Прокофьев Владимир Владимирович

Факультет: Физико-металлургический

Специальность: Металлургия Чорных Металлов

Специализация: Электрометаллургия и производство ферросплавов

Тема магистерской работы: ! Изучение тепловой работы футеровок сталеплавильных ковшей !

Руководитель: Дымнич Анатолий Харитонович

Магистерская работа

Тепловые потери металла в сталеразливочном ковше.

Математически поставлена и численно решена задача нестационарной теплопроводности в футеровке ковша при наличии в нём металла. Установленно количественное влияние параметров на снижение температуры металла в ковше. Тмпература металла на выпуске из конвертера является важным параметром, влияющим технические и экономические показатели плавки. При высокой температуре выпуска существенно повышается окисленность металла и шлака, что влечёт за собой снижение стойкости футеровки конвертера, повышение угарв раскислителей железа и легирующих что приводит к ухудшению качества металла. С другой стороны температура металла на выпуске определяется маркой выплавляемой стали ( расходом раскислителей и легирующих), способом разливки металла и временем прибывания металла в ковше. Основными статьями потерь металла за указанный период являются:

1. Тепловое излучение поверхности струи металла при его выпуске из конвертора;

2. Тепловые потери излучением с поверхности зеркала металла;

3. Потери тепла через футеровку ковша;

Потери тепла через футеровку ковша включают тепло нагрева футеровки и теплоотдачу с поверхности кожуха. Однако до настоящего времени отсутствуют данные по оценке влияния каждого из этих источников на общие потери тела металла за период от выпуска до окончания разливки. в связи с этим в данной работе была попытка теоретическим с использованием экспериментальных данных оценить потери тепла металлом через футеровку на примере 350-ти тонного ковша, используемого в конвертерном цехе комбината "Азовсталь". Передачу тепла через футеровку ковша следует рассматривать как нестационарный процесс теплопроводности через два слоя с различными теплофизическими свойствами. Для решешния поставленной задачи необходимо задаться граничными условиями:

1. Нестационарную теплопроводность в футеровке следует рассматривать как периодический процесс;

2. Температура металла в ковше от выпуска до конца разливки непрерывно изменяется;

3. Перед подачей нового ковша на выпуск его сушат и тем самым задают начальное распределение температуры в футкровке;

4. Потери тепла с поверхности кожуха являются переменной величиной на протяжении компании.

Поэтому для определения краевых условий были проведены дополнительные исследовония. В футеровку ковша в различных точках арматурного рабочего слоёв были вмонтированы термопары с помощью которых были определены температурные поля в соответствующих слоях в разные моменты времени. Тепловой цикл работы ковша состоит из двух периодов:

1. Нагрев футеровки металлом в ковше;

2. Охлаждение футеровки перед разливкой.

Рассматриваемая задача решена численно с применением метода конечных разностей и соблюдением ограничений. Были проведены рассчёте температурных полей в слоях футеровки в разные периоды времени работы ковша. С исполбзованием теплофизических данных рассчёты проводильсь для следующих параметров:

1. Температура металла на выпуске из конвертера;

2. Время пребывания металла в ковше;

3. Толщина слоёв футеровки;

Из анализа результатов рассчёта температурных полей можно заключить следующее:

1. С увеличеним числа наливов ковша температура слоёв футеровки увелисивается п перделах 10-15 наливов;

2. Глубина проникновения тепловой волны в футеровку в пределах 0,05-0,08 метра.

С использованием данных распределения температуры в футеровке были выполнены рассчётф которые показывают какое количество тепла аккумулируется в футеровке за время пребыния металла в ковше. Это пзволило оценить снижение температуры металла за счёт поглащения тепла футеровкоц ковша. Анализ результатов показывает что падение температуры сильно зависит от времени пребывания металла в ковше и кампании эксплуатации. Увеличение времени охлаждения в 5 раз снижает температуру на 13 градусов цельсия. Резкое снижение температуры металла наблюдается в пределах 10-15 наливов ковша. Выводы:

1. Для снижения температуры металла на выпуске необходимо увеличить частоту оборачиваемости ковшей;

2. Для не получения "холодного металла" перд его разливкой надо повышать его температуру но использовать "молодые" ковши.

ДонНТУ> Портал магистров ДонНТУ