Способ управления тепловым режимом процессов в аппаратах с огнеупорной футеровкой

Способ управления тепловым режимом процессов в аппаратах с огнеупорной футеровкой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

н11 570765

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.10.75 (21) 2184263/02 с присоединением заявки № (51) М. Кл. Г 27D 19/ОО

Совета Министров СССР ло делам изобретений н открытий (53) УДК 66.041,9 (088.8) Опубликовано 30.08.77. Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 15.09.77 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

А. M. Светлицкий и В. А. Растяпин

Запорожский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института «Öâåòìåòàâòîìàòèка» (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫМ РЕЖИМОМ

ПРОЦЕССОВ В АППАРАТАХ С ОГНЕУПОРНОЙ

ФУТЕРОВКОЙ

Государственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к области автоматического управления металлургическими процессами при высокотемпературной обработке материалов и может быть использовано в счстсмах регулирования тепловых процессов при спекании и обжиге кремнийсодержащих смесей, получении чугуна, стали и др.

В металлургическом производстве скорость многих термических процессов лимитируется термостойкостью материала футеровки печи в зонах максимально возможного нагрева. Так, например, скорость плавления металлов или спекания кремнийсодержащих смесей ограничена термостойкостью материала футеровки, при мартеновском производстве стали — термостойкостью свода печи, при производстве глинозема и цементного клинкера — термостойкостью футеровки трубчатой вращающейся печи в зоне спекания и др.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ управления термическим процессом, при котором непрерывно измеряют температуру спекаемого материала и поддер>кивают заданное значение этой температуры изменением подачи топлива в печь, причем заданное значение температуры нагрева перерабатываемого материала поддерживают ниже температуры начала плавления материала футеровки, т. е. т„ т., 5 где Т,, — температура нагрева футеровкп илп перерабатываемого материала;

҄— температура начала плавления материала футеровки (1), Очевидно, что чем выше температура в пе10 чи, тем больше скорость нагрева и выше производительность аппарата. Однако, с другой стороны, чем ближе температура нагрева к температуре плавления материала футеровки, тем больше возможность разрушения (под15 плавления) футеровки и выхода печи из строя. Практика поддержания постоянной заданной температуры в печи сталкивается с необходимостью выяснения температуры начала плавления огнеупорной футеровки. Так

20 как эта величина, как правило, точно не известна, а известен диапазое температур для данного класса огнеупоров, то задание температуры приходится ставить заведомо заниженным. После замены футеровки при плано25 вых ремонтах печи температура начала плавления новой партии огнеупора может значичительно отличаться от температуры плавления прежней партии огнеупора. Поэтому поддержание прежнего значения (задания) тем30 пературы в печи может привести либо к не570765 г:= Ае водная

1200

1250

1300

1350

1400

1450

1500 1550

0,00832

0,0143

0,02

0,0278

0,0238

0,0303 0,0385 0,077 — 103

dx

18800

13400

3900

8100

5200

7200

6000

28200 доиспользованпю аппарата по производительности, либо к работс печи, близкой к аварийному в случае поддержания заданного значения температуры в печи, близкой к температуре начала плавления. 5

Таким образом, поддержание постоянной температуры в печи не позволяет учитывать возможности увеличения производительности, состояние футеровки. Следовательно, недостатком данного метода является то, что температура материала футеровки неполно отражает состояние футеровки, что либо снижает производительность аппарата, либо приводит к быстрому выходу его из строя.

Целью изобретения является увеличение производительности печей с огнеупорной футеровкой и увеличение срока службы футеровки.

Это достигается тем, что по предлагаемому способу, основанному на изменении теплового потока в зависимости от измеренной температуры дополнительно измеряют электропроводность футеровки печи, а изменение теплового потока осуществляют в зависимости от производной электропроводности футеровки 25 по ее температуре.

Данные экспериментальных исследований ряда кремнийсодержащих смесей показывают, что характер измерения электропроводности при нагреве для смесей с различным химичес- 30 ким составом в области перехода из твердого состояния в жидкое остается неизменным, т. е. с началом плавления электропроводность резко возрастает. Этот излом на характеристике мо кно выразить графически, изменени- 35 ем угла наклона характеристики x=f(T) к

d x оси Т, или аналитически, производной

На фнг. 1 представлена блок-схема систе- 40 мы управления тепловым режимом печи; на фиг. 2 — графики зависимости электропроводности огнеупорной футеровки от температуры пх нагрева.

На блок-схеме представлена печь 1, в фу- 45 теровку которой запечены жаропрочные электроды 2 и термопары 3. Электрическое сопротивление, измеренное между электродами с помощью измерительного блока 4 и регистрирующего прибора 5, поступает на вычисли- 50 тельное устройство 6, в которое через прибор

7 поступает и сигнал от термопары. В вычислительном устройстве определяется произ -Х являющаяся сигналом для реdT 55 гулятора 8, в котором сравнивается с заданием 9, а разность сигналов поступает на исполнительный механизм 10, который воздействует на подачу топлива. Характер этого изменения x=j(T) выражается экспопенциальной зависимостью где х — удельная электропроводность материала футеровки;

Т вЂ” температура этого материала;

Л и  — коэффициенты, характеризующие физико-химические свойства материала футеровки.

В начале размягчения материала футеровки эта зависимость нарушается, причем этот переход наступает на мгновенно, а постепенно в течение некоторого времени. В первый период времени размягчение не вызывает видимых разрушений материала футеровки и выражается в микроизменениях структуры поверхности футеровки, обращенной в зону нагрева.

При этом наступает некоторая перекристаллизация материала и микроплавление наиболее мелких частиц его поверхности. По мнению авторов, это и есть тот момент, когда необходимо начать уменьшение теплового потока.

При экспоненциальной зависимости функd x ции х= 1(Т) производная изменяется

d Т непрерывно, причем по мере приближения к точке начала размягчения величина производной уменьшается, т. е. приращению температуры соответствует незначительное приращение электропроводности. В момент начала размягчения происходит обратная картина.

Каждому незначительному повышению температуры соответствует большее приращение электропроводности и величина производной начинает увеличиваться. По мере размягчения и далее плавления эта зависимость усиливается. Поэтому такое изменение производной и служит сигналом для изменения теплового потока.

Так, например, для материала, близкого по составу материалу шамотной футировки, изdx менение производной с ростом темdT пературы имеет следующую зависимость, построенную по экспериментально полученным данным и представленную на фиг, 2.,570765

11а фиг. 2 точка начала размягчения соответствует температуре Тн, точка плавления огпеупора — Тпл. Как видно из графика, происходит изменение величины производной в зависимости от температуры и при Тн оно

d.x равно нулю. Производная (в облаат сти Тн) является минимальной и ее минимальное значение характеризует температуру начала размягчения материала. Заданием для управления является минимальное значение производной.

Формула изобретения

Способ управления тепловым режимом процессов в аппаратах с огнеупорной футеровкой путем измерения температуры футеровки и изменения теплового потока, о т л и ч а ю гц и йся тем, что, с целью повышения производительности аппарата иувеличсния срока службы футеровки, дополнительно измеряют элсктропроводность футеровки, определяют производную электропроводности по температуре и поддерживают ее минимальной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство № 393566, кл.

15 F 27D 21/00, 1970.

1Z00 1Z50 1ЛИ Q50 1400 1450 1500 15507 .

Фиг z

Составитель А. Абросимов

Техред М. Семенов

Редактор 3. Ходакова

Корректор Л. Орлова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1892/16 Изд. ¹ 692 Тираж 778 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, %-35, Раушская наб., д. 415