Исследование методов охлаждения садки колпаковой печи с помощью математического моделирования

 АННОТАЦИЯ

Дипломная работа посвящена проблеме исследования влияния систем охлаждения садки на эффективность работы колпаковой печи на Магнитогорском металлургическом комбинате в листопрокатном цехе (ЛПЦ-5) с целью повышения производительности, улучшения экологических и экономических характеристик.

Сокращение удельных энергозатрат обеспечивается за счет введения в эксплуатацию охлаждающих колпаков струйного и импульсного охлаждения.

В современных условиях, в связи со сложной экономической ситуацией в нашей стране, колпаковые печи не всегда выигрышно выглядят на фоне, например термических печей непрерывного действия, так как очень велик временной цикл процесса отжига в данных агрегатах. Для более быстрого протекания процесса охлаждения садки разработаны и исследованы новые устройства. Их внедрение позволит:

1.   Уменьшить расход охлаждающей воды для охлаждения электродвигателя.

2.   Сократить расход защитной атмосферы и электроэнергии в период охлаждения садки.

3.   Повысить производительность печи за счет сокращения длительности периода охлаждения на 15-30 %.

В дипломной работе выполнен расчет технико-экономического эффекта от внедрения 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., 24 ссылки.

 СОДЕРЖАНИЕ

стр.

введение............................................................................................................. 6

1. АналитиЧеский обзор литературы.................................................... 8

1.1. Общая характеристика колпаковых печей для светлого отжига

полосы ОАО «ММК».................................................................................. 8

1.2.Методы охлаждения металла в колпаковых печах.............................. 16

2. ЭкспериментальнаЯ Часть...................................................................  34

2.1. Методика исследований......................................................................  34

2.1.1. Описание исследуемого объекта..................................................... 34

2.1.2. Адаптация математической модели тепловой работы колпаковой

печи............................................................................................................. 39

3. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ.................................................  45

3.1.Анализ потенциально опасных и вредных факторов, сопутствующих

работе с компьютером............................................................................... 45

3.2. Санитарно-гигиеническая и противопожарная характеристики

помещения машинного зала.....................................................................  46

3.3. Разработка мер защиты от выявленных опасных и вредных

факторов..................................................................................................... 50

3.3.1. Расчет искусственного освещения...................................................  50

3.3.2. Защита от излучения мониторов..................................................... 51

3.3.3. Защита от опасного уровня напряжения в электрической

цепи............................................................................................................  51

 3.4. Утилизация компьютеров....................................................................  54

4. ТеоретиЧескаЯ Часть ...............................................................................  55

4.1. Изучение влияния вида атмосферы и типа колец на длительность

периода охлаждения..................................................................................  55

4.2. Анализ результатов исследования устройства струйного

охлаждения садки..................................................................................... 62

5.   Экономика и организациЯ производства................................... 66

5.1. Расчет затрат на выполнение НИР....................................................  66

5.2. Расчет экономической эффективности внедрения результатов НИР

 в производство........................................................................................ 67

5.2.1. Себестоимость продукции.............................................................  69

5.2.2. Штаты............................................................................................. 72

5.2.3. Расчет заработной платы...............................................................  72

ВЫВОДЫ.......................................................................................................... 80

Список использованныХ ИСТОЧНИКОВ.........................................  81

 ВВЕДЕНИЕ

Настоящая дипломная работа предполагает решение следующей проблемы: улучшение охлаждения садки колпаковой печи и включает рассмотрение основных факторов, влияющих на скорость охлаждения и качество получаемого, в конечном счете, готового материала. В связи с этим, имеет смысл изучить влияние изменения, усовершенствования или возможного комбинирования наиболее важных факторов в период охлаждения садки в цикле термообработки металла в колпаковой печи.

Дипломная работа выполнялась на математической модели отжига в колпаковой печи, разработанной на кафедре «Теплофизики и Экологии металлургического производства» Московского Государственного института стали и сплавов (Технологического Университета) профессором кафедры Мастрюковым Б.С. и доцентом Гусевым Е.В., по данным экспериментов в ЛПЦ-5 (листопрокатный цех - 5) ММК (Магнитогорского металлургического комбината).

Термообработка холоднокатаного листа является важнейшей операцией четвертого передела и выполняется в двух видах агрегатов: протяжных и колпаковых печах. Протяжные печи имеют ряд преимуществ перед колпаковыми; высокая производительность, более однородные свойства по длине полосы, лучшая поверхность и планшетность готового листа. Однако эти агрегаты дороги в эксплуатации, требуют очень высоких капитальных затрат и практически предназначены для реализации только одного вида технологического процесса. В России и странах СНГ более 70 % холоднокатаного листа проходят ТО (термообработку) в колпаковых печах, которые, таким образом, являются в настоящее время основным агрегатом, определяющим эффективность (удельные затраты энергоносителей и качества листа) работы листопрокатных цехов.

АО «ММК» имеет в своем составе три цеха холодного проката с отделениями колпаковых 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 миллиона 500 тысяч тонн;

3.   ЛПЦ-8 - 108 одностопных стендов с годовым производством 300 тысяч тонн.

ОАО «Магнитогорский калибровочный завод» имеет также 108 одностопных колпаковых печей с азотной технологией отжига ленты.

Указанные выше печи пущены в период 1956-1970 г.г., морально и физически устарели, а главное, их продукция начинает не удовлетворять по потребительским свойствам заказчиков. Кроме того, высокие удельные затраты тепла, низкая производительность, большие затраты на ремонт и обслуживание требуют введения новых улучшенных технологий, каковой является водородно-азотная технология отжига.

Задачей дипломной работы является изучение эффективных возможных методов охлаждения и определения с помощью математической модели основных направлений модернизации существующих колпаковых печей: внедрение колпаков струйного охлаждения, влияние радиационно-конвективных колец и переход на водородную технологию отжига металла.