连退炉炉辊轻量化及降低炉温节能技术研究

发布时间：2020-11-21 21:59

　　 连退炉作为硅钢生产的核心设备,具有炉子长度大,炉辊数量多,能耗大等特点。本文针对硅钢连退炉的炉辊轻量化和降低炉温的综合节能问题展开了深入的理论分析及试验研究。以连退炉炉外部分的辊子为研究对象,进行了炉辊轻量化设计,同时提出了降低炉温的措施用以实现减少能耗,并通过生产实验验证了改进方案的可行性。建立了炉辊的有限元模型,对炉辊辊身的应力情况进行了分析,得出了炉辊辊身在静力载荷下的应力情况,并与辊身材料的许用值进行了对比。采用Solid Works完成了炉辊的优化设计,实现了炉辊辊身轻量化,对优化设计后炉辊进行了应力和形变分析,对炉辊的结构特点和轻量化效果进行了分析。针对降低炉温环节,本文首先从理论方面分析了影响硅钢磁性能的主要因素,从而确定了在保证产品质量标准前提下,降低炉温的具体方案。通过生产实验,验证了降低炉温方案的可行性。本文有明确的工程研究背景,能够为硅钢连退炉的炉辊轻量化设计和热处理工艺改进提供参考和依据。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG155.1
【部分图文】：

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文第1章 绪论1.1 课题来源及研究的目的和意义鞍钢股份冷轧硅钢厂系鞍钢股份有限公司的二级生产厂，是以生产高性能取向硅钢和无取向硅钢为主的大型生产厂，年生产规模已达到 120 万吨。无取向硅钢的生产流程为：炼钢、连铸、热轧连轧、酸洗冷轧、退火涂层、重卷包装，见图 1-1。在我厂，整个生产系统构成又可分为三大系统：轧钢系统、连退炉系统、重卷包装系统。其中连退炉的主要功能是将冷轧后的硅钢卷进行热处理，使之达到用户要求的磁性能，因此，连退炉在硅钢生产过程中占据着核心地位。由于鞍钢冷轧硅钢厂连退炉数量多，且在整个设备系统中仅电耗就占了较大比例（约为 52%），其节能潜力较大。

图 1-2 过热水余热回收系统达国家的工业炉设计公司比较重视炉子的余热回收，一般在炉子建烟气余热回收装置一次性设计和建设到位，日本新日铁的余热回收到 92%[5]。国外的工业炉烟气余热回收装置在功能上虽然与国内的，但在具体换热效率和结构设计等方面还是比较领先的。以日本 R烟气热交换器为例，高温烟气预热助燃空气后，可以达到热交换器高于 250℃，助燃空气预热温度不低于 550℃的先进指标。热管换较高的换热效率，在中低温的余热回收方面也有着广泛的应用。 提升燃烧器效率退炉主要采用高速烧嘴和辐射管烧嘴，每种烧嘴的数量众多，高速56 个，辐射管烧嘴一般为 120 个（特定炉型）。退炉高速烧嘴的工作方式为无氧化燃烧，即要求燃料小幅度过剩，一般为 0.98，因此无法通过增加空气消耗系数来实现提升燃烧效炉高速烧嘴燃烧效率的途径一般为优化高速烧嘴自身结构，使空气

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文降低燃料消耗的有效途径，通过改进辐射管烧嘴换热器结构可以提升预热温度进而提升燃烧温度，降低燃料消耗。目前，国内辐射管烧嘴助燃空气可预热到 450℃，热效率可达到 40%—45%。美国 Hauck、Bloom 公司、德国 IBE 公司、日本 ROZAI 公司为代表领先企业广泛采用工程模拟软件（如 fluent、CFD 等）和数控加工技 1-3、1-4 所示。使得燃烧器的加工精度更高，结构更加合理、长时间性更佳，并且在火焰稳定性、燃烧效率等方面效果显著，实现了较低耗和较低的有害气体排放。
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本文编号：2893659