МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ПРИАЗОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ТТМП

Краткий конспект лекций по курсу

«Производственные процессы и

теплотехнические агрегаты»

(для студентов групп МА заочной формы обучения)

Мариуполь, 2008

УДК 536

Настоящее пособие предназначен для учащихся специальности 6.050202 "Автоматизація та комп´ютерно-інтегровані технології". В нем освещены вопросы теории, конструкции и эксплуатации современных металлургических печей.

Составитель: Айнагоз Г.В. – Мариуполь, ПГТУ, 2008 – 62 с.

Составители

Г.В. Айнагоз

Ответственный за выпуск

проф., д.т.н. В.А. Маслов

Введение

В настоящее время работа металлургических и машиностроительных заводов немыслима без использования печных агрегатов. Нагрев металла перед прокаткой и ковкой, нагрев металла для термической обработки – все эти операции выполняют в металлургических печах, значение которых очень велико. Этим объясняется то, что печная теплотехника в настоящее время представляет собой самостоятельный раздел науки.

В современном понимании печь – это тепловой агрегат, в котором происходит выделение теплоты и передача ее материалу, подвергаемому обработке. Производство проката и его термообработка немыслима без тепловых агрегатов, а теплофизические процессы, происходящие в них определяют уровень производства.

Развитие конструкций металлургических печей в настоящее время идет по линии интенсификации процессов теплообмена при высокой степени механизации и автоматизации.

Дальнейшее усовершенствование существующих металлургических печей, наряду с созданием новых высокопроизводительных и автоматизированных агрегатов, позволит выполнить важные задачи, стоящие перед нашими металлургами.

1 Общая характеристика печей

1.1 Назначение и классификация печей

В настоящее время действующие печи делят на две группы, различающиеся по характеру происходящих в них процессов. В одних печах выделение тепла происходит в самом материале, подвергаемом обработке. Для подобных печей процессы теплогенерации играют главенствующее значение. Примером таких печей может служить конвертер, предназначенный для получения стали из жидкого чугуна. Другую, несравненно более обширную группу составляют печи, в которых выделение тепла происходит вне материала и тепло передается ему благодаря протеканию процессов теплообмена. К этой группе относят большое число плавильных, нагревательных и термических печей.

В современных печах определяющими являются процессы теплообмена, поэтому следует стремиться к созданию условий, при которых в печи достигается наибольший тепловой поток к поверхности материала и полное усвоение им этого потока.

По технологическому признаку можно классифицировать печи как нагревательные и термические. В нагревательных печах производится нагрев металла для улучшения пластических свойств перед обработкой давлением (прокатка, ковка).

Общей тенденцией развития нагревательных печей является интенсификация нагрева металла (при соблюдении требований по качеству нагрева) и стремление к максимально возможной механизации и автоматизации работы печей.

В настоящее время на металлургических заводах применяют, как разливку стали в изложницы, так и непрерывную разливку стали. В первом случае для нагрева слитков перед прокаткой на блюмингах и слябингах используются нагревательные колодцы, а во втором – они отсутствуют.

Различают регенеративные и рекуперативные нагревательные колодцы (по применению теплоутилизационных устройств для подогрева компонентов горения: воздуха и топлива), кроме нагревательных колодцев для нагрева слитков применяются камерные печи с выкатным подом, в которых происходит постоянный нагрев, что важно при нагреве слитков большой массы.

Камерные печи с выдвижной подиной применяет для нагрева поковок и заготовок большой массы и сложной формы перед ковкой в кузнечных цехах.

Для нагрева заготовок прямоугольного сечения (блюмы, слябы) используют проходные печи непрерывного действия. Эти печи наиболее распространены в черной металлургии. К ним относятся методические печи, толкательные и с шагающими балками, печи с роликовым подом.

При современных процессах непрерывной прокатки оптимальными являются методические печи с шагающими балками и печи с роликовым подом.

Кроме прямоугольных заготовок подвергают нагреву цилиндрические заготовки различного вида, которые затем прокатываются на трубопрокатных, колесопрокатных и шаропрокатных станах. Для нагрева таких заготовок применяют кольцевые и секционные печи.

В машиностроении для нагрева заготовок небольшой массы и размеров перед штамповкой или ковкой применяю камерные печи со стационарным подом.

Все нагревательные печи обеспечивают высокую температуру нагрева металла (~ 1250–1300 ^оС) и работают в условиях радиационных режимов теплообмена.

В термических печах регламентированный нагрев производится для изменения внутренней структуры металла и получения необходимых технологических свойств.

В черной металлургии термической обработке подвергаются: листы, плиты, трубы, рельсы, бунты проволоки, рулоны, стальная лента в агрегатах для дальнейшего покрытия поверхности этой ленты, слитки после процессов электрошлакового переплава.

В термических печах производится, как правило, нагрев под закалку, нормализацию, отжиг. В качестве термических печей используются печи с роликовым подом: термообработка листов, труб, бунтов проволоки; секционные печи для термообработки труб. Плиты (толщиной свыше 50 мм) и слитки термообрабатываются в камерных печах с выдвижной подиной.

Термообработка (отжиг) рулонов стали и стальной полосы производится в колпаковых и протяжных печах в защитной атмосфере. Стальная полоса из динамной и трансформаторной стали отжигается в башенных печах. По режиму работы различают печи периодического и непрерывного действия.

В печах периодического действия загрузка и выгрузка теплообрабатываемого материала осуществляется циклически (загрузка – период нагрева – выдержка – выгрузка – загрузка – и т.д.). К таким печам относятся: нагревательные колодцы, камерные печи, колпаковые печи.

Печи непрерывного действия характеризуются стационарным тепловым режимом. Это следующие печи: методические, кольцевые, с роликовым подом, секционные, протяжные, камерные печи со стационарным подом (в отдельных случаях).