6.4 Секционные печи

В секционных печах повышенную скорость нагрева получают путем поддержания в рабочем пространстве температуры 1350-1500° С и создания условий для равномерного поступления тепла ко всем частям поверхности нагреваемого изделия. Наиболее просто получить равномерный обогрев для изделий круглого поперечного сечения: круглые заготовки диаметром до 200мм и трубы. В случае изделий прямоугольного или сложного поперечного сечения равномерный нагрев граней и углов получить труднее. Секционные печи нецелесообразно применять для режимов с длительной выдержкой, так как при этом длина печи будет чрезмерно велика. При нагреве круглой заготовки диаметром до 150 мм удельная продолжительность нагрева составляет 1,0-1,5 мин/см, а при нагреве труб до температуры 750-1150°С равна 2,0-3,0мин/см. Секционные печи работают в тяжелых температурных условиях, а поэтому печь составляют обычно из нескольких отдельных секций, каждую из которых, в случае выхода из строя, можно заменить новой при кратковременной остановке печи.

Секционная печь (рис. 6.3) состоит из нескольких секций и соединяющих их тамбуров. В секциях установлены горелки, а в тамбурах — ролики, которыми транспортируют нагреваемое изделие через печь в один или два ряда (ручья). Ролики – профилированные и установлены под углом к оси печи, благодаря чему изделие при движении вращается вокруг своей оси, что позволяет нагревать его равномерно. В агрегатах для закалки труб с кольцевым брызгальным устройством изделия транспортируют с помощью колес, так как в этом случае желательно для равномерности нагрева и охлаждения более быстрое вращение изделия.

Рис. 6.3, а. Секционная печь с колесным рольгангом для нагрева труб под закалку i нормализацию: 1 — направление движения труб

В секционных печах необходимо интенсивное сжигание топлива в сравнительно небольшом объеме рабочего пространства. Поэтому наиболее целесообразно отапливать печи газом с высокой теплотой сгорания (природный или коксовый газ) с помощью радиационных горелок. Такая схема отопления получила наибольшее распространение в зарубежной практике. В отечественной практике большинство печей отапливают с помощью горелок улучшенного смешения, которые наряду с интенсивным сжиганием позволяют осуществить регулирование подачи топлива в пределах 1:4÷1:6. В каждой секции в зависимости от ее размера устанавливают две или четыре горелки, расположенные тангенциально к поверхности кладки.

Рнс. 6.3, б. Секция секционной печи с колесным рольгангом: 1— горелки ГНП; 2 - люк для удаления окалины

Продукты сгорания из секции целесообразно отводить из средней части вихря, где их температура наиболее низка. Поэтому в большинстве случаев продукты сгорания отводят в тамбуры через проемы для прохода металла в торцах секций. Из тамбуров продукты сгорания отводят либо вверх, либо вниз.

При отоплении печей газом с высокой теплотой сгорания нет надобности подогревать воздух для получения необходимой калориметрической температуры. Рекуператоры могут быть применены только для подогрева воздуха с целью уменьшения расхода топлива. Однако при установке рекуператоров затруднена смена вышедших из строя секций. Рекуператор должен работать при высокой температуре продуктов сгорания, поэтому необходима специальная защита его от перегрева. Во многих отечественных проектах применены рекуператоры из стальных трубок, залитых в чугунную отливку, установленные непосредственно на печи и защищенные пред включенным испарительным витком. Температура подогрева воздуха на практике не превышает 200° С. Таким образом, использование тепла продуктов сгорания в печи сравнительно низкое, а длительность срока службы рекуператоров даже при их защите невелика. Более целесообразно применение радиационных рекуператоров, расположенных в стороне от печи или над каждой из секций. Однако применение рекуператора любого типа усложняет конструкцию и эксплуатацию печей, работающих и так очень напряженно, и может быть оправдано только при необходимости отапливать печи газом с низкой теплотой сгорания.

Рнс. 6.3, в. Тамбур секционной печи с колесным рольгангом: 1 - привод колесного рольганга; 2 - колеса рольганга; 3 - люк для удаления окалины; 4 - дымоотвод

В зарубежной практике удельный расход топлива при термической обработке (нагрев до 750-950°С) составляет 450-500 ккал/кг, а при нагреве под прокатку (до 1100-1200°С) – 700-800 ккал/кг. В печах отечественной конструкции из-за применения горелок улучшенного смешения вместо радиационных, отопления газом с низкой теплотой сгорания и осложнений в использовании рекуператоров удельный расход тепла при термической обработке составляет 600÷900 ккал/кг, а зачастую достигает 1500 ккал/кг. В нагревательных печах расходы еще более высоки.

В большинстве случаев автоматически управление тепловым режимом состоит в регулировании подачи топлива в каждую зону, состоящую из четырех — восьми секций, по температуре кладки одной из секций. Распределяют подачу топлива между секция - вручную. Давление в зоне регулируют по давлению в одной из секций. При установке горелок улучшенного смешения регулируют соотношение газ–воздух. Предусматривают автоматическую отсечку подачи топлива при падении давления газа, воздуха, изменении параметров рабочей среды регуляторов подачи электрической энергии для питания электродвигателей роликов. Кроме этого, предусматривают контроль работы рекуператоров, испарительных витков и параметров топлива.

Внутренние поперечные размеры рабочего пространства секции обычно на 400–600 мм больше размеров нагреваемого изделия и двух изделий, расположенных рядом.

Длину секции выбирают в зависимости от длины нагреваемого изделия, которое должно лежать не менее чем на двух роликах. Длину секции трудно сделать менее 800 мм: Длина тамбура обычно составляет около 350 мм. Поэтому в секционных печах можно нагревать заготовки длиной не менее 2,5 м. Однако, и при значительно большей длине заготовки длину секции принимают не более 500-1750 мм, так как более длинные сек­ции сложнее менять.