Тепловая экономичность, а следовательно, и к. п. д. определяются многими факторами: технологическим процессом, типом и конструк цией печи, видом топлива, режимом работы, степенью автоматиза ции и другими факторами. Невысокий к. п. д. газовых (и вообще пламенных) печей объясняется в первую очередь большими потерями тепла с отходящими дымовыми газами. К. п. д. печи тем выше,
чем глубже используется тепло газов для нагрева |
материала, чем |
в большей степени регенерируется тепло отходящих |
газов в рабо |
чую камеру (посредством нагрева воздуха, идущего на сгорание газа), чем меньше рассеяние тепла в окружающую среду и чем больше загрузка печи.
Схема электрического нагрева очень сложна (рис.96). Природный газ или мазут сжигается под паровыми котлами тепловой электри-
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 96. |
Схема |
э л е к т р и ч е с к о г о |
нагрева |
на |
п р и м е р е |
к у з н е ч н о г о цеха: |
ПК |
— п а р о в о й котел |
в ы с о к о г о д а в л е н и я ; |
ПП |
— п а р о п е р е г р е в а т е л ь ; |
Л Г — п а р о в а я т у р б и н а |
ЭГ |
— э л е к т р и ч е с к и й |
г е н е р а т о р ; |
ВП |
— вторичный |
п е р е г р е в а т е л ь |
пара; К — к о н д е н с а т о р ; |
КН, |
ПН, |
и ЦН |
— (соответственно) |
к о н д е н с а ц и о н н ы й , питательный |
и ц и р к у л я ц и о н н ы й н а |
сосы; ТПВ |
— т р а н с ф о р м а т о р |
повысительный; |
Г Я Д — т р а н с ф о р м а т о р |
понизительный; |
ПрЧ |
— |
п р е о б р а з о в а т е л ь частоты; |
И |
— и н д у к т о р ; КП |
— м е х а н и ч е с к и й пресс д л я ковки; |
Н |
и Т |
— |
агрегаты |
д л я нагрева и |
т е р м о о б р а б о т к и |
п о к о в о к |
|
|
|
|
ческой станции (ТЭС), на которой |
электрическая |
энергия |
выраба |
тывается паротурбогенераторами |
|
за счет преобразования |
некото |
рой доли химической энергии топлива. |
|
|
|
|
Выработанная |
электроэнергия |
многократно |
трансформируется: |
сначала |
повышается |
напряжение |
для высоковольтной передачи |
на |
большое расстояние — до районной понизительной подстанции, за тем для передачи с меньшим напряжением — от районной до завод
ской подстанции, затем снова |
трансформируется |
(до 380—500 в |
и более) и с этим напряжением |
подводится к электрическим печам. |
В зависимости от типа электрической печи возможна |
дополнительная |
трансформация электрической энергии: при прямом нагреве уста навливается трансформатор, понижающий напряжение до 5—20 в и выше, при индукционном нагреве требуется преобразователь частоты, повышающий промышленную частоту тока с 50 до 2000 гц и более. При каждой трансформации теряется часть энергии: в мощ
ных 2—4%, в менее мощных 4—5%, в преобразователях |
частоты |
до 20—25%, в сетях до 10—Т5%. Общие электрические |
потери |
могут быть весьма большими. К. п. д. сети от электрического |
генера |
тора до электротермической установки составляет величину порядка
т)с е т |
0,80 -г- 0,85. |
|
Устройство самой электрической паротурбинной станции довольно |
сложно. Для повышения тепловой экономичности паровые котлы,
турбины, паропроводы и другое оборудование в настоящее время строятся на высокие начальные параметры пара 140 ат и 565° С; осваивается также сверхкритическое давление пара 300 ата и 580° С. В ближайшие годы будут строиться главным образом крупные паротурбинные конденсационные электростанции мощностью 600 —
|
|
|
1200 тыс. квт |
и выше (до 2400 тыс. квт), имеющие хорошие технико- |
экономические |
показатели. Строительство таких станций позволит |
снизить расход условного топлива на |
отпущенный киловатт-час |
до 340—360 г, т. е. повысить к. п. д. с |
.с = 0,25 до 0,35. После |
|
Р |
|
|
Рис . |
97. |
П р и н ц и п и а л ь н ы е схемы э л е к т р о т е р м и ч е с к и х |
7 |
_J |
|
|
у с т р о й с т в |
(к. п. д . |
и |
р а с х о д |
э н е р г и и |
приведены |
д л я |
|
|
|
|
нагрева стальных |
заготовок): |
|
|
|
а — печь с о п р о т и в л е н и я (W |
= |
1150 |
1250 |
к в т - ч / т , |
т)э п |
= |
0,18 |
0,22); |
б — у с т р о й с т в о |
д л я к о н т а к т н о г о |
нагрева |
(W |
= |
300 — 500 |
к в т - ч / т , |
^ |
п |
= |
0,45 |
-ь 0,80); |
е — у с т р о й с т в о |
д л я и н д у к ц и о н н о г о |
нагрева |
|
= |
400—500 |
к в т - ч / т , |
Т|э п |
= |
0,45—0,60); г |
— д у г о в а я |
печь |
освоения котлов и турбин на сверхвысокие начальные параметры к. п. д. возрастет до 45%. Первоначальные затраты на сооружение тепловых станций без линий передач, отнесенные к 1 квт, составляют в настоящее время (с турбоагрегатами 50—100 тыс. квт) 130,0— 150,0 руб/квт с тенденцией снижения при более крупных агрегатах до 80,0—100,0 руб/квт. Срок строительства примерно 5 лет с тен денцией снижения при использовании скоростных методов строи тельства до 3 лет. На ТЭЦ, расположенных в городах и при крупных заводах, благодаря применению теплофикационного цикла, общее
полезное использование топлива повышается до %эц |
40 -н 60%. |
В электрических печах электрическая энергия |
превращается |
в тепло, передаваемое нагреваемому материалу. Этот процесс также связан с потерями энергии. Общий к. п. д. электротермической
установки |
представляет |
произведение |
Лэ. п = |
Wb . |
|
( V I |
где Г|т — тепловой к. п. д. печи; |
т]э — электрический |
к. п. д. |
Так, при нагреве |
стальных заготовок перед ковкой получаются |
следующие значения |
к. п. д.: |
в установках для прямого нагрева (при пропускании через заго
товки тока) т)э п составляет до 0,70—0,80 |
(рис.97), а расход |
энергии |
300—330 квт ч/т; |
|
|
|
|
при индукционном нагреве г)э .п = 0,52 — 0,77, |
а |
расход энергии |
350—450 квт ч/т. В этом случае электрический |
к. п. д. изменяется |
в пределах |
т)э = 0,70 -=- 0,75, а тепловой |
к. п. д. т)т = 0,70 |
ч- 0,90; |
в печах |
сопротивления показатели |
наихудшие: |
т]э п = |
0,18 -г- |
ч-0,22, а расход энергии 1150—1250 квт ч/т.
Однако приведенные показатели могут быть улучшены за счет проведения следующих мероприятий: увеличения единичной мощ ности агрегатов, что позволяет снизить тепловые потери на единицу продукции; повышения скорости нагрева, что может быть достигнуто увеличением удельной мощности; замены печей садочного типа методическими, что начинает находить широкое применение в электро печах сопротивления и в индукционных нагревательных установках; применения рекуперации, когда тепло выгружаемых изделий исполь зуется для подогрева новой партии; снижения тепловых потерь за счет изготовления печей из огнеупорных и теплоизоляционных материалов с повышенными характеристиками; применения более экономичных преобразователей теплоэнергии.
Все перечисленные выше методы позволяют улучшить к. п. д. электротермических установок на 15—20%.
Сравнение газовых и электрических печей по расходу топлива и по стоимости топлива и электроэнергии
Для сравнения газовой и электрической печей одинаковой производительности предположим, что они одинаково успешно обес печивают технологический процесс и в равной степени надежны.
Допустим, |
что на |
тепловой электростанции под котлами, |
как |
и |
в печи, сжигается мазут или природный газ. |
|
|
|
Полезный расход |
тепла |
на собственно технологический |
процесс |
в электрической |
печи, отнесенный |
на 1 т продукции, будет |
|
|
Q = |
( 8 6 0 № г | э |
+ |
<2ЭКЗ) т]т |
ккал/т, |
|
|
|
(VIII.2) |
здесь |
W — удельный расход энергии на электротермическую уста |
|
|
новку, включая печной трансформатор или преобра |
|
|
зователь частоты, квт-ч/т; |
|
|
|
|
г)э |
— электрический |
к. п. д. |
печи; |
развивающихся |
в |
<2экз — тепло |
экзотермических |
реакций, |
|
|
печи при технологической обработке материала, |
|
|
ккал/т; |
|
|
|
|
|
|
|
|
т]т |
— тепловой к. п. д. электрической |
печи. |
|
|
Удельный расход природного газа на электростанции |
|
|
Ь, |
|
8 6 0 Г |
|
|
Q |
СэкзЧт |
i3/m, |
|
|
(VIII.3) |
э |
|
нЛэ.С^С! |
|
|
^ э . с Ч с е т ^ э . п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
:ет |
|
|
|
|
|
|
|
|
где QJJ — теплота |
|
сгорания |
топлива. |
|
|
|
|
16* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
243 |
Удельный расход газа в эквивалентной пламенной печи найдется из уравнения
|
|
ЬпФн'Пп.п = |
Q — <2экзТ1п.п, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(VIII.4) |
|
|
откуда |
Ьп |
= |
^ - ^ э и з Л п . п , М з / Т ) |
|
|
|
|
|
|
( У Ш |
5 |
) |
|
г Д е |
Л п . п — к - |
п |
- |
Д- |
пламенной |
печи. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сравнивая |
уравнения |
(VIII.3) |
и (VIII.5), можно установить соот |
|
ношения |
между удельными |
расходами |
топлива |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
_6п |
|
Q — ФэкзЛп. |
Л». сЛс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ьэ |
|
Q |
|
ФэкзНт |
Ч п. п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(VIII.6) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Во |
многих |
нагревательных |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
процессах, |
например |
|
при нагреве |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
металла и |
|
|
«Зэкз |
|
Q и тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
уравнение |
(VIII.6) |
|
упрощается |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
•Пэ. |
|
|
|
(VIII.7) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ьэ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Даже |
для |
сталеплавильных |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
процессов |
множитель |
в |
квадрат |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ных скобках |
приблизительно ра |
|
Рис . |
98. Т е п л о в а я |
экономичност ь газо |
вен |
1,02—1,05 и не сильно |
влияет |
|
на |
выводы, |
полученные |
из про |
|
вого |
|
э л е к т р и ч е с к о г о |
нагрева . |
График |
|
д л я |
расчета: |
|
|
|
|
|
|
|
|
стого |
выражения (VIII.7). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/ — област ь |
г а з о в ы х |
печей; |
|
о б л а с т ь |
|
Из этого уравнения следует, что |
|
э л е к т р и ч е с к и х печей |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
удельные расходы газа на электро |
|
станции и в пламенной |
печи |
будут одинаковыми, если соотношение |
|
|
= |
1, и в |
|
этом |
случае |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лп.п = |
ЛсетЛэсПэ- п = |
Лобщ- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(VIII.8) |
|
|
На |
рис. 98 графически |
изображено уравнение |
(VII 1.7) для сред |
|
них значений к. п. д. электростанции |
конденсационного типа |
т)э с = |
= 0,30 и к. п. д. сети (включая повышающие и понижающие трансфор маторы) г|с е т = 0,85.
Пересечение наклонной прямой с линией •—- = 1 делит график на две части: область газовых печей и область электрических печей.
|
Газовые печи по расходу топлива выгодны при значениях |
Чэ.п |
|
"Цп.п |
|
|
4, электрические печи выгодны при отношении •Пэ.п
•Пп.п
Значения к. п. д. даны в табл. 17 и 18, пользуясь которыми можно проанализировать тепловую экономичность разных процессов на грева.
Т а б л и ц а |
18 |
|
|
|
|
|
|
Приближенные |
величины расхода |
электроэнергии и к. п. д. |
|
для некоторых |
электрических печей |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У д е л ь н ы й р а с х о д |
|
В и д т е х н о л о г и ч е с к о г о |
Т и п у с т р о й с т в а |
|
э л е к т р о э н е р г и и , |
|
|
квт - ч/т (пр и |
К- п. д . |
|
п р о ц е с с а |
|
|
и с п о с о б |
н а г р е в а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н о м и н а л ь н о й |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н а г р у з к е ) |
|
Нагрев стальных загото |
Индукционный |
нагрев |
300—450 |
|
вок перед прокаткой фа |
небольших заготовок |
|
|
|
сонной |
стали |
|
|
|
|
|
|
|
|
Нагрев стальных загото |
Печи сопротивления |
|
1150—1250 |
0,18—0,22 |
вок перед ковкой |
|
|
Индукционный |
нагрев |
300—350 |
— |
|
|
|
|
Контактный |
нагрев |
|
300—500 |
|
|
|
|
|
— |
Отжиг в защитной |
атмо |
Конвейерные |
|
печи |
со |
330—400 |
— |
сфере |
|
|
|
противления |
|
|
|
|
|
Закалка |
в защитной |
ат |
То же |
|
|
|
380—430 |
0,32—0,36 |
мосфере |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Отпуск в защитной атмо |
Камерные печи сопротив |
300—400 |
0,32—0,43 |
сфере |
|
|
|
ления |
|
|
|
|
|
Плавка специальных ста |
Индукционные |
печи |
ем |
600—700 |
0,50—0,65 |
лей при твердой завалке |
костью более |
5 т |
|
|
|
- |
|
|
|
Дуговые печи |
|
|
400—600 |
|
Обжиг |
строительного |
Туннельные |
печи сопро |
1000—1200 |
0,20—0,28 |
кирпича |
|
|
|
тивления |
|
|
|
(на 1000 шт.) |
|
Обжиг технического фар |
Двухканальные |
печи со |
2200—4000 |
0,15—0,30 |
фора |
|
|
|
противления |
|
|
|
|
|
Обжиг |
хозяйственного |
То же |
|
|
|
4000 |
0,15 |
фарфора |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обжиг |
санитарного |
|
фа |
» |
|
|
|
1600—1800 |
0,18—0,22 |
янса |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Варка стекла |
|
|
Ванные печи |
с |
контакт |
— |
0,46 |
|
|
|
|
ным нагревом |
|
|
|
|
Плавка |
чугуна |
|
|
Индукционные печи про |
550—650 |
0,50—0,65 |
|
|
|
|
мышленной частоты |
|
|
— |
Плавка |
алюминиевых |
То же |
|
|
|
580—670 |
сплавов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Напомним, что к. п. д. пламенной печи (технологической) пока зывает долю полезного расхода тепла на собственно технологический процесс от общего количества подведенного тепла
*1пп = |
~ |
• |
( V I I I . 9 ) |
К. п. д. может быть повышен за счет пара, выработанного в котлеутилизаторе и в системе испарительного охлаждения путем отвода горячего воздуха в сушила и т. д. В этом случае общий (энергети ческий или тепловой) к. п. д. будет
= |
Q + QCTOP |
( V I I I . Ю ) |
Тепловой к. п. д. электрической печи определяется из уравнения (VII 1.3)
Т ) т = |
8 6 0 Щ Э + <Ээкз ' |
(VIII. 11) |
При снабжении электроэнергией от ТЭЦ общая тепловая эко номичность повышается за счет отпуска из отборов турбин пара низких параметров для технологических нужд и теплофикации жилищ. Расход топлива на ТЭЦ определяется только потребностью в электроэнергии W, квт, так как тепловые потребители снабжаются теплом, полученным на базе выработки энергии. Если при этом заменяется работа промышленной котельной, действовавшей на том же топливе (природном газе), то удельный расход газа сокращается до величины
Ь'э = ЬЭ-АЬЭ |
= ( l - ^ l f ^ ) b 3 |
Q l , |
(VIII.12) |
где % Э ц — общий |
коэффициент |
теплоиспользования ТЭЦ; |
•Пэ. с — к - п - |
Д- цикла по выработке электроэнергии; |
т)к |
у — к . п. |
д. промышленной |
котельной. |
|
Если |
принять |
% Э ц = 0,45, |
г)э с |
= 0,28, т]к у = 0,85, |
то эко |
номия от выработки тепла будет |
|
|
АЬЭ |
= °'4 5 ~5 °'2 8 b3Ql = 0,20baQ$, |
|
т. е. 20% от общего расхода топлива (см. пунктирную линию на гра фике рис. 98). Область газового нагрева сокращается, а область электрического нагрева расширяется. Для средних значений ТЭЦ
(г|т Э ц = |
0,45 |
и |
т)с е т |
= 0,90), |
как видно из графика, газовый нагрев |
выгоден |
при |
Т | э " п -• |
3,0, для |
области электрического нагрева это |
|
|
Чп. п |
|
|
значение |
будет |
более 3,0. |
|
Сопоставим |
стоимость электрического и газопламенного нагрева. |
В этом случае удельный расход электроэнергии на 1 т изделий будет
W = i m r n ™ ^ > <VIII-13>
где Q — расход тепла |
на собственно технологический процесс (на |
грев металла и т. п.), ккал/т. |
Удельный расход |
природного газа |
5 = — ^ — м 3 / т . |
(VIII. |
Q>n.n |
|
Соотношение стоимости электроэнергии Сэ и природного газа С т может быть выражено следующим образом:
|
С э |
Ц э № |
ЗнПп.тДэ |
(VIII. 15) |
|
С т |
ЦТЬ |
860т)э .п^т |
|
|
|
где Цэ |
— тариф |
на |
1 квт-ч; |
|
|
Цт |
— цена |
1 м |
3 газа. |
|
Если стоимость обоих способов нагрева |
одинакова, то |
|
|
= |
1 или |
|
|
|
flsQS= |
|
Чэ.п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(VIII. 16) |
|
|
Лт860 |
|
г\„.л |
• |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Графическое |
решение |
этого |
уравнения |
для |
|
т)э .п |
= 1 |
(контактный |
нагрев) и т)э.п |
= 0,7 (индукционный нагрев) при Qp = 8600 ккал/м3 |
приведено |
на рис. 99. Можно видеть, |
что |
|
даже |
незначительное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
уменьшение |
цен на электроэнергию |
|
|
|
II |
|
|
|
|
|
|
резко увеличивает область рентабель |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
ности |
электрического |
нагрева. На |
|
|
|
11 |
|
|
|
|
|
|
|
81 |
|
|
|
|
|
|
|
пример, при тарифе на |
электроэнер |
|
|
\\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
гию 0,9 |
коп/квтч |
и газа |
|
1,5коп/м3 |
|
61 |
|
\\ |
|
|
|
|
|
|
соотношение |
стоимостей |
рассматри |
|
|
\ \ |
|
л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ваемых |
|
видов |
нагрева |
составляет |
|
|
|
\\ \ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
41 |
|
|
\ . |
\ |
|
|
|
|
С э : Ст =• 6: 1. |
Как следует из рис. 99, |
|
|
|
|
\ |
\ |
|
|
|
|
в |
этом |
случае |
электрические |
печи |
|
21 |
|
/ |
\ |
ч |
\ |
|
|
|
выгоднее |
газопламенных, |
|
имеющих |
|
|
|
|
|
ч |
|
|
|
т]п |
п менее 0,18. |
Снижение же тарифа |
|
|
|
|
|
|
|
|
^ 7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
на |
электроэнергии |
до |
0 , 5 к о п / к в т ч |
|
О |
0,2 |
|
OA |
0,8 |
0,8 |
/?„„ |
(Сэ : Ст = |
3 : 1) делает экономически |
мости |
э л е к т р о э н е р г и и |
и т о п л и в а |
от |
целесообразным газовый нагрев лишь |
в |
установках, |
|
обладающих |
к. п. д. |
Рис . 99. |
Зависимость с о о т н о ш е н и я стои |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к. п . д . печей: |
|
|
|
нагрева; |
более |
т ] п - п |
= |
0,25 -т- 0,30. |
|
Следует |
/ |
— область |
э л е к т р и ч е с к о г о |
отметить, |
что приведенные |
расчеты |
/ / |
— область |
г а з о п л а м е н н о г о |
нагрева |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
эффективности газового и электричес |
кого нагрева |
справедливы |
только для процессов, которые |
|
обладают |
равной |
производительностью, |
идентичной |
технологией |
и обеспечи |
вают |
получение продукции одинакового качества. |
|
|
|
|
|
|
Перспективные |
планы |
развития народного |
|
хозяйства СССР |
пре |
дусматривают создание в ближайшем будущем сверхмощных тепло вых, атомных и гидроэлектростанций, а также единой системы электроснабжения. Все эти мероприятия должны привести к суще ственному снижению тарифов на электроэнергию, что позволит зна чительно расширить применение электрического нагрева в промыш ленности.
Нагрев стальных заготовок перед ковкой и штамповкой
Нагрев стальных заготовок часто осуществляется в простейших
пламенных печах камерного типа, имеющих |
к. п. д. |
г)п п |
= 0,11 -f- |
ч-0,18. При работе с рекуператорами к. п. д. может |
иметь значение |
Д° чп.п = |
0,16 -г- 0,20. Более |
экономичными |
являются |
полумето |
дические |
печи, для которых Ч п п |
= 0,19 -г- 0,30. В последнее |
время |
стали внедряться печи для безокислительного нагрева. |
Природный |
газ сжигается в рабочей камере с недостатком воздуха |
(а |
0,5), |
врезультате чего получается защитная атмосфера следующего
приблизительного состава, |
% : 2,5 С |
0 2 ; 12,2 СО; 12,1 Н 2 0 ; 17,4 Н 2 |
и 55,72 N2; теплотворность |
QS = 820 |
ккал/м3 . |
|
|
|
При использовании |
электроэнергии применяется контактный на |
грев, для которого т)э п |
= 0,60 ч- 0,80 в зависимости от отношения |
длины заготовки |
к диаметру. Печи сопротивления имеют большие |
габариты и очень |
невыгодны по расходу энергии; для них т)э п = |
= 0,18 4-0,25. Чаще пользуются индукционным нагревом как наиболее
универсальным |
и экономичным по сравнению с печами сопротивле |
ния. К. п. д. |
индукционного нагрева т]э п = 0,45 -г- 0,77. Выбор |
частоты тока зависит от технологических требований. Так, например, для нагрева стальных заготовок перед ковкой диаметром 100 мм требуется частота 2500 гц, при поверхностной закалке деталей —
гораздо |
больше. |
|
|
|
|
|
Сравнивая |
тепловую |
экономичность |
индукционного нагрева |
с газовым, можно |
установить, что в среднем: при камерных печах |
•л, п |
0,60 |
|
„ |
а |
при полуметодических |
печах |
^ |
-i±JL- = |
|
= 3; |
и печах для без- |
окислительного |
|
нагрева |
- ^ Д - = -~—- = 2, |
т. е. |
при централизо- |
ванной подаче электроэнергии по расходу природного газа выгоднее газовые печи. При существующих тарифах на электроэнергию и при родный газ аналогичный вывод получается и по соотношению стои мостей. Однако большая скорость индукционного нагрева не только обеспечивает высокую производительность, но и резко снижает потери металла за счет окалинообразования, а также значительно
повышается стойкость |
рабочего инструмента |
(например, |
штампов) |
из-за малой толщины |
окисленного слоя на |
нагретых заготовках. |
В результате, индукционные печи выгоднее газопламенных, |
несмотря |
на более высокую стоимость энергоносителя и большие первона чальные капитальные затраты. По данным работы [51 ], стоимость нагрева 1 т заготовок в индукционных печах составляет 13,63 руб., а газопламенных 14,68 руб. Использование газовых печей с безокис лительной атмосферой позволяет снизить стоимость нагрева до 11,64 руб., так как в этом случае не происходит окисления нагревае
мого металла. Тем не менее, использование этих печей |
значительно |
затруднено |
их большими габаритами и сложностью |
встраивания |
в поточные |
линии. |
|
Нагрев |
стали перед прокаткой |
|
Нагревательные печи прокатных цехов металлургических заво дов должны обеспечивать нагрев заготовок широкого сортамента, высокий темп и поточность производства, большой диапазон режимов и рабочих температур. В настоящее время этим условиям хорошо отвечают печи с газовым нагревом. Современные газовые печи про
катных цехов |
отличаются большой |
тепловой производительностью |
и высоким к. |
п. д., достигающим |
цп п = 0,60 -г- 0,65. Они легко |
встраиваются в технологический поток, позволяют механизировать основные технологические процессы и автоматизировать регули рование и управление тепловым режимом. Более того, преимуществен ному использованию газового нагрева в прокатном производстве способствует специфики энергетического баланса предприятий чер-
ной металлургии: наличие собственных ресурсов коксового и домен ного газа. Однако усовершенствование технологии производства чугуна и кокса, улучшение конструкций доменных печей и коксовых батарей приводит к снижению выхода коксового и доменного газов, являющиеся основным видом топлива пламенных печей прокатных
|
1 |
О О О |
о о с |
О О О |
1 |
|
з о о о / |
U О О О |
Р и с . |
100. |
Схема и н д у к ц и о н н о г о |
нагрева |
с г о р и з о н т а л ь н ы м |
р а с п о л о ж е н и е м ин |
д у к т о р о в : |
|
|
|
|
/ — |
сляб; |
2 — и н д у к т о р ы ; 3 — р о л ь г а н г |
|
|
цехов. С другой стороны, быстрое развитие производства электро энергии в СССР в недалеком будущем снимет лимитирование пред приятий по подаче электроэнергии и позволит существенно снизить тарифы на нее. Можно ожидать, что перспективное изменение усло вий электроснабжения промыш ленности в ближайшем будущем поставит вопрос о переводе и пе чей прокатных цехов на электри-
|
|
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
|
|
/ |
|
|
|
|
|
|
|
S |
|
Р и с . |
101. |
Схема и н д у к ц и о н н о г о на |
Рис . |
102. |
У с т р о й с т в о д л я н а г р е в а |
грева |
с вертикальным р а с п о л о ж е н и е м |
слябов в в е р т и к а л ь н о м |
п о л о ж е н и и : |
и н д у к т о р а : |
|
/ — и з о л я ц и я ; 2 — и н д у к т о р ; 3 — |
/ — сляб; |
2 — и н д у к т о р |
к о р п у с ; |
4 |
— магнитное |
я р м о ; 5 — |
|
|
|
сляб; |
6 |
— о г н е у п о р н а я |
ф у т е р о в к а |
ческий нагрев. С этой точки зрения большой интерес представляют экспериментальные работы по индукционному нагреву перед про каткой 35-т слябов, проведенные в США [52]. В отличие от принятой схемы индукционного нагрева, когда нагреваемая заготовка дви жется через горизонтально расположенные неподвижные индукторы (рис.100), для нагрева слябов размером 300x1500x7800 мм пред лагается новая схема относительного расположения заготовки и индукционной катушки. Как видно из рис. 101, витки индуктора расположены вдоль длинной стороны заготовки, а она сама поме щается в нагревательное устройство (рис.102) вертикально. При такой конструкции индукционной печи невозможно попадание ока лины на катушку индуктора, т. е. исключается возникновение межвитковых замыканий. Кроме того, можно обеспечить оптималь ный зазор между индуктором и заготовкой, что способствует повы-
