Характеристика печей

ВВЕДЕНИЕ

Современный этап развития черной металлургии характеризуется настоятельным требованием повышения эффективности использования топлива на основе интенсификации технологических процессов и повышения качества проката. Основное влияние на эти показатели оказывает совершенство тепловой работы нагревательных печей.

Металлургические печи являются основным и наиболее энергоемким оборудованием в отрасли. Исследования промышленных печей достаточно сложны и требуют больших материальных затрат. В этих условиях весьма эффективным является математическое моделирование печных агрегатов. Требуют совершенствования и методы проектирования металлургических печей, особенно способов тепловых расчетов. Применение для этих целей ЭВМ позволяет расширить возможности математических моделей и повысить точности расчетных работ.

ХАРАКТЕРИСТИКА ПЕЧЕЙ

Основные требования, предъявляемые к нагревательным печам, следующие:

1. Обеспечение высокой производительности при минимальном удельном расходе топлива;

2. Возможности лёгкого и надёжного регулирования производительности и температуры печи в необходимых пределах;

3. Высокая стойкость кладки, каркаса, теплоиспользующих устройств и других частей печи;

4. Возможность автоматизации управления тепловым режимом и всей работой печи.

По конструктивным признакам печи делят на печи с периодической нагрузкой (камерные) и печи с непрерывной нагрузкой (полуметодические, методические и различного типа проходные - механизированные). В первых металл в процессе нагрева остаётся неподвижным: загрузка и выдача продукции происходит обычно через одно и тоже окно, во вторых металл в процессе нагрева передвигается от места загрузки к месту выдачи. Загрузка и выдача продукции происходит в разных местах и через разные окна печи.

В печах с шагающим подом перемещение нагреваемых деталей происходит с помощью специальных подвижных балок, движущихся по замкнутому контуру в продольных щелях пода. Если подвижная пара балок опущена, то металл лежит на неподвижной части пода. При подъёме подвижных балок вверх металл поднимается с пода и вместе с ними совершает поступательное движение вперёд, вдоль оси печи. Затем балки опускаются и металл вновь ложится на неподвижную часть пода. Подвижные балки совершают обратное движение под подом, а затем цикл перемещения деталей повторяется. Вертикальный ход подвижных балок одну относительно другой принимают равным 100 мм, а скорость вертикального движения — около 0,015 м/сек. Горизонтальный ход балок — регулируемый и может быть установлен при помощи конечных выключателей равным 150, 200 и 250 мм. Скорость в зависимости от величины шага составляет 0,03—0,05 м/сек. Печи с подвижными балками явно целесообразны для нагрева качественных сталей, так как окисление и обезуглероживание заготовок в них меньше, чем в толкательных печах. Кроме того, возможность гибкого управления работой печи необходима при нагреве сравнительно небольших партий заготовок из сталей, нагреваемых по разным режимам.

Рис. 1. Методическая печь с подвижными балками без нижнего подогрева

1 – подвижные балки; 2 – рольганг выдачи; 3 – механизм горизонтального перемещения балок; 4 – механизм вертикального перемещения балок; 5 – рольганг загрузки; 6 – толкатель; 7 - рекуператоры

Длина печи с подвижными балками не ограничена. Однако производительность печи лимитирует продолжительность цикла выдачи заготовок, которую при поштучной выдаче не удается сократить меньше чем до 15—20 сек. Это связано с тем, что продолжительность цикла складывается из времени четырех движений балок, тогда как в толкательных печах — только из времени двух движений: движения толкателя и движения выталкивателя.

Нагревательные печи с шагающим подом и шагающими балками с теплотехнической точки зрения аналогичны нагревательным толкательным печам и являются методическими печами с преимущественно противоточным движением металла и продуктов сгорания. Тепловой и температурный режимы методических печей неизменны во времени. Вместе с тем по длине печи температура в печах изменяется в значительных пределах. Характер изменения температуры по длине печи определяет количество и назначение зон печи. Металл поступает в зону наиболее низких температур и, двигаясь навстречу дымовым газам, постепенно нагревается.

Первую зону называют методической. В ней металл постепенно подогревается до поступления в зону высоких температур. Постепенный нагрев металла в методической зоне, представляющий собой противоточный теплообменник, обеспечивает безопасный режим нагрева. Обычно в конце этой зоны температуру печи поддерживают в пределах 750-1000°С. Наличие методической экономайзерной (неотапливаемой) зоны значительно увеличивает коэффициент использования топлива.

Вторую по ходу металла зону называют сварочной зоной или зоной ускоренного нагрева. Назначение этой зоны состоит в быстром нагреве поверхности заготовки до конечной температуры. Нагрев металла в методических печах обычно доводят до температуры 1150-1250°С.

Третья по ходу металла, так называемая томильная зона, служит для выравнивания температуры по сечению металла. В сварочной зоне до высокой температуры нагревается только поверхность металла, температура же середины металла значительно отстает от температур поверхности, вследствие чего создается большой перепад температур по сечению металла, недопустимый по технологическим соображениям. В томильной зоне температура поддерживается на 50-70°С выше необходимой температуры нагрева металла, поэтому в этой зоне происходит только выравнивание температуры по толщине металла. Так же как и толкательные печи, печи с шагающим подом и шагающими балками классифицируют по технологическому режиму нагрева, способу и числу зон отопления. Следует обратить внимание, что в печах с шагающим подом с футерованными балками происходит нагрев металла только сверху, а в печах с шагающими балками и нижним обогревом - сверху и снизу.

В печах с шагающими балками при двухстороннем нагреве металл перемещается за счет возвратно-поступательного движения водоохлаждаемых подовых балок. На балках наварены специальные рейтеры из жаропрочных сплавов, существенно снижающие охлаждающее действие на заготовки. Это позволяет отказаться от участка с монолитным подом для устранения темных пятен на металле, а томильная зона в этом случае служит для подогрева металла по толщине. Печи с шагающим подом не имеют ограничений по производительности, что выгодно отличает их от толкательных методических. Однако следует отметить, что печи с шагающим подом более производительны при нагреве металла толщиной, превышающий 80 мм. При меньшей толщине производительнее толкательные печи [1]. Кроме того, в печах с шагающим подом легко менять режим нагрева, что является большим преимуществом в случае частой смены сортамента нагреваемого металла.

При температуре нагрева металла 1220-1250°С они обеспечивают напряжение активного пода 400–450 кг/(м²ч) при удельном расходе тепла около 2090 кДж/кг (500 ккал/кг).

Дата добавления: 2015-10-16