Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Гребельный, В. И. Повышение эффективности работы нагревательных колодцев прокатных цехов

.pdf
Скачиваний:
8
Добавлен:
19.10.2023
Размер:
4.34 Mб
Скачать

ПОВЫШЕНИЕ0

ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ

НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ

КОЛОДЦЕВ

ПРОКАТНЫХ

ЦЕХОВ

В. И. ГРЕВЕЛЬНЫЙ, И. В. КУЛИКОВ

ПОВЫШЕНИЕ

ЭФФЕКТИВНОСТИ

РАБОТЫ

НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ

КОЛОДЦЕВ

ПРОКАТНЫХ

ЦЕХОВ

ИЗДАТЕЛЬСТВО «ТЕХНІКА» КИЕВ — 1075

J

.'“©s. ПУ®ЯМЧ8ЙЯ

; -

ааучя« - f®XKK4*çwwt

" ■

=с& GOCf-F

6П4.2

©¡¡Штлшда

Г79

ЧЙТАЛЬНЭГ® 8АЛА f

J

УДК621. 771. 02

вижяяюйл»-'--

 

Повышение эффективности работы нагревательных колодцев прокатных цехов. Гребельный В, И., Куликов И. В. «Техніка», 1976,

112стр.

Вкниге установлены показатели эффективности работы колодцев и фак­ торы, их определяющие, на основе изучения и обобщения опыта экс­ плуатации нагревательных устройств различного типа, раскрываются внутрихозяйственные возможности повышения экономичности процес­ са нагрева металла на блюмингах и слябингах. Показаны резервы уве­ личения производительности нагревательных колодцев и повышения эффективности их работы. Книга рассчитана на инженерно-техни­ ческих работников и экономистов обжимных цехов, производствен­ ный персонал, обслуживающий нагревательные колодцы, а также мо­ жет быть полезна студентам металлургических вузов и учащимся техникумов.

Табл. 18, ил. 26, библ. 38.

Рецензент канд. техн. наук В. И. Гранковский

Редакция литературы по тяжелой промышленности

Заведующий редакцией инж. В. И. Кравец

Виктор Иванович Гребельный, канд. экон. наук, Игорь Вячеславович Куликов, канд. техн. наук

Повышение эффективности работы нагревательных колодцев прокатных цехов

Редактор издательства Л. А. Казанцева Обложка художника В. М. Флакса Художественный редактор М. Д. Шевченко Технический редактор С. В. Иванус Корректор Л. И. Рубан

31010 — 064 -70-75 М 202 (04)-75

(g) Издательство «Техніка», 1975 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Неуклонное увеличение выплавки стали в нашей стране требует решения на заводах черной металлургии ряда тех­ нических и организационных задач, связанных с перера­ боткой стали.

Несмотря на сравнительно быстрое развитие установок непрерывной разливки стали (УНРС), основная часть вы­ пускаемого на предприятиях отрасли металла все еще будет разливаться в слитки и прокатываться в обжимных цехах — на блюмингах и слябингах. Высокопроизводительная и эко­ номичная работа этих агрегатов в значительной степени определяется состоянием развития и эффективностью ис­ пользования средств нагрева металла.

Наши металлургические заводы в большинстве своем оснащены современными, технически совершенными нагре­ вательными устройствами — многоместными регенератив­ ными и рекуперативными колодцами. За последние 10 лет на ранее введенных в эксплуатацию колодцах осуществлены важные теплотехнические и реконструктивные меропри­ ятия, что позволило интенсифицировать процесс нагрева слитков и намного улучшить технико-экономические по­ казатели их работы. Однако за редким исключением отде­ ления нагревательных колодцев в обжимных цехах явля­ ются «узким» местом. Из-за их недостаточной пропускной способности возникают значительные простои действу­ ющих мощностей и в известной степени сдерживается рост производства проката на предприятиях отрасли.

Отечественная наука и многолетняя практика экс­ плуатации нагревательных устройств в прокатных цехах выработали ряд эффективных направлений повышения про­ изводительности и экономичности функционирования ко­ лодцев. к их числу следует отнести различные варианты модернизации отопления камер, увеличение емкости ячеек, ускорение режимов нагрева, переход к жидкому шлакоудалению и др. Между тем эти радикальные меры еще не ре­ шают проблемы обеспечения обжимных станов надлежащим

количеством нагретого металла, что вынуждает

прибегать

к строительству новых групп нагревательных

колодцев.

В этих условиях важно изыскание и использование на ме­ таллургических заводах внутрипроизводственных резер­ вов увеличения пропускной способности средств нагрева слитков и повышения эффективности работы колодцев на основе совершенствования существующей технологии и ор­ ганизации производства. Выявлению и мобилизации этих внутрихозяйственных возможностей и посвящена настоя­ щая книга. Ее цель — помочь работникам обжимных це­ хов в организации более эффективного использования нагре­ вательных колодцев, повышении производительности блю­ мингов и слябингов, снижении себестоимости прокатной продукции.

Отзывы о книге просим направлять по адресу: 252601,

Киев, 1, ГСП, Пушкинская, 28, издательство «Техніка».

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ В ОБЖИМНЫХ ЦЕХАХ

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДЕЙСТВУЮЩИХ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ КОЛОДЦЕВ

Нагревательные колодцы — основной тип устройств, служащих для подготовки металла к прокатке на обжимных станах. Вертикальное расположение крупных слитков при нагреве в колодцах устраняет смещение усадочной рако­ вины в отливке с незастывшей сердцевиной, обеспечивает более равномерный и быстрый нагрев металла благодаря омыванию слитков продуктами горения топлива и интен­ сивному излучению от кладки, упрощает загрузку и вы­ грузку ячеек. Эти преимущества нагревательных колодцев по сравнению с другими конструкциями печей и обуслов­ ливают широкое их применение в обжимных цехах.

На блюмингах и слябингах металлургических заводов страны работают, главным образом, регенеративные и ре­ куперативные нагревательные колодцы, которые по кон­ струкции можно разделить на три группы:

1)регенеративные колодцы с одноместными ячейками;

2)регенеративные колодцы с многоместными камерами;

3)многоместные рекуперативные колодцы, отаплива­ емые из центра подины или оборудованные одной и двумя верхними горелками.

Наибольшее распространение в обжимных цехах по­ лучили регенеративные и рекуперативные многоместные колодцы, в которых нагревается более 90% металла, про­ ходящего через блюминги и слябинги. Нагревательные уст­ ройства с одноместными ячейками морально и конструктив­ но устарели и сохранились в незначительном количестве.

5

Технико-экономическая характеристика

Тип ячейки

Размеры рабочей

рабочей

,м’

Топливо

топлива,

 

камеры,

м

s

 

 

 

Теплота

 

 

 

 

Объем

камеры

 

сгорания

 

на

рина

сота

С 2

 

кДж/м3

 

дли­

ши­

вы­

<4

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

Ч N

 

 

 

 

Шестиместная

3,10

2,13

3,38

6,6

22,3 Коксодомен­ 3000—5400

 

 

 

 

 

 

 

ная смесь

3900—4100

Восьмиместная

4,01

2,24

2,72

9,0

24,4

Мазут

Восьмиместная

4,00

2,00

3,00

8,0

24,0 Коксодомен­ 3000—5400

 

 

 

 

 

29,1

ная смесь

5000—5200

Восьмиместная

4,00

2,27

3,20

9,1

То же

Десятиместная

4,80

2,15

3,39

10,4

35,1

» »

5000—5400

* В числителе показана средняя масса садки ячейки, в знаменателе — группы.

Подавляющее большинство колодцев отапливается га­ зообразным топливом — коксодоменной смесью. На ряде заводов к доменному или смешанному газу добавляется природный газ. Жидкое топливо применяется на некоторых предприятиях с неполным металлургическим циклом.

Все многоместные регенеративные нагревательные ко­ лодцы состоят из четырех камер в каждой группе. Номи­ нальная емкость одной ячейки составляет 6, 8 и 10 слитков. Ячейки обычно работают спаренно. Основные сведения и некоторые эксплуатационные данные по отечественным ре­ генеративным колодцам приведены в табл. 1.

На металлургических заводах нагревательные устройства этого типа работают с высокими технико-экономическими показателями. Однако ввиду быстрого роста производи­ тельности обжимных станов количество групп регенера­ тивных колодцев по сравнению с первоначальными проек­ тами на предприятиях значительно увеличилось. Изыски­ ваются дополнительные меры, способствующие повышению пропускной способности отделений нагрева слитков. В част-

Таблица 1

регенеративных нагревательных колодцев

Максимальная тепловаямощ ­ ,ностьМВт

 

 

Средняятемпе­ посадратураа, °Ç

холодногояДол ,всада%

вая, т

тыс. т

топли­

кг

 

 

 

 

 

Средняя

про­

Расход на 1 т

 

Масса на­

 

 

 

изводитель­

 

греваемых

Средняя

 

 

ность группы

 

 

 

слитков,

масса

 

 

 

 

 

 

 

 

садки, т *

 

 

 

 

 

 

 

 

т

 

 

часо­

 

годо­

услов­

огне­

 

 

 

 

 

 

ного

 

 

 

 

 

 

 

вая,

ва, кг

упоров,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4,07

6,8—7,0

42/168

750

11,0

39,4

 

278

47,0

2,8

4,07

4,0—6,0

41/164

790

9,0

30,8

 

270

49,5

2,0

4,07

7,8—8,0

55,3/225

780

12,0

43,2

 

320

40,0

2,4

4,07

9,5—17,7

60/240

887

6,7

45,0

 

330

43,0

1,5

4,65

7,9—8,1

72/288

785

10,0

48,0

 

355 '

47,2

1,7

ности, на ряде металлургических заводов проведена и про­ водится реконструкция регенеративных колодцев с удли­ нением рабочего пространства путем уменьшения толщины холодильников и разделительных стенок между воздушными и газовыми регенераторами. Дутьевые вентиляторы заме­ няются более мощными, что позволяет увеличить тепловые нагрузки. Ведутся работы по герметизации крышек с целью сокращения до минимума подсоса наружного воздуха в ячейки и выбивания из них продуктов горения.

Наряду с повышением температуры посада слитков и загрузки камер, улучшением организации производства

итруда, проведенные мероприятия позволили существенно повысить экономичность работы регенеративных колодцев. Достаточно отметить, что их производительность в послед­ ние годы увеличилась в среднем на 20—30%, а расход топ­ лива сократился на 5—10% [ 12]. Между тем основные прин­ ципиальные недостатки колодцев регенеративного типа (несовершенство системы сжигания топлива, сложность оборудования перекидных клапанов, малая емкость ячеек

ибольшие их габариты, низкие санитарные условия и др.)

в

7

Технико-экономическая характеристика различных типов

Размеры рабочей

 

ячей­

 

 

 

тепло­ МВт

камеры,

м

Пло­

чийРабообъем

 

 

Теплота

Максимальная ваямощность,

 

 

 

,ким5

 

Тип колодца

 

 

щадь

Топ­

сгорания

 

 

пода,

 

 

ливо

топлива,

 

дли­

ши­

вы­

м2

 

 

 

кДж/ма

 

 

 

 

 

 

 

на

рина

сота

 

 

 

 

 

 

С отоплением

 

 

 

 

 

Коксо-

 

 

из центра по­

 

 

 

 

 

домен­

 

 

дины

5,1

4,8

3,1

24,5

75,8

ная

7200—7500

7,4

С двумя верх­

 

 

 

 

 

смесь

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ними горелка­

 

 

 

 

 

 

 

 

ми

5,0

4,6

4,3

23,0

99,0

То же

7500—8200

8,7

С одной верх­

 

 

 

 

 

 

 

 

ней горелкой

9,85

3,3

4,45

32,5

144,5

То же

8200—9600

10,6

* В числителе показана средняя масса

садки ячейки, в знаменателе -- группы.

все же не были устранены, что привело к постепенному от­ казу от них в пользу более совершенных конструкций на­ гревательных устройств — рекуперативных колодцев.

Широкое применение получили рекуперативные колод­ цы с отоплением из центра подины, которые начали строить в Советском Союзе после 1945 г. Сейчас они обслуживают 14 обжимных цехов. Нагревательные устройства этого типа рассчитаны на обогрев смешанным газом [теплота сгорания 6300—7500 кДж/м3 (1500—1800 ккал/м3) и выше] с подогре­ вом воздуха, а иногда и топлива. В каждую группу колод­ цев входит две камеры с независимой работой и емкостью до 12—14 слитков (табл. 2). Применяется как сухое, так и жидкое шлакоудаление.

Основное преимущество рекуперативных нагревательных колодцев с отоплением из центра подины перед регенератив-

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2

рекуперативных нагревательных колодцев

 

 

 

 

 

 

температуСредняя­ слитковпосадара, *Ç

холодногояДолвса- ,да%

Средняя про­

Расход на 1 т

 

 

 

изводитель­

 

Масса

 

 

 

ность группы

всада

 

Средняя

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шла­

нагревае­

масса сад­

 

 

 

 

 

 

коуда­

мых слит­

ки, т *

 

 

 

 

услов­

огне­

ление

ков, т

 

 

 

 

годо­

 

 

 

 

часо­

ного

упо­

 

 

 

 

 

вая,

 

 

 

 

 

вая, т

топли­

ров,

 

 

 

 

 

тыс. т

 

 

 

 

 

 

ва, кг

кг

 

 

 

820

3,2

 

275

35,0

1,8

Жид­

8,0—8,5

98/192

37,0

кое

7,5-10,5

75/150

780

.8,0

36,1

316

47,0

2,0

То же

8,0—14,0

120/4S0

820

5,0

62,0

450

40,0

1,9

Сухое

ными состоит в том, что процесс сжигания топлива в них лучше организован и протекает в свободном объеме — в средней части рабочей камеры. Это обеспечивает качествен­ ный нагрев металла, т. е. без перегрева и пережога слитков.

Однако рекуперативные нагревательные колодцы с цент­ ральным отоплением имеют и ряд серьезных недостатков: большие и переменные потери воздуха в керамических ре­ куператорах, низкая степень использования площади пода ячеек, неравномерность нагрева слитков по высоте. Даже при тщательной кладке рекуператоров потери воздуха со­ ставляют 20—30%, а к концу кампании 50—60% [24], что приводит к падению общей производительности колод­ цев.

В обжимных цехах работают также рекуперативные ко­ лодцы с двумя и одной верхними горелками. В нагреватель­ ных колодцах с двумя верхними горелками всю площадь

8

9

 

пода можно использовать для установки слитков с ушире­ нием книзу. При этом достигается значительное увеличение массы садки (до 200 т в одном колодце). Между тем при на­ греве слитков спокойной стали, которые располагаются только у стен камер, в ячейки загружается такое же коли­ чество металла, как и в рекуперативных колодцах с цент­ ральной горелкой.

С теплотехнической точки зрения, сжигание топлива в сводовом объеме, что имеет место в данном типе колодцев, невыгодно, так как оно приводит к значительной неравно­ мерности температуры поверхности слитка по высоте. Для выравнивания температуры требуется удлинение периода выдержки. Однако некоторое увеличение общего времени нагрева в отдельных случаях компенсируется большей мас­ сой садки металла в ячейку.

Изучение работы рекуперативных колодцев с отопле­ нием двумя верхними горелками показывает, что нагрева­ тельные устройства этого типа по основным показателям примерно равноценны рекуперативным колодцам с обогре­ вом из центра подины (см. табл. 2).

Рекуперативные нагревательные колодцы с одной верх­ ней горелкой применяются в промышленности уже давно, но широкое распространение на металлургических заводах они получили только в последние 15—20 лет. В 1962— 1964 гг. в разработке института «Стальпроект» наиболее совершенный тип таких колодцев был установлен на блю­ мингах 1300 Западно-Сибирского, Челябинского и Криво­ рожского заводов [22, 19]. Большая пропускная способность этих нагревательных устройств при нефорсированной рабо­ те, компактность (длина отделения сокращается на 20% при увеличении емкости ячеек на 40), возможность посада широкого сортамента слитков (массой от 7 до 30 т), высокий подогрев воздуха и газа (соответственно до 800 и 300° С), совершенство системы автоматического регулирования про­ цесса нагрева и ряд других не менее важных преимуществ позволили решить проблему обеспеченности нагретым

10

»металлом мощных обжимных станов производительностью 5,5—6,0 млн. т проката в год.

 

 

 

 

 

Таблица 3

Капитальные затраты на строительство колодцев

 

 

различного типа

 

 

 

 

 

 

 

Колодцы

 

 

Показатель

регенератив­

рекуператив­

рекуператив­

 

ные с цен­

ные с одной

 

 

ные

тральной

верхней горел­

 

 

 

горелкой

кой

Годовая производительность

 

 

 

при нагреве сортовых слит­

280

 

480*

ков, тыс. т

320

 

Сметная стоимость сооруже­

300

 

800

ния, тыс. руб.

450

 

Удельные капитальные

за­

 

 

 

траты,

руб.:

 

 

 

 

на

1 т нагревательного

1,07

1,67

металла

1,41

на 100 м2 габаритного

51,8

 

61,5

пода

125,0

 

* Производительность колодцев, приведенная в среднем,

достигнута на заво­

дах.

 

 

 

 

 

Вновь введенные в•эксплуатацию нагревательные ко­

лодцы с одной верхней горелкой,

спроектированные на

садку 160 т в одну

ячейку, благодаря инжекторной схе­

ме подачи воздуха

практически не

имеют,

потерь возду­

ха в керамических рекуператорах, что дает возможность применять в них тепловые нагрузки до 10,6—10,8 МВт (9,1—9,3 ккал/ч).

Сравнение сметной стоимости строительства одной груп­ пы колодцев различного типа показывает, что рекуператив­ ные нагревательные колодцы с одной верхней горелкой яв­ ляются наиболее дорогостоящими (табл. 3). Однако пока они используются только на 60—65% своей производ-

11

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ