烧结机漏风测定新技术的研究和应用.pdf

第11卷第3期 1999年6月 钢 铁 研 究 学 报 JOURNAL OF IRON AND STEEL RESEARCH Vol . 11,No. 3 Jun. 1999 金永龙,男, 29岁,博士生,讲师; 收稿日期 1998207227;修订日期 1999202209 开发与应用 烧结机漏风测定新技术的研究和应用 金永龙 1 徐南平 1 邬士英 1 成正福 2 1 鞍山钢铁学院冶金系 鞍山 114002 2 宝山钢铁集团公司炼铁厂 上海 200941 摘 要介绍了量热法测定风箱支管漏风率的原理、 方法及优点,并分别在实验室和工厂现场进行 了实验和应用,结果证明该方法是可行的。 关键词烧结机,漏风率,量热法 中图分类号 TF068 Study and Application of a New Technology easuring the Leakage Ratio of SinteringMachine J in Yong long 1 X u N anp ing 1 W u S hiy ing 1 Cheng Zhengf u 2 1 A nshan Iron and Steel Technology Institute A nshan 114002 2 Baoshan Iron L,B烧结机的长度和宽度,m; p负压,9. 8 Pa; k漏风系数。 由于k值与烧结机结构、 磨损程度有关,所以其 范围很大k 30～75,因而这种方法只有理论意 义。 ②密封法 将台车篦条间隙密封,开动抽风机调节各风箱 闸板达到生产时的负压,将风机所抽的风量视为漏 风量,而漏风量与总废气量之比即为漏风率。 但直到 目前为止,尚未见过这种方法的实际应用报道。 76 ③料面风速法[2] 用热球风速仪测量料面各点风速,推算出通过 料面的风量,以此风量作为有效风。出炉篦子时,由 于烧结过程的进行,风变成烟气,烟气量可通过混合 料中的水分含量、 碳酸盐中的CO2量和硫量来计 算。 但此法在点火保温段不能测,而且测点少了没有 代表性。目前国内尚无实例报道。 ④漏风点测风速法 用风速表、 皮托管及热球风速仪等仪器测量漏 风点风速。此法对局部漏风点测定有效,能定量检 漏,对堵漏及考核是十分必要的。 但目前未见国内有 这方面的报道。 ⑤平衡计算法 这是一种使用较广泛的方法,但目前还存在气 体同步采样工作量大、 对每个风箱而言测定结果绝 对误差很大有的达40. 1 ,即重显性不好[3]、 气 体分析量较大和无法确定具体的漏风部位等问题。 而且该算法只能算出漏风率,漏风量要通过流量法 测定才能算出。 ⑥流量法 在符合测量流量规范的直管段,用透平式或文 丘里节流装置或皮托管、 均速流量计测定流量。 流量 计算中所涉及的温度、 动压和静压等参数应同时测 取。流量法在国内外烧结机漏风率测定中应用较广 泛。 为适应测定烧结机漏风率的要求,作者根据量 热法原理提出了用量热法测定漏风率的方案,并首 先在实验室模拟设备上进行可行性研究。 2 量热法测定漏风率的原理及实验 2. 1 测量原理 量热法测漏风率的基本原理是设存在某一系 统,那么进入该系统的废气热量为离开该系统的废 气热量加上系统热损失和热储备的变化量。在正常 稳定操作条件下,热储备变化为零,热损失不变,可 建立热平衡式,即 VocotovacataVmcmtmQ损1 式中 V进入或离开系统的气体流量 ,m 3 m in; c气体的比热容 ,J m 3; t气体的温度,℃; o, a,m下标进入系统的废气、 空气及 离开系统的烟气; Q损热损失 ,J 。 图1为系统热平衡图。设该系统为风箱,则 VoVaVm2 cm Va Vm ca Vo Vm co3 设Q损ΚVocoto4 式中 Κ 热损失率, 。 定义漏风率K Va Vm Va VoVa 5 联立式2, 3, 4和5可得到 K co[ 1-Κto-tm] co[ 1-Κto-tm]catm-ta 6 式中to,ta和tm可以用热电偶测出,co通过已知气体 成分来计算。在烧结生产处于稳定状态时,co值较稳 定。因此,漏风率可以通过测量温度求得。式6表 明,漏风率与温度差∃t tm-ta成反比。 可见式6 对测定漏风率具有理论指导意义。 图1 系统热平衡图 Fig. 1 Heat balance diagram of the system 2. 2 实验模型的建立及实验方法 根据相似原理,应满足几何相似,相似比为1∶ 10,即台车长宽为1. 5 m5 m ,模拟台车尺寸为 150 mm500 mm;再根据决定性准数弗鲁德准数 的计算结果,风量应大于100 m 3 h, 因此选用叶氏3 号风机,抽风能力为780m 3 h, 负压可达29 400 Pa。 测试方法用式6计算漏风率,式中的ta,tm通 过热电偶、 数字温度显示仪可以读出,co,ca可以从有 关手册中查到,本实验中coca。 另外,在测温点设两 个流量计,可以从两个流量计中读出Qo及Qm,K Qm-QoQm100 。将这两种方法进行对比,考 查量热法中 ∃t与流量中K的关系。 2. 3 测试结果及讨论 2. 3. 1 负压对漏风率的影响 负压对漏风率的影响结果见图2。回归分析得 86 1999年 钢 铁 研 究 学 报 第11卷 图2 漏风率与负压的关系 Fig. 2 Relation between the leakage ratio and negative pressure 到 K 29. 046- 1. 054 3p R 2 0. 987 可见漏风率与负压呈负相关关系,相关系数R 2 很高。 2. 3. 2 不同废气温度下漏风率与温度差的关系 将负压控制在16 kPa,to分别采用100, 200, 300, 400和450℃5个水平。回归后所得结果列于 表1。 实验结果与理论定性关系一致。K与 ∃t呈直线 正相关关系。 废气温度愈高 , d Kd∃t愈小。 即在低温 条件下,漏风率稍有变化,温度差就有反应。反过来 说,要求测温精度高。 由表1可见所有结果相关系数 都很高,最低为0. 993 9,这说明K与 ∃t关系密切。 设热损失为Vocoto的函数,用 Κ来表示热损失率,式 6可写成 K ∃t-Κto 1- Κto-ta 7 设室温为20℃,不同 Κ下的回归式如表2所 示。可见在不同热损失条件下,直线截距略有变化, 但dKd∃t斜率变化很小。如to 200℃,热损失率 从6 增加到10 , dKd∃t的变化率为0. 625 0 - 0. 595 21000. 625 0 4. 77 ;当 to 300℃, 热损失率从6 增加到10 , dKd∃t的变化率为 4. 58 ,均小于5 。当热损失率变化较大时,可以 修正回归式KAB∃t式中,A,B为实验确定系 数 , 主要修正A,KA K ′ B∃t式中,K ′ 为热损失 率修正系数,可以由vo,vm及 ∃t参数来推算。实验 结果证实上述结论所得回归式相关系 数 最 低 为 0. 987 4,最高为0. 999 8。 表1 不同废气温度下得到的回归式 Table 1 Regression equations at different waste gas temperatures 废气温度 ℃ 回 归 式相关系数 100 200 300 400 450 K - 71. 088 9 2. 483 1∃t K - 111. 783 4 1. 486 7∃t K - 108. 677 6 0. 925 1∃t K - 134. 854 6 0. 771 7∃t K - 132. 861 5 0. 674 8∃t 0. 995 2 0. 993 9 0. 997 7 0. 994 4 0. 997 1 表2 不同热损失率下的回归式 Table 2 Regression equations for different heat dissipation rates to ℃ Κ 回 归 式dKd∃t 200 6 8 10 K - 119. 047 6 0. 595 2∃t K - 121. 951 2 0. 609 8∃t K - 125. 000 0 0. 625 0∃t 0. 595 2 0. 609 8 0. 625 0 300 6 8 10 K - 124. 503 8 0. 381 7∃t K - 117. 181 5 0. 390 6∃t K - 120. 000 0 0. 400 0∃t 0. 381 7 0. 390 6 0. 400 0 3 现场实测结果分析 经过实验室大量测试,证实了量热法测定风箱 漏风率是可行的。 在现场测试中,分别在部分炉篦子 底下和风箱支管的直管段安装了两根热电偶来测量 温度差。 为了验证量热法测量的准确性,还用流量法 分别测量了料面气流速率、 温度以及风箱支管上的 烟气量用均速管流量计。 利用料面气流速率、 温度 可以算出有效风量,并折算为烧结烟气不包括漏风 量 , 而均速管流量计可测出漏风后的总风量,这样 就可以计算出料面至风箱支管的局部漏风率,即烧 结烟气与漏风后的总风量之比。 为验证量热法的可行性,作者将量热法与流量 法测定的漏风率数据进行了比较见表 3 。 表3中的 数据表明除15号及22号风箱外,两种方法所测漏 风率的绝对偏差都小于2. 10 。15号及22号风箱 产生较大偏差的原因是 15号风箱中烟气温度及烟 气中H2O和CO2波动较大, 22号风箱主要是烟气 温度波动较大。实验表明量热法可以大量、 长期采 集数据,与计算机相连后有可能在线预报 漏 风 率。 96 第3期 金永龙等烧结机漏风测定新技术的研究和应用 6月 表3 量热法与流量法测定的漏风率 Table 3 Leakage ratiosmeasured with calori meter and flowmeter 风箱号1113151719212223 流量法 量热法 24. 64 24. 21 23. 64 25. 74 29. 14 10. 92 28. 40 26. 68 29. 51 28. 6828. 08 43. 71 31. 7338. 41 而流量法测定料面风速工作量很大,而且目前还不 能脱离人工测试,因此作为常规在线测试手段是不 合适的。 4 结 语 利用量热法测量烧结机漏风率是可行的,尤其 是采用热电偶测量温度其灵敏度较高,而且价格便 宜,有利于实现在线测试。利用统计方法可以使测量 结果更加准确。 参 考 文 献 1 杨 永 译.铁矿粉烧结.北京冶金工业出版社, 1973. 35 2 黄天正,姜 涛.烧结球团, 1986, 116 31 3 王招素.烧结球团, 1996, 213 10 技术推广 高 速 钢 复 合 轧 辊 Combined RollerMade of High Speed Steel 高速钢复合轧辊是近年来世界上新发展的一种轧辊。它用硬度高和耐磨性好的高速钢作为轧辊的工作层材料,用强度 高、 韧性好的合金球磨铸铁作为轧辊的芯部材料,借助离心铸造工艺将这两种性能差异很大的材料复合在一起,其技术含量 高、 制造难度大,但具有硬度高、 耐磨性好、 硬度落差小和不易断辊等优点,现已应用于带钢热连轧机精轧机架和高速线材轧 机预精轧机架。鉴于我国对高速钢复合轧辊的研制和生产以前尚属空白, 1997年唐山联强冶金轧辊有限公司与钢铁研究总院 合作,开始研制高速钢复合轧辊并取得成功轧辊工作层硬度要求为75～85 HSD,实际达到79～82. 5 HSD;辊颈硬度要求为 35～50 HSD,实际达到35. 5～37 HSD;辊颈抗拉强度要求大于300M Pa,实际达到580M Pa;辊身硬度的均匀度要求小于4 HSD,实际达到1. 5～2. 5 HSD。现在存在的主要问题是, 轧辊在使用时易出现打滑现象,因此应该加强轧辊的水冷条件。该项 目采用边研制边提供用户试用的方法,在试制期间为联强冶金轧辊有限公司赢得利润39. 2万元。 如果年产量为500 t,每年可 赢利544. 49万元。不过,受益最大的还是用户,例如鄂钢带钢厂原来使用高合金轧辊每年需用347 t,改用高速钢复合轧辊后 每年仅需用33 t,由此每年节约轧辊费用318万元,并可多创效益51万元。若将500 t高速钢复合轧辊用于带钢热轧机,每年 可节约轧辊费用4800多万元,可多创效益770多万元。 由于高速钢复合轧辊的辊身硬度高、 耐磨性好,尤其是在高温时的红硬性使其使用寿命显著提高,用于热轧窄带钢轧机 时的综合使用寿命比原来提高10. 5倍;用于高速线材轧机时的综合使用寿命比原来提高3倍。 上海宝山钢铁集团公司从国外 进口这种轧辊每吨售价高达8 000美元。如果通过进一步完善设备能使国产高速钢复合轧辊产品系列化,用于替代进口产品, 可为国家节约大量外汇。此外,高速钢复合轧辊的应用领域极为广泛,它不仅适用于热轧带钢轧机,也适用于冷轧带钢轧机和 线棒材轧机。目前,我国有1 034套带钢轧机和板材轧机、40余套连轧棒材轧机、30余套高速线材轧机和833套线材轧机,高 速钢复合轧辊有着极好的应用前景。 有意者请与本刊编辑部联系。 07 1999年 钢 铁 研 究 学 报 第11卷