7.4. Секционные печи

В трубопрокатном производстве для скоростного нагрева перед прокаткой круглой заготовки диаметром до 200 мм и для термообработки (нормализации, отжига) труб используют секционные печи (рис. 7.10, а).

Для обеспечения скоростного нагрева заготовки используют всесторонний обогрев, соблюдая усло­вие, при котором температура печных газов и кладки значительно превы­шает конечную температуру нагрева металла.

Печи такого типа состоят из ряда секций (рис. 7.10, б). Секция представляет собой хорошо футерованную небольшую камеру с высокой тепловой нагруз­кой. Между секциями распо­ложены водоохлаждаемые ролики с индивидуальным приводом. Ролики установлены под углом к направлению движения заготовки, что помимо поступательного придает нагреваемой заготовке вращательное движение.

Печи отапливают газообразным топливом. В каждой секции установлено 5–6 горелок. Горелки расположены тангенциально под металлом и над ним. Такое расположение горелок приводит к интенсивному движению газов, а это способствует значительному разогреву поверхности кладки и ускорению конвективного теплообмена. Несколько секций объединяются в одну тепловую зону, снабженную независимой регулировкой.

Рис. 7.10. Схема секционной печи: а – общий вид печи; б – продольный разрез секции; 1 – секции; 2 – тамбуры; 3 – нагреваемый металл; 4 – ролик; 5 – дымоотвод

Секционные печи работают на газе с высокой теплотой сгора­ния. Поступающий в горелку воздух и газ часто подогревают до температуры 300–400 °С в металлических трубчатых рекуператорах.. Рекупе­раторы устанавливают под секциями и над печью. Если рекуператор установлен сверху, то он обычно обслуживает одну секцию. Если рекупера­тор установлен снизу, то он обслуживает несколько секций, составляющих одну зону. Установка рекуператоров под печью более удобна, так как при выходе одной секции печи из строя ее легче заменить другой, без проведения дополнительных демонтажных операций.

Секционные печи наиболее эффективно работают при темпе­ратуре секции около 1450–1500 °С, при этом достигается сниже­ние угара на 1,0–1,5 % [10].

Недостаток секционных печей заключа­ется в возможности перегрева изделий и кладки при производ­ственных неполадках в поточных линиях. В связи с этим стремятся по возможности снизить аккумулирующую способность футеровки в секциях, что позволит, при неполадках в поточных линиях, быстро уменьшить расход топлива и снизить температуру до уровня холостого хода печи.

7.5. Колпаковые печи

Колпаковые печи, главным образом, применяют для термообработки стоп листов и рулонов ленты (при этом рулоны установлены один на другой), но также могут обрабатываться пакеты прутков, бунты проволоки, сортовой прокат и т. д.

Колпаковые печи могут быть многостопными и одностопными. В многостопных печах на несколько стоп приходится один нагревательный колпак. Стопы взаимно экранируют друг друга, что приводит к неравномерности их нагрева и необходимости увеличения времени выдержки тем самым, снижая производительность.

В одностопных колпа­ковых печах (рис. 7.11) рулоны прогреваются равномернее. Однако в экономическом отношении все же эффективнее многостопные печи. Их применяют при массовом производстве, когда сортамент отжигаемого металла сравнительно узок. В случае большого разнообразия сортамента отжигаемого металла используют одно­стопные печи, что обеспечивает более гибкое производство. Кроме того, в одностопных печах ме­талл нагревается равномернее.

Рис. 7.11. Схема одностопной колпаковой печи:1 – нагревательный колпак; 2 – муфель; 3 – рулоны полосы; 4 – горелки; 5 – циркуляционный вентилятор; 6 – эжектор для отбора дыма; 7 – конвективные кольца

В колпаковых печах внешний теплообмен происходит преимущественно конвекцией и для интенсификации нагрева используют принудительную циркуляцию защитной атмосферы. Производительность печи с использованием циркуляции уве­личивается в 2–3 раза, а удельный расход тепла на отжиг умень­шается. Циркуляция повышает также равномерность нагрева садки. Циркуляцию осуществляют при помощи вентиляторов. Чтобы позволить защитной атмосфере циркулировать между рулонами, способствуя тем самым их прогреву в осевом направлении, между рулонами устанавливают специальные прокладки (конвективные кольца).

Колпаковая печь имеет внутренний колпак из листового железа, выполняющий функции муфеля, и внешний нагревательный колпак. Для обеспечения требуемой герметизации внизу муфеля расположен песочный затвор. Нагревательный колпак футерован, на нем размещают горелки и эжектор для отбора дыма.

Процесс отжига осуществляют следующим образом. На стенд устанавливают садку и закрывают ее муфелем. После того как муфель установлен его внутреннее пространство продувают защитной атмосферой. Светлая термическая обработка включает периоды нагрева, выдержки и охлаждения. Для нагрева над муфелем устанавливают футерованный колпак и начинают процесс сжигания топлива. При этом с помощью вентиляторов осуществляют принудительную циркуляцию защитной атмосферы под муфелем. После достижения необходимой температуры в рабочем пространстве печи осуществляют выдержку металла при данной температуре. По окончании периода выдержки нагревательный колпак снимают и переносят на следующий стенд, а садка охлаждается до требуемой температуры под муфелем. Период охлаждения в 2–3 раза превышает период нагрева и выдержки. Таким образом, один нагревательный колпак может обслуживать 2–3 стенда.

Светлый отжиг металла осуществляют и в колпаковых печах, в кото­рых топливо сгорает внутри радиантных труб. Такие печи отапливают газообразным топливом с теплотой сгорания не ниже 7500 . Темпера­тура нагрева металла 650–750 °С. Масса садки зависит от раз­меров печи и находится в пределах 20–80 т [1].