Fakulta strojní VŠB-TUO MĚŘENÍ INTENZITY POHYBU LÁZNĚ NA IZOTERMNÍM MODELU TANDEMOVÉ PECE Measuring of bath motion intensity in isothermal model of tandem furnace LADISLAV KOVÁŘ VŠB-Technical University of Ostrava, Faculty of Mechanical Engineering, 17. listopadu 15, 708 33 Ostrava-Poruba, Czech Republic
E-mail:
[email protected] Příspěvek vznikl za podpory projektu OP VK reg. č. CZ.1.072.4.0012.0030.
Fakulta strojní VŠB-TUO Úvod Snaha modernizovat konstrukci a intenzifikovat technologické pochody je patrná i v oblasti ocelářských pecních agregátů. Protože se jedná o záměry investičně velmi nákladné, je snaha dozvědět se o dopadu změn na konstrukci a provoz více prostřednictvím modelování příslušných dějů probíhajících v agregátu a na základě výsledků se následně rozhodnout, zda změnu realizovat, či ne. Co se týká ocelářských pecí, pak jsou s kyslíkopalivovými hořáky zkušenosti především u pecí elektrických. Protože dokonalá homogenizace lázně (tekuté oceli) je z technologického hlediska velmi důležitým faktorem, který má vliv na kvalitu vyráběného materiálu, byl experimentální výzkum zaměřen na zhodnocení přenosu hybnosti výtokových proudů z trysek a hořáků do tekuté lázně.
Fakulta strojní VŠB-TUO
příklad použití a umístění kyslíkopalivových hořáků na elektrické obloukové peci
Fakulta strojní VŠB-TUO
pohled na sklopnou tandemovou pecí 2x200tun ze sázecí strany
Fakulta strojní VŠB-TUO
půdorys a podélný řez sklopnou tandemovou pecí 2x200tun
Fakulta strojní VŠB-TUO Měření pohybu taveniny na modelu T-pece pro vybrané varianty dmýchání plynu Cílem měření pohybu taveniny na fyzikálním modelu T–pece bylo posouzení míchacího účinku vybraných variant přívodu plynu, jeho srovnání s referenčními variantami a vyhodnocení nejvhodnější varianty kombinovaného dmýchání plynu do lázně realizovatelné na díle.
detail modelové nístěje s horními tryskami a hořáky a celkový pohled na měřící zařízení
Fakulta strojní VŠB-TUO Izolace
Nosná
část snímače
K samotnému měření byly užity snímače el. signálu (napětí) umístěné v kritických místech lázně.
Zlaté kontakty
0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 0
10
20
IN1
30
IN2
40
IN3
IN4
50
IN5
60
IN6
IN7
70
IN8
80
90
průměr
schéma použitého snímače a příklad změn výstupního signálu ze snímačů v průběhu měření
Fakulta strojní VŠB-TUO Jako kapalina simulující taveninu byla u izotermního modelu použita pitná voda. Dmychaným médiem byl stlačený vzduch. Rozvod stlačeného vzduchu byl proveden takovým způsobem, že umožňoval regulaci tlaku vzduchu (a tím i jeho množství) vstupujícího do dmyšných elementů. Při posuzování míchacího účinku výtokových proudů z modelové trysky(trysek) a hořáků(u) na lázeň kapaliny se porovnávala následující data: • rychlost nárůstu signálu, • dosažená maximální úroveň napětí, • rychlost poklesu napětí na snímačích po ukončení dmýchání plynu.
Fakulta strojní VŠB-TUO VARIANTA
4
Data 13 - Varianta 4
Změna napětí [V]
0,3
0,2
0,1
prům ěr; 0,053
0 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Čas [s]
příklad změny napětí na čase dmýchání včetně linearizace průběhu a průměrné hodnoty napětí – varianta 4 (V4), tlak před tryskou 314mm v.sl., tlak před hořáky 450mm v.sl.
Fakulta strojní VŠB-TUO Varianty referenční: 1 Tryska
2 Trysky
Varianty vybrané: VARIANTA
1
VARIANTA
VARIANTA
2
3
VARIANTA
4
hlavní zkujňovací tryska kyslíko-palivová tryska (hořák)
Varianty doplňkové:
VARIANTA
6 VARIANTA
5
testované varianty uspořádání hlavních zkujňovacích trysek a hořáků
Fakulta strojní VŠB-TUO Naměřené hodnoty ukázaly na rozdíly v kvalitě homogenizace (míchání) (vyjádřeny úrovní elektrického signálu) pro různé varianty uspořádání trysek a hořáků. Naměřená data pro dva různé tlaky média před modelovými kyslíkopalivovými hořáky a obě varianty jsou uvedena v tabulce. Naměřená data, jejich linearizace a průměrné hodnoty Číslo měření
Směrnice Směrnice náběhu doběhu
Průměr
Varianta
Data 13
0,001714
-0,00151 0,052855
V4
Data 12
0,001554
-0,00113 0,042908
V4
Data 11
0,002445
-0,00192 0,059779
V2
Data 10
0,001674
-0,00183 0,042239
V2
Naměřená data, jejich linearizace a průměrné hodnoty napětí pro variantu V4 a V2
Fakulta strojní VŠB-TUO Závěr Při hodnocení výsledků fyzikálního modelování pohybu taveniny v nístěji T-pece nutno mít na zřeteli, že používaný fyzikální model T-pece je izotermním modelem s neúplnou podobností s dílem vzhledem k nepodobnosti invariant vazkosti a měrné hmotnosti taveniny. S přihlédnutím k této skutečnosti byl analyzován pouze vliv účinků dmýchaného média na přenos hybnosti v lázni taveniny. Porovnáním výsledků měření a s ohledem na možnosti provozní realizace byly vybrány dvě varianty kombinovaného dmýchání plynu do lázně a to jedno a dvou tryskové dmýchání kyslíku s jedním či dvěma hořáky zabudovanými v přední stěně pece s označením V4 a V2.
Fakulta strojní VŠB-TUO Kyslíkopalivové hořáky
Hlavní kyslíková zkujňovací tryska
Nístěj T-pece
tavenina
Varianta 4 (V4) Varianta 2 (V2) axonometrické znázornění nístěje se zkujňovacími tryskami a kyslíkopalivovými hořáky
Fakulta strojní VŠB-TUO Tento příspěvek byl realizován za finanční podpory z prostředků státního rozpočtu prostřednictvím Ministerstva průmyslu a obchodu.
Literatura: 1.
2. 3.
KOVÁŘ, L. ROZUM, K.:Možnost posouzení intenzity pohybu lázně v nístějové peci. Review alternative of bath motion intensity in hearth furbace. In Technická diagnostika strojů a výrobních zařízení: sborník příspěvků mezinárodní konference „DIAGO 2005“ (CD ROM), VŠB – TU Ostrava, Fakulta strojní, 2005, Sborník anotací s.22, ISBN 80-248-02310-4. MIKOLAJEK, et al. : Technické řešení zařízení pro dmýchání argonu do tandemové pece. Závěrečná zpráva, VŠB – TU Ostrava, HS č. 390770, 45 s. KOVÁŘ, L., et al.: Studium pohybu taveniny v nístěji tandemové pece pro vybrané varianty dmýchání plynů. Výzkumná zpráva projektu MPO ČR, ev. č. projektu FTTA/082: Výzkum, vývoj a modernizace výroby oceli na tandemových pecích. FS VŠBTU Ostrava. 2005. 54s., 8 lit.
Fakulta strojní VŠB-TUO
Děkuji za pozornost
