Тепловий контроль технічного стану індукційних установок для виробництва мідної катанки

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.13 – прилади і методи контролю та визначення складу речовин. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", м. Харків, 2019 р. У дисертації вирішено важливе наукове завдання розвитку методів теплового контролю технічного стану індукційних установок виробництва високоякісної мідної катанки на основі використання математичного моделювання електротеплових процесів, аналізу розподілу температури в багатошаровій термоізоляції установок з урахуванням її деградації та розподілу температури на їх поверхні, що має суттєве значення для розвитку кабельної промисловості. Розроблено новий метод неруйнівного контролю технічного стану індукційних установок для виготовлення мідної катанки енергетичного призначення, в якому крім вимірювання реактивного та активного опорів індуктора та різниці температури води у системі охолодження додатково визначається ступінь деградації багато-шарової термоізоляції шляхом порівняння розрахункового розподілу поточної температури в об'ємі розплаву та ізоляції на тривимірній математичній моделі установки з практичним вимірюванням температури локальних областей (у роботі їх було 72) поверхні корпусу печі. Це дає можливість точніше прогнозувати ресурс печі та завчасно виявляти режими її роботи близькі до аварійних. Розроблено нове технічне рішення з удосконалення багатошарової термоізоляції індукційних установок з метою зменшення їхніх енерговитрат і збільшення ресурсу. Воно полягає у застосуванні замість третього термоізоляційного шару з легковагої цегли трьох шарів: монолітного вогнетривкого бетону, легковагої цегли та вогнетривкого паперу, зі збереженням загальної товщини ізоляції. Впровадження результатів дисертації в індукційній установці UPCAST US20X-10 для виготовлення мідної катанки в ПАТ "ЗАВОД ПІВДЕНКАБЕЛЬ" дало позитивні результати у зниженні на 20°C температури на корпусі печі, скороченні на 5-15% питомої витрати електроенергії на 1 тонну катанки та поліпшенні її якості шляхом зменшення відсотку сторонніх домішок і забезпечення вмісту в ній міді 99,99%.

The thesis for a Candidate of Engineering Sciences degree by specialty 05.11.13 – devices and methods of control and determination of composition of substances. – National technical university "Kharkov polytechnic institute", Kharkiv, 2019. The thesis solves the important scientific task to improve methods of control of the technical condition of induction installations for the production of high-quality copper rod using the mathematical modeling of electrothermal processes in copper melt and multi-layer thermal insulation, with taking into account its degradation and temperature distribution on the installation surface, which is essential for the development of cable industry. A new method of non-destructive control of the technical condition of induction installations for the production of copper rod for power cables of energy value is developed, in which in addition to measuring the reactive and active resistances of the inductor and the reduction of the water temperature in the cooling system, the degree of degradation of multilayer thermal insulation is additionally determined by comparing the calculated distribution of the current temperature in the volume of melt and insulation on a three-dimensional mathematical model of the installation with practical measurement of temperature in local areas (in the work they were 72) of the surface of the furnace casing. This makes it possible to more accurately predict the furnace's profile and to detect the modes of its operation in a timely manner close to the emergency. A new technical solution for improving the multilayer thermoinsulation of induction installations has been developed in order to reduce their energy consumption and increase the resource. It consists in applying instead of the third thermal insulation layer of light-weight brick of three layers: monolithic refractory concrete, lightweight brick and refractory paper, with the preservation of the overall thickness of the insulation. The implementa-tion of the developed lining structure improvement at PJSC " YUZHCABLE WORKS" in the UPCAST US20X-10 induction installation for copper rod in the cable industry in Ukraine has yielded positive results in a 20°C decrease in the temperature of the furnace casing, a reduction of 5-15% of the specific cost Electricity for 1 ton of production and improvement of quality of copper rod, by reducing the percentage of foreign impurities and ensuring copper content in it 99,99%.