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

60%, в зону выдержки 15—19% всего вводимого в печь топлива. Переход с камерного режима работы на мето­ дический осуществляется либо отключением части горе­ лок (форсунок) в методической и томильной зонах, либо перераспределением топлива по горелкам (форсункам) без их отключения. Для разделения рабочего простран­ ства на зоны используют дополнительные подвесные пе­ регородки.

Угар металла в кольцевых печах, хотя и высок (0,5—• 1,0%), но все же меньше, чем в других печах. Удельная производительность при диаметре заготовок ПО—150 мм составляет 350—400 кг/(м2-ч) при удельном расходе теп­ ла 1670—2500 кДж/кг или 400—600 ккал/кг. Коэффици­ ент полезного действия кольцевых печей достигает 40—45%.

9. Колпаковые печи

Колпаковые печи применяют для светлой термической обработки рулонов холоднокатаной стальной ленты, для

ленты бывают одностопными (рис53) и многостопнымиСтопа представляет собой несколько поставленных один на другой рулонов и устанавливается на стенд (под) пе­ чи. Для обогрева торцов рулонов и быстрого нагрева всей стопы между рулонами закладывают так называе­ мые конвекторные кольца, которые позволяют газам проходить внутрь рулонов и обогревать их изнутри. Сверху стопа закрывается крышкой. Собранную стопу накрывают муфелем — колпаком из жаропрочной стали с двойными стенками. Если печь многостопная, то стопы устанавливают рядом друг с другом и для каждой пре­ дусмотрен муфель. Назначение муфеля — защитить на­ греваемый металл от окисляющего воздействия продук­ тов горения топлива. Для создания герметичности ниж­ ний торец муфеля опускают в песочный затвор. Под му­ фель по специальной трубке подается защитный газ, ко­ торый циркулирует с помощью циркуляционного венти­ лятора. В многостопных печах каждую стопу обслужива­ ет отдельный циркуляционный вентилятор.

Сверху стопу, закрытую муфелем, накрывают нагре-

Рис. 53. Одностопная печь для светлого отжига ленты в рулонах

вательным колпаком, футерованным огнеупорным кир­ пичом. В нижней части нагревательного колпака смонти­ рованы инжекционные горелки для сжигания газообраз­ ного топлива. Чтобы исключить местный перегрев муфе­ ля, перед горелками устанавливают защитные карбо­ рундовые пластинки — отбойники. Продукты сгорания отсасываются из печи специальным эжектором. В колпаковых печах газ сжигается и в радиантных трубах. Су­ ществуют электрические колпаковые печи для отжига ка­ чественных сталей. В них для создания равномерного нагрева электрические нагреватели распределены равно­ мерно по всей внутренней поверхности нагревательного колпака.

Циркуляционный вентилятор засасывает защитный газ из центральной полости стопы и подает его через кольцевую щель направляющего аппарата вверх вдоль стен муфеля. Поскольку расстояние между двойными стенками муфеля мало, то газ получает большую ско­ рость движения и интенсивно отбирает тепло от наруж­ ной стенки муфеля, которая обогревается продуктами сгорания. Затем газ поступает в конвекторные кольца,и проходя через них во внутреннюю полость стопы, омыва­ ет торцы рулона, нагревая их. Часть защитного газа омы­ вает наружную поверхность рулонов, также нагревая их.

Вмногостопных печах на стенде устанавливают от трех до восьми стоп рулонов в один или два ряда по ши­ рине стенда. Нагревательный колпак является общим для всех стоп.

Вколпаковых печах один нагревательный колпак одновременно

обслуживает сразу два—три стенда: на одном ведется нагрев метал­ ла, на другом — охлаждение под муфелем, на третьем сборка и раз­ борка стопы. Затем нагревательный колпак переносится мостовым краном на вновь собранную стопу и начинается период нагрева хо­ лодных рулонов. В это время рулоны, которые до того нагревались, охлаждаются под муфелем, а на третьем стенде, где рулоны охлаж­ дались под муфелем, начинается разборка охлажденных и сборка новых стоп. Такая работа вызвана тем, что термическая обработка рулонов стальной ленты (и листов) в колпаковых печах состоит из периодов нагрева и охлаждения. Так как период охлаждения дли­ тельнее периода нагрева, то один нагревательный колпак может об­ служивать два-три стенда.

Охлаждение рулонов осуществляют под муфелем в среде защитного газа, так как охлаждение на воздухе могло бы привести к окислению поверхности металла. При охлаждении до температуры, при которой металл может находиться на открытом воздухе, не окисляясь,

работки распушенных рулонов устанавливается друг на друга один или два рулона. Циркуляционный вентилятор просасывает газ через зазоры между витками ленты, в результате чего лента греется сразу по всей поверхно­ сти. Цикл отжига распушенных рулонов значительно меньше, чем тугосмотанных.

Недостатком применения распушенных рулонов явля­ ется их двукратная перемотка (до отжига и после него). Кроме того, увеличенный диаметр рулона в распушенном состоянии требует увеличения габаритов печей, а уста­ новка в стопу не более двух рулонов снижает производи­ тельность печей на единицу площади цеха. Поэтому при­ менение распушенных рулонов перспективно для термо­ химической обработки ленты, где необходимо использо­ вание всей поверхности ленты одновременно.

Одностопные колпаковые печи позволяют нагревать металл равномернее, чем многостопные (в последних стопы взаимно экранируют друг друга). Однако много­ стопные печи более экономичны. Их целесообразно при­ менять при массовом производстве, когда сортамент от­ жигаемого металла сравнительно невелик. Одностопные печи дают возможность быстрее переходить с одного ре­ жима термической обработки на другой, поэтому в них можно отжигать большее число марок стали.

На рис. 54 представлена колпаковая печь для светло­ го отжига листов, уложенных в стопу. Принципиально эти печи ничем не отличаются от рассмотренных выше печей для отжига ленты в рулонах. Однако в них отсут­ ствует циркуляционный вентилятор для создания интен­ сивного движения защитного газа под муфелем. Печи отапливают любым газообразным топливом, чаще всего смешанным газом теплотой сгорания 5860—10050 кДж/м3, или 1400—2400 ккал/м3. Топливо сжигается с помощью инжекционных горелок, расположенных на длинных сто­ ронах нагревательного колпака в нижней его части. Дымовые газы также отсасываются с помощью воз­ душных эжекторов. На некоторых печах для более рав­ номерного нагрева стопы листов в поду печи укладыва­ ют электрические нагреватели, которые подогревают ме­ талл снизу.

Масса садки в колпаковых печах для отжига листов составляет 80—120 т, удельная производительность до­ стигает 250—300 кг/(м2-ч) при удельном расходе тепла 1260—1400 кДж/кг, или 300—350 ккал/кг. Масса садки

трехстопных колпаковых печей 120 т. Производитель­ ность одностопных печей равна 1,2—2,0 т/ч при удельном расходе тепла 1260—1410 кДж/кг, или 300—350 ккал/кг. Производительность трехстопных печей с циркуляцией защитного газа составляет 3,5—3,7 т/ч при удельном рас­ ходе тепла 1178—1360 кДж/кг, или 280—320 ккал/кг.

10. Протяжные печи

Протяжные печи предназначены для термической или термохимической обработки рулонного тонколистового металла. В протяжных печах, в отличие от колпаковых, металл нагревается не в рулонах, а предварительно раз­ матывается и протягивается через печь по опорным ро­ ликам.

При термической обработке рулонов ленты или стоп листов в колпаковых печах не удается получить равно­ мерного нагрева металла, потому что различные участки металла находятся в различных температурных услови­ ях. Например, наружные витки рулона нагреваются до более высоких температур, чем внутренние; концам лис­ тов в пакете свойственна более высокая температура, чем середине. При обработке ленты в протяжных печах обес­ печивается равномерный ее нагрев как по ширине, так и по длине. Применение этих печей позволяет установить одинаковое взаимодействие атмосферы с поверхностью ленты, что необходимо при термохимической обработке.

Другая очень важная особенность протяжных печей состоит в непрерывности их работы. В отличие от кол­ паковых печей, которые работают периодически, в про­ тяжных печах лента обрабатывается непрерывно. Поэто­ му протяжные печи включают в состав непрерывных ли­ ний, в которых наряду с термической или термохимиче­ ской обработкой металла осуществляются предваритель­ ная очистка ленты, травление, нанесение различных по­ крытий и т. д.

Важным преимуществом протяжных печей перед Кол­ паковыми является и то, что все процессы термической и термохимической обработки одного слоя ленты проте­ кают гораздо быстрее, чем при обработке многослойной плотной упаковки, какой являются рулоны ленты (за ис­ ключением распушенных) и стопы листов. Поэтому цикл отжига в протяжных печах в несколько раз меньше, чем в колпаковых. Длительность обработки ленты в колпа-

ют при малом объеме производства. Для повышения про­ изводительности без увеличения длины печей часто при­ меняют двухрядные горизонтальные печи, в которых ро­ лики располагают в два ряда, одни над другими. Если ширина обрабатываемой ленты не превышает 800 мм, то по одному ряду роликов протягивается одновременно две или три ленты. В некоторых случаях, когда площадь в цехе не позволяет построить печь необходимой длины, используют многоэтажные горизонтальные печи, в кото­ рых лента протягивается в горизонтальном направлении несколько раз.

В горизонтальных печах обрабатывается лента тол­ щиной до 4—6 мм и длиной не более 150—200 м. Скорость протяжки ленты через печь не превышает 2 м/с. При большей скорости протяжки и длине ленты возникают затруднения с центрированием ее при движении через печь.

На рис. 56 показана камера нагрева вертикальной протяжной печи с радиантными трубами для светлой термической обработки ленты. Обрабатываемая лента многократно протягивается по вертикально расположен­ ным каналам (ходам), поступая из одного хода в другой. При своем движении лента огибает поворотные ролики, находящиеся в верхней п нижней частях ходов. Эти же ролики служат и опорой при натяжении ленты.

Наличие большого числа поворотных роликов упро­ щает центрирование ленты в печи и позволяет обраба­ тывать ленту длиной до 1000 м со скоростью протяжки до 10 м/с. Поэтому вертикальные печи чаще всего применя­ ют при большом объеме производства ленты. Однако в этих печах нельзя обрабатывать ленту толщиной более 1 мм. В этом случае необходимо увеличивать диаметр роликов во избежание резких перегибов ленты и меха­ нических повреждений. Увеличение диаметра роликов связано с увеличением габаритов печи и рядом чисто конструктивных трудностей.

Протяжные печи как горизонтальные, так и вертикальные, вхо­ дят в состав непрерывных линий, у которых различают головную часть, собственно печь и хвостовую часть.

В головной части линии устанавливают оборудование, необходи­ мое для подготовки ленты к термической или термохимической обра­ ботке. Сюда относятся (по ходу движения ленты) два разматывателя рулонов с тянущими роликами, ножницы для обрезки концов лен­ ты, сварочные машины для сварки концов ленты. Размотку рулонов, обрезку и сварку концов ленты осуществляют (как весь процесс об­ работки) автоматически. Перед подачей ленты в печь ее поверхность

очищается в специальных устройствах от загрязняющих веществ Существуют различные способы очистки поверхности: мойка в рас­ творах различных веществ, электролитическая очистка и т. д. После моющего устройства лента попадает в устройство для сушки, где с ленты удаляется влага, осевшая на ней в моющем устройстве. Су­

шку обычно выполняют обдувкой ленты струями подогретого воз­ духа.

Перед самой печью устанавливают так называемое петлевое уст­ ройство: петлевую башню, петлевую яму или горизонтальное петле­ вое устройство. Назначением петлевого устройства является создание необходимого запаса ленты для обеспечения непрерывной работы всей линии в момент сварки конца первого рулона с началом второ­ го. В момент сварки рулонов на какое-то время прекращается пода­ ча ленты с нового рулона и для того, чтобы лента не останавлива­ лась в печи (остановка в печи приводит к неравномерной обработке), перед печью создается запас ленты в виде петли. Этот запас выби­ рают в момент сварки концов ленты. После пуска разматывателя ленту некоторое время подают с повышенной скоростью для создания запаса ее в петлевом устройстве. После того как петля образовалась, протяжка ленты идет с нормальной скоростью.

В хвостовой части линии устанавливают хвостовое петлевое уст­ ройство, ножницы для вырезки сварных швов из ленты и два сматывателя. Хвостовое петлевое устройство необходимо для принятия ленты в тот момент, когда происходит переход от одного сматывателя к другому. После пуска сматывателя намотка ленты на него осуществляется с повышенной скоростью для выбора запаса ленты из петлевого устройства. Таким образом, если петлевое устройство головной части линии всегда заполнено лентой и пустое только в момент сварки концов ленты (остановки разматывателя), то петле­ вое устройство хвостовой части всегда пустое и заполнено лентой только при смене сматывателей. Такая работа петлевых устройств обеспечивает непрерывную протяжку ленты через печь с постоянной скоростью.

В головной и хвостовой частях непрерывной линии предусмот­ рены также устройства для натяжения ленты с регуляторами натя­ жения и устройства для центрирования ленты.

Состав оборудования головной и хвостовой частей линии в за­ висимости от назначения и конструкции может изменяться: сокра­ щаться или дополняться. Например, при темной обработке ленты очистку поверхности ленты от примесей и сушку ее выполняют в камере окислительного нагрева продуктами сгорания газообразного топлива, и поэтому отпадает необходимость в устройствах для очист­ ки и сушки ленты. В линиях, предназначенных для покрытия поверх­ ности ленты цинком или алюминием, в хвостовой части дополнитель­ но предусмотрены ванны с расплавленным цинком или алюминием и вспомогательное оборудование к ним.

Собственно протяжная печь состоит из камеры нагре­ ва, камеры выдержки, камеры замедленного охлаждения и камеры ускоренного охлаждения. В камере нагрева лента нагревается до заданной температуры, значение которой задается режимом обработки. Разность между температурой печи и конечной температурой нагрева ме­ талла для обеспечения точности нагрева колеблется для