126288 (Проект термического отделения высокотемпературного отжига анизотропной электротехнической стали толщиной 0,35 мм. Годовая программа 150 тысяч тонн), страница 10

Газовый режим отжига:

• Перед пуском и при нагреве до (400 25) °С печь продувают азотным защитным газом с содержанием водорода 4,5 – 5,0 %. При переходе на водород в течении одного часа допускается снижение расхода водорода до 5 м³/ч.

• Отжиг производят в атмосфере водорода с расходом, м³/ч: - при нагреве от (400 25) °С до (1000 25) °С – 60; - при нагреве от (1000 25) °С до (1150 25) °С – 40; - при выдержке (1150 25) °С – 40.

В период нагрева до (800 25) °С при сливе влаги через гидрозатвор допускается снижение расхода водорода до 25 м³/ч. Факел водородной свечи при пониженном расходе водорода должен гореть. Давление водорода в печи должно быть не менее 20 мм вод. ст. В период последующего охлаждения выхлоп газа на технологической свече перекрывают и расход газа осуществляется через контрольную свечу, факел которой должен гореть, расход водорода при охлаждении 5 – 15 м³/ч.

• Газовый режим на стендах регулируемых через ПК. Газовый режим отжига задается на персональном компьютере и в течении всего отжига поддерживается автоматически. В период нагрева до (1100 25) °С используется азотно - водородная атмосфера. Для стали толщиной 0,35 содержание водорода при нагреве до 1100 °С составляет 100%. При нагреве с (1100 25) °С до (1150 25) °С производится уменьшение суммарного расхода атмосферы до 20 – 30 м³/ч. Охлаждение производится в атмосфере водорода, при этом выход водорода осуществляется через дополнительную свечу, факел должен гореть. Давление атмосферы в печи при отжиге не менее 10 мм вод .ст. (100 Па), задается автоматически – прикрытием выходной заслонки или вручную – прикрытием основной свечи.

• За четыре часа до распаковки печь продувают азотным защитным газом. Перед снятием колпака производят отключение азотного защитного газа.

Температурный режим отжига:

Режим отжига для металла толщиной 0,30 мм; 0,35 мм; 0,50 мм:

1. - нагрев с произвольной скоростью до (400 25) °С;

2. - нагрев со средней скоростью 25 °С за 1 ч от (400 25) °С до (600 25) °С;

3. - выдержка при (600 25) °С – 10 ч;

4. - нагрев со средней скоростью 25 °С за 1 ч от (600 25) °С до (850 25) °С;

5. - нагрев со средней скоростью 25 °С за 2 ч от (850 25) °С до (1000 25) °С;

6. - нагрев с максимальной скоростью от (1000 25) °С до (1150 25) °С; - выдержка при температуре (1150 25) °С – 30 ч;

7. - охлаждение под колпаком с произвольной скоростью до температуры (220 25) °С по отстающей зоне для металла толщиной 0,30 мм и (150 25) °С для металла толщиной 0,35 и 0,50 мм.

Контроль температурно-газового режима отжига осуществляют каждые 2 часа.

Время охлаждения рулонов после распаковки печи не менее 36 ч.

Электропечи объединены в блок, состоящий из четырех стендов и трех колпаков. Этот блок печей питается от одного трансформатора, обслуживается одним вакуум – насосом и снабжен одним щитком контроля газов.

Электропечь СГН – 16.25 – 3/12 – И1 (один стенд и один колпак) состоит из следующих основных узлов:

Нагревательный колпак: состоит из каркаса, футеровки и нагревателей.

Каркас колпака. Каркас колпака выполнен из листового и сортового проката. Нижняя часть каркаса заканчивается "ножом", посредством которого колпак опирается на резиновое уплотнение стенда. К крышке кожуха приварена проушина, предназначенная для транспортирования нагревательного колпака с помощью электромостового крана.

Футеровка колпака. Выполнена из корунда легковесного марки Кл - 1,3, кирпичей Кл - 3, Кл - 4, Кл - 6, Кл - 7. уплотнения электровыводов, свода колпака и рубашек термопар производится муллитокремнеземнистым .рулонным материалом.

Нагреватели. Нагреватели колпака и стенда выполнены из сплава высокого омического сопротивления марки Х23Ю5Т диаметром 10 мм, на стены колпака навешиваются с помощью штырей. Колпак имеет две электрические зоны (I и II) по 250⁺²⁵ кВт схема соединения "треугольник".

Каркас стенда сварной, выполнен из листового и сортового проката. По периметру каркаса стенда располагается водоохлаждаемый желоб в который укладывается резиновая прокладка из вакуумной резины для герметичного уплотнения разъема между колпаком и стендом.

Футеровка стенда выполнена из легковесного корунда марки Кл - 1,3 и имеет три опоры из жаропрочного материала для установки на них подставок под термообрабатываемые рулоны.

Стенд имеет одну зону мощностью 150⁺¹⁵ кВт схема соединения "звезда", напряжение питания 380 В, 50 Гц.

Вакуумная система состоит из вакуумных насосов, вакуумных вентилей, трубопроводов. Включение вакуумной системы осуществляется с помощью кнопочных постов, расположенных возле насосов. Контроль за величиной созданного вакуума в печи и проверка натекания осуществляется по показаниям вакуумметров или моновакууметров.

Система газовая включает в себя панель подвода "лиру" и систему отвода газа. На панели размещены вентили, датчики и исполнительные механизмы регуляторов давления и расхода газа.

Управление газовой системы включает регулирование в подколпаковом пространстве электропечь расхода и давления водорода и азота. Управление может осуществляться от управительного вычислительного комплекса (УВК) в дистанционном и автоматическом режимах. При работе от УВК в качестве защитных атмосфер при отжиге рулонов может использоваться азотно-водородная смесь с регулируемым содержанием азота и водорода.

В дистанционном и автоматическом режимах работы в качестве защитной атмосферы при отжиге рулонов используют водород. Азотный газ подается только при падении давления водорода в печи и при ее продувке.

Контроль расхода водорода и азота осуществляется с помощью измерительных преобразователей, подсоединенных с помощью импульсных трубок к сужающим устройствам, расположенных на трубопроводах водорода и азота соответственно.

Система водоохлаждения состоит из системы трубопроводов, вентилей и резиновых рукавов. Контроль наличия охлаждающей воды на стенде и колпаке осуществляется визуально термистом или старшим термистом проката. Охлаждаются разъемы взрывоопасных клапанов, "нож" колпака, паз под вакуумной резиной на стенде.

Система КИПиА обеспечивает поддержание заданных параметров по температуре, расходу водорода, давлению в подколпаковом пространстве, а также выдаче сигналов и соответствующими переключателями при аварийных ситуациях.

Кроме основного оборудования в отделении высокотемпературного отжига имеется дополнительное оборудование – машины для правки подовых плит и два сварочных преобразователя, наличие которого объясняется технологической необходимостью.

Вспомогательное оборудование

1. Для получения контролируемых атмосфер;

2. Для загрузки и выгрузки – 3 мостовых крана;

3. Для замены вышедшего из строя оборудования (складское).

3.2 Тепловой расчет термоагрегата

Тепловой расчет термических печей сводится к определению расхода тепла, мощности печи и коэффициента полезного действия. Основой теплового расчета печей является составление теплового баланса, разграничивающего статьи прихода и статьи расхода тепла.

Для расчета теплового баланса печи необходимо определить количество тепла, которое подается в печь и которое расходуется [13]:

Q_пр. = Q_расх.(3)

В электропечах Qпр. равно мощности печи, а расходное тепло определяется по статьям

Q_расх. = Q_м + Q_кл + Q_ну,(4)

где Q_м – тепло, затраченное на нагрев металла, кВт;

Q_кл – потери тепла теплопроводностью через кладку, кВт;

Q_ну – неучтенные потери, кВт.

Тепло, затраченное на нагрев металла, определяется по формуле

Q_ме = G (C₂t_к – С₁t_н)/r,(5)

где G – масса садки, кг;

r – время нагрева металла, с;

С₁, С₂ – удельные теплоемкости металла соответственно при начальной и конечной температурах, кДж/(кг °С);

t_р, t_к – начальная и конечная температуры металла, °С.

Потери тепла теплопроводностью через кладку определяем по формуле

Q_кл = ,(6)

где q_кл – удельный тепловой поток через кладку, Вт/м²;

F_кл – площадь поверхности кладки, м².

Площадь кладки печи

F_cтен = 2 2 (4,88 + 1,6) = 25,92 м²

F_свода = 4,88 1,6 = 7,81м²

Расчет плотности теплового потока q методом последовательного приближения и температур Т₁ и Т₂ на границах слоев кладки выполняется с применением IBM PS по программе, приведенной в [14].

Потери тепла через стену

Р ис. 10. Схема слоев кладки стены

Кладка печи

1. Огнеупорный слой – корунд:

_к = 0,710 + 0,000118t,

2. Теплоизоляционный слой – минеральная вата

_в = 0,063 + 0,0005t.

Данные, полученные при расчете по программе, приведенной в [14], температур на границах слоев и плотности теплового потока: Т₁ = 552,04 °С, Т₂ = 61 °С, q = 1351,17 Вт/м².

Потери тепла через стены определяем по формуле

Q₁ = q × F_стен, (7)

Подставив имеющиеся данные, получаем

Q₁ = 1351,17 10 ^{- 3} 25,92 = 35,02 кВт.

Потери тепла через свод

Р ис. 11. Схема слоев кладки свода

Данные, полученные при расчете по программе, приведенной в [14], температур на границах слоев и плотности теплового потока: Т₁ = 699,8 °С, Т₂ = 61 °С, q = 791,2 Вт/м².

Потери тепла через свод определяются по формуле

Q₂ = q × F_свода(8)

Подставив имеющиеся данные, получаем

Q₂ = 791,2 × 10 ^{- 3} × 7,81 = 6,18 кВт.

Потери тепла через стенд принимаются равными 75% от потерей тепла через стены и свод и определяются по формуле

Q₃ = 0,75 × (Q₁ + Q₂)(9)

Подставив имеющиеся данные, получаем

Q₃ = 0,75 × (35,02 + 6,18) = 30,9 кВт.

Общие потери тепла через кладку теплопроводностью определяются по формуле

Q_кл = Q₁ + Q₂ + Q₃ (10)

Подставив имеющиеся данные, получаем