книги из ГПНТБ / Блинов О.М. Основы металлургической теплотехники

более низкая температура в ней позволяет предупредить перегрев, пережог и сваривание (вследствие оплавления поверхности рядом лежащих заготовок) заготовок. То­ мильная зона позволяет также более точно довести тем­ пературу металла до заданной.

Методические печи, имеющие методическую, одну сварочную и томильную зоны называются трехзонными печами, а режим нагрева в них — трехступенчатым. Если в печи не одна, а две или три сварочные зоны, то она называется соответственно методической четырехзонной или пятизонной. В таких печах режим нагрева, так же как и в трехзонных, трехступенчатый, так как темпера­ тура в сварочных зонах практически одинакова.

Методические четырех- и пятизонные печи применя­ ют главным образом для нагрева слябов, представляю­ щих собой относительно тонкие заготовки, для которых не опасен форсированный нагрев.

По способу нагрева методические печи подразделя­ ют на печи с односторонним и двусторонним обо­ гревом.

При одностороннем обогреве заготовки в печи распо­ лагаются в ряд, соприкасаясь друге другом, и продвига­ ются по монолитному поду из огнеупорного кирпича. На­ грев осуществляется только сверху. Для ускорения на­ грева металла обычно предусмотрен и нижний обогрев заготовки. В печах с двусторонним обогревом снизу по всей длине методической и сварочной зон есть камера с самостоятельным отоплением, причем форма рабочего пространства нижней камеры примерно повторяет фор­ му верхней методической и сварочной зон. При нижнем обогреве заготовки продвигаются не по монолитному поду, а по специальным глиссажным (водоохлаждае­ мым) трубам, расположенным вдоль печи. Чтобы глиссажные трубы не прогибались под тяжестью нагреваемо­ го металла, снизу они поддерживаются поперечными во­ доохлаждаемыми трубами.

Водяное охлаждение труб необходимо для предотвра­ щения выхода их из строя под действием высоких тем­ ператур. Поскольку часть тепла топлива, подаваемого снизу, расходуется на нагрев воды, то в нижнюю часть сварочной зоны топлива дают несколько больше, чем в верхнюю. Например, для трехзонной методической печи с нижним обогревом топливо по зонам распределяется следующим образом: 55—60% в нижнюю часть свароч­

Глиссажные трубы методических печей с двусторон­ ним обогревом предусмотрены только в методической и сварочной зонах. В томильной зоне, так же как и в пе-

литным. Такая комбинированная конструкция пода обу­ словлена следующими причинами. В местах соприкос­ новения заготовки с водоохлаждаемыми трубами металл

пературы). Ликвидировать темные пятна на нижней по­ верхности заготовок можно только дополнительным на­ гревом. Для этой цели часть пода делают монолитным. Поэтому в печах с двусторонним обогревом томильная зона служит не только для выравнивания температуры по сечению заготовки, но и для ликвидации темных пятен.

В двухзонных методических печах с двусторонним обогревом для ликвидации темных пятен монолитной выполняют часть пода в сварочной зоне.

При нагреве в методических печах металл окисля­ ется, окалина отслаивается и скапливается на поду пе­ чи. Для увеличения срока службы пода его выкладыва­ ют из такого огнеупорного материала, который не взаи­ модействует с окалиной. Кроме того, передвигающийся

по поду металл оказывает сильное истирающее дейст­ вие, следовательно, огнеупорный материал должен хоро­ шо противостоять и истирающему действию металла. Этим требованиям хорошо удовлетворяют тальковый, магнезитовый и хромомагнезитовый кирпичи.

В зависимости от расположения заготовок методи­ ческие печи бывают однорядными и многорядными (двухрядными, трехрядными и т. д.). При нагреве заго­ товок большой длины их располагают по длине печи в один ряд. Размещение коротких заготовок в один ряд нецелесообразно, так как печь получается узкой и длин­ ной. Короткие заготовки чаще всего располагают в два или три ряда, причем расстояние между их торцами составляет 200—300 мм. Такой же величине равен за­ зор между концами заготовок и боковыми стенками печи.

Выдача заготовок из методической печи осуществля­ ется с торцевой или боковой ее сторон.

При торцевой выдаче заготовки выдаются через ок­ но, расположенное в противоположном от места посадки заготовок конце (торце) печи. Ширина окна выдачи равна внутренней ширине печи. В печах с торцевой вы­ дачей роль выталкивателя заготовок выполняет толка­ тель, с помощью которого заготовки проталкиваются че­ рез печь.

При боковой выдаче заготовки выдаются из печи че­ рез окно, расположенное в боковой стенке томильной зоны, самостоятельным выталкивающим устройством (выталкивателем). Печи с боковой выдачей применяют для нагрева заготовок шириной менее 100—12(Гмм, ког­ да трудно обеспечить строго поштучную выдачу загото­ вок. Печи с боковой выдачей требуют больших площадей при размещении в цехе. Однако они имеют определенные преимущества с точки зрения тепловой работы перед пе­ чами с торцевой выдачей. При торцевой выдаче окно выдачи расположено ниже уровня пода печи, поэтому через него подсасывается большое количество холодно­ го воздуха. Холодный воздух, во-первых, охлаждает рас­ положенные вблизи окна заготовки, во-вторых, способ­ ствует их интенсивному окислению.

Окалина, попадая на под, вызывает его зарастание и усложняет обслуживание печи. Указанные недостатки для печей с боковой выдачей проявляются в значитель­ но меньшей степени.

Площадь пода печи, занятая нагреваемым металлом, называется площадью активного пода.

Длина печи, на которой происходит нагрев металла, называется длиной активного пода.

При проектировании методических печей необходимо так выбирать длину печи, чтобы она не превышала мак­ симальной длины проталкивания. Максимальная длина проталкивания заготовок по горизонтальному поду оп­ ределяется опытным путем и равна 200—220 толщинам для заготовки, сечение которой близко к квадрату. Для слябов максимальная длина проталкивания состав­ ляет примерно 250 толщин. Если длина печи больше максимальной длины проталкивания, то при проталки­ вании нарушается горизонтальность расположения за­ готовок на поду, они вспучиваются. Если толщина заго­ товки менее 100—120 мм, то для обеспечения заданной производительности печи под делают наклонным. Мак­ симально допустимый угол наклона для печей с одно­ сторонним обогревом составляет 7°30", а в печах с дву­ сторонним обогревом — около 6°. При таком угле длина проталкивания составляет около 250 толщин заготовки, достаточную для обеспечения необходимой производи­ тельности печи.

Ширина (внутренняя) современных методических пе­ чей достигает 12,6 м, что позволяет нагревать в них за­ готовки длиной до 12 м.

Напряженность активного пода методических печей различных типов составляет 500—1200 кг/(м2-ч), а удельный расход тепла 1460—2700 кДж/кг, или 350— 650 ккал/кг.

Для отопления методических печей наиболее прием­ лемо газообразное топливо. При отсутствии газообраз­ ного топлива печи отапливают мазутом. Для методичес­ ких печей характерен концентрированный подвод боль­ шого количества топлива через небольшое число горе­ лок (или форсунок в случае отопления мазутом).

При отоплении печей газом, характеризуемым тепло­ той сгорания до 5900 кДж/м3, или 1400 ккал/м3, воздух для сжигания газа подогревается до 500—600° С в реку­

таких температурах подогрева газа и воздуха в качест­ ве топливосжигающих устройств используют инжекционные горелки, обеспечивающие коэффициент избытка

воздуха, равный примерно единице, и позволяющие мак­ симально использовать тепло топлива.

При сжигании топлива теплотой сгорания 5900— 7500 кДж/м3, или 1400—1800 ккал/м3, подогревают только воздух до 500—600° С в керамическом рекупера­ торе. Давление газа перед горелками должно состав­ лять примерно 1200—1800 мм вод. ст. Если давление га­ за меньше указанных величин, то можно применять вме­ сто инжекционных дутьевые горелки с полным предва­ рительным смешением.

При отоплении методических печей газом теплотой сгорания свыше 10000 кДж/м3, или 2400 ккал/м3, для сжигания газообразного топлива используют горелки типа «труба в трубе». При этом горелки томильной зо­

расхода топлива печи оборудуют металлическим трубча­ тым или радиационным рекуператорами для подогрева воздуха до 400—450° С. В некоторых случаях для этой цели используют керамический рекуператор, причем по­ догретый воздух из него к горелкам подается с помощью жаропрочного вентилятора (эксгаустера). Некоторые печи, отапливаемые газом, характеризуемым высокой теплотой сгорания, вообще не оборудуют рекуператора­ ми, а тепло уходящих дымовых газов используют в кот­ лах-утилизаторах.

Применение газа теплотой сгорания от 7500 кДж/м3, или 1800 ккал/м3, до 10000 кДж/м3, или 2400 ккал/м3, не­ желательно для отопления методических печей, так как использование инжекционных горелок нецелесообразно, поскольку они характеризуются очень узкими пределами регулирования количества топлива, проходящего через них, и большими габаритами. Горелки типа «труба в трубе» не могут обеспечить при сжигании газа с такой низкой теплотой сгорания необходимую температуру в печи без предварительного подогрева воздуха.

При отоплении методических печей мазутом для его сжигания используют форсунки высокого давления с двойным распыливанием. Вторичный воздух подогрева­ ют в трубчатом металлическом рекуператоре. Мазут ис­ пользуют и как основное, и как дополнительное топли­ во. Если мазут применяют как дополнительное топли-

Рис. 37. Методическая печь с торцевой посадкой и выдачей, отапливаемая с помощью инжекционньіх горелок.

— рольганг выдачи; 2—механизм для освобождения монолитного пода от заготовок; 3 — отбойник; 4 — ложное окно

рольганг

Рис. 40. Методическая печь с боковой посадкой и выдачей, отапливаемая с помощью горелок типа «труба в трубе»:

механизм для поштучной выдачи заготовок; 2 — рольганг выдачи; 5 —летки для уборки окалины; 4—желоб гидросмыва окалины; 5 — отбойник; 6 — ложное окно; 7 — толкатель