6.2.2. Печь с шагающим подом (ПШП)
Печь с шагающим подом – методическая печь, в которой перемещение заготовок происходит путём циклического поступательно-возвратного ша- гания пода.
Эти печи обладают рядом преимуществ перед толкательными печами: а) заготовки не трутся о подину и друг о друга и не получают механических повреждений; б) при ремонтах печь легко освобождается от заготовок; в) в печи легко варьируется односторонний и трёхсторонний нагрев заготовок; г) первоначально образовавшаяся окалина не осыпается и защищает заго- товки от дальнейшего окисления, что снижает угар стали до 1 %; д) пониженный расход топлива за счёт отсутствия глиссажных труб.
Схема ПШП приведена на рис. 6.8. Принцип работы печи следующий.
Заготовки подаются внешним рольгангом к торцу посада и заталкиваются на подину с помощью торцевого толкателя. Далее заготовки проходят по
Рис. 6.8. Схема печи с шагающим подом (ПШП):
1 - рольганг загрузки; 2 - заслонка; 3 - механизм подъёма заслонки; 4 - дымоотбор;
5 - поддерживающие кладку водоохлаждаемые трубы; 6 - газо- и воздухопроводы по зо- нам регулирования; 7 - заготовки; 8 - горелки; 9 - подвижные балки; 10 - неподвижные балки; 11 - рольганг выдачи; 12 - подвижная заслонка; 13 - склиз
115
печи с помощью специального механизма шагания, расположенного под подиной. Вся подина равномерно разделена на чётное количество подвиж- ных и нечётное количество неподвижных балок. Основные движения, со- вершаемые подвижными балками относительно неподвижных балок при- ведены на рис. 6.9. Подсосы холодного воздуха в печь через щели между подвижными и неподвижными балками исключены за счёт использования водяных затворов.
В конце печи каж- дая нагретая заготовка при очередном цикле шагания попадает на склиз (лекальная на- клонная плоскость) и через торец выдачи вы- скакивает на рольганг прокатного стана.
В
ПШП очень удобным оказалось ис- пользование плоского свода с установленны- ми в своде плоскопла- менными горелками.
Главное то, что в печи с такой конфигурацией легко можно осущест- вить многозонный ре- жим нагрева. Недоста- ток сводового отопле- ния в том, что половина длины печи со стороны посада находится под раз- режением, а это вызывает подсосы воздуха через смотровые окна. Кроме этого, недостаточно отрегулированные плоскопламенные горелки могут вызвать местный перегрев металла.
Продукты горения образуются в зоне факела, прилегающего к своду, опускаются до металла и далее проходят вдоль печи. Дым удаляется из пе- чи через свод в районе торца посада и направляется в рекуператор для по- догрева воздуха горения или в котёл-утилизатор.
Удаление шлака (окалины) производится вручную через смотровые окна в сварочной и томильной зонах. В процессе шагания отдельные заго- товки могут кантоваться и тем самым разбивать подину. Заправка (восста- новление) подины также производится через смотровые окна вручную.
Удельный расход условного топлива в ПШП 60-70 кг у.т./т металла.
Рис. 6.9. Фазы движения балок в печи с шагающим подом:
П - подвижные балки; Н - неподвижные балки
116
Для снижения расхода топлива в ПШП можно предложить следую- щее:
1. оптимизация температурного режима нагрева заготовок по минимуму расхода топлива при заданных температуре поверхности и перепаду температур в конце нагрева. Чем больше зон регулирования в печи, тем больший эффект можно получить;
2. обеспечение повышенной газоплотности смотровых окон и торцевого окна посада путём установки соответствующей арматуры. Это даст возможность поднять давление дыма в
печи и исключит подсос холод- ного воздуха;
3. перевод печи с чисто противоточного режима на прямо-противоточ- ный, что позволит выровнять давление по всей длине печи и исключит подсосы воздуха;
4. точно также как и для толкательных печей: применение более совер- шенных огнеупорных и теплоизоляционных материалов, а также ин- тенсификация теплообмена;
5. комбинирование сводового отопления с торцевым и боковым отопле- нием, что позволит выровнять давление по длине печи и уменьшить выбивание дыма;
6. установка системы перегородок для интенсификации лучистого и кон- вективного теплообмена, повышения равномерности нагрева по длине заготовок в зоне выдачи;
7. удлинение неотапливаемой части печи со снижением температуры на- ружной поверхности стен до 40
°С за счет оптимизации толщины фу- теровки.
6.2.3. Кольцевая печь Кольцевая печь – методическая печь, в которой перемещение загото- вок происходит за счёт вращения кольцевого пода. Поэтому иногда коль- цевую печь называют печью с кольцевым подом или карусельной печью.
Преимущества кольцевой печи перед остальными методическими пе- чами: а) заготовки лежат неподвижно на вращающемся поду, поэтому в них можно нагревать заготовки и круглого сечения; б) самый низкий угар ме- талла (0,5-0,7 %); в) высокая равномерность нагрева по периметру загото- вок круглого сечения; г) возможность перевода печи на камерный режим отопления.
Схема кольцевой печи приведена на рис. 6.10. Печь работает следую- щим образом. Заготовки (трубные или колесные) загружаются в печь через окно загрузки с помощью внешних механических устройств. Далее за счёт периодического движения подины (на 10-12
° при каждом движении) заго- товки вместе с подиной проходят все необходимые зоны нагрева и выдают-
117
ся через окно выгрузки также с помощью внешних механизмов. Угол меж- ду окнами загрузки и выгрузки в данном случае составляет около 28
°. Вре- мя нагрева заготовки соответствует времени вращения подины на
360-28 = 332
°. Скорость вращения подины может изменяться в зависимости от размеров заготовок и марки стали.
Печь
отапливается газообразным топливом через горелки, располо- женные в наружной и внутренней боковых стенах. Боковое расположение горелок, по аналогии со сводовым, позволяет достаточно просто организо- вать многозонный режим нагрева заготовок.
Продукты горения от сжигания топлива движутся навстречу нагре- ваемому металлу (вращению пода) и проходят три условные зоны: томиль- ную (1200-1250
°С), сварочную (1300-1350 °С) и методическую. В конце методической зоны дым с температурой 700-900
°С удаляется через дымо- ход и направляется в металлический рекуператор (радиационный щелевой или трубчатый).
Газоплотность сочленения подины и стен обеспечивается применени- ем песочных или водяных (гидравлических) затворов.
В отличие от других методических печей в кольцевой печи имеется возможность нагревать металл как по методическому, так и по камерному
Рис. 6.10. Схема кольцевой печи:
1 - заготовки; 2 - дымоотбор; 3 - стойки каркаса; 4 - горелки; 5 - промежуточный ды- моотбор; 6
- заслонка; 7
- перегородка; 8
- каркас; 9
- воздухо- и газопроводы;
10 - водоохлаждаемые трубы, поддерживающие перегородку; 11 - вращающаяся поди- на; 12 - опорная рама подины; 13 - водяной затвор; 14 - механизм перемещения подины
118
режиму. С этой целью в методической зоне предусмотрены горелки и меж- ду методической и сварочной зонами предусмотрен дополнительный ды- моотбор. При камерном режиме нагрева заготовок включены горелки ме- тодической зоны и открыт шибер промежуточного дымоотбора.
Для поддержания определённых температурных и гидравлических ус- ловий в печи используются подвесные перегородки. Между подом и пере- городкой остаётся зазор, необходимый для свободного перемещения заго- товок. Обычно в печи от одной до четырёх перегородок. Перегородки изо- лируют окна загрузки и выгрузки, а также экранируют высокотемператур- ные зоны от низкотемпературных. С помощью перегородок создаётся не- обходимое гидравлическое сопротивление, направляющее продукты горе- ния по большей дуге круга навстречу вращению подины.
Также как в печи с шагающим подом, в кольцевой печи возможен подсос холодного воздуха в методической зоне и в связи с этим – повы- шенный расход топлива.
Самая ответственная часть кладки – подина. Подина должна хорошо противостоять истиранию при посаде и выдаче заготовок, а
также не взаи- модействовать с окалиной, которая периодически удаляется вручную. Для повышения стойкости подины в ее составе должен быть большой процент
Al
2
O
3
. Для уменьшения истирания подины печь оборудуется механизмами бережного посада и выдачи заготовок.
Удельный расход условного топлива в кольцевой печи 60-70 кг у.т./т металла.
Для снижения расхода топлива можно предложить следующее:
1. разбивка печи на максимально возможное количество зон регулирова- ния с целью оптимизации температурного режима нагрева по миниму- му расхода топлива;
2. в небольших печах исключение внутреннего кольца отопления и соз- дание внутри единого огнеупорного монолита. Это позволит исклю- чить потери через внутреннее кольцо, повысить температуру кладки и сократить время нагрева;
3. применение современных огнеупорных и теплоизоляционных материа- лов в кладке печи, а также интенсификация теплообмена в рабочем пространстве печи;
4. исключение подсосов холодного воздуха путём применения газоуп- лотняющей арматуры смотровых окон;
5. обогащение воздуха горения кислородом, что повышает парциальные давления СО
2
и Н
2
О в продуктах горения с интенсификацией лучисто- го теплообмена и сокращает температуру и расход уходящих продук- тов горения.
119
6.2.4. Печь с шагающими балками (ПШБ) Печь с шагающими балками (ПШБ) – методическая печь, в которой транспортирование заготовок происходит путём циклического поступа- тельно-возвратного движения водоохлаждаемых балок. Принцип переме- щения заготовок аналогичен тому, что было в печи с шагающим подом
(рис. 6.9). Все отличия связаны с наличием водоохлаждаемых балок.
Главное преимущество ПШБ – четырёхсторонний, т.е. максимально быстрый нагрев заготовок. Главный недостаток – наличие разветвлённой системы водоохлаждаемых балок (опорных труб) и, соответственно, боль- шие потери теплоты с охлаждающей водой.
Схема печи с шагающими балками приведена на рис. 6.11. На этом рисунке показана многозонная печь с торцевыми горелками. Отличитель- ные особенности – верхний дымоотбор, два металлических трубчатых ре- куператора, наличие рейтеров на продольных трубах.
Печь работает следующим образом. Заготовки подаются к торцу поса- да с помощью рольганга и сталкиваются с него на подину толкателем. На подине заготовки располагаются с зазором между собой. Подина состоит из системы опорных труб (балок) с установленными на продольных трубах рейтерами. Путём шагания балок заготовки перемещаются к торцу выдачи и там вытягиваются из печи механизмом поштучной выдачи при темпера- туре 1150-1250
°С.
Рис. 6.11. Схема печи с шагающими балками:
1 - дымовой боров; 2 - шибер; 3 - механизм шагания; 4 - загрузочный рольганг; 5 - водя- ной затвор; 6 -
подина из труб с рейтерами; 7 - рекуператор; 8 - дымоотвод в боров;
9 - воздухопровод; 10 - газопровод; 11 - горелки; 12 - рольганг выдачи
120
Печь отапливается двухпроводными горелками. Дым от сжигания то- плива проходит сверху и снизу от заготовок и удаляется из печи в районе торца посада через свод при температуре 900-1100
°С. В верхнем строении печи находится дымоход с установленными в нём рекуператорами.
Газоплотность узла сочленения вертикальных опорных труб и нижней футерованной плоскости обеспечивается гидравлическими затворами.
Удаление шлака (окалины) производится вручную механическим пу- тём (скребки, пики и т.п.), а также путём применения компрессорного воз- духа или кислорода, подаваемого с помощью переносных сопел. Очистка происходит через смотровые окна на уровне нижней отметки рабочего про- странства.
Удельный расход топлива в ПШБ выше расхода топлива толкательной печи, имеющей двусторонний обогрев, и составляет 80-90 кг у.т./т металла, главным образом, за счёт отсутствия монолитного пода в томильной зоне.
Для сокращения расхода топлива можно предложить следующее:
1. увеличение расстояния между опорными трубами и, соответственно, уменьшение количества труб. Это сделать возможно, т.к. при механи- ческих расчётах прочности труб обычно берут многократно завышен- ный коэффициент запаса. Предлагаемое снижение числа труб не толь- ко снизит потери с водой, но и интенсифицирует теплообмен за счёт уменьшения экранирующего действия труб на металл;
2. применение волокнистой теплоизоляции на опорных трубах;
3. использование непараллельных продольных труб с целью уменьшения "тёмных" пятен от контакта заготовок с рейтерами и, соответственно, сокращение времени выдержки металла в томильной зоне;
4. применение системы испарительного охлаждения опорных труб;
5. применение эффективных огнеупорных и теплоизоляционных мате- риалов в кладке свода и стен, а также интенсификация теплообмена в рабочем пространстве печи;
6. организация струйного подогрева металла с использованием высоко- температурных вентиляторов в начальный период нагрева (методиче- ская зона);
6.2.5. Секционная печь
Секционная печь – проходная печь для скоростного нагрева перед прокаткой круглых заготовок длиной от 3 метров и диаметром до 200 мм и для термообработки длинных труб. Печь может быть использована и для подогрева полураската в линии прокатного стана.
Печь состоит из большого числа нагревательных секций с располо- женными между ними (в тамбурах) вращающимися водоохлаждаемыми роликами. Ролики устанавливаются под углом к направлению движения изделия, что обеспечивает его вращение и равномерный нагрев. Скорост-
121
ной нагрев обеспечивается в результате интенсивного теплообмена при вы- сокой температуре печи. Секционные печи отапливаются газовым топли- вом.
Недостаток секционной печи – возможность
перегрева металла при аварийных ситуациях, связанных с остановкой в его движении, из-за высо- кой теплоаккумулирующей способности футеровки секций.
Пример конструкции секционной печи приведён на рис. 6.12. Особен- ность данной конструкции – расположение рекуператоров под печью. Печь по длине имеет несколько зон нагрева, по 4-6 секций на зону. Каждая зона соединена дымоходами со своим рекуператором. Всего в печи может быть любое количество секций от 1 до 20-40 штук. Длина одной секции состав- ляет 1-1,5 метра, длина тамбура – 0,4-0,6 м.
Печь работает следующим образом. Заготовка подаётся рольгангом к первой секции и входит в неё консольно до контакта с роликами в тамбуре между 1-й и 2-й секциями. Поэтому, чтобы заготовка всегда имела опору на ролики, она должна быть достаточной длины (желательно не менее трёх расстояний между осями роликов). Проходя последовательно с одной и той же скоростью по всем зонам, нагретая заготовка выдаётся на рольганг про- катного стана. Иногда в последней зоне печи заготовка движется с более
Рис. 6.12. Схема секционной печи:
1 - водоохлаждаемый ролик; 2 - тамбур; 3 - каркас; 4 - горелки; 5 - заготовки; 6 - воздухо- и газопроводы; 7 - рекуператор; 8 - сборный дымовой канал; 9 - отверстие для термопары
122
высокой скоростью.
Продукты сгорания (дым) образуются при сжигании газа в двухпро- водных факельных горелках. Горелки (обычно от 2 до 6 штук) расположе- ны в противоположных стенках рабочей камеры в разных уровнях для обеспечения вихреобразного циркулирующего движения дыма вокруг на- греваемой заготовки. Такое движение дыма способствует увеличению кон- вективной составляющей теплового потока на металл, хотя лучистая со- ставляющая играет превалирующую роль, а также повышает равномер- ность нагрева металла. Температура в секции (зоне) может достигать
1450
÷1500 °С.
Отработанный дым выходит из секции в относительно холодный там- бур, а оттуда вниз в дымоход. Вертикальные дымоходы от 3-5
тамбуров объединяются в один канал, в котором стоит металлический радиационно- конвективный рекуператор для подогрева воздуха до 350-400
°C. Для ис- ключения пережога трубок металлического рекуператора дым перед реку- ператором необходимо охлаждать холодным вентиляторным воздухом до
800-900
°С. Некоторое количество холодного воздуха засасывается в дым через щели между тамбуром и примыкающими к нему секциями. После ре- куператора дым уходит к дымовой трубе по дымовому борову.
Нагрев заготовок в секционной печи проходит в 2-3 раза быстрее по сравнению с нагревом в других методических печах и ограничен, главным образом, температурными напряжениями, возникающими в процессе на- грева заготовок. Ожидаемого в связи с этим резкого уменьшения окалино- образования не происходит. Дело в том, что поверхность заготовок больше времени находится при высоких температурах (1050-1250
°С) по сравне- нию с тем, что есть в других методических печах. Угар металла, нагревае- мого в секционных печах перед прокаткой, составляет 0,7-1,5 %.
Удельный расход топлива в секционных печах высокий и составляет
85-140 кг у.т./т металла за счёт высокой температуры уходящего дыма и слабой утилизации его физической теплоты. Это проявляется в низкой тем- пературе подогрева воздуха в рекуператоре.
Для сокращения расхода топлива в секционных печах можно реко- мендовать следующее:
1. использование струйных рекуператоров перед металлическим трубча- тым рекуператором. Это позволит поднять температуру подогрева воз- духа и избежать разбавления дыма перед рекуператором холодным воздухом;
2. замену в подогревательных зонах двухпроводных горелок на скорост- ные горелки, направленные непосредственно на поверхность металла и реализующие струйный (струйно-факельный) нагрев;
3. применение малоинерционной футеровки секций, гофрирование и за- чернение футеровки;
123 4. увеличение длины секций до 1,5-2,5 метра с соответственным умень- шением числа тамбуров и потерь теплоты на охлаждение транспорт- ных роликов;
5. применение регенеративной системы отопления секций с использова- нием шариковой насадки для подогрева воздуха. Это позволит избе- жать разбавления дыма перед рекуператором холодным воздухом и полностью утилизировать физическую теплоту дыма;
6. переход с водяного на воздушное охлаждение роликов, особенно, при низких температурах нагрева металла. Применение рекуперативных роликов
позволяет снизить расход топлива на печь;
7. обогащение кислородом воздуха горения. В результате увеличивается степень черноты дыма, уменьшается температура и расход уходящего дыма.
Скачать 2.15 Mb.