42. Кольцевые печи. Тепловой баланс.

Кольцевые печи предназначены для нагрева цилиндрических заготовок под последующую прошивку и прокатку в трубном производстве.

Печь состоит из:

1)Вращающегося пода

2)Неподвижной частипредставляющей собой кольцевой канал перекрытый сводом.

Заготовки укладываются на подвижную часть падины и вместе с вращающимся подом проходят все зоны нагрева.Загрузку и выгрузку заготовок производят одновременно двумя кранами. Угол между окнами (загрузки и выгрузки) 28 град. Падина движется толчками и при каждом толчке поворачивается на угол соответствующийрастоянию между осями 2-х заготовок. Расположение цилиндрических заготовок может быть ассиметричным и шахматным (если нагреваются короткие заготовки). Диаметр печи 26-28 метров( по осевой линии рабочего пространства). Режим нагрева в кольцевых печах аналогичен нагреву в металлических. Как правило печи работают на газообразном топливе, в качестве резервного может использоваться мазут. Расположение горелок боковое, иногда используют и сводовое отопление( в томильной зоне).

Распределение топлива между зонами:

1)метадическая 25-27 %

2)сворочная 54-60%

3)томильная 15-19%

Окалиброваниесостовляет 0,5-1%. КПД 40-50%.

43. Камерные печи. Тепловой баланс.

Камерные печи применяются главным образом для терми­ческой обработки различных изделий из цветных металлов и сплавов. Так как термическая обработка изделий требует особо точного регулирования температуры и защиты поверхности изде­лий от вредного воздействия различных газов, то наибольшее применение в настоящее время для термической обработки изде­лий из цветных металлов имеют камерные электрические печи сопротивления периодического действия.

Печь состоит из прямолинейной  камеры с огнеупорной футеровкой и теплоизоляцией, помещенной в металлическом каркасе. Печь загружается и вы­гружается через отверстие в передней стенке, прикрываемое дверцей. Металлические нагреватели располагаются на боковых стенках и поду печи и реже на своде. Камерные печи с металли­ческими нагревателями изготовляются от очень малых до очень крупных размеров.

Камерная печь со стационарным подом.

Эти печи применяют для различных видов термообработки детали в единичном и мелкосерийном производстве. Загрузку и выгрузку деталей обычно осуществляется вручную, для крупногабаритных изделий применяют средства механизацией, вплоть до загрузочных машин. Для облегчения загрузки и выгрузки крупногабаритных изделий под этих печей могут снабжать роликами, их называют камерными с шаровым подом. Выполняют эти печи как для работы в обычной атмосфере, так и для работы в защитной атмосфере.

Камерная печь с выдвижным подом.

Эти печи применяют для термической обработки крупногабаритных изделий. Под этих печей передвигается с помощью специального механизма (тележки или рельс). Загрузка и выгрузка изделий осуществляется с помощью цеховой механизации. Под этих печей достигает до 30 м в длину. Для увеличения производительности этих печей, она снабжается двумя подами.

Камерная печь с шаровым подом.

Проходная печь, через которую нагреваемые изделия транспортируются с помощью шагающих балок. При движении балок вверх изделие, лежащее на стационарном поде печи, поднимается, а при последующем их движении в горизонтальной плоскости (вдоль печи) перемещается вместе с ними на определённое расстояние (шаг). После этого балки опускаются, и изделие вновь укладывается на стационарный под. В заключение цикла подвижная балка, находящаяся несколько ниже уровня стационарного пода, возвращается в исходное положение. При повторении таких циклов изделия проходят всю печь, нагреваясь до 950-1250 °С. Преимущества П. с ш. п. по сравнению с толкательными печами производительность не ограничена возможной длиной проталкивания; изделия не повреждаются о под при проталкивании; нагрев их ускоряется, так как они обычно располагаются на поду с зазорами и таким образом нагреваются с трёх или четырёх сторон; для освобождения печи от заготовок не требуется никакого дополнительного оборудования; уменьшается угар металла. Нагрев ведётся горелками, расположенными над изделиями и под ними (либо только над ними). Печи отапливаются газообразным или жидким топливом. П. с ш. п. применяют для термической обработки и нагрева перед горячей обработкой давлением металлических заготовок и изделий в металлургической и машиностроительной промышленности.

44. Общая характеристика термических печей. Садочные печи с выкатным подом и с загрузочной машиной. Колпаковые печи. Протяжные печи. Печи с роликовым подом. Конвейерные печи с .Камерные печи. Электрические печи сопротивления. Тепловой баланс термических печей.

Для термической обработки металлов применяются печи разнообразных типов и конструкций, в зависимости от вида обработки (закалка, отпуск и т. п.), веса и габарита изделий, рода применяемого топлива, характера производства и ряда других факторов. Термическая печь должна удовлетворять следующему основному требованию: она должна обеспечивать заданный температурный режим нагрева металла при наибольшей производительности, наименьшем расходе топлива и минимальной потере металла с окалиной. Основными данными, характеризующими работу печей, являются:

1) коэффициент полезного действия печи (к. п. д.);

2) удельный расход, топлива или электроэнергии;

3) удельная производительность печи в час.

Термические печи можно охарактеризовать по следующим основным признакам: по назначению, по характеру работы, по источнику нагрева. По назначению термические печи разделяются на отжигательные, закалочные, отпускные, цементирующие и т. д. Некоторые печи являются универсальными; их можно использовать для нагрева при отжиге, нормализации, закалке, высоком отпуске и цементации в твердом карбюризаторе. По характеру работы различают термические печи периодического и непрерывного действия.

Колпаковая печь – печь периодического действия для термообработки рулонов ленты, листов и бунтов проволоки. Отличительная особенность колпаковой печи – наличие двух колпаков: внутреннего, предохраняющего металл от окисления (муфеля), и наружного, футерованного огнеупорным кирпичом, на котором монтируются горелки или электрические нагреватели. Муфель выполняется из жароупорной стали. Герметизация колпаковой печи достигается применением песочных затворов. Обычно для ускорения нагрева металла с помощью внутреннего циркуляционного вентилятора создают интенсивную циркуляцию защитного газа под муфелем. Принципиальные отличия имеют колпаковые печи для отжига листов, уложенных в стопу; колпаковые печи одностопные, колпаковые печи трёхстопные и колпаковые печи для отжига распушенных рулонов. Из этого многообразия конструкций наиболее распространена одностопная печь. Она лучше других вписывается в поточное производство, нагревает металл достаточно равномерно и быстро, даёт низкую себестоимость нагрева и довольно низкий расход топлива.

Пути экономии топлива в колпаковых печах:

1. использование рекуператоров для подогрева воздуха до 350-390 °С, что снижает расход топлива на 17-20 %;

2. интенсификация теплообмена между нагревательным колпаком и муфелем (специальная обмазка внутренней поверхности нагревательного колпака, скоростные горелки и т.п.);

3. разработка оптимальной конструкции конвекторных колец, обеспечивающих высокую теплоотдачу к торцам рулонов и имеющих низкое гидравлическое сопротивление;

4. применение в кладке волокнистых огнеупорных материалов, позволяющих примерно в 2 раза снизить потери теплоты на аккумуляцию кладки;

5. разработка конструкции печи с условиями теплообмена на всех торцах рулонов, похожими на условия для верхнего торца верхнего рулона;

6. замена двух колпаковых печей одной реверсивной печью, принцип которой аналогичен работе стана Стеккеля: две обогреваемые камеры с печными моталками. Но в отличие от стана Стеккеля, между камерами с моталками находится система стационарных и подвижных роликов, подогревающих или охлаждающих ленту рулона при перематывании;

7. изменение схемы подачи защитного газа: газ подается циркуляционным вентилятором не по периферии, а по центру рулона и через конвекторные кольца выбрасывается струями на стенки защитного муфеля. При этом резко увеличивается теплоотдача на внутренней поверхности муфеля, что приводит к сокращению времени цикла термообработки на 20-30 % и сокращению расхода топлива.

Роликовая печь – проходная печь непрерывного действия, подина которой состоит из большого числа вращаемых специальным приводом роликов, выполненных из жаропрочной стали или водоохлаждаемых. Роликовые печи отапливаются, главным образом, газообразным топливом с использованием большого числа горелок или радиационных труб, расположенных на продольных стенах печи выше и ниже роликов; существуют также электрические печи. Роликовые печи применяют для термической обработки металлических изделий и, реже, для нагрева металла перед горячей обработкой давлением. Преимущество роликовой печи перед другими печами проходного типа одно: роликовая подина наилучшим образом соответствует условиям поточного производства, т.к. она легко встраивается в цеховые рольганги. Самым ответственным элементом роликовой печи являются ролики. Их стойкость зависит от температуры в печи и ширины печи. Печи с температурой газа 800-1000 °С оснащают неохлаждаемыми роликами, а с температурой 1000-1200 °С – роликами с водоохлаждаемым несущим валом, пространство между которым и бочкой заполнено теплоизолятором. В любом случае в роликах охлаждают цапфы (для справки: цапфа – часть оси или вала, опирающаяся на подшипник). В подавляющем большинстве случаев ролики делают водоохлаждаемыми, с гладкой бочкой из жаропрочной хромоникелевой стали. Во избежание деформации бочки ролика, он должен вращаться постоянно, – остановки допустимы не дольше, чем на 3-4 минуты.

Протяжная печь – печь непрерывного действия для термической или химико-термической обработки металлической полосы (ленты) или проволоки, а также для нагрева штрипсов станов непрерывной печной сварки труб. Для справки: штрипс – стальная полоса, используемая в качестве заготовки для производства сварных труб. По конструктивному признаку протяжные печи делят на горизонтальные (одно- и многоэтажные) и вертикальные (башенные). Полосу протягивают в одну (однорядные протяжные печи) или несколько (многорядные протяжные печи) ниток. В протяжной печи для патентирования (для справки: патентирование – вид термообработки проволоки, при котором сталь нагревают до 870-950 °С, а затем быстро охлаждают в ванне до 500 °С, после чего охлаждают на воздухе) проволоку протягивают горизонтально в несколько ниток (до 24). Протяжные печи отапливаются газовым топливом, иногда мазутом; имеются протяжные печи с электрообогревом.

Отжиг металла в протяжных печах имеет ряд преимуществ по сравнению с отжигом в колпаковых печах:

· сокращение длительности отжига;

· более высокие механические свойства и качество поверхности за счёт высокой равномерности нагрева металла;

· включение отжига в непрерывный процесс очистки металла, травления, нанесения различных покрытий и т.д. За счёт этого ликвидация затрат на транспортировку рулонов от агрегата к агрегату и промежуточным местам складирования.

Однако не любой металл можно пропускать через протяжные печи. Например, в вертикальных печах можно обрабатывать ленту толщиной до 1 мм из-за частых перегибов, а в горизонтальных печах – до 4-6 мм (протяжка прямолинейная, без перегибов). Достоинство вертикальных печей – меньшая производственная площадь и выравнивание поверхности ленты, которая перед термообработкой может быть волнистая или с помятостями.

Камерные печи применяются главным образом для терми­ческой обработки различных изделий из цветных металлов и сплавов. Так как термическая обработка изделий требует особо точного регулирования температуры и защиты поверхности изде­лий от вредного воздействия различных газов, то наибольшее применение в настоящее время для термической обработки изде­лий из цветных металлов имеют камерные электрические печи сопротивления периодического действия.

Печь состоит из прямолинейной  камеры с огнеупорной футеровкой и теплоизоляцией, помещенной в металлическом каркасе. Печь загружается и вы­гружается через отверстие в передней стенке, прикрываемое дверцей. Металлические нагреватели располагаются на боковых стенках и поду печи и реже на своде. Камерные печи с металли­ческими нагревателями изготовляются от очень малых до очень крупных размеров.

Камерная печь со стационарным подом.

Эти печи применяют для различных видов термообработки детали в единичном и мелкосерийном производстве. Загрузку и выгрузку деталей обычно осуществляется вручную, для крупногабаритных изделий применяют средства механизацией, вплоть до загрузочных машин. Для облегчения загрузки и выгрузки крупногабаритных изделий под этих печей могут снабжать роликами, их называют камерными с шаровым подом. Выполняют эти печи как для работы в обычной атмосфере, так и для работы в защитной атмосфере.

Камерная печь с выдвижным подом.

Эти печи применяют для термической обработки крупногабаритных изделий. Под этих печей передвигается с помощью специального механизма (тележки или рельс). Загрузка и выгрузка изделий осуществляется с помощью цеховой механизации. Под этих печей достигает до 30 м в длину. Для увеличения производительности этих печей, она снабжается двумя подами.

К амерная печь с шаровым подом.

Проходная печь, через которую нагреваемые изделия транспортируются с помощью шагающих балок. При движении балок вверх изделие, лежащее на стационарном поде печи, поднимается, а при последующем их движении в горизонтальной плоскости (вдоль печи) перемещается вместе с ними на определённое расстояние (шаг). После этого балки опускаются, и изделие вновь укладывается на стационарный под. В заключение цикла подвижная балка, находящаяся несколько ниже уровня стационарного пода, возвращается в исходное положение. При повторении таких циклов изделия проходят всю печь, нагреваясь до 950-1250 °С. Преимущества П. с ш. п. по сравнению с толкательными печами производительность не ограничена возможной длиной проталкивания; изделия не повреждаются о под при проталкивании; нагрев их ускоряется, так как они обычно располагаются на поду с зазорами и таким образом нагреваются с трёх или четырёх сторон; для освобождения печи от заготовок не требуется никакого дополнительного оборудования; уменьшается угар металла. Нагрев ведётся горелками, расположенными над изделиями и под ними (либо только над ними). Печи отапливаются газообразным или жидким топливом. П. с ш. п. применяют для термической обработки и нагрева перед горячей обработкой давлением металлических заготовок и изделий в металлургической и машиностроительной промышленности.

 Электрическая печь, в которой тепло выделяется в результате прохождения тока через проводники сактивным сопротивлением. Э. п. с. широко применяются при термической обработке, для нагрева передобработкой давлением, для сушки и плавления материалов. Распространение Э. п. с. определяется ихдостоинствами: возможностью получения в печной камере любых температур до 3000°С; возможностьювесьма равномерного нагрева изделий путём соответствующего размещения нагревателей по стенкампечной камеры или применением принудительной циркуляции печной атмосферы; лёгкостьюавтоматического управления мощностью, а следовательно, и температурным режимом печи; удобствоммеханизации и автоматизации печей, что облегчает работу персонала и включение печей в автоматическиелинии; хорошей герметизацией и проведением нагрева в вакууме, защитной (от окисления) газовой средеили специальной атмосфере для химико-термической обработки (цементация, азотирование);компактностью и пр.