4 Расчет потерь тепла через футеровку
сталерозливочного ковша
Проведем расчет потерь тепла через футеровку днища сталеразливочного ковша. За результатами практического опыта работы металлургических предприятий принимаем следующие выходные данные:
|
- температура на поверхности рабочего слоя футеровки |
- |
16500С; |
|
- температура кожуха на внешней стороне |
- |
3500С; |
|
- толщина кожуха (сталь) |
- |
0,02м; |
|
- толщина теплоизоляционого слоя (асбестовая плита) |
- |
0,011м; |
|
- толщина арматурного слоя (шамотне огнеупор ША) |
- |
0,045м; |
|
- толщина рабочего слоя (мулитокорундовый бетон) |
- |
0,124м. |
Уравнения
коэффициентов теплопроводности
для разных слоев футеровки сталерозливного
ковша.
- кожух – сталь
(4.1)
- теплоизоляционный слой - асбестовый картон
(4.2)
- арматурный слой - шамотный огнеупор
(4.3)
- рабочий слой - корундовый бетон
(4.4)
Расчитаем приведеную толщину днищя, при нормальной температуре:
|
|
(4.5) |
|||
|
где |
|
- |
толщина каждого слоя футеровки, м. |
|
Тогда приведеная толщина для каждого слоя составляет:
Общая толщина слоя равна:
(4.6)
|
где |
|
- |
приведеная толщина каждого слоя футеровки. |
Тогда общая толщина составляет:
Нахождение
уравнения линейной зависимости
температуры от приведенной толщины
слоев приведено на рисунке 4.1 построить
график зависимости Т
= f(Z)
Т, оС
Рисунок 4.1 - Нахождение уравнения зависимости температуры от приведенной толщины слоев
Полученную зависимость
y = - 7060∙x + 1650, (4.7)
где x – толщина слоя, м
y - температура внутренней поверхности стенки,0С
используем для определения температуры поверхности материала на границе с последующим слоем.
Находим среднюю температуру каждого слоя футеровки:
По результатам расчета строим графическую интерпретацию распределения температурного поля по толщине днища сталеразливочного ковша (рисунок 4.2).
|
Т,0С 1650 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1600 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1500 |
|
|
1441 |
|
|
|
|
|
1400 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1300 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1200 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
1100 |
|
|
|
1044 |
|
|
|
|
1000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
900 |
|
|
|
|
|
|
|
|
800 |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
700 |
|
|
|
|
|
608 |
|
|
600 |
|
|
|
|
|
|
|
|
500 |
|
|
|
|
|
|
|
|
400 |
|
|
|
|
|
355 |
|
|
300 |
|
|
|
|
|
4 |
|
|
200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0,06м
|
|
0,05м |
0,07м |
|
0,01м |
|
1 – рабочий слой – корундовый бетон; 2 – арматурный слой ШКУ;
3 – теплоизоляционый слой; 4 – кожух
Рисунок 4.2 - Графическая интерпретация распределения температурного поля по толщине днища сталерозливочного ковша
Зная среднюю температуру слоя, можно определить уточненные значение коэффициента теплопроводности по формуле:
|
|
(4.8) |
|||
|
де |
|
- |
коэффициент теплопроводности, Вт/м·град; |
|
|
|
і |
- |
номер слоя футеровки (і = 1, 2, 3); |
|
|
|
|
- |
постоянные величины. |
|
Найдем уточненные значения коэффициентов теплопроводности материала:
Определим коэффициент теплоотдачи от кожуха к воздуху:
|
|
(4.9) |
||||
|
где |
|
- |
степень
черноты;
|
|
|
,
Вт/м·град;
- для кирпичных стенок 0,9-0,98.Примем t CT = 350 oC; t ОКР = 24 oC.
Общий коэффициент теплоотдачи равняется:
|
|
(4.10) |
,Вт/м2·град;
Вт/м2·град.
Проверим температуру внешнего слоя:
|
|
(4.11) |
;
.Разница между заданой температурой состовляет 36,30С, что допустимо. Если разница между заданой температурой и расчетной состави болем 50 0С, то не обходимо пересчитать с изменениями либо толщины i-го слоя либо заменить материал i-го слоя.
Расчитаем потери тепла через днище сталеразливочного ковша:
Данные по по расчетам сведены в таблице 4.1
|
|
(4.12) |
||||
|
где |
4 |
- |
учитует 4 слоя; |
|
|
|
|
3,6 |
- |
коэффициент перехода от Вт к кДж/час; |
|
|
|
|
F |
- - |
площадь стены (F = L* h), м2; время, час. |
|
|
|
|
|||||
кДж,
кДж.Так как, большой перепад температуры наблюдается во 2 слое, то для снижения потери тепла выбираем другую толщину материала для рабочего слоя.
Проведем повторный расчет потерь тепла через футеровку днища сталеразливочного ковша со следующими выходными данными:
|
- толщина теплоизоляционого слоя (асбестовая плита) |
- |
0,021м; |
|
- толщина рабочего слоя (мулитокорундовый бетон) |
- |
0,114м.
|
Данные по расчетам приведены в таблице 4.2
кДж.
Так как потри тепла составляют 141609 кДж, что на % , поэтому условия службы огнеупоров для данного сталеразливочного ковша улучшаються.
ЛИТЕРАТУРА
|
1. |
Огнеупоры для промышленных агрегатов и топок: Справочное изда-ние: В двух книгах. Кн.2. Служба огнеупоров / И.Д. Кащеев и др. – М.: Интермет Инжиниринг, 2002. - 656 с. |
|
2. |
Футеровка сталеразливочных ковшей / Великин Б.А., Карклит А.К., и др.-2-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, – 1990. – С. 248. |
|
3. |
Касьян Г.И., Минц А.Я. Возможность повышения стойкости футеровки сталерозливочных ковшей при использовании магнезиальных шлакообразующих добавок // Новые огнеупоры. – 2008.–№ 10. – С. 13 – 16. |
|
4. |
Кочубеев Ю.Н., Шевченко С.В., Миронова Л.В. Опыт применения периклазоуглеродистых огнеупоров в футеровке сталерозливочных ковшей ККЦ и ЭСПУ. // Новые огнеупоры. – 2007. – № 3. – С. 67. |
|
5. |
Лобанов С.П., Носов А.Д., Корнеев В.М., и др. Повышение стойкости футеровки 385 т стальковшей. // ОАО «Черметинформация» Бюллетень «Черная металлургия» – 2003 – №6. – С.52 – 53. |
|
6. |
Кулик А.Д., Огурцов А.П., Мусиенко К.А. и др. Состояние и тенденции совершенствования футеровки и сменных огнеупорных изделий сталерозливочных ковшей на металлургических предприятиях Украины. // ОАО «Черметинформация» Бюллетень «Черная металлургия» – 2005. – №7. С. 53 – 56. |
|
7. |
Кулик А.Д., Огурцов А.П.,Мусиенко К. А. и др. Совершенствование футеровки и сменных огнеупорных изделий сталерозливочных ковшей на металлургических предприятиях Украины. Часть 1.Разливка стали на МНЛЗ. // Новые огнеупоры. – 2005. – № 11. – С. 3 – 5. |
|
8. |
Миронова Л.В., Шевченко С.В. Применение огнеупорных материалов в сталерозливочных и промежуточных ковшах. // Новые огнеупоры. – 2006. – № 9. – С. 3 – 5. |
|
9. |
Очагова И.Г. Совершенствование футеровки ковшей для разливки и внепечной обработки стали зарубежом // Новые огнеупоры. – 2007. – № 3. – С. 17 – 18. |
|
10. |
Белоусова В.Ю., Малькова М.А. Новые огнеупоры компании « Мэйертон» для сталерозливочных ковшей. // Новые огнеупоры. – 2007. – № 3. – С. 58 – 59. |
|
11. |
Сакулин В.Я., МигальВ.П., Маргишвили А.П. Огнеупоры для ковшевой металлургии // Новые огнеупоры. – 2007. – № 3. – С. 43 – 44. |
|
12. |
Методические указания к проведению лабораторных работ по дисциплине "Компьютерное моделирование футеровок тепловых агрегатов" для студентов специальности 7.091606 - химическая технология тугоплавких неметаллических и силикатных материалов / Сост.: И.В. Голуб, О.С. Наумов, - Днепропетровск: НМетАУ, 2011. - 35 с. |