книги из ГПНТБ / Бельский, В. И. Промышленные печи и трубы учеб. пособие
.pdfв) Методические, рабочее пространство которых вытянуто в длину. Нагрев материалов в них происходит по принципу про тивотока. Тепло в печь подается с одного конца, а материал, поступающий с противоположного торца, непрерывным потоком движется навстречу продуктам горения, отводимым у места за-
а.) 6) S)
Рис. 41. Классификация промышленных печей по конфигурации рабочего про странства
а — камерная; |
б — проходная; |
в — методическая; г — |
камерная с выдвижным подом; |
д — с вращающимся кольцевым |
подом; е — шахтная; ж |
— цилиндрическая вращающаяся; |
|
з ~ туннельная; |
и — муфельная |
|
|
грузки материалов. При этом по мере продвижения по печи ма териал нагревается, а продукты горения, отдавая свое тепло ма териалу (и частично стенкам печи), охлаждаются.
г) С выдвижным подом, представляющие собой камерную печь, у которой для удобства загрузки и выгрузки материалов под выдвигается.
д) С вращающимся подом или карусельные — кольцевые и тарельчатые, в которых нагреваемый материал неподвижно ле жит на поду, а под, вращаясь, передвигает его по рабочему про странству.
е) Шахтные, рабочее пространство которых расположено вер тикально. Материал загружается в них сверху, а удаляется снизу.
ж) Цилиндрические вращающиеся, представляющие собой расположенный под небольшим углом вращающийся цилиндр. Материал в процессе нагрева, непрерывно перемешиваясь, по степенно проходит от верхнего загрузочного конца к нижнему, где и выдается из печи.
з) Туннельные с рабочим пространством в виде длинного ка нала; материал передвигается по печи на вагонетках.
Иногда материал для предохранения от непосредственного
І 2 0
соприкосновения с продуктами горения помещается в закрытую со всех сторон камеру-муфель. Муфель обогревается снаружи и передает тепло нагреваемому материалу (рис. 41,и).
По способу использования тепла отходящих дымовых газов
а) Рекуперативные, в которых тепло отходящих газов ис пользуется для подогрева воздуха или воздуха и газа в рекупе раторах.
б) Регенеративные, в которых для тех же целей вместо ре куператоров применяются регенераторы.
в) Печи без использования тепла отходящих газов.
Хотя тепло отходящих газов печей используется часто и для подогрева воды или получения пара в котлах-утилизаторах, но эти устройства находятся, как правило, вне печи, на конструкции самой печи не отражаются и поэтому ее не характеризуют.
В печах с механизированным передвижением материалов к характеристике печи добавляют метод передвижения материалов, например: термическая проходная конвейерная печь, нагрева тельная методическая газовая печь с шагающими балками и т. п.
§ 16. НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ ПЕЧИ
Нагревательные печи предназначены для нагрева металла перед ковкой, штамповкой или прокаткой. При нагреве черных металлов температура в печах в зависимости от марки стали до стигает 1350—1400° С, а в отдельных случаях 1500°С. В печах для нагрева цветных металлов температура равняется 500— 950° С. Рабочее пространство нагревательных печей выкладыва ют из шамотного или высокоглиноземистого кирпича. В печах с температурой выше 1400°С свод выполняют из динасового кирпи ча. В процессе нагрева поверхность металла окисляется и окали на, попадая на под, взаимодействует с ним, образуя жидкий шлак, в дальнейшем застывающий на подине с образованием на стылей. Чтобы избежать такого явления кладку верхних рядов подины выполняют из шлакоустойчивого талькового, магнезито вого или форстеритового кирпича или делают хромитовую на бивную подину.
В последние годы вместо кладки из кирпича иногда применя ют сборный жаростойких бетон.
Камерные и щелевые печи
Камерные печи для нагрева мелких и средних заготовок ши роко распространены в кузнечных цехах. Нагреваемый матери ал загружают на под печи и вынимают через рабочие окна (одно или несколько), расположенные в стене с одной стороны печи
121
J 2 2
(иногда с двух противоположных сторон) и закрываемые заслон ками. Мелкие заготовки загружают и выгружают вручную, тя желые — при помощи специальных загрузочных механизмов.
Типовая камерная нагревательная печь конструкции Тепло проекта (рис. 42) предназначена для нагрева металла под ковку и штамповку. Она работает на природном газе. Загрузка и вы грузка металла осуществляется через рабочее окно, расположен-
~ÄT^ |
і £ |
Рис. 43. Камерная щелевая печь
I— щель; 2 — экран; 3 — инжекционная горелка; 4 — рекуператор; 5 — вытяжной зонт
ное с переднего торца печи. Горелка находится-с боковой сто роны печи. Печь не имеет отдельной топки. Горение происходит непосредственно в рабочем пространстве печи. Продукты горе ния отводятся через каналы, устроенные в боковых стенах печи, вверх, под зонт. Футеровка стен и свод рабочего пространства выложены из шамотного кирпича марки ША, под — из талько магнезитового кирпича. Для уменьшения потерь тепла в окружа ющую среду стены, под и свод изолируются диатомитовым кир пичом. Так как диатомитовый кирпич можно применять при тем пературе не выше 900° С, то для снижения температуры на сты ке диатомитовой кладки с футеровкой между ними предусмотрен слой легковесного шамота марки БЛ-1,0. Кладка печи заключена в сварной каркас из профильной стали с обшивкой из листовой
123
стали толщиной 4 мм. Для обеспечения нормальных условий ра боты обслуживающего персонала рабочее окно печи имеет водоохлаждаемые раму и заслонку, а снаружи стен печи предус мотрены навесные защитные панели из листа толщиной 2 мм, окрашенные алюминиевой краской. Механизм подъема заслонки пневматический. Печи иногда оборудуют рекуператорами для подогрева воздуха; его располагают вверху под зонтом. Анало гичные печи строят и с отводом отходящих газов в боров.
Для нагрева концов длинных заготовок применяют щелевые печи (рис. 43), отличающиеся от описанной выше камерной печи тем, что в их передней стенке вместо рабочего окна предусмат ривается щель, через которую засовывают концы заготовок. Для уменьшения потерь тепла щель делают по возможности неболь шой высоты. Перед печью устраивают теплоизолированный или охлаждаемый водой экран. В пространство, образованное меж ду экраном и печью, уходят дымовые газы.
Нагрев очень крупных слитков массой в несколько десятков тонн производят в камерных печах с выдвижным подом, который облегчает посадку и выдачу слитков из печи. Конструкция печи аналогична описанной ниже термической печи с выдвижным по дом (см. рис. 55). Загрузку слитков на под и съем их производят мостовым краном при выдвинутом из печи поде.
Методические и полуметодические печи
Камерные печи обычно имеют низкий коэффициент полезного действия, так как газы уходят из камеры при очень высокой тем пературе (несколько выше температуры нагрева металла). Кро ме того, затруднена загрузка и выгрузка заготовок среднего и крупного размера. В связи с этим широкое распространение для нагрева заготовок среднего и крупного размера правильной фор мы, обеспечивающей возможность проталкивания их по поду пе чи, получили методические печи с толкателями (рис. 44, 45). Ме талл загружается в одном конце методической печи, толкателем проталкивается по печи и выдается в другом. При этом металл, двигаясь навстречу продуктам горения, постепенно (методиче ски) нагревается, а продукты горения остывают и уходят из за грузочного конца печи при температуре 700—1000° С. Окно для выдачи заготовок располагается в боковой стене печи (печи «с боковой выдачей») или в торцовой стене (печи «с торцовой выда чей»). Для выдачи заготовок из печи с боковой выдачей у рабо чего окна устанавливается выталкивающий механизм.
По температурному режиму методические печи делятся на двухзонные и трехзонные. У двухзонных печей рабочее простран ство подразделяется на методическую низкотемпературную часть, где происходит подогрев металла, и сварочную высокотем пературную часть, где осуществляется окончательный нагрев его.
В трехзонных печах помимо методической и сварочной частей
124
3 -5
Рис. 44. Полуметодическая нагревательная печь
а — методическая зона; б — сварочная зона; 1 — загрузочное окно; 2 — стелюги; 3 — желоб; 4 ~ рабочее окно; 5 — горелки; 6 — рекуператор; 7 — отверстие для термопары
125
326
имеется еще так называемая томильная зона, в которой поддер живается температура на 40—60° выше конечной температуры нагрева металла. В томильной зоне происходит выравнивание температур поверхностных и внутренних слоев нагреваемых за готовок, разность которых при быстром нагреве заготовок в сва рочной зоне достигает большой величины.
Двухзонные методические печи небольшой длины (3,6—6 м), применяемые в кузнечных цехах для нагрева мелких заготовок, называют п о л у м е т о д и ч е с к и м и пе ча ми . На рис. 44 по казана полуметодическая толкательная двухзонная печь с реку ператором, боковой выдачей заготовок и отводом отходящих га зов вверх. Нагреваемые заготовки лежат в ней непосредственно на поду и обогреваются только сверху и с торцов. Заготовки по даются в печь через загрузочное окно толкателем, проходят че рез печь, нагреваются и выдаются через боковое рабочее окно выталкивателем. Для облегчения передвижения заготовок в ме тодической и начале сварочной части в поду проложены стелю- ги-брусья из жаропрочной стали. По оси окна выдачи проложен водоохлаждаемый желоб, по которому осуществляется выталки вание заготовки. Стены и свод печи выполнены из шамота марки ША, под — из хромомагнезита. В качестве изоляции применены диатомитовый кирпич и легковесный шамот марки БД -1,3. Печь работает на природном газе. Горелки расположены с торца и с боков печи. Отходящие газы через отверстие в своде уходят в рекуператор для подогрева воздуха и далее под зонт. Аналогич ные печи строят и с отводом отходящих газов в боров. Каркас печи — сварной со сплошной обшивкой стальным листом. Печь устанавливается непосредственно на полу цеха и не имеет фун дамента.
Показанная на рис. 45 и 46 методическая печь с торцовой вы дачей заготовок имеет три зоны нагрева — методическую, сва рочную и томильную. В методической и сварочной частях печи заготовки передвигаются по глиссажным трубам и обогревают ся также и с нижней стороны, в томильной — они передвигаются по стелюгам, заложенным в под, и обогреваются только сверху и с торцов. Нагреваемые заготовки подают рольгангом к загру зочному окну и проталкивают по печи толкателем. Они запол няют по длине весь под, поэтому при загрузке очередной заго товки в печь крайняя заготовка на противоположном конце печи автоматически выталкивается из томильной зоны и по наклонной водоэхлаждаемой плите выдается через торцовое окно из печи на рольганг, подающий ее к прокатному стану.
В сварочной и методической частях предусмотрен самостоя тельный подвод тепла как сверху, так и под глиссажные трубы. По числу мест подвода тепла (1 — в томильную и по 2 в свароч ную и методическую части) печь называется «пятизонной». Она отапливается смешанным (коксо-доменным) газом и оборудова на инжекционными горелками. Отходящие газы уходят через ды-
127
В-В *вгвв
|
Рис. 46. Пятизонная методическая |
печь (поперечные разрезы) |
|
, |
гпиггяжные трубы- |
2-с т е л ю ги ; .1 - опорные трубы; |
4 — монолитная подина; 5 — горелочные отверстия; 6 — подвесной |
свод! 7 |
- рекуператор; 8 - |
кирпичные столбики; 9 _ газопровод, |
10 — ложные окна |
9—294 |
129 |
мовой пролет в загрузочном конце печи в рекуператор для подо грева воздуха из изделий с четырьмя отверстиями и далее в бо ров и дымовую трубу. В борове установлен металлический труб чатый рекуператор для подогрева газа.
Воздух подается под рекуперативную насадку. Пройдя реку перативную насадку, нагретый воздух по каналу попадает в фу терованные металлические воздухопроводы, подающие его к го релкам. Подогретый газ подается к горелкам также по футеро ванным газопроводам. Глиссажные трубы лежат на поперечных охлаждаемых водой трубах, опирающихся на стояки из труб, тоже охлаждаемых водой. Глиссажные и поперечные трубы для уменьшения потерь тепла изолированы жаростойким бетоном, опорные стояки заключены в кирпичные столбики.
Окалина из печи убирается через воронку в вагонетку, про ходящую по туннелю под печью. Для ремонтных целей в стенах печи предусмотрены ложные окна, закладываемые кирпичом.
Стены печи в методической части и рекуператор выложены из шамотного кирпича марки ШБ, в сварочной и томильной зо нах они футерованы каолиновым кирпичом, из него же выполнен подвесной свод. Выстилка в сварочной части и под в томильной выполнены из хромомагнезитового кирпича; горелочные камни— из высокоглиноземистого огнеупора. Изоляционная кладка пре дусмотрена из легковесного шамота и диатомитового кирпича.
На заготовках, проталкиваемых по охлаждаемым водой глиссажным трубам, в местах прохождения труб остаются темные полосы (менее нагретые, чем остальной металл), которые пол ностью не ликвидируются в томильной зоне и вредно сказыва ются в процессе проката заготовки. В последние годы начали применять «теплые» глиссажные трубы, имеющие керамическую прокладку между водоохлаждаемыми трубами и стальными на кладками, по которым передвигаются слитки, а также строить печи с шагающим подом.
Преимуществом печей с шагающим подом по сравнению с методическими толкательными печами помимо этого являются: а) возможность располагать заготовки на некотором расстоянии друг от друга, благодаря чему металл нагревается с трех сторон, что значительно ускоряет и улучшает качество нагрева, а также в связи с сокращением времени пребывания металла в печи уменьшает окалинообразование; б) возможность нагрева метал ла различной толщины без постепенного перехода от большей толщины к меньшей, и наоборот; в) возможность при ремонтных работах и других длительных остановках (например, на празд ничные дни) легко разгрузить печь, в то время как разгрузка печей с толкателем — сложная, требующая затраты большого количества ручного труда работа; г) при вынужденных кратко временных остановках нагреваемый металл из самой горячей зо ны можно вернуть в зону подогрева, тем самым исключив боль шое окалинообразование.ОЗІ
ІЗО