1 Проектирование печи
Проектирование печи включает в себя следующие разделы: выбор оптимальной конструкции печи, описание печи, расчет печи.
1.1 Выбор оптимальной конструкции печи
Термическую обработку труб, изготовленных из нержавеющей стали 12Х18Н10Т, можно проводить в печах следующих конструкций:
Конвейерные печи
Печи с шагающими балками
Печи с роликовым подом.
Основными недостатками конвейерных печей заключается в плохом прогреве металла в местах соприкосновения его с цепью, а также в значительном уносе тепла из рабочего пространства элементами цепей и через щели для их прохода. Кроме того, недолговечность цепей требует частых остановок печи. Передвижение труб в печи совершается конвейером, причем обрабатываемые трубы укладываются поперек конвейера. Такая укладка деталей может привести к их деформации, так длина труб составляет 10 метров.
Печи с шагающими балками более пригодны для термической обработки труб, чем конвейерные, и в некоторых цехах с успехом применяют для этой цели. Но они также имеют ряд недостатков:
сложность механизма движения балок и узкие пределы изменения скорости перемещения нагреваемого металла;
коробление и частое заклинивание балок из жаропрочных сталей, работающих в условиях высокой температуры;
засасывание значительного количества холодного воздуха из атмосферы через пазы для перемещения балок.
Печи с роликовым подом лишены недостатков описанных печей и по сравнению с ними обладают рядом преимуществ.
Основные преимущества печей с роликовым подом следующие:
Практически неограниченная длина печи, позволяющая проектировать печи большой производительности;
Высокая удельная производительность (более равномерный нагрев) в результате двухстороннего нагрева металла;
Минимальный угар металла, благодаря высокой скорости его нагрева в печи и незначительным подсосам холодного воздуха;
Высокая степень механизации транспортировки обрабатываемого металла, исключающая необходимость выполнения промежуточных перегрузочных операций, и возможность управления, как самим процессом нагрева, так и транспортными механизмами [3].
Таким образом, конструкция печи с роликовым подом является наиболее подходящей и оптимальной.
1.2 Описание печи
Топливная рольганговая печь для нагрева под аустенизацию труб, длиной 36 м и шириной 3,33 м, состоит из трех зон: зоны нагрева и двух зон выдержки. Температура печи рабочего пространства поддерживается на уровне 1100...1150 °С. Печь представлена на листе 1.
Основной частью роликовой печи, ограничивающей ее рабочую температуру, является роликовый под 1. От качества роликового пода зависят также работоспособность и экономичность работы печи. В рабочем пространстве печи движение деталей осуществляется рядом параллельно расположенных роликов 12. Оси роликов, проходя через боковые стенки печи, опираются на подшипники 9 и приводятся во вращение групповым приводом, не показанным на чертеже. Благодаря трению, возникающему между поверхностью вращающегося ролика и деталями, осуществляется поступательное движение деталей по печи. Расстояние между отдельными роликами (шаг) составляет 464 мм.
Нагрев деталей в защитной контролируемой атмосфере осуществляется при помощи верхнего 8 и нижнего 10 рядов радиационных труб. Печь отапливается газом, который сжигается в радиационных трубах, являющихся источником излучения тепла на металл и кладку. Каждая радиационная труба имеет U – образную форму. Радиационные трубы располагаются в печи таким образом, что оси их прямых участков находятся в плоскостях, параллельных роликовому поду.
Вдоль стен печи установлены отбойники 2, которые предохраняют кладку стен от разрушения нагреваемыми изделиями, смещающимися в стороны при движении по роликам.
Окна посада и выдачи закрываются заслонками 11.
Футеровка печи выполнена из огнеупорных и теплоизоляционных материалов.
Футеровка стен и пода печи состоит из двух слоев: шамота – легковеса ШЛ – 0,4 7 и диатомитового кирпича Д – 500 6. Футеровка крышки 4 печи состоит из трех слов: шамота – легковеса ШЛ – 0,4 7; диатомитового кирпича Д – 500 6 и ваты минеральной (шлаковой) марки 150 5. Футеровка заслонки выполнена из шамота – легковеса ШЛ – 0,4 7.
Каракас печи 3 состоит из двутавровых балок, образующих жесткую систему, которая является несущей конструкцией, как для кладки, так и для роликового пода.