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

воздействие на показатели работы нагревательных колод­ цев и экономику обжимных цехов. Однако наибольший эффект от повышения температуры посада достигается лишь в том случае, если выдерживаются установленные режимы нагрева слитков,

Исследование работы нагревательных колодцев пока­ зывает, что увеличение их производительности и снижение

Рис. 11. Номограмма для определения расхода топлива на 1 т проката в зависимости от среднесуточной температуры посада слитков и доли горячего всада.

расхода топлива при повышении температуры посада до­ стигается практически не всегда. Это объясняется различны­ ми скоростями нагрева металла, посаженного в ячейки при одной и той же температуре.

В производственных условиях время нагрева металла строго регламентируется технологическими инструкциями на основании температуры посада и количества нагреваемых

64

слитков, теплофизических свойств металла (группы марок стали), тепловой мощности колодцев. Однако в силу ряда организационных и технических причин (неточное опре­ деление температуры посада, субъективно выбранный ре­ жим нагрева, задержки в выдаче слитков, увеличенный из­ нос ячеек и т. п.) фактическое время нагрева превышает заданное его значение. В этом случае, естественно, фактическая удельная про­ должительность нагрева будет выше, чем при ре­ гламентированном режиме.

Отклоняется в большую сторону и расход то плива.

На рис. 12 ш казан рас­ ход топлива при различной удельной продолжитель­ ности нагрева. Зависимос­

продолжительности нагрева металла z на 1 мин/см приводит к повышению расхода топлива при z = 3—5 мин/см на 3—4 кг/т и z >5 на 7—9 кг/т, что свидетельствует о край­ ней нежелательности замедления нагрева при горячем по­ саде; во-вторых, средняя фактическая скорость нагрева 2ф в данном цехе ниже регламентируемой 2Н как при темпера­ турах 900—950° С, так и 700—750° С. В первом случае гф > > 2Н на 44%, во втором — на 20%, хотя гн в силу рассмот-

рения интервала температур посада в 50° С отличаются в первом случае на 11,1%, во втором— на 7,5%. Это приво­ дит к увеличению расхода топлива по сравнению с норма­ тивным режимом нагрева соответственно на 19,0— 13,6 = = 5,4 кг/т и 25,2 — 20,4 = 4,8 кг/т; в-третьих, при одина­ ковой температуре посада удельная продолжительность на­ грева слитков в производственных условиях изменяется фактически в широких пределах, что требует строгого со­ блюдения в обжимных цехах нормативных скоростей нагрева металла.

Изменение расхода условного топлива на 1 т проката в зависимости от удельной продолжительности нагрева слит­ ков холодного посада для рассматриваемых условий может быть описано уравнением

gc = 15,4e°'ll4z кг/т (9,0 < г < 15,0 мин/см). (34)

Его анализ показывает, что при снижении скорости на­ грева на 1 мин/см расход условного топлива возрастает при

В обжимных цехах удельная продолжительность нагрева однотипных слитков существенно отличается. Так, например, на заводах им. Дзержинского и «Запорожсталь» при полной

[26]. На Макеевском металлургическом заводе этот показа­ тель составляет соответственно 5,7—6,2 и 12,0—12,2 мин/см. Все это свидетельствует о наличии на предприятиях реаль­ ных возможностей интенсификации процесса нагрева слит­ ков, увеличения оборачиваемости колодцев и их произво­ дительности, экономии топлива.

Годовые производственные потери (руб? по топливу, возникающие в обжимном цехе от замедления нагрева слит­ ков горячего и холодного'посада, можно рассчитать следу­ ющим образом:

Со = ПГЦТ . 10-5 [(гф — 2н)гсгфг + (гф — га)хсх (1 — Фг)], (35)

66

Вто же время такая оценка крайне важна, ибо в про­ изводственных условиях, как показывают исследования, применяемые при нагреве слитков тепловые нагрузки ко­ леблются в довольно широких пределах и не всегда являются экономически выгодными как с точки зрения эксплуатации колодцев Еообще, так и расхода топлива — в частности. Одна из причин такого положения заключается в том, что на металлургических заводах еще четко не установлены тепловые режимы нагрева слитков, которые обеспечивали бы по каждому конкретному всаду наиболее высокую эф­ фективность работы колодцев.

Внастоящее время уже имеется ряд исследований, за­ трагивающих вопрос совершенствования тепловых режимов нагрева слитков и определения их наиболее экономичных вариантов [1, 5, 16]. В них авторы стремились установить

такие теплотехнические параметры процесса нагрева слит­ ков, которые обеспечивают высокую производительность колодцев или при наименьшем расходе топлива, или ми­ нимальном угаре металла. С. А. Малый расширил критерий оптимальности теплового режима нагрева металла в такой степени, чтобы достигнуть наилучших экономических пока­ зателей работы колодцев и обжимного стана [14]. Им учи­ тывались не только производительность нагревательного устройства, расход топлива, угар металла, но и амортиза­ ция основных средств на участке колодцев, энергия при прокатке, пластичность металла.

Следует, однако, признать, что при всей значимости указанных исследований, они не дают еще четкого представ­ ления об экономически оптимальном режиме нагрева слит­ ков. В данном случае необходимо определить такие тепловые нагрузки, при которых достигается высокопроизводи­ тельный нагрев с наименьшими затратами. А для этого сле­ дует учесть не только производительность колодца, расход топлива и угар металла, но и эксплуатационные затраты на нагрев слитков, а в конечном итоге и себестоимость нагрева как обобщающий экономический показатель, В зависимос-

63

ти от наличия резервов производственных мощностей в отде­ лении нагрева слитков оптимизация тепловых режимов ра­ боты колодцев может быть осуществлена как с позиции до­ стижения минимального расхода топлива, так и наименьших эксплуатационных затрат на нагрев и себестоимости на­ грева. Ниже приводится пример решения такой задачи при нагреве слитков горячего посада углеродистых марок стали обыкновенного качества в условиях блюмингов Макеев­ ского и Енакиевского металлургических заводов.

Для нахождения рациональных режимов нагрева ме­ талла рассматриваемые показатели эффективности исполь­ зования нагревательных устройств должны быть представле­ ны в функции тепловой мощности, что достигается преобра­ зованием выражения (10) в уравнение с одним неизвестным. В этой связи возникает необходимость в установлении опыт­ ным путем зависимости Ря — f (М).

Для получения такой закономерности по двум однотип­ ным группам регенеративных колодцев были обработаны более 400 нагревов горячего посада слитков (600—1000° С). Потребление коксового QK и доменного фд газов на нагрев определялось из диаграмм расходомеров топлива, а коли­ чество тепла (Вт), подаваемого в ячейку в течение часа ра­ боты, рассчитывалось по формуле

где рк и рд — коэффициенты пересчета коксового и домен­ ного газов в условное топливо.

В результате обработки данных методом нелинейной кор­ реляции может быть установлена зависимость часовой про­ изводительности ячейки от тепловой мощности, а затем с учетом выражения (10) и ga = f (Ai) (рис. 13).

Совместное рассмотрение этих зависимостей позволяет количественно соизмерить влияние тепловой мощности на часовую производительность колодцев и расход топлива. Из характера кривых видно, что нежелательно осуществлять

69

нагрев металла при тепловых мощностях, меньших 2,6 МВт. В этом случае сокращение подачи тепла в ячейку на 0,3 МВт приводит к снижению ее часовой производитель­ ности на 6—20% и увеличению удельного расхода условного топлива на 2—9%, причем величина потерь производства

7

Б

удельного расхода топлива на нагрев слитков.

тем значительнее, чем ниже была при нагреве тепловая мощ­ ность.

Форсирование тепловой работы колодцев (Л4 > 2,6 МВт) сопровождается ростом их производительности с одновре­ менным увеличением расхода топлива. В динамике этих показателей наблюдается следующая закономерность: чем больше Ai, тем ниже темпы роста Ря и выше gH, что связано, пс-видимому, с невозможностью полного усвоения металлом столь значительного количества подаваемого тепла и не­ одинаковым изменением времени нагрева слитков при раз­ личных тепловых нагрузках (рис. 14). А поэтому эффект от интенсификации процесса нагрева в этом случае будет тем меньшим, чем выше применяемые тепловые мощности. Последнее весьма важное обстоятельство свидетельствует, с однсй стороны, о нецелесообразности чрезмерного повы­

70

шения тепловых нагрузок и о наличии их оптимальных зна­ чений — с другой.

Указанная выше оптимальная, с точки зрения расхода топлива, тепловая мощность 2,6 МВт является средней величиной в диапазоне температур посада 600—1000° С. На рис. 15 установлены ее значения для более узкого интерва-

Рис. 15. Влияние тепловой мощности и температуры посада слитков:

/ — на часовую производительность ячейки; 5— на удельный рас­ ход топлива.

ла температур. Представление зависимостей в таком аспекте позволяет в каждом конкретном случае по времени нагрева и средней массе всада достаточно точно установить наибо­ лее выгодную тепловую мощность на нагрев. Из рисунка можно сделать три вывода:

1. С повышением температуры посада слитков оптималь­ ные с точки зрения расхода топлива тепловые мощности

71

смещаются в сторону меньших их значений (линия а—б).

2.Для каждого интервала температур посада существу-, ют вполне определенные .тепловые нагрузки, соблюдение: которых обеспечивает минимальный расход топлива.

3.При увеличении тепловой мощности выше определен­ ных значений рост часовой производительности нагрева­

ных табл. 12, полученных в результате исследования работы регенеративных колод­ цев [24].

На рис. 16 показано влияние тепловых мощностей на уровень эксплуатационных затрат, связанных с нагревом 1 т слитков. Самые низкие расходы (0,74 руб./т) наблюда­ ются, как видно, при подаче в ячейку тепла в количестве 3,0—3,2 МВт. Применение тепловых нагрузок, меньших или больших указанного значения, приводит к удорожанию се­ бестоимости нагрева в первом случае за счет увеличения постоянных затрат, так как производительность ячейки при этом снижается; во втором — 'из-за опережающего роста

72

расходов по топливу. Насколько значительно воздействие тепловых мощностей на затраты по нагреву, можно судить по характеру кривой 5. Так, нагрев одного 8-тонного слитка при работе на тепловой мощности 2,0 МВт обходится на 1,58 руб. дороже, чем при подаче тепла в количестве 3,0— 3,2 МВт, а при М = 4,1 МВт— на 0,39 руб.

Рис. 16. Зависимость от тепловой мощности:

/_ эксплуатационных расходов на нагрев 1 т металла; 2 — часо­ вой производительности камеры; 3 — постоянных и переменных расходов; 4 — затрат по топливу; 5 — удорожания затрат на на­ грев одного слитка в регенеративном колодце.

О влиянии тепловых мощностей на расход топлива и экс­ плуатационные затраты по нагреву слитков в рекуператив­ ных колодцах с центральной горелкой, работающих в об­ жимном цехе ЕМЗ, можно судить по данным рис. 17. За­ висимости получены для следующих производственных ус­

73