Анализ взаимосвязи геометрических и тепловых параметров показывает, что для ковшей меньшей емкости характерны более высокие потери тепла теплопроводностью через кладку, достигающие для ковшей емкостью 90 т 6,5-8,8 %, а 480 т - 2,2-2,7 %, а также меньший расход тепла на аккумуляцию его футеровкой, который составляет 36,5-49,0 и 46,7-55,9 % соответственно [19]. Теплосодержание отдельных слоев и всей футеровки в целом для ковшей меньшей емкости выше по сравнению с ковшами большей емкости, поскольку температуры слоев и кожуха у первых выше, чем у вторых (табл. 2).
По причине меньшей толщины рабочего и арматурного слоев у ковшей малой емкости наблюдаются более высокая температура кожуха, в частности для ковшей емкостью 90, 220 и 480 т она составляет соответственно 306, 287 и 198 оС, и, как следствие, более высокие потери тепла теплопроводностью. При этом большое значение имеют объем (масса) футеровки и площадь поверхности кожуха, определяющие потери тепла в окружающую среду [19].
Рис. 2. Зависимости удельной площади поверхности кожуха (_) и объема () от емкости ковша
На рис. 2 представлены зависимости удельных величин площади Sуд, м2/т, поверхности кожуха и объема Vуд, м3/т, от номинальной емкости ковша [19]. У ковшей емкостью 480 т удельная площадь, по сравнению с ковшами емкостью 90 т, почти в 2 раза меньше, а удельные объемы близки. Поэтому, если не учитывать тепловое состояние футеровок ковшей различной емкости, меньшие значения удельного расхода топлива для ковшей большей емкости можно объяснить меньшей удельной площадью поверхности кожуха. Таким образом, тепловая эффективность и экономичность стендов разогрева футеровок сталеразливочных ковшей прямо пропорционально зависят от емкости сталеразливочных ковшей для всех интервалов значений температуры подогрева воздуха и величины зазоров между крышкой и ковшом [19].
Выводы. Разработанная комплексная детерминированная математическая модель позволяет исследовать работу футеровок сталеразливочных ковшей на стадии их разогрева. Ее применение является эффективным и относительно малозатратным методом теплотехнических испытаний. Созданная модель может использоваться для выполнения прогнозных и инженерных расчетов и позволяет разрабатывать оптимальные температурные и тепловые режимы разогрева футеровок. Выполненные исследования показали, что тепловая эффективность и экономичность стендов разогрева футеровок ковшей прямо пропорционально зависят от емкости сталеразливочных ковшей для всех интервалов значений температуры подогрева воздуха и величины зазора между крышкой и ковшом.
Список литературы
стенд футеровка разогрев тепловой
1. Стариков В.С., Темлянцев М.В., Стариков В.В. Огнеупоры и футеровки в ковшевой металлургии. - М.: МИСиС, 2003. - 327 с.
2. Вихлевщук В.А., Харахулах В.С., Бродский С.С. Ковшевая доводка стали. - Днепропетровск: Системные технологии, 2000. - 190 с.
3. Бершицкий И.М., Тарарышкин А.В. Энергосберегающие и экологически безопасные установки для электрической сушки и подогрева футеровки ковшей // Сталь. - 2010. - № 2. - С. 24-25.
4. Фирма «Mapeko» на мировом рынке оборудования для сушки, разогрева и термостатирования металлургических ковшей и желобов доменных печей / В. Лоренц, А. Локтев, В. Гартен, Д. Бехманн // Новые огнеупоры. - 2007. - № 12. - С. 19-27.
5. Современные установки для сушки и высокотемпературного нагрева ковшей / Б.С. Чайкин, Г.Е. Марьянчик, Е.М. Панов и др. // Новые огнеупоры. - 2006. - № 10. - С. 21-25.
6. Современные пути решения технологических и технических проблем сушки, разогрева и термостатирования металлургических ковшей / В. Лоренц, А. Локтев, В. Гартен, Д. Бехманн // Сталь. - 2007. - № 11. - С. 74-77.
7. Арутюнов В.А., Бухмиров В.В., Крупенников С.А. Математическое моделирование тепловой работы промышленных печей. - М.: Металлургия, 1990. - 239 с.
8. Тепловая модель нагрева сталеразливочных ковшей / Х. Пфайфер, Ф. Фетт, Х. Шеффер и др. // Черные металлы. - 1985. - № 14. - С. 3-8.
9. Математическая модель тепловой работы сталеразливочного ковша / Ф.Р. Шкляр, В.М. Малкин, В.А. Коршунов и др. // Изв. вузов Черная металлургия. - 1991. - № 2. - С. 91-93.
10. Моделирование тепловой работы футеровки металлургических ковшей / В.С. Стариков, М.В. Темлянцев, Е.Н. Темлянцева и др. // Известия вузов. Черная металлургия. - 2002. - № 10. - С. 55, 56.
11. Заболотский А.В. Модель разогрева футеровки сталеразливочного ковша // Новые огнеупоры. - 2010. - № 8. - С. 32-34.
12. Нагрев стальных слябов / В.Н. Перетятько, Н.В. Темлянцев, М.В. Темлянцев, Ю.Е. Михайленко. - М.: Теплотехник, 2008. - 192 с.
13. Темлянцев М.В., Темлянцева Е.Н. Огнеупоры и футеровки плавильных и литейных агрегатов алюминиевого производства. - М.: Теплотехник, 2008. - 183 с.
14. Темлянцев М.В., Матвеев М.В. Обезуглероживание периклазоуглеродистых огнеупоров при тепловой обработке футеровок сталеразливочных ковшей // Металлург. - 2010. - № 8. - С. 60-62.
15. Темлянцев М.В., Матвеев М.В., Темлянцева Е.Н. Исследование влияния различных факторов на обезуглероживание периклазоуглеродистых ковшовых огнеупоров // Известия вузов. Черная металлургия. - 2011. - № 10. - С. 32-36.
16. Исследование высокотемпературного обезуглероживания алюмопериклазоуглеродистых ковшевых огнеупоров / Е.В. Протопопов, М.В. Темлянцев, Е.М. Запольская и др. / Известия вузов. Черная металлургия. - 2014. - Т. 57, № 12. - С. 24-28.
17. Анализ особенностей тепловой обработки периклазоуглеродистых и алюмопериклазоуглеродистых футеровок сталеразливочных ковшей / М.В. Темлянцев, М.В. Матвеев, К.Е. Костюченко, М.Ю. Лосицкая // Вестник Российской академии естественных наук (Западно-Сибирское отделение): сб. науч. тр. - Кемерово: Кузбассвузиздат, 2012. - Вып. 14. - С. 137-142.
18. Запольская Е.М., Темлянцев М.В., Костюченко К.Е. Анализ основных направлений повышения энерготехнологической эффективности стендов высокотемпературного разогрева футеровок сталеразливочных ковшей // Вестник Российской академии естественных наук (Западно-Сибирское отделение). - 2013. - №15. - С. 128-134.
19. Запольская Е.М., Темлянцев М.В., Костюченко К.Е. Влияние геометрических размеров и емкости сталеразливочных ковшей на тепловую эффективность стендов высокотемпературного разогрева // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. - 2013. - № 2 (4). - С. 28-32.
20. Исследование эффективности использования кислорода при отоплении стендов высокотемпературного разогрева футеровок сталеразливочных ковшей / Е.М. Запольская, М.В. Темлянцев, К.Е. Костюченко, М.В. Матвеев // Известия вузов. Черная металлургия. - 2013. - № 6. - С. 3-7.
21. Маковский В.А., Лаврентик И.И. Алгоритмы управления нагревательными печами. - М.: Металлургия, 1977. - 183 с.