Спосіб керування процесом нагрівання монолітної вогнетривкої футерівки сталерозливного ковша

Спосіб керування процесом нагрівання монолітної вогнетривкої футерівки сталерозливного ковша, що включає подавання газоподібного палива й повітря для горіння в робочий простір сталерозливного ковша відповідно до заданих технологічних параметрів, який відрізняється тим, що технологічні параметри задають на підставі теплового балансу сталерозливного ковша, газоподібне паливо й повітря для горіння подають із витратою, що забезпечує його спалювання із гранично припустимим коефіцієнтом витрати палива =1,051,10 і температуру нагрівання вогнетривкої футерівки ковша 900-1200°С, у процесі подавання палива здійснюють безперервне вимірювання технологічних параметрів сталерозливного ковша, порівнюють їх із заданими технологічними параметрами й, при відхиленні вимірюваних технологічних параметрів від заданих, здійснюють корегування витрати газоподібного палива по наступній залежності: Qm - Qак ∑ Qn Vг , Qр н де 2 3 р де tc p Qm - Q aк h , c - t ак ак Fфут 91416 4 h - глибина проникнення температурних хвиль, м. - тривалість нагрівання вогнетривкої футе рівки, год., Винахід відноситься до чорної металургії й може бути використаний для нагрівання монолітної вогнетривкої футерівки сталерозливного ковша перед наповненням його металевим розплавом і рідким шлаком з використанням тепла, акумульованого вогнетривкою футерівкою від металевого розплаву. Відомий спосіб нагрівання сталерозливних ковшів з новою вогнетривкою футерівкою протягом 6-7год і вогнетривкою футерівкою яка була під розливанням, що розігрівають 0,83-1,0год за допомогою пальників коксовим газом (Смоляренко Д.А., Ефанов Н.И. Мартеновские цехи с печами большой емкости. - Μ., 1960, с.320-322). Недоліком даного способу є те, що нагрівання ковша регламентують тільки загальною тривалістю нагрівання, а при визначенні витрати палива як при розігріві нової, так і бувшої під розливанням футерівки ковша не враховують дійсний енергетичний стан ковша й тепло, акумульоване футерівкою. Це призводить до перевитрати палива й зниженню стійкості ковша, особливо при повторних нагріваннях, коли футерівка має запасене тепло, акумульоване від металевого розплаву попереднього розливання. Відомий спосіб сушіння й нагрівання вогнетривкої футерівки сталерозливного ковша, у якому футерівку ковша нагрівають до температури, що відповідає температурі нагрітого металу, усередині ковша створюють надлишковий тиск робочого середовища зміною площі перетину газовідвідного засобу (RU, 2119844 С1, кл. B22D41/005, опубл. 10.10.1998р.). Недоліком цього способу є те, що вогнетривку футерівку ковша нагрівають до температури рідкої сталі (1600-1640°С), що вимагає значної тривалості нагрівання й витрати палива на нагрівання. Створення надлишкового тиску робочого середовища зміною положення футерованої кришки зводу ковша, на якій жорстко закріплені газоппідвідні й газовідвідні засоби ускладнюють конструкцію устаткування і його експлуатацію. Крім того, при спалюванні палива в ковші не представляється можливим здійснювати регулювання співвідношення газ-повітря, що призводить до перевитрати палива. Найбільш близьким аналогом пропонованого винаходу є спосіб нагрівання багатошарової вогнетривкої футерівки сталерозливного ковша по трьох режимах: режим сушіння, номінальний і форсований режим нагрівання, де використовують багатостовбурні пальникові пристрої, занурені в ківш, через які подають у робочий простір сталерозливного ковша природний газ і повітря для горіння відповідно до заданих технологічних пара метрів і частково видаляють продукти горіння, причому коефіцієнт витрати повітря залежно від режиму нагрівання футерівки змінюють від 1,05 до 3,5, газ через пальниковий пристрій подають із масовою витратою 0,06-0,07кг/с протягом 2,015,0год (RU, №2138365, З1, кл. B22D41/015, опубл. 27.08.1997р.). Відомий спосіб не забезпечує досягнення необхідного технічного результату по наступних причинах. При прискореному обороті ковша його подають на стенд із акумульованим теплом з попереднього нагрівання, що вимагає зниження тривалості нагрівання футерівки, яке не враховується при відомому способі нагрівання. Оскільки при нагріванні вогнетривкої футерівки не враховується тепло, акумульоване футерівкою з попереднього нагрівання, що призводить до підвищення витрати газоподібного палива для забезпечення необхідної температури футерівки й зниженню її стійкості. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення способу керування процесом нагрівання монолітної вогнетривкої футерівки сталерозливного ковша, у якому за рахунокможливості підтримки регламентованого співвідношення палива й повітря з урахуванням тепла, акумульованого вогнетривкою футерівкою при попередньому нагріванню, що призводить до зниження витрати палива при забезпеченні необхідної температури футерівки й підвищення її стійкості. Поставлена задача вирішується тим, що в способі керування процесом нагрівання монолітної вогнетривкої футерівки сталерозливного ковша, що включає подавання газоподібного палива й повітря для горіння в робочий простір сталерозливного ковша відповідно до заданих технологічних параметрів, згідно винаходу технологічні параметри задають на підставі теплового балансу сталерозливного ковша, газоподібне паливо й повітря для горіння подають із витратою, що забезпечує його спалювання із гранично припустимим коефіцієнтом витрати палива =1,05-1,10 і температурою вогнетривкої футерівки ковша 900-1200°С, у процесі подавання палива здійснюють безперервне вимірювання технологічних параметрів, порівнюють їх із заданими технологічними параметрами й при відхиленні вимірюваних технологічних параметрів від заданих, здійснюють корегування витрати газоподібного палива по наступній залежності: Qm Q ак Qn Vг , Qр н де Vг - витрата газоподібного палива, м3/год; 5 91416 Qm - кількість тепла, акумульованого вогнетривкою футерівкою при поточному нагріванні, Вт, визначене за формулою: t cFфут Qm , S/ c де tc - температура поверхні вогнетривкої футерівки при поточному нагріванні, °С; Fфут - площа поверхні вогнетривкої футерівки, м2; S - товщина шару вогнетривкої футерівки, м; c - коефіцієнт теплопровідності вогнетривкої футерівки при поточному нагріванні, Вт/(мК); Qак - кількість тепла, акумульованого вогнетривкою футерівкою при попередньому нагріванні, Вт, визначене за формулою: t ак Fфут Q ак , S/ c де taк - температура поверхні вогнетривкої футерівки при попередньому нагріванні, °С; λак - коефіцієнт теплопровідності вогнетривкої футерівки при попередньому нагріванні, Вт/(мК); Q n - втрати тепла ковшем з відхідними газами, випромінюванням і теплопровідністю, що становлять 0,2 від Qm, Вт; η - коефіцієнт використання тепла палива, визначений за формулою: 6 Qр н Q ух Qр н , де Qр - теплота згоряння газоподібного палива, н кДж/м3; Qyx - втрати тепла з відхідними газами, кДж/м3, а тривалість нагрівання вогнетривкої футерівки визначають по наступній залежності: Qm Q aк h , р t c c t ак ак Fфут де р - тривалість нагрівання вогнетривкої футерівки, год; h - глибина проникнення температурних хвиль, м. Приклад Пропонований спосіб і відомий спосібнайближчий аналог здійснювали при нагріванні газоподібним паливом (природним газом з теплотою згоряння Qр =33650кДж/м3) монолітної вогнен тривкої футерівки сталерозливних ковшів різної ємності: сталерозливного ковша й проміжного ковша установки безперервного розливання стали (УБРС). Технологічні параметри, обрані на підставі теплового балансу ковшів і теплофізичні властивості футерівки представлені в таблиці 1. Таблиця 1 Ємність ковша, т 155 15 * - приймали * с, Вт/(мК) ρ, кг/м3 Fфут, м2 S, м 2,0+190·10tc tc від 400 до 1200°С с=2,83-2,31 3100 91,3 0,18 2800 25,0 Состав матеріалу монолітної вогнетривкої футерівки, % Аl2О3 Si2 Mg 92,0 8,0 0,12 83,0 5,0 12,0 с= ак. Безперервне вимірювання технологічних параметрів у ковші, контроль, порівняння, формування сигналів керування виконавчими механізмами здійснювали за допомогою програмного логічного контролера, що по заздалегідь установлених оптимальних співвідношеннях витрат газоподібного палива й повітря для горіння забезпечує необхідну витрату палива в реальному режимі часу для його спалювання із гранично припустимим коефіцієнтом спалювання палива =1,05-1,10 і гарантує припустиму температуру нагрівання вогнетривкої футерівки 900-1200°С. Для визначення температури нагріваємого шару монолітної вогнетривкої футерівки ковша, в ній встановлювали термопару на висоті, рівній 1/2 висоти ковша, на глибину шару проникнення температурних хвиль (h), що визначали по залежності: h 0,6 Fo , м (Китаев В.И. и др. Теплотехнические расчеты металлургических печей: МЛ 970, 148с.). де - коефіцієнт температуропроводності вогнетривкої футерівки, рівний: ак Ср 3 , м /год, Fo - критерій Фур'є, рівний: 0 , S2 0 - період коливання температурної хвилі, год; Ср - теплоємність вогнетривкої футерівки, кДж/(кг·К); ρ - щільність матеріалу вогнетривкої футерівки, кг/м3; ак - коефіцієнт теплопровідності вогнетривкої футерівки при попередньому нагріванню, Вт/(мК); S - товщина шару футерівки, м. За допомогою програмного логічного контролера забезпечували безперервне вимірювання технологічних параметрів (температури внутрішньої поверхні вогнетривкої футерівки ковша) і порівнювали із заданими. При відхиленні вимірюваних параметрів від заданих здійснювали Fo 7 91416 корегування витрати палива по пропонованій заQm Q ак Qn лежності: Vг . р Qн Нагрівання монолітної вогнетривкої футерівки ковшів здійснювали тривалістю, обумовленою пропонованою залежністю: 8 р Qm tc c Q aк h . t ак ак Fфут Технологічні параметри й результати випробувань нагрівання ковшів пропонованого й відомого способів представлені в таблиці 2. Таблиця 2 Варіант tc Відомий Пропонований 1100 1200 Відомий Пропонований 1100 1200 °С Qm·103 Як видно з таблиці 2, реалізація пропонованого способу при використанні тепла акумульованого вогнетривкою футерівкою при попередньому нагріванню й спалювання природного газу із гранично припустимим коефіцієнтом спалювання палива =1,05 забезпечує в порівнянні з найближчим аналогом збільшення температури нагрівання фу Комп’ютерна верстка А. Рябко Qaк·103 η Вт Сталеразливочный ківш ємністю 155 т 500 2805,3 760,8 0,35 700 3199,1 1171,7 0,45 Проміжний ківш УБРС ємністю 15т 400 187,0 216,6 0,20 600 695,1 325,0 0,30 tак р ΔVг Vг м3/год год 1,30 1,05 5,3 2,1 173,6 133,8 39,8 1,25 1,05 2,0 1,4 70,0 30,0 40,0 терівки до 1200°С і, як наслідок, зниження його тривалості, зниження витрати палива при забезпеченні необхідної температури футерівки. Таким чином, зниження тривалості нагрівання приводить до підвищення стійкості монолітної вогнетривкої футерівки. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601