Тип работы:
 Предмет:
 Язык работы:


ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ НАГРЕВА МЕТАЛЛА И КОНСТРУКЦИИ НАГРЕВАТЕЛЬНОЙ ПЕЧИ

Работа №102004

Тип работы

Авторефераты (РГБ)

Предмет

металлургия

Объем работы20
Год сдачи2014
Стоимость250 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
16
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
ВЫВОДЫ
ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Актуальность работы. В настоящее время одной из важнейших проблем является экономия топливно-энергетических ресурсов. При этом особое значение энергосбережение имеет для энергоемких отраслей промышленности, к которым относится металлургия и, в частности, прокатное и термическое производства.
О значимости металлургической промышленности в развитии страны говорится в «Стратегии развития металлургической промышленности России на период до 2020 года». В данном документе отмечается, что доля металлургии в ВВП России составляет около 5%, промышленном производстве - порядка 18%, экспорте - 14%.
Обработка металла в нагревательных печах - неотъемлемый этап в производстве металлопродукции, стоимость которой напрямую зависит от эффективности этого процесса.
Необходимыми условиями получения высококачественной продукции и повышения эффективности работы нагревательных печей являются правильный выбор конструкции теплового агрегата и точное соблюдение температурного графика обработки металла.
Экспериментальные исследования в производственных условиях являются дорогостоящим, сложным и длительным процессом. Современное состояние вычислительной техники и средств математического обеспечения, включая численные методы реализации сложных математических моделей, позволяют получать достаточно точную и обширную информацию о различных тепловых процессах путём проведения вычислительных экспериментов. Этот метод исследования существенно сокращает сроки и затраты на разработку рациональных тепловых режимов.
Целью диссертационной работы является разработка конструкции современной печи для нагрева заготовок рельсовых накладок и исследование особенностей её тепловой работы.
Для достижения цели настоящего исследования необходимо обеспечить решение следующих задач:
1. Разработка методов расчета нагрева металла в переходных режимах работы печи с учетом изменения теплофизических свойств стали и окалинообразования.
2. Определение термической неоднородности нагрева садки и
разработка способов её уменьшения.
3. Разработка конструкции энергоэффективной печи для нагрева заготовок рельсовых накладок.
4. Экспериментальные исследования тепловой работы промышленной печи для нагрева рельсовых накладок.
Методы исследования. Для достижения поставленной цели разработана математическая модель по расчету температурного поля внутри заготовок, а также методика проведения промышленного эксперимента, включающая в себя алгоритм обработки данных, полученных в ходе исследований. Промышленный эксперимент выполнен на проходной толкательной печи ОАО «Нижнесалдинский металлургический завод» г. Нижняя Салда. Измерения осуществлялись современными стационарными и переносными приборами, прошедшими государственную поверку, что определило достоверность полученных результатов. При обработке экспериментальных данных использован расчетно-теоретический анализ, основу которого составили положения теории тепло- и массообмена, теории металлургических процессов, при этом противоречий известным физическим положениям установлено не было.
Научная новизна работы:
1. Разработана математическая модель для расчета температурного поля по сечению заготовки на всем промежутке времени нагрева металла с учетом длительных остановок печи, а также с учетом процессов окалинообразования и теплоты фазового перехода перлит-аустенит и его влияния на теплопроводность и теплоемкость металла.
2. Впервые предложен метод расчета параметров разводки глиссажных труб, основанный на расчетах температурного поля внутри нагреваемой заготовки. Предложена методика по устранению «темных пятен», образующихся в результате экранирования подовыми трубами металла.
3. Предложена методика расчета окалинообразования при нагреве металла в толкательной печи, позволяющая оценить угар с учетом особенностей температурно-теплового режима.
4. Разработана математическая модель расчета теплообмена излучением на основе скорректированного уравнения теплопроводности (концепция С.Н.Шорина), впервые позволяющая учесть циркуляцию продуктов сгорания через рекуперативные горелки и режим импульсного сжигания топлива (режим незатухающих колебаний).
Практическая значимость работы. Проведены исследования тепловой работы промышленной печи для нагрева заготовок рельсовых накладок. Получены новые экспериментальные данные по динамике нагрева, термической неоднородности и окалинообразованию. Выполнены пусконаладочные и режимно-наладочные работы на печи, по результатам которых установлены соответствие фактических показателей тепловой работы проектным и адекватность методики расчета.
Личный вклад автора работы заключается в постановке задач исследования, разработке его методологии, в разработке математической модели для расчета температурного поля по сечению заготовки, а также в организации и проведении промышленного эксперимента и обработке полученных данных.
На защиту выносятся:
1. Математическая модель для расчета температурного поля по сечению заготовки на всем промежутке времени нагрева металла.
2. Способ устранения «темных пятен» и методику снижения окалинообразования в процессе нагрева заготовок.
3. Конструкция и результаты расчетно-экспериментальных исследований тепловой работы толкательной печи для нагрева заготовок рельсовых скреплений.
4. Методика учета импульсной системы отопления печи при расчетах по разработанной математической модели.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на международной интерактивной научно-практической конференции "Инновации в материаловедении и металлургии" (г.Екатеринбург, 2011 г.), всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных "Теплотехника и информатика в образовании, науке и производстве" (г.Екатеринбург, 2012 г.), международном конгрессе «Новые направления в области теплотехнического строительства. Конструкции, технологии, материалы. Энергосбережение, экология и промышленная безопасность» ассоциации печетрубостроений», (г.Москва, 2013 г.), конгрессе прокатчиков (г.Череповец, 2013 г.), научно-техническом семинаре «Совершенствование тепловой работы и конструкций нагревательных печей станов горячей прокатки» (г.Москва, 2013 г.).
Публикации. Основное содержание диссертационной работы изложено в 10 научных статьях, из них 3 опубликованы в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендуемых ВАК.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, изложена на 152 страницах машинописного текста и содержит 12 таблиц, 71 рисунок, 4 приложения и список литературы, содержащий 76 наименований.


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!
ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ
КУРСОВЫЕ СТАТЬИ ВКР

1. Рассмотрены и проанализированы особенности тепловой работы проходных нагревательных печей толкательного типа. Отмечено, что основными причинами, влияющими на качество нагрева металла, являются термическая неоднородность и окалинообразование. Установлена определенная роль переходных режимов эксплуатации печей.
2. Разработана математическая модель расчета температурного поля нагреваемой заготовки с учетом процессов окалинообразования и теплоты фазового перехода перлит-аустенит. Показано влияние фазовых процессов на теплопроводность и теплоемкость различных марок стали. Модель адаптирована по результатам экспериментальных исследований на промышленных печах.
3. С помощью модели проведены расчетные исследования влияния разводки (смещения) глиссажных труб на величину термической неоднородности нагрева металла. Впервые предложен метод расчета параметров разводки глиссажных труб, основанный на расчетах температурного поля внутри нагреваемой заготовки при контакте с охлаждаемой опорой.
4. Выполнены расчетные исследования по угару металла и предложены режимы нагрева, минимизирующие окалинообразование в периоды переходных режимов работы печи.
5. Разработана научно обоснованная концепция современной энергоэффективной печи для нагрева заготовок рельсовых накладок. Составлено техническое задание на выполнение проектно-конструкторской документации.
6. Проведены исследования тепловой работы промышленной печи для нагрева заготовок рельсовых накладок. Получены новые экспериментальные данные по динамике нагрева, термической неоднородности и окалинообразованию. Сравнение экспериментальных и расчетных данных по динамике нагрева показало, что математическая модель, построенная на принципе постоянства температуры в исследуемом объеме при определении лучистого теплового потока неадекватно описывает процесс нагрева заготовки, особенно в начальных период, в печи с рекуперативными горелками и импульсной системой управления тепловой мощностью
7. Разработана математическая модель расчета теплообмена излучением на основе скорректированного уравнения теплопроводности (концепция С.Н.Шорина), впервые учитывающая циркуляцию продуктов сгорания через рекуперативные горелки и режим импульсного сжигания топлива как режим незатухающих колебаний. Сравнение экспериментальных и рассчитанных по данной модели температурных кривых нагрева заготовок показало практически полную адекватность модели реальным условиям нагрева заготовок с учетом окисления металла.



1. Попов Е.В. Влияние теплофизических свойств стали на нагрев заготовок в печах / Е.В.Попов, Г.М.Дружинин // Известия ВУЗов. Черная металлургия 2012, №1. - С. 14-16 (0,2 п.л./0,1 п.л.).
2. Попов Е.В. Расчетные исследования угара металла в нагревательных печах в случае незапланированных длительных простоев / Г.М.Дружинин, Ю.А.Самойлович, Е.В.Попов // Известия ВУЗов. Черная металлургия, 2013, № 5. - С. 11-14 (0,25 п.л. / 0,08 п.л.).
3. Попов Е.В. Способы снижения термической неоднородности массивных стальных слябов при нагреве в методических нагревательных печах / Г.М.Дружинин, Ю.А.Самойлович, Е.В.Попов // Известия ВУЗов. Черная металлургия, 2013, №7. - С. 27-32 (0,38 п.л./0,13 п.л.).
В других изданиях:
4. Попов Е.В. Разработка математической модели нагрева металла для АСУ методической печи с учетом истинных значений теплофизических свойств стали / Г.М.Дружинин, Е.В.Попов // Инновации в материаловедении и металлургии: сборник материалов Международной интерактивной научно-практической конференции, 13-16 декабря 2011 г. Екатеринбург: УрФУ. С. 18-21 (0,25 п.л./0,13 п.л.).
5. Попов Е.В. Адаптация математической модели расчета нагрева металла для АСУ на примере толкательной печи стана 2800 ОАО "Уральская сталь" / Е.В.Попов, Г.М.Дружинин // Теплотехника и информатика в образовании, науке и производстве: сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 29-30 марта 2012 г. Екатеринбург: УрФУ. С. 56-60 (0,31 п.л./0,16 п.л.).
6. Управление тепловым режимом проходной нагревательной печи при длительных незапланированных простоях / Дружинин Г.М., Самойлович Ю.А., Попов Е.В. // Теория и практика тепловых процессов в металлургии: сборник материалов Международной научно-практической конференции. 19-21 сентября 2012 г. Екатеринбург: УрФУ. С. 166-174 (0,56 п.л./0,19 п.л.).
7. Расчетно-экспериментальные исследования особенностей нагрева стальных заготовок в печах непрерывного действия / Дружинин Г.М., Самойлович Ю.А., Попов Е.В. // Новые направления в области теплотехнического строительства. Конструкции, технологии, материалы. Энергосбережение, экология и промышленная безопасность: сборник материалов IV Международного конгресса. 27-28 марта 2013 г. Москва. С. 47¬53 (0,44 п.л./0,15 п.л.).
8. Расчетный анализ скорости окисления рельсовых накладок при нагреве под закалку / Дружинин Г.М., Попов Е.В. // Теплотехника и информатика в образовании, науке и производстве: сборник материалов II Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных. 28-29 марта 2013 г. Екатеринбург: УрФУ. С. 46-50 (0,31 п.л./0,16 п.л.).
9. Попов Е.В. Ввод в эксплуатацию линии по производству рельсовых накладок на Нижнесалдинском металлургическом заводе / Липунов Ю.И., Эйсмондт К.Ю., Старцева М.В., Попов Е.В., Дружинин Г.М. // IX Конгресс прокатчиков: сборник материалов. 16-18 апреля 2013 г. Череповец. С. 37-43 (0,44 п.л./0,09 п.л.).
10. Расчетно-экспериментальные исследования особенностей нагрева металла в толкательных печах / Попов Е.В., Дружинин Г.М. // Творческое наследие В.Е. Грум-Гржимайло. Сборник докладов международной научно-практической конференции, - Екатеринбург: УрФУ, 2014. С. 320-326 (0,44 п.л./0,22 п.л.).

Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ
.