 |
Краткая характеристика режима работы печи
|
|
|
|
Описание конструкции печи
Конструкцию методических печей выбирают в зависимости от типа стана и вида топлива. Тип стана определяет производительность печей, толщину применяемой заготовки, температуру нагрева металла и его сортамент. От вида используемого топлива зависит конструкция горелочных устройств и применение рекуператоров. Как было отмечено, при горизонтальном поде квадратные заготовки без взгорбливания проталкиваются через печь, если их общее число не превышает 200. Для увеличения числа заготовок и, как следствие, для увеличения производительности печи под печи делают наклонным на 
.При этом угле наклона число заготовок, находящихся в печи, можно увеличить до 240-250. Увеличение угла наклона недопустимо во избежание самопроизвольного сползания заготовок.
Основными конструктивными особенностями толкательных методических печей являются:
а) наклонный или прямой под;
б) торцовая или боковая выдача;
в) число зон отопления;
г) конструкция горелок;
д.) установка или отсутствие рекуператоров
В печи с нижним обогревом и наклонным подом, в её конструкции наиболее гармонично и рационально воплощены все доступные возможности для максимального увеличения калориметрической температуры горения.
При использовании трёхзонных методических толкательных печей на среднесортных и крупносортных станах под печи выполняют прямым, с торцовой подачей и выдачей металла. Для увеличения производительности крупносортных и особенно листовых станов требует, естественно, увеличения производительности пролета нагревательных печей. Для решения этих задач применяют многозонные печи, где методическая зона по существу, отсутствует, а температурный режим приближается к камерному.
|
|
|
Толкательные противоточные печи для нагрева прямоугольной заготовки получили широкое распространение. В таких печах лежащие на поду и соприкасающиеся друг с другом заготовки задаются и перемещаются в печи при помощи специального механизма-толкателя. Выдача металла из печи может быть торцевой и боковой. При торцевой выдаче функции выталкивателя выполняет толкатель: задавая очередную заготовку в печи, он перемещает все заготовки и выталкивает ближайшую к окну выдачи заготовку. При боковой выдаче применяют специальный выталкиватель. Преимуществом толкательных печей является то, что проталкивание – наиболее простой и дешёвый метод транспортирования металла через печь.
Основные недостатки данного метода заключаются в следующем:
1) при перемещении заготовки трутся друг о друга и о подину, что ухудшает качество поверхности металла;
2) при движении заготовок образовавшаяся окалина осыпается и создаётся возможность дополнительного окисления;
3) осыпающаяся окалина попадает на под печи, реагирует с материалом пода, в результате чего на подине образуются бугры, препятствующие нормальному проталкиванию металла, и возникает проблема удаления окалины;
4) печь не может быть без специальных мер освобождена от металла в случае остановки стана, ремонтов или с целью проведения работы по удалению окалины;
5) современные печи выполняют весьма широкими (до и более 12 м), что крайне затрудняет операцию удаления окалины (осуществляемую фактически вручную)
6) в толкательных печах без выгорбливанния возможно проталкивание не более 200-250 квадратных заготовок, что ограничивает размеры и производительность печей.
Все эти недостатки толкательных печей в условиях непрерывно возрастающей производительности станов и увеличения длинны заготовок до 14 м и более привели к необходимости создания печей с механизированным подом, свободных от большинства из этих недостатков.
|
|
|
Методические толкательные печи до самого последнего времени удовлетворяли требования по производительности и удельному расходу тепла. В последнее время наметилась прогрессивная тенденция к увеличению длинны заготовки, и как следствие, к увеличению ширины нагревательных печей. Уширение толкательных методических печей значительно усложняет их эксплуатацию, особенно удаление окалины с пода печи. Поэтому, несмотря на то, что в прокатных цехах в настоящее время основным типом нагревательных печей являются толкательные методические печи, перспективы их дальнейшего распространения весьма ограничены. Расширение применения более современных печей с шагающими балками, которые могут работать так же, как и толкательные печи, в режиме методического нагрева.
Краткая характеристика режима работы печи
Тепловой и температурный режим методических печей неизменны во времени. Вместе с тем температура в методических печах значительно меняется по длине печи. Характер изменения температуры по длине печи определяет число и назначение её зон. Металл поступает в зону наиболее низких температур и, продвигаясь навстречу дымовым газам, температура которых всё повышается, постепенно нагревается. Методические печи по числу зон нагрева металла могут быть двух, трёх- и многозонными с односторонним двусторонним нагревом металла.
Методическая зона – первая по ходу металла, с изменяющейся по длине температурой. В этой зоне металл постепенно подогревается до поступления в зону высоких температур. Как было отмечено, во избежание возникновения чрезмерных термических напряжений часто необходим медленный нагрев металла в интервале температур от 
до 
.Вместе с тем методическая зона представляет собой противоточный теплообменник. Находящиеся в состоянии теплообмена дымовые газы и металл двигаются на встречу друг другу. Металл нагревается дымовыми газами, т.е. утилизирует тепло дымовых газов, отходящих из зоны высоких температур. Общее падение температуры дымовых газов в методической зоне весьма значительно. Обычно в зоне высоких температур методических печей температура газа держится на уровне 
. Методическая зона значительно увеличивает коэффициент использования топлива.
|
|
|
Зона высоких температур или сварочная – вторая по ходу металла. В этой зоне осуществляется быстрый нагрев поверхности заготовки до конечной температуры. Температура нагрева металла в методических печах обычно составляет 
. Для интенсивного нагрева поверхности металла до этих температур в сварочной зоне необходимо обеспечить температуру на 
выше.
Томильная зона – последняя по ходу металла. Она служит для выравнивания температуры по сечению металла. В сварочной зоне до высоких температур нагревается только поверхность металла. В результате создаётся большой перепад температур по сечению металла, недопустимый по технологическим требованиям. Температуру в томильной зоне поддерживают всего на 
выше необходимой температуры нагрева металл. Поэтому температура поверхности металла в томильной зоне не меняется, а происходит только выравнивание температуры по толщине заготовки.
Подобный многоступенчатый режим нагрева необходим в тех случаях, когда нагревают заготовки, в которых может возникнуть значительный перепад температур по толщине (более 200 
на 1 м толщины металла).
В других случаях при нагреве металла перед прокаткой на листовых и сортовых станах выполняют четырёх- и пятизонные методические печи для повышения общего температурного уровня печи и получения большей производительности. В этом случае делают две или три сварочные зоны, в каждой из которых устанавливают горелки.Это позволяет повышать температуру в конце (по ходу газов) методической зоны, уменьшить её длину и увеличить общую длину зоны высоких температур, в результате чего достигается более форсированный нагрев металла. В зависимости от толщины заготовки в методичес-ких печах можно применить односторонний или двусторонний нагрев заготовок.При толщине заготовок до 100 мм двусторонний нагрев не рационален,так как для таких заготовок интенсивный (ускоренный) нагрев поверхности заготовки в сварочной зоне приведёт к удлинению выдержки в томильной камере.Причем увеличение длительности выдержки будет больше, чем выигрыш во времени нагрева в сварочной зоне, достигнутый за счет применения нижнего обогрева. При одностороннем нагреве заготовки движутся по монолитному поду. Для обеспечения двустороннего обогрева на всю длину сварочной и методической зон делают специальную камеру со своим собственным отоплением.
|
|
|
При нижнем обогреве вдоль печи прокладывают специальные глиссажные (водоохлаждаемые) трубы, по которым движется металл. При охлаждающем действии глиссажных труб в нижнюю часть сварочной зоны печи необходимо подавать больше тепла, чем в верхнюю. Глиссажные трубы применяют в методической и сварочной зонах. В томильной зоне эти трубы не применяют, так как в местах соприкосновения с водоохлаждаемыми трубами металл прогревается хуже, а на его поверхности образуются тёмные пятна
Скорость повышения температуры металла в начале его нагрева в первую очередь зависит от того, какова температура в начале методической зоны, при которой проводится посад холодного металла. Выбор этой температуры, и температуры режима печи, во многом зависит от того, какая начальная температура печи допустима для той или иной марки стали.
2 Специальная часть
Проектный расчёт методической трехзонной, прямо-противоточной толкательной печи для нагрева заготовок.
Исходные данные:
Производительность печи 
Нагреваемый металл – заготовка размерами 
Начальная температура металла 
Конечная температура металла 
Температура воздуха 
Марка нагреваемого металла: низкоуглеродистая сталь
Топливо мазут следующего состава:
Коэффициент расхода воздуха 
Расчёты трёхзонной печи выполняются в следующей последовательности:
1) Расчёт горения топлива
2) Расчёт времени нагрева металла
3) Расчёт основных размеров печи
4) Составление материального баланса печи
2.1 Расчёт горения топлива
2.1.1 Определение низшей теплоты сгорания 
(1)
2.1.2 Определяем количество кислорода необходимого для горения газа заданного состава при: n=1,01
|
|
|
