Abstrakt
	Príspevok sa zaoberá optimálnym ohrevom kovovej vsádzky z hľadiska minimalizácie prepalu kovu. Jeho zníženie znamená pre výrobcu nielen zvýšenú výťažnosť polotovaru, ale predovšetkým zvýšenie kvality pri následovnom tvárnení.
	Za posledných 20 rokov významne prispeli k riešeniu problematiky znižovania prepalu kovu matematické a simulačné modely. Do tejto skupiny sa radí aj tento príspevok, ktorý analyzuje a skúma optimálne trajektórie pomocou simulačných modelov. Výskum je aplikovaný na ohrev oceľových blokov z nízkouhlíkových ocelí. Ohrev sa uskutočňuje v priebežnej kontinuálne pracujúcej ohrievacej peci s protiprúdnym systémom. Aby sa mohol komplexne posúdiť vplyv faktorov na tvorbu prepalu kovu bol zostavený simulačný model, ktorý je stručne charakterizovaný. Simulačný model bol vytvorený v programovacom jazyku FORTRAN. Matematický model ohrevu rieši nasledovné procesy: proces spaľovania palív (dokonalé, nedokonalé), proces prenosu hmoty a tepelnej energie vedením, prúdením, sálaním, proces nasávania falošného vzduchu do pracovného priestoru pece. Riešenie uvedených procesov vedie k riešeniu sústavy nelineárnych algebraických a diferenciálnych rovníc. Pre ich riešenie bola vyvinutá efektívna neiteračná metóda, na základe ktorej je postavený algoritmus simulačného modelu ohrevu vsádzky v peci. Ďalej bol zostavený matematický model tvorby prepalu kovu, ktorý zohľadňuje závislosť od času, teploty a prebytku vzduchu, resp. kyslíka.
	Modely boli verifikované. V rámci inžinierskej presnosti je pomerne dobrá zhoda medzi hodnotami zistenými v prevádzke a simulačným modelom. Prepal kovu podľa simulácie je vyšší (3,1%) než vykázaný prevádzkou (2,5 až 3%). Ak bola prevádzková hodnota určená ako rozdiel predváhy a váhy po tvárnení, potom tento rozdiel môžeme akceptovať, pretože nie všetok prepal počas tvárnenia vsádzky bol odstránený.
	Optimalizačné kritérium predstavuje minimalizáciu prepalu s nasledujúcimi obmedzeniami: rozdiel medzi maximálnou a minimálnou teplotou po priereze vystupujúcej vsádzky z pece nesmie byť väčší než maximálne prípustný teplotný rozdiel (?=9°C), druhé obmedzenie vyjadruje podmienku, že vsádzka na výstupe z pece musí dosiahnuť na povrchu žiadanú teplotu (tž = 1250°C), a nakoniec tretie obmedzenie, ktoré z hľadiska cieľa minimalizovať prepal kovu je protirečivé, vyjadruje podmienku spaľovania s prebytkom vzduch m >1 za tým účelom, aby došlo k spáleniu horľavých zložiek v spalinách pred ich výstupom z pece.
	Simulácie ukázali, že sú možnosti znižovania prepalu hlavne úpravou spaľovacieho režimu. Pre konkrétnu priebežnú ohrievaciu pec môžeme návrhy smerujúce k zníženiu straty kovu prepalom nasledovne formulovať:
Utesniť miesta, ktoré sú zdrojom nasávania falošného vzduchu do pece, predovšetkým v mieste vyťahovania vsádzky z pece.
Utesniť netesnosti, ktorými vniká falošný vzduchu z podpecia, prípadne iné zdroje falošného vzduchu v úseku teplôt 900°C - 1250°C.
Riadiť spaľovací pomer tak, aby v teplotnom úseku 900°C - 1250°C bol prebytok vzduchu m?1. Kontrola podľa koncentrácie O2 v spalinách.
Riadiť spaľovací pomer v úseku teplôt 700°C-900°C, tak, aby bol zabezpečený prebytok spaľovacieho vzduchu m >l.
Žiadané hodnoty pre reguláciu nastaviť podľa grafických priebehov optimálnych trajektórii.
	Týmito opatreniami je možné znížiť prepal kovu o 30 až 50 %, zvýšiť kvalitu ohriatej vsádzky, čo sa prejaví zvýšenou akosťou finálnych výrobkov a navyše dôjde i k úspore energie vo výške 34,5 %.
	Príspevok sa zaoberá optimálnym ohrevom kovovej vsádzky z hľadiska minimalizácie prepalu kovu. Matematický model predstavuje základný nástroj pre simulácie a analýzu ohrevu a tvorby prepalu v priebežnej kontinuálne pracujúcej ohrievacej peci s protiprúdnym systémom. Matematický model ohrevu zahŕňa nasledujúce procesy: proces spaľovania palív (dokonalé, nedokonalé), proces prenosu hmoty a tepelnej energie vedením, prúdením, sálaním, proces nasávania falošného vzduchu do pracovného priestoru pece. Riešenie matematického modelu je riešením sústavy nelineárnych algebraických a diferenciálnych rovníc. Pre ich riešenie bola vyvinutá efektívna neiteračná metóda, na základe ktorej je postavený algoritmus simulačného modelu. Matematický model tvorby prepalu kovu zohľadňuje závislosť množstva prepalu od času, teploty a prebytku vzduchu. Simulačný model bol vytvorený v programovacom jazyku FORTRAN. Modely boli verifikované a je pomerne dobrá zhoda medzi hodnotami zistenými v prevádzke a simulačným modelom. Optimalizačné kritérium predstavuje minimalizáciu prepalu s nasledujúcimi obmedzeniami: rozdiel medzi maximálnou a minimálnou teplotou po priereze vystupujúcej vsádzky z pece nesmie byť väčší než 9°C, druhé obmedzenie vyjadruje podmienku, že vsádzka na výstupe z pece musí dosiahnuť na povrchu žiadanú teplotu (tž = 1250°C), a nakoniec tretie obmedzenie vyjadruje podmienku spaľovania s prebytkom vzduch m >1, aby došlo k spáleniu horľavých zložiek v spalinách pred ich výstupom z pece. Simulácie ukázali, že sú možnosti znižovania prepalu hlavne úpravou spaľovacieho režimu. Pre konkrétnu priebežnú ohrievaciu pec sú uvedené návrhy smerujúce k zníženiu straty kovu prepalom. Uvedenými opatreniami je možné znížiť prepal kovu o 30 až 50 %, zvýšiť kvalitu ohriatej vsádzky, čo sa prejaví zvýšenou akosťou finálnych výrobkov a navyše dôjde i k úspore energie vo výške 34,5 %.