праздничныхдней в году;
Е — доля работающих в праздничные дни.
3.7. Расчет доплаты за переработку
Зпер= 0,5×Тср×0,75×Рсп×L (50)
L = 21
Зпер = 0,5×210×0,75×230×21 = 6792198
где L — годовое количествочасов переработки одним рабочим
3.8. Основной фонд заработной платы для кадровогоперсонала:
Зосн= Зт + Зпрем + Зн + Зв + Зпр+ Зпер (51)
Зосн = 2760000 + 1380000 + 241500 + 86250 + 207000+ 679219 = 5353969
В табл. 31 приведен фонд заработной платы и среднемесячного заработка покатегориям персонала ЛПЦ-5.
Таблица 31
Фонд заработной платы и среднемесячного заработка покатегориям персонала ЛПЦ-5
Категория
персонала
Фонд зарплаты за год,
р.
Среднемесячная
зарплата из фонда зарплаты, р.
1. Рабочие
2. Руководители
и специалисты
3. Кадровый персонал
577904
8044920
5353969
350,5
360
210 ВСЕГО 19176793 920,5
ВЫВОДЫ
В дипломной работе проводились исследования по адаптации математическоймодели работы колпаковой печи в условиях ЛПЦ-5 Магнитогорскогометаллургического комбината, а также рассматривался вопрос о влияниирадиационно-конвективных конвекторных колец на скорость охлаждения садки икачество отжигаемого металла. Исследовались также изменения процентногосодержания водорода в защитной атмосфере колпаковой печи. Рассматривалосьвлияние изменения коэффициента теплообмена к воздуху — a на изменение скорости охлаждения садки.
В ходе проведенных исследований были получены следующие результаты:
1. Приувеличении процентного содержания водорода в защитной атмосфере колпаковой печипроцесс охлаждения идет значительно быстрее и с меньшими затратами. Присерийных конвекторных кольцах снижается с 69 до 40 часов, т.е. фактически на29 часов.
2. Прииспользовании радиационно-конвективных конвекторных колец (РКК) в садке печипроцесс охлаждения, за счет увеличения скорости охлаждения, становится корочена 15-30 %.
3. Прииспользовании колпака струйного охлаждения садки колпаковой печи, процессохлаждения идет намного быстрее, чем при естественном охлаждении. Прииспользовании КСО процесс отжига в колпаковой печи достаточно быстро окупается,что влияет на процесс и с экономической точки зрения.
4. Прииспользовании РКК затрачивается намного меньше топлива на разогрев и выдержку вколпаковой печи, что подтверждает с экономической точки зрения эффективностьвнедрения радиационно-конвективных конвекторных колец в садке колпаковой печи.
5. Прииспользовании КСО коэффициент теплообмена муфеля к воздуху увеличивается с 50до 84 т.е. возрастает на 59,52%.
6. В целом, исходя из результатов работы, нужно отметить, что внедрениеколпака струйного охлаждения (КСО) будет наиболее эффективным, и его можнорекомендовать для внедрения на Магнитогорском металлургическом комбинате влистопрокатном цехе №5.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. АптерманВ.Н., Двейрин Г.И., Тымчак В.М. Колпаковые печи. — М.: Металлургиздат, 1964- с. 320
2. АптерманВ.Н. Методы ускоренного охлаждения в колпаковых печах для термическойобработки рулонов / Сборник трудов «Стальпроекта» №24 — с. 83-85.
3. Ю.Г.Голиков, Б.Г. Подольский, А.В. Тюков и др. Модернизированные установкиускоренного охлаждения рулонов в колпаковых печах.
4. Н.И. Малова, М.П. Мишин, А.М. Беленький и др. Исследованиеэффективности охлаждения металла под муфелем колпаковой печи с помощьюпереносной струйной установки // Труды ЦПК ОАО «ММК». — Магнитогорск, 1997 — с.8-36.
5. Х.Лохнер Колпаковые печи HICON/H2R (переводс немецкого)// Рекламный проспект фирмы «EBNER» — 1996.
6. АптерманВ.Н., Тымчак В.М. Производительность трехстопных колпаковых печей для отжигарулонов холоднокатанной стальной ленты//Сборник Трудов Стальпроекта №2. -М.:Металлургиздат, 1962. — с. 62-69.
7. СтрижкоЛ.С., Потоцкий Е.П., Бабайцев И.В. и др. Безопасность жизнедеятельности вметаллургии — М.:, Металлургия, 1996. — с. 3-6.
8. МастрюковБ.С. Теория конструкции и расчеты металлургических печей. Том II,М.: Металлургия, 1974.
9. КагановВ.Ю., Блинов О.М., Беленький А.М. Автоматизация управления металлургическимипроцессами. М.: Металлургия, 1974, с. 344-354.
10. Щульц Л.А. Элементы безотходных технологий вметаллургии. М.: Металлургия, 1994, с. 152-158.
11. Мерекалов С.А. Охрана труда и окружающей среды. Учебноепособие для дипломных проектов. МВМИ, 1987.
12. Химическая энциклопедия. Т.1, М.: «Советскаяэнциклопедия», 1988.
13. Старк С.Б. Газоочистные аппараты и установки вметаллургическом производстве. М.: Металлургия, 1990.
14. Аксенов А.В., Шульц Л.А. Методические указания длялабораторных работ «Пылеулавливание и газоочистка в металлургическомпроизводстве». М.: Типография МАТИ, 1986.
15. Сафонов В.Л., Масленников Ю.М. Организация ипланирование научно-исследовательских работ. М.: МИСиС, 1980.
16. Филосова Т.Г. Экономика и менеджмент. М.: МИСиС,1996.
17. Щепилов Ф.И., Тарасова Н.В. Учебное пособие по разработкеэкономических и организационных вопросов в дипломном проекте. М.: МИСиС, 1988.
18. Федоров Л.А., Голубцов В.В., Люкманов В.Б. Экономика иорганизация производства. Учебное пособие. М.: МИСиС, 1988.
19. Кафедра охраны труда и окружающей среды. Охрана труда и окружающейсреды. М.: МИСиС, 1985.
20. Кафедра охраны труда и окружающей среды. Охрана труда иокружающей среды. Учебное пособие для практических занятий. М.: МИСиС, 1985.
21. Охрана труда и окружающей среды. Учебное пособие для практических занятий.-М.: МИСиС, 1986.
22. Стрижко Л.С., Курылев В.В., Муравьев В.А. Безопасностьжизнедеятельности. — М.: МИСиС, 1994.
23. Курылев В.В. Охрана труда и экология. Учебноепособие. М.: МИСиС, 1989.
24. Гусев Е.В. Разработка конструктивных элементов и режимныхпараметров колпаковых печей для получения жести заданного качества. Диссертацияна соискание ученой степени кандидата технических наук. МИСиС, 1987, М.: — 246с.