6.2 Свод
Рабочее пространство печи перекрывают сводом. По конструкции своды бывают: плоские, арочные, полуциркуляционные и подвесные.
Арочные своды просты по конструкции и надежны в эксплуатации, но требуют обязательного применения каркаса для восприятия горизонтальной составляющей опорной реакции распирающей стены.
Радиус свода принимают равным ширине пролета В. Тогда стрела подъема свода h=(0,12...0,18)В.
Кладка свода выполняется из прямого и клинового шамотного кирпича.
Толщина
свода зависит от ширины пролета В.
Принимаем Bсвод
Bстен.
Для
уменьшения потерь тепла сверху на свод
насыпают инфузорную землю. Обшивают
листом железа, покрывают уплотнительной
обмазкой.
6.3. Под
На поду располагают нагреваемый металл. Под – ответственная часть печи, т.к. он испытывает нагрузки от нагреваемого металла, подвергается химическому воздействию окалины и стиранию нагреваемыми заготовками. Толщина пода зависит от размеров рабочего пространства и температуры печи.
Принимаем 3х слойный под:
Основная часть: шамот кл. Б. Нижняя часть: из диатомового или пеношамотного кирпича. Обмазка пода – магнезит, с наружи обшивка металлическим листом.
При выполнении расчета принимаем толщину пода равную толщине стены. Дополнительно учитываем верхний слой пода, который выполняется из магнезита или хромомагнезита толщиной 60 мм.
Выбор кладки печи рассмотрим на примере:
Пример: Выбрать кладку печи и определить ее наружные размеры если температура печи 1300 оС, ширина пода 1000 мм, длина 1500 мм, высота рабочего пространства 800 мм.
Огнеупорные слои печи выполняем из шамота класса Б толщиной в один кирпич – 230 мм
Теплоизоляционные слои стен и пода выполняем из диатомитового кирпича ½ - 115 мм.
Для защиты от механического воздействия и устранения фильтрации газов применяем кожух толщиной 4 мм.
Свод печи выполняется арочного типа. Огнеупорный слой выполняется из шамотного фасонного (клин-торец) и прямого кирпича. Толщина огнеупорного слоя 230 мм. Для уменьшения потерь тепла через кладку сверху осуществляем засыпку инфузорной землей и покрываем уплотнительной обмазкой. Толщина засыпки 115 мм
Под печи выполняется трехслойным:
1-й слой – хромомагнезит (толщина 60 мм)
2-й слой – шамот (толщина 230 мм)
3-й слой – диатомит (толщина 115 мм)
6.4. Размеры окна загрузки/выгрузки:
Высоту
окна принимаем равной
мм, ширину окна
,
где B
– ширина рабочего пространства печи.
6.5. Эскиз печи:
Выполнить эскиз печи (см. рисунок 3. компоновка печи)
Рисунок 3 – компоновка печи
1- под
2- стена
3- арочный свод
4- пламенная горелка
5- окно для выгрузки-загрузки
6- окно для отвода ПГ
7- канал для отвода ПГ
8- рекуператор
9- каркас
10- заготовка
7. Тепловой баланс. Определение расхода топлива.
7.1. Приходные статьи баланса:
7.1.1. Химическая теплота топлива
[кВт],
где
В
–
неизвестный
пока расход топлива, м3/с
или кг/с;
–
низшая теплота сгорания
топлива, кДж/м3
или кДж/кг.
7.1.2. Тепло вносимое подогретым воздухом
[кВт],
где
–
действительный
расход воздуха на единицу топлива, м3/м3
или м3/кг;
Св
– теплоемкость воздуха, Дж/(м3°С);
–
температура подогретого
воздуха.
7.1.3. Тепло от экзотермической реакции горения железа
[кВт],
где G – секундная весовая производительность, кг/с; а – угар стали. Для камерных кузнечных печей а = 0,02…0,03; Принимаем а = 0,02; q = 5650 кДж/кг – количество тепла получаемое при окислении 1 кг железа.
7.2. Расходные статьи баланса:
7.2.1. Тепло затрачиваемое на нагрев стали.
[кВт],
где C – средняя теплоемкость металла, Дж/(кг∙°С); tк и tн – конечная и начальная температура металла, °С (см. п. 4.1.3. и п. 4.1.4).
7.2.2. Потери тепла с уходящими газами
[кВт],
где Vα – объем газов на единицу топлива, м3/м3 или м3/кг; Спг – средняя теплоемкость продуктов сгорания, кДж/(м3сС) (определяем приближенно по таблице); tпг - температура газов, уходящих из печи, принимаем равной температуре печи - tп (см. п. 4.1.2.), °С; 1,05 – коэффициент учитывающий подсос холодного воздуха.
tПГ, 0C.................... |
0 |
200 |
400 |
600 |
800 |
1000 |
1200 |
1400 |
1600 |
CПГ, кДж/(кг∙°С)... |
1,42 |
1,43 |
1,46 |
1,49 |
1,52 |
1,55 |
1,57 |
1,59 |
1,61 |