2.2 Конструктивні особливості печі

При термічній обробці великих виробів (кувань, лиття й т.п.) або прутків, при посаді їх великою партією, застосовуються термічні печі з висувним подом. Ці печі мають конструкцію поду, схожу на конструкцію поду ковальських печей з висувним подом; конструкція ж робочого простору аналогічна конструкції робочого простору камерних термічних печей [3-5].

При опаленні печей з висувним подом газоподібним паливом пальники направляють прямо в робочий простір, розташовуючи їх як над виробом, що нагрівається, так і під ним. Щоб уникнути утворення місцевих перегрівів від факела полум'я пальника ставлять на достатнім видаленні від металу й іноді направляють факел на під або звід, установлюючи пальники під кутом 10—15° до обрію.

У печі з висувним подом (рис. 2.2) метал завантажують за допомогою рухливого візка й нагрівають разом з піччю. Маса садки печей з висувним подом змінюється в дуже широких межах і становить близько 2 т/м² площі поду. Піч звичайно опалюють газоподібним паливом, для цього передбачено два ряди пальників, розташованих у шаховому порядку. Димові гази віддаляються в борів через шість каналів, що відводять, розташованих попарно в середині й по кінцях печі. Крім звичайного для цих печей недоліку - більші втрати тепла на акумуляцію кладкою, печам з висувним подом властиві втрати тепла з висувним візком.

Рис. 2.2 Пічь з висувним подом

2.3 Розрахунок камерної печі з висувним подом

2.3.1 Технологічний процес

Під розрахунком печі розуміється сукупність розрахункових операцій, вироблених з метою визначення всіх величин, необхідних для конструювання печі. Розрахунок печі разом з необхідними поясненнями й графічною частиною становлять проект печі.

У загальний розрахунок печі входять теплові, механічні, будівельні й техніко-економічні розрахунки.

Точність різних теплових розрахунків сильно коливається. У тих випадках, коли при проведенні того або іншого розрахунку виходять із припущення наявності стану рівноваги або коли розраховується сталий процес, точність вище, ніж при розрахунку кінетики процесу, особливо в несталому стані. Наприклад, розрахунки повного горіння палива й теплопередачі при сталому стані дають більшу точність, чим розрахунки процесів неповного горіння й теплопередачі в несталому стані. Великий вплив на точність розрахунків робить правильність вибору констант, використовуваних при розрахунку. У тих випадках, коли теоретичний розрахунок не може бути зроблений, прибігають до застосування формул або таблиць, заснованих на емпіричних даних. У цьому випадку дуже важливо перевірити застосовність цих формул або таблиць до розглянутого випадку, оскільки всякі досвідчені дані справедливі тільки в деяких границях, обумовлених умовами досвіду. У такий спосіб здійснюється вибір всіх необхідних для проектування печі величин, які не можуть бути визначені шляхом теоретичного розрахунку.

З погляду підвищення продуктивності печей при зменшенні питомої витрати тепла, а також в інтересах більшого знімання продукції з одиниці виробничої площі бажано збільшувати внутрішні габаритні розміри робочого простору. Всі ці розміри входять у відношення поверхні стін F_ст до об'єму робочого простору V_р.п. У печі, що має приблизно форму прямокутного паралелепіпеда з ребрами: D (ширина камери), Н_Σ (загальна висота) і L_п (довжина поду)

(2.1)

Чим більше V_р.п, тим більше може бути садка й простір, у якому спалюється паливо, із чим зв'язане збільшення загальної теплової потужності Q_заг. Все це веде до збільшення продуктивності. Чим більше F_ст, тим більше витрати на будівлю печі й втрати тепла в зовнішнє середовище.

Збільшення ширини горизонтальної печі можливо лише в межах далекобійності палаючих газових струменів, що вводяться через пальники під садку й над нею. При недостатній довжині цих струменів варто встановлювати пальники один проти іншого, що дозволяє збільшити ширину печі до двох довжин факела. Звичайно D ≤ 7 м.

Загальна висота камери обмежується у зв'язку з тим, що садка, що складається з багатьох виробів, не може мати висоту більше 1,5—2 м, тому що при цьому починає відставати нагрівання виробів, що перебувають на середньому рівні. Тому при зазначених умовах відстань від поду до зводу, за даними практики, не повинна перевищувати Н_Σ = 3 м.

Вихідними даними для проектування печей є:

а) технологічний процес, для якого призначена печі;

б) характеристика матеріалів, що піддаються тепловій обробці;

в) джерело теплової енергії;

г) продуктивність в одиницю часу або за операцію.

Задаємося технологічним процесом, для якого призначена пічь, а акож характеристикою матеріалів, що піддаються тепловій обробці (аналіз, форма, розміри й т.д.):

• паливо – природний газ;

• вид термічної обробки – відпал;

• виріб, що нагрівається – циліндричні заготовки;

• марка сталі - У12;

• хімічний склад – С = 1,1÷1,3%, Mn = 0,5÷0,8%, Si = 0,25÷0,5%, P i S не більше 0,045÷0,04%, Cr і Ni близько 0,3%;

• заготовки укладаються рядами на підставках

• висота підставки – не менше 400 мм;

• кількість виробів – 12 шт;

• загальна місткість печі – 80 т;

• розміри виробу – діаметр та довжина 0,83×1,35 м