Реферат: Исследование методов охлаждения садки колпаковой печи с помощью математического моделирования
Данное устройство работает следующим образом. Мостовым краном устройство устанавливается на стенд колпаковой печи. Центрирующие вертикальные стояки обеспечивают строго вертикальное перемещение устройства вниз симметрично относительно муфеля. Кроме того, они же обеспечивают исключение возможности касания стояками обечайки муфеля и его смещения при подъеме устройства после окончания процесса охлаждения. С помощью направляющих (карандашей) на стенде осуществляется фиксация общего коллектора относительно подвода эжектирующего воздуха. Гибким шлангом общий коллектор подключается к системе питания воздухом от эжекторного вентилятора, компрессора или турбовоздуходувки. Воздух выходит из отверстий, обращенных к охлаждаемой поверхности, в виде струй, перпендикулярных к муфелю. Высота стояков выбирается таким образом, чтобы верхний ряд отверстий был выше верхнего среза конвекторного кольца между вторым и третьим рулонами садки на высоту, равную высоте самого кольца.
Отверстия в коллекторах обеспечивают натекание струй на муфель снизу вверх, чтобы исключить попадание охлаждающего воздуха на песочный затвор. Для этой цели опоры поднимают коллектор на 200-300 мм над уровнем пода стенда колпаковой печи.
Струи, выходящие из отверстий в коллекторе и стояках интенсивно охлаждают муфель: коэффициент теплоотдачи при соударении струи с поверхностью, перпендикулярную к ней, в 5-6 раз выше, чем при движении воздуха параллельно (последнее имеет место при использовании охлаждающего колпака, когда просасываемый воздух движется вертикально в кольцевом зазоре). Указанный район муфеля характеризуется наивысшей скоростью движения защитной атмосферы в зазоре между боковой поверхностью двух нижних рулонов и внутренней плоскостью поверхности муфеля, так как здесь циркулирует более 60-70 % всего объема атмосферы. Кроме этого, в данном районе коэффициент теплоотдачи между защитным газом и муфелем наиболее высок, так как газ выходит из направляющего аппарата с высокой скоростью и ударяется о муфель изнутри.
Для увеличения скорости истечения струй из стояков и коллектора устройства для охлаждения садки колпаковой печи могут быть использованы компрессор или турбовоздуходувка, которые обеспечивают высокое давление воздуха питания и, как следствие, высокую скорость истечения струй из отверстий, что в свою очередь увеличивает коэффициент теплоотдачи.
Увеличение коэффициента теплоотдачи может быть повышено также за счет увлажнения воздуха с помощью эжектирования воды через трубку соединяющую общий коллектор с баком с водой.
Использование данной системы на одностопных колпаковых печах ЛПЦ-5 ММК (5 опытных отжигов) дало следующие результаты: при установке на печи, работающей с обыкновенными конвективными конвекторными кольцами (высотой 70 мм) длительность периода охлаждения сократилась на 21 % /4/.
На ММК в ЛПЦ-5 изготовлена и опробована установка струйного охлаждения (УСОМ) холоднокатаных рулонов в газовых колпаковых печах. Установка проста в изготовлении и представляет собой сварную металлическую конструкцию с коллектором для эжекторного воздуха и распределительными трубами для струйного охлаждения муфеля (рис. 12).
Продолжительность охлаждения металла под муфелем сокращается за счет охлаждения муфеля эжекторным воздухом, который поступает в коллектор и через отверстия в распределительных трубах подается на муфель. Отверстия расположены так, чтобы охватить воздухом большую часть муфеля. Высота распределительных труб рассчитана на ширину полосы нижнего рулона, так как нижний рулон является (как говорилось выше) отстающим.
Установка струйного охлаждения металла (УСОМ)
1 - рулоны металла, 2 - радиационно-конвективные кольца (РКК), 3 - муфель, 4 - каркас колпака, 5 - воздушные патрубки, 6 - воздушный коллектор, 7 - труба питающая систему эжекторным воздухом.
Рис. 12
Для проверки работы установки было проведено три опытных отжига.
Садка была упакована четырьмя рулонами по 23 тонны каждый. Переменным параметром, который изучался, была температура стендовой термопары, при которой устанавливалась УСОМ. На рис. 12 приведены кривые охлаждения: при начальных температурах 680 0С (сразу после снятия нагревательного колпака), 530 0С и 410 0С. Для сравнения был проведен контрольный опыт без применения УСОМ.
Продолжительность охлаждения рулонов до температуры распаковки (по стендовой термопаре) 180 0С составила на контрольном опыте 69 часов, с применением УСОМ сразу после снятия колпака - 50 часов (72,5 %), с применением УСОМ при температурах 530 0С и 410 0С по стендовой термопаре - 56 часов (81,2 %).
Сравнительные графики охлаждения, составленные по обобщенным результатам экспериментальных отжигов рулонов в колпаковых печах Магнитогорского металлургического комбината (ММК) представлены на рис. 13 и плакате.
Показано, что в случае применения воздушной обдувки во всем практическом диапазоне температур конца охлаждения и параметров рулонов продолжительность охлаждения может быть сокращена не более, чем на 8-25 %, а производительность одного стенда - увеличена не более, чем на 6-15 % /4/, т.е. позволяет существенно улучшить показатели работы КП, практически при небольших затратах и без остановки действующего производства повысить эффективность работы существующих колпаковых печей.
Эффективность обдувки муфеля воздухом при охлаждении рулонов жести на ММК
1- обдувка воздухом, 2 - естественное охлаждение, 3 - поливка муфеля водой. Н.о. - начало принудительного охлаждения муфеля.
Рис. 13
5. ЭКОНИМИКА И ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА
5.1. Расчет затрат на выполнение НИР
Используя приведенные в табл. 25 статьи калькуляций рассчитывается фактическая себестоимость дипломной научно-исследовательской работы.
В сводной таблице показан анализ полученных данных и предложения по снижению стоимости работы. При анализе устанавливается причина отклонений фактических затрат от плановых по отдельным статьям калькуляции, целесообразность проведенных затрат, возможность экономии ресурсов, целесообразность кооперирования с другими организациями или подразделениями своей организации.
Таблица 25
Смета затрат на проведение НИР
| Статьи затрат | Сумма |
Откло- нение, р. |
Фактические затраты, % к |
|
| план | отчет |
общей стоимос- ти работы |
||
| 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
|
1. Материалы, покупные изделия а) основные б) вспомогательные |
30 70 |
25 72 |
+5 -2 |
0,4 0,88 |
| 2. Специальное оборудование для научных и экспериментальных работ | 4454 | 4454 | - | 54 |
| 3. Основная заработная плата производственного персонала | 480 | 480 | - | 12 |
| 4. Дополнительная заработная плата производственного персонала | 390 | 390 | - | 9 |
Продолжение табл. 25
| 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 5. Отчисления на социальное страхование | 120 | 120 | - | 10 |
| 6. Электроэнергия | 60 | 52 | +8 | 3,72 |
| 7. Расходы на командировки по теме | 1500 | 1500 | - | 20 |
| ИТОГО: | 6884 | 6973 | - | - |
Таблица 26
Расчет заработной платы руководителя и исполнителя НИР
| Должность |
Месячный оклад, р. |
Фактически отработанное время, дней |
Основная заработная плата, р. |
Дополнительная заработная плата, р. |
|
1. Руководи-тель профессор |
321,9 | 119 | 510 | - |
|
2. Исполни-тель студент |
290,3 | 119 | 210 | - |
5.2. Расчет экономической эффективности внедрения результатов НИР в производство
В основу расчета экономической эффективности работы положены: результаты внедрения работы, технологический эффект работы, уменьшение затрат, увеличение качества, цены, уменьшение себестоимости.
Экономия за счет электроэнергии - 1 час - 18 кВт;
1 час - 30 м3 защитного газа;
увеличение производительности стенда (58 %).
О результатах внедрения данной технологии можно сказать следующее: уменьшение времени процесса охлаждения садки колпаковой печи с помощью внедрения технологии струйного и импульсного охлаждения а соответственно и уменьшение времени отжига, в целом, то есть увеличение производительности на (58 %). Также наблюдалось более щадящее отношение к муфелю, в связи с этим сокращение затрат на текущий ремонт. Все выше указанное позволяет увеличить выпуск более качественного металла за тот же период. Уменьшается также себестоимость работы, а цена на более качественную продукцию соответственно растет.
Экономический эффект определяется на годовой объем производства продукции (цеха черной металлургии). Экономический эффект от годового объема производства продукции называется годовым экономическим эффектом. Его определение основано на сопоставлении приведенных затрат при использовании базовой и новой техники.
1. Производим расчет приведенных затрат (З):
З=С+Ен×К (18)
Ен=0,15; С=318 р.; К=544 р,;
З= 318+0,15×544=399,6
где С - себестоимость продукции, р.
К - капитальные вложения, р.
Ен - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений.
2. Расчет заработной платы руководителя НИР:
З1 = (А1×10/1548)×В1 (19)
А1 = 480 р.
З1 =(480×10/1548)×144 = 321,9
где З1 - заработная плата руководителя НИР
А1 - месячный оклад руководителя
В1 - количество учебных часов на руководство работой
10 - количество рабочих месяцев в году
3. Расчет заработной платы исполнителя (студента) НИР:
А2 = 312 р.
З2 = (А2×10/1548)×В2 (20)
З2 =(312×10/1548)×144 = 290,3
где З2 - заработная плата исполнителя НИР (стипендия студента)
А2 - месячный оклад исполнителя
В2 - количество учебных часов на руководство работой
10 - количество рабочих месяцев в году
4. Годовой экономический эффект:
Э = (З1-З2)×А2 (21)
Э = (321,9-290,3)×312 = 9859,2 р.
5.2.1. Себестоимость продукции
1. Расчет экономического эффекта от себестоимости:
С1 = 340 р.; Дпер = 0,32; Дуп = 0,47; а = 0,06
Э = [С - 0,15К]×А2 (22)
Э= [340-0,15×544]×312 = 6015,8
2. Расчет снижения себестоимости:
D Сн = Нр×Ц (23)
где D Сн - снижение себестоимости при различных ценах на материал
Нр - норма расхода материалов на единицу продукции до и после осуществления мероприятий по результатам НИР
Ц - цены единиц материала теоретическая и по результатам НИР
7 м3 защитного газа = 1 м3 природного газа
Ц1 = 5 коп/м3;
D Сн = (64 - 26)×0,05 = 1,9
3. Расчет снижения себестоимости единицы продукции за счет снижения цен на сырье и материалы.
DСц = Ц1×Нр (24)
DСц = 0,05×64 = 0,32
Э = [(DСц + D Сн) - 0,15К ]×А2 = 81,2 (25)
4. Расчет годового экономического эффекта от улучшения качества продукции
Э= [З1×(В2/В1)×[(Р1+Ен)/(Р2+Ен)]+{[(И1-И2)-Ен×(К2-К1)]/(Р2+Ен)}-З2]×А2 (26)
В1 = 5; В2 = 2; В2/В1 = 0,4; Ен = 0,15
Р1 = 17,61; Р2 = 5,4 (Р1 + Ен)/(Р2 + Ен) = 3,2
И1 = 0,62; И2 = 0,3 К1 = 2,4 К 2= 3,2
А2 = 312
Э = [(321,9×0,4×3,2)+0,02-290,3]×312 = 379867
Таблица 27
Стоимость внедряемого на ЛПЦ-5 оборудования
| Наименование оборудования | Изготовитель | Единица измерения | Количество | Цена за единицу | Сумма |
| Колпак струйного охлаждения |
МИСиС кафедра ТТМП |
штука | 1 | 289315 | 289315 |
| Колпак импульсного охлаждения |
МИСиС кафедра ТТМП |
штука | 1 | 315894 | 315894 |
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
