| 1 | 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), иногда несколько сот штук. Наиболее продолжительным в цикле термообработки является период охлаждения, который в 2-3 раза превышает период нагрева и выдержки. Поэтому один нагревательный колпак обслуживает несколько стендов /1/.
Методы охлаждения металла в колпаковых печах
Колпаковые печи для светлого отжига рулонов с циркуляцией защитного газа под муфелем получили массовое применение на металлургических заводах с рулонным способом производства тонколистовой стали - ОАО «ММК» (ЛПЦ (листопрокатный цех) -3, 5, 8), ОАО «НЛМК» (ЛПП). Поэтому вопросы улучшения качества отжигаемого в печах металла и повышения их производительности имеют первостепенное значение. Одним из важнейших условий экономичной эксплуатации печей является ускоренное охлаждение рулонов стальной полосы. При прочих равных условиях продолжительность цикла светлого отжига рулонов и производительность колпаковых печей 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 длительности охлаждения 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 ускоренного охлаждения с воздушным и воздушно-водяным охлаждением.
При охлаждении муфеля на воздухе время охлаждения под муфелем намного больше времени нагрева. Продолжительность охлаждения лимитирует цикл отжига и производительность печей тем в большей степени, чем ниже конечная температура охлаждения под муфелем. Допустимая температура распаковки стенда зависит от требований, предъявляемых к качеству поверхности отжигаемого металла. Для основной массовой продукции колпаковых печей - холоднокатаной малоуглеродистой рулонной стали и жести - эта температура на разных заводах колеблется в пределах 120-180 0С (по показаниям стационарной стендовой термопары), что соответствует примерно температуре внутренних по толщине намотки витков рулонов 150-220 0С.
Сокращение длительности охлаждения рулонов на стенде колпаковой печи является основным резервом повышения производительности существующих термических участков цехов холодного проката. Обобщение опыта эксплуатации одностопных колпаковых печей, а также проведенный промышленно-расчетный анализ, показали, что существенное уменьшение времени охлаждения[ЛНЮ1] рулонов под муфелем достигается, как правило, комбинацией следующих мероприятий:
- увеличение кратности циркуляции защитного газа под муфелем путем повышения мощности стендового вентилятора;
- использование систем активного охлаждения защитного газа путем интенсивного (воздушного, водовоздущного, водяного) охлаждения муфеля и с использованием выносных рециркуляционных теплообменников;
- замена традиционной азото-водородной (до 5 % Н2) атмосферы под муфелем на преимущественно водородную (» 75 % и до 100 % Н2), в результате этого увеличиваются конвективная теплоотдача между рулонами и циркулирующим газом, а также теплопроводность рулона в радиальном направлении.
В отечественной практике для сокращения времени охлаждения применяют в основном водяные холодильники защитного газа, располагаемые под стендом. В качестве побудителя движения газа через холодильники используется энергия стендового циркуляционного вентилятора. За рубежом для повышения эффективности использования выносных теплообменников применяют дополнительный вентилятор в контуре рециркуляции.
Сравнительный анализ накопленных в Стальпроекте расчетных и экспериментальных данных позволяет установить для указанного температурного диапазона и условий естественного охлаждения под муфелем средние количественные соотношения, приведенные в табл. 4 /2/.
Из данных таблицы видно, что при понижении конечной температуры по стендовой термопаре от 250 до 120 0С время естественного охлаждения увеличивается примерно в 2 раза, а производительность печи уменьшается в 1,60-1,65 раза. Поэтому обычно стремятся снимать муфель при возможно более высокой температуре и дальнейшее охлаждение рулонов до температуры дрессировки (40-60 0С) проводить на воздухе (обычно вне печей на специально отведенных участках цеха).
Однако возрастающие требования к качеству поверхности стали, отжигаемой в колпаковых печах, ограничивают возможности увеличения их производительности путем повышения температуры конца охлаждения. Практикой установлено, что для достижения качества поверхности стали, соответствующего уровню мировых стандартов, всю качественную конструкционную сталь, автомобильный лист и жесть необходимо охлаждать до 120-140 0С, а рядовую конструкционную сталь - до 160-180 0С (по показаниям стендовой термопары). При этих условиях лимитирующая роль естественного охлаждения особенно велика, поэтому необходимо применять те или иные методы принудительного ускоренного охлаждения.
Таблица 4
Характеристика работы печей при естественном охлаждении рулонов 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 с циркуляцией защитного газа под муфелем, лимитирующим звеном суммарной теплопередачи при охлаждении рулонов является наружная теплоотдача от муфеля к окружающей среде. Интенсификация теплоотдачи при принудительной наружной обдувке муфеля воздухом или при его поливке водой позволяет существенно ускорить процесс охлаждения и повысить производительность печей. Значительного эффекта достигают также при установке дополнительных охлаждающих элементов (например водоохлаждаемых труб) на пути циркулирующего под муфелем защитного газа (или части газа) в выносных трубчатых водяных холодильниках с развитой теплообменной поверхностью. Эти методы исследованы и опробованы на отечественных заводах, что позволяет оценить их эффективность для различных рулонов и дать рекомендации по их промышленному использованию.