научная статья по теме ВНЕДРЕНИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ УРОВНЯ 2 В РАМКАХ РЕКОНСТРУКЦИИ ПЕЧИ С ШАГАЮЩИМИ БАЛКАМИ В РЕЛЬСОБАЛОЧНОМ ЦЕХЕ Металлургия

Текст научной статьи на тему «ВНЕДРЕНИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ УРОВНЯ 2 В РАМКАХ РЕКОНСТРУКЦИИ ПЕЧИ С ШАГАЮЩИМИ БАЛКАМИ В РЕЛЬСОБАЛОЧНОМ ЦЕХЕ»

W 621.783.23U =ЕВРАЗ ЕВРАЗ ЗСМК

50 лет

ВНЕДРЕНИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ УРОВНЯ 2 В РАМКАХ РЕКОНСТРУКЦИИ ПЕЧИ С ШАГАЮЩИМИ БАЛКАМИ В РЕЛЬСОБАЛОЧНОМ ЦЕХЕ

© Волков Константин Владимирович, канд. техн. наук, e-mail: Konstantin.Volkov2@evraz.com; Колотов Евгений Ассонович, e-mail: Evgeny.Kolotov@evraz.com; Сюсюкин Андрей Юрьевич, e-mail: Andrey.Syusyukin@evraz.com

ОАО «ЕВРАЗ Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат». Россия, г. Новокузнецк Статья поступила 21.04.2014 г.

Вопросам повышения качества выпускаемой металлургическими предприятиями рельсовой продукции уделяют значительное внимание специалисты и исследователи как в России, так и в зарубежных странах.

Для прокатки 100-м рельсов требуется качественный нагрев непрерывнолитых заготовок с минимальным перепадом температур как по длине, так и по сечению. Необходимое качество обеспечивает система автоматизации уровня 2 процесса нагрева металла в печи.

Ключевые слова: нагрев; рельсовая заготовка; реконструкция; автоматизация.

Печь с шагающими балками рельсобалочного цеха введена в эксплуатацию в марте 2006 г.; предназначена для нагрева непрерывнолитых заготовок до температуры 1180-1250 °С для последующей прокатки. Заготовки размером сечения 300x340 мм и максимальной длиной 5100 мм располагались в печи в два ряда. Номинальная производительность печи 250 т/ч. Печь имеет десять зон температурного регулирования. Топливо - природный газ - подается в печь с помощью горелок типа СИ.

В связи с решением о производстве в рельсоба-лочном цехе ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» рельсов длиной 100 м возникла необходимость реконструкции печи с шагающими балками. Для обеспечения стана качественно нагретой заготовкой длиной до 9000 мм для прокатки 100-м рельсов в апреле-августе 2012 г. выполнены следующие основные работы: заменены горелки, установлена дополнительная неподвижная балка, пересмотрены режимы нагрева металла, создана новая система автоматизации.

Одним из факторов, влияющих на получение качественного проката, тем более качественных рельсов, является равномерность нагрева заготовок в печи перед прокаткой. Для обеспечения равномерности нагрева по длине и сечению заготовок в нагревательных зонах печи ранее установленные горелки типа СИ заменены беспламенными типа ТБХ (рис. 1). Эти горелки обеспечивают равномерное температурное поле в рабочем пространстве печи, и, следовательно, равномерный нагрев заготовок.

Для управления печью установлена система автоматизации уровня 2, которая включает в себя математическую модель теплообмена в печи. Система позволяет рассчитать, а затем и реализовать режим нагрева каждой заготовки до заданной температуры, автоматически регулируя тепловую мощность по зонам печи в зависимости от марки стали, положения блюмсов стали различных марок, а также от производительности и времени простоев стана. Принципиальная схема регулирования температуры в зонах печи автоматизированной системой уровня 2 представлена на рис. 2.

На рис. 3 представлена одна из мнемосхем работы печи с установленной системой автоматизации. Кроме заданных оптимальных температур нагрева на данной схеме имеется полная информация о каждом блюмсе, находящемся в печи: время посадки, время выдачи, геометрические размеры,

Рис. 1. Горелки типа TSX

(Текущая скорост^ (Спецификация нагрева^ ^ермическая модель Flexy Tech)

Рис. 2. Схема регулирования температуры в зонах печи автоматизированной

системой уровня 2

Рис. 3. Рабочий экран оператора

1100 -1050 -, 1000 -

& 950 £ 900 850 800

-Подошва

^ л'?-о>.<3 J? .<3 лУ

Длина раската, м

Ь <V О) ,fe О) ,0|

Рис. 4. Распределение температуры по длине 100-м раската заготовки (рельсов типа Р65) после клети Tandem

расчетный температурный профиль нагрева по сечению в любой точке печи, температурные уставки по зонам печи и фактические расходы топлива, а также данные о наличии простоев. Все данные о работе печи сохраняются в архивных файлах и могут быть использованы в дальнейшем для анализа работы печи и корректировки режимов*.

Имеющийся объем данных по нагреву и функции системы автоматизации позволяют максимально облегчить работу оператора печи и обеспечить качественный нагрев заготовок перед прокаткой.

В качестве подтверждения эффективности реконструкции были проведен ряд экспериментов, в том числе замеры температуры 100-м раската после последней клети стана (рис. 4).

Температуру измеряли с помощью тепловизора БИг ^ег-таСАМ Р65. Съемка движущегося рельса производилась в режиме «Пакетная запись» с интервалом 1 кадр/с, затем данные были обработаны с использованием программного обеспечения ^егтаСАМ Ие-ро1ег 7.0. Анализируя представленный выше график, можно сделать вывод о равномерном нагреве заготовки - в среднем перепад температур по длине готового рельса составляет 30-50 °С. Значительный перепад отмечается лишь на концах раската ввиду их ускоренного охлаждения.

Реконструкция печи и, в частности, внедрение системы автоматизации уровня 2 положительно сказалась на технико-экономических показателях печи. Так, удельный расход топлива снижен в среднем на 8-10% относительно показателей до реконструкции. На рис. 5 представлена зависимость удельного расхода топлива от сменной производительности. Из графика

*Темлянцев М.В., Колотов Е.А., Сюсюкин А.Ю., Гаврилов В.В. Разработка технологии нагрева рельсовых заготовок в методической печи с шагающими балками // Сталь. 2006. № 12. С. 33-35.

200 -. 180 160 140 120 100 80 ' 60 40 20 0

♦ После реконструкции □ До реконструкции

500 1000 1500 2000 2500

Производительность, т/смена

Анализ продуктов горения печи с шагающими балками

Продукты горения Содержание

до реконструкции (15.09.2010) после реконструкции (19.12.2013)

СО 0,00% 0,00%

СО2 9,02% 8,62%

О2 4,52% 5,78%

NO х 204 мг/м3 48,03 мг/м3

0

Рис. 5. Зависимость удельного расхода топлива от производительности в смену

видно, что уровень производительности значительно отличается от этого показателя до реконструкции, что прежде всего связано с пусконала-дочным периодом работы нового стана. Однако, несмотря на низкую производительность относительно проектных показателей, уже сейчас можно сделать вывод о снижении расхода топлива на нагрев заготовок в печи в среднем на 8-10%.

Благодаря реконструкции величина потерь металла с окалиной снизилась. В настоящее время она составляет в среднем 1,0-1,2% потерь чистого железа с окалиной. До реконструкции потери металла с окалиной доходили до 1,51,6%**.

В связи с реконструкцией печи с шагающими балками и, в частности, с установкой системы ав-

томатизации уровня 2 улучшены экологические показатели печи. В таблице приведены данные анализа дымовых газов, выходящих из рабочего пространства печи до и после реконструкции.

Выводы. 1. Реконструкция печи с шагающими балками позволила осуществлять качественный нагрев заготовок длиной до 9000 мм для прокатки рельсов с минимальным конечным перепадом температур по длине раската.

2. Замена горелок типа СИ новыми типа ТБХ позволила значительно снизить удельный расход условного топлива на нагрев металла, в среднем на 8-10%.

3. Использование горелок нового типа с системой автоматизации уровня 2 позволило существенно повысить экологические параметры работы печи: выбросы СО отсутствуют, выбросы N0 снижены в четыре раза - с 204 до 48 мг/м3.

**Сюсюкин А.Ю., Нохрина О.И., Темлянцев М.В. Исследование теплового состояния непрерывнолитых заготовок рельсовой стали при нагреве в методической печи с помощью тепловизионного метода // Вест. горно-металлургической секции РАЕН. Отделение металлургии. Сб. науч. тр. Вып. 18. Новокузнецк : СибГИУ, 2007. С. 27-30.

LEVEL 2 AUTOMATION SYSTEM IMPLEMENTATION DURING RECONSTRUCTION OF WALKING BEAM FURNACE IN RAIL-AND-BEAM SHOP

© Volkov K.V., Cand. Sci. (Eng.); Kolotov E.A.; Syusyukin A.Yu.

Experts and researchers both in Russia and abroad it pay considerable attention to problems of improvement of quality of rail production by the metallurgical enterprises.

For rolling 100-m rails qualitative heating of billets with minimum difference of temperatures, both by length and by 2 section is required. System of automation of Level 2 for process of metal heating in the furnace provides with necessary ™ quality. ^

Keywords: heating; real billet; reconstruction; automation.

Q.

>

<

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком