Принцип работы и устройства нагревательной печи стана 300-2

Общая часть

Нагревательные печи непрерывного действия предназначены для нагрева металла перед обработкой металла давлением. В прокатном и трубопрокатном производстве основными типами нагревательных печей непрерывного действия являются толкательные печи, печи с шагающим подом и шагающими балками, кольцевые печи.

В этих печах обычно нагревают для сортовых станов прямоугольную (квадратную) заготовку толщиной 60-400 мм, шириной 60-400 мм и длиной 1-12 м, для листовых станов - слябы толщиной 90-350 мм, шириной 400-2000 мм и длиной 1-12 м, для трубных станов - круглую заготовку диаметром 40-600 мм и длиной 1-12 м, а также трубную заготовку.

В нагревательных печах осуществляется открытый нагрев металла высокотемпературными продуктами сгорания газообразного или жидкого топлива. Эти печи характеризуются преимущественно противоточным движением нагреваемого металла и продуктов сгорания, а также наличием в начале печи (со стороны загрузки металла) развитой неотапливаемой методической зоны, вследствие чего их часто называют методическими печами.

С увеличением толщины нагреваемого металла возникает необходимость двухстороннего нагрев металла, для чегоорганизуют зоны нижнего обогрева, над которыми металл размещается на водоохлаждаемых подовых трубах (балках). В печах шагающего типа для металла толщиной до 150-200 мм применяют односторонний нагрев (печи с шагающим подом) а при большей толщине - двухсторонний нагрев (печи с шагающими балками). В печах толкательного типа нижний обогрев применяется для металла толщиной свыше 100 мм, при этом в большинстве существующих печей для устранения неравномерности температур в металле, возникающей при нагреве водоохлаждаемых подовых трубах, в томильной зоне сохраняют участок монолитной подины (бесподинные толкательные печи) в кольцевых печах возможен только односторонний нагрев.

Наряду с тепловым и температурным режимом большое значение имеет режим давления в печи. Идеальным был бы такой режим давления в печи, при котором холодный воздух не попадал бы в печь, а дымовые газы не выбирались бы из печи. Если холодный воздух попадает в печь, то это приводит к излишнему расходу тепла и увеличивает угар металла. Чрезмерное выбивание дымовых газов приводит к увеличению потерь тепла, пагубно влияет на арматуру печи и затрудняет ее обслуживание.[1]

Общая часть

Нагревательные печи непрерывного действия предназначены для нагрева металла перед обработкой металла давлением. В прокатном и трубопрокатном производстве основными типами нагревательных печей непрерывного действия являются толкательные печи, печи с шагающим подом и шагающими балками, кольцевые печи.

В этих печах обычно нагревают для сортовых станов прямоугольную (квадратную) заготовку толщиной 60-400 мм, шириной 60-400 мм и длиной 1-12 м, для листовых станов - слябы толщиной 90-350 мм, шириной 400-2000 мм и длиной 1-12 м, для трубных станов - круглую заготовку диаметром 40-600 мм и длиной 1-12 м, а также трубную заготовку.

В нагревательных печах осуществляется открытый нагрев металла высокотемпературными продуктами сгорания газообразного или жидкого топлива. Эти печи характеризуются преимущественно противоточным движением нагреваемого металла и продуктов сгорания, а также наличием в начале печи (со стороны загрузки металла) развитой неотапливаемой методической зоны, вследствие чего их часто называют методическими печами.

С увеличением толщины нагреваемого металла возникает необходимость двухстороннего нагрев металла, для чегоорганизуют зоны нижнего обогрева, над которыми металл размещается на водоохлаждаемых подовых трубах (балках). В печах шагающего типа для металла толщиной до 150-200 мм применяют односторонний нагрев (печи с шагающим подом) а при большей толщине - двухсторонний нагрев (печи с шагающими балками). В печах толкательного типа нижний обогрев применяется для металла толщиной свыше 100 мм, при этом в большинстве существующих печей для устранения неравномерности температур в металле, возникающей при нагреве водоохлаждаемых подовых трубах, в томильной зоне сохраняют участок монолитной подины (бесподинные толкательные печи) в кольцевых печах возможен только односторонний нагрев.

Наряду с тепловым и температурным режимом большое значение имеет режим давления в печи. Идеальным был бы такой режим давления в печи, при котором холодный воздух не попадал бы в печь, а дымовые газы не выбирались бы из печи. Если холодный воздух попадает в печь, то это приводит к излишнему расходу тепла и увеличивает угар металла. Чрезмерное выбивание дымовых газов приводит к увеличению потерь тепла, пагубно влияет на арматуру печи и затрудняет ее обслуживание.[1]

Принцип работы и устройства нагревательной печи стана 300-2

Толкательная печь - предназначена для нагрева прямоугольной заготовки перед дальнейшей прокаткой до температуры прокатки. В таких печах лежащие на поду и соприкасающиеся друг с другом заготовки перемещаются при помощи специального механизма -толкателя. Толкатель, задавая очередную заготовку в печь, перемещает все заготовки и выталкивает ближайшую заготовку к окну выдачи. Это самый простой и недорогой способ перемещения металла через печь.

Заготовка проходит в печи три зоны: методическую - в этой зоне металл постепенно подогревается до поступления в зону высоких температур, сварочную - зона высоких температур для нагрева поверхности металла, томильную - зона выдержки, служит для выравнивания температуры по сечению металла.

Основные недостатки данного метода заключается в следующем:

- При перемещении, заготовки трутся друг о друга и о подину, что ухудшает качество поверхности металла;

- При движении заготовок образовавшаяся окалина осыпается и создается возможность дополнительного окисления;

- Осыпающаяся окалина попадает напод печи, реагирует с материалом пода, в результате чего на подине образуются бугры, препятствующие нормальному проталкиванию металла, и возникает проблема удаления окалины;

-Печь не может быть без специальных мер освобождена от металла в случае остановки стана, ремонтов или с целью проведения работы по удалению окалины;

-Современные печи выполняют весьма широкими (до и более 12 м), что крайне затрудняет операцию удаления окалины (осуществляемую практически вручную);

- В толкательных печах без выгорбливания возможно проталкивание не более 200-250 квадратных заготовок, что ограничивает размеры и производительность печей.

Методические толкательные печи до самого последнего времени удовлетворяли требованиям по производительности и удельному расходу тепла. В последнее время наметилась прогрессивная тенденция к увеличению длины заготовки, и как следствие, к увеличению ширины нагревательных печей. Уширение толкательных методических печей значительно усложняет их эксплуатацию, особенно удаление окалины с пода печи. Поэтому расширяется применение более современных печей с шагающими балками, которые могут работать так же, как и толкательные печи, в режиме методического нагрева.

При нижнем обогреве вдоль печи прокладывают глиссажные трубы, по которым движется металл. В томильной зоне глиссажных труб нет, так как в местах соприкосновения заготовок с водоохлаждаемыми трубами металл прогревается хуже, и на его поверхности образуются темные пятна. Поэтому в трехзонных печах с нижним обогревом томильная зонапредназначена не только для выравнивания температуры по толщине металла, но и для ликвидации темных пятен на нижней поверхности заготовки.

Большое значение для работ методических печей имеет способ выдачи металла из печи. Для печей с боковой выдачей устанавливают не только толкатель, но и выталкиватель, поэтому такие печи при размещении в цехе требуют больших площадей. Печи с боковой выдачей, с точки зрения тепловой работы, имеют преимущества перед печами с торцевой выдачей.

Методические нагревательные печи по сравнению с камерными обеспечивают более высокий к. п. д. и более высокий к. и. т. в рабочем пространстве, чем объясняется наличие методической зоны. Если в камерный печи при температуре 1200°С температура уходящих продуктов сгорания составляет 1350-1400°С, то в методической печи при тех же условиях эта температура составит 850-950°С. Поэтому к. п. д. методических печей может достигать 40-45 %. Основными статьями расходной части теплового баланса методических печей являются, %: тепло, затрачиваемое на нагрев металла 30-45; потери тепла с уходящими газами 45-50; с охлаждающей водой 10-15 %.[2]

Принцип работы печи:

Заготовка подаётся внешним рольгангом к торцевому окну со стороны посада. Далее толкатель проталкивает заготовку в печь. При этом заготовка замещает предыдущую заготовку и проталкивает все заготовки, лежащие на подине. Заготовки лежат без зазоров, поэтому в расчётахнагрева садку печи можно считать монолитной пластиной. Подина выполнена наклонной для облегчения перемещения всей садки. В самом конце печи участок подины сделан горизонтальным. Крайняя нагретая заготовка, которая попадает на горизонтальный участок подины, будет выдана из печи боковым толкателем через боковое окно. Температура нагрева заготовок зависит от марки стали и колеблется от 1100 до 1250 °С. Нагрев заготовок происходит за счёт лучистого и конвективного теплообмена в системе "дым - кладка - металл". Забор воздуха в данном типе печей осуществляется за счет разрежения, которое создают струи газового топлива горелок и разогретый рекуператор, действующий как дымовая труба.[3]

Конструкция печи:

Печь оборудованную керамическим блочным рекуператором для нагрева воздуха и инжекционными горелками. Особенностью данной печи является отсутствие вентилятора. Воздух засасывается за счет разрежения, создаваемого активной струей газового топлива горелок. Кроме этого, разрежение создает разогретый рекуператор, который действует как дымовая труба. Подобный принцип подачи воздуха заложен и в конструкции нагревательного колодца с верхней горелкой.

Выдача нагретых заготовок в данной толкательной печи боковая с использованием дополнительного толкателя. Длина заготовок 5-12 м. Соответственно и ширина печи достигает 12,5 метра. Печьрассчитана на сжигание доменного газа. Газ подогревается в металлическом рекуператоре до 200-250°С.

Рисунок 1-Трехзонная методическая печь с наклонным подом

Керамический рекуператор изготавливается из блоков размером примерно 300 • 250 • 250 мм. Конструкция блочного рекуператора очень простая. Внутри отдельных блоков имеются четыре отверстия для прохода воздуха, а наружная поверхность выполнена фигурной. В результате при сочленении блоков между ними появляются полости для прохода дыма в направлении, перпендикулярном движению воздуха. Достоинство блочного рекуператора в низком гидравлическом сопротивлении для прохода дыма и воздуха.

Продукты горения (дым) образуются при факельном сжигании топлива в инжекционных горелках. Дым проходит навстречу металлу и удаляется с температурой 750-1000 °С возле окнапосада вниз через полости в боковых стенах и через щели между заготовками и стенками печи. Далее дым проходит через двухходовый керамический рекуператор для подогрева воздуха и металлический трубчатый рекуператор для подогрева газа и выбрасывается без очистки в атмосферу посредством дымовой трубы.

В сварочной зоне печи металл проталкивается по водоохлаждаемым глиссажным (скользящим) трубам. Если смотреть на подину сверху (в плане), то можно увидеть, что глиссажные трубы выполнены в виде ряда параллельных продольных транспортных труб. Для уменьшения контакта металла с холодной частью продольных труб и для уменьшения истирания труб на них приваривается пруток-гребешок из жаропрочной стали или устанавливаются так называемые рейтеры, выполненные из жаропрочных сплавов на основе хрома. Глиссажные трубы поддерживаются опорными трубами, представляющими из себя систему поперечных (горизонтальных) и вертикальных водоохлаждаемых труб. Наличие глиссажных труб позволяет быстро нагреть заготовки (т.е. обеспечить высокую производительность) за счёт двухстороннего подвода теплоты к заготовкам. Глиссажные трубы выгодно использовать при толщине заготовок больше 100 мм. В томильной зоне нагрев односторонний.

Угар (потери при окислении) металла в толкательных печах обычно составляет 1,5 2 %. Удаление шлака (окалины) с подиныпроизводится периодически вручную через рабочие боковые окна нижней сварочной и томильной зоны.[5]