Конструкция

Конструкции и эксплуатационные свойства конвективных печей определяются природой и схемой циркуляции теплоносителя, рабочей температурой, режимом работы, загрузки и выгрузки

Рис. 215. Камерная печь с электрокалорифером: I — калорифер; 2 — вентилятор; 3 — жалюзи

нагреваемого материала для печей периодического действия или способами загрузки, транспортировки через рабочее пространство во время нагрева и выгрузки для печей непрерывного действия.

В металлургической промышленности применяют конвективные низко- и сред нетемпературные печи с принудительной циркуляцией

печной атмосферы и печи различных типов с жидкими теплоносителями — электрические нагревательные ванны (соля­ные ванны), печи электрошлакового переплава, электромагмати­ческие печи, печи с кипящим слоем.

Камерные печи (рис. 215) типа СНО, оборудованные электро­калорифером

и печным вентилятором центробежного типа (конвективный проточный режим работы),

входят в состав камерных агрегатов типа СНЦА для химико-термической об­работки, а

также широко применя­ются в качестве сушильных печей (тип СНОС). Рабочая

температура до 625 К, объем рабочей камеры от 0,036 до 0,36 м3, мощность

от 25 до 160 кВт. Печи с площадью пода бо­лее 1,2 м² механизированы.

Шахтные печи (рис. 216) с принудительной циркуляцией воз­духа (тип СШО),

защитной атмосфе­ры (тип СШЗ), диссоциированного аммиака (тип США) или

контролиру­емой атмосферы (тип СШЦ) обору­дуют открытыми нагревателями

и печным вентилятором центробежного или осевого типа, предназначенным

для создания циркуляции теплоно­сителя в шахте (конвективный

цир­куляционный режим работы) или внутри муфеля в печах (тип СШЦМ)

с рабочей температурой до 1225К.

Отличительные особенности этих печей — компактность, удобство

обслуживания, легко достижимая гер­метичность рабочего пространства, простота механизации операций

загрузки и выгрузки, равномерность распределения потока теплоносителя и нагрева по объему рабочего прос­т-

ранства (до ±5 К). Мощность шах­тных печей описанных типов составляет 12—300 кВт.

Рис. 216. Шахтная печь с принуди­тельной циркуляцией атмосферы: I — механизм подъема н поворота крышки; г — крышка (свод); 3 — привод вентилятора; 4 — футеров­ка; 5 — направляющие; 6 — экран (муфель); 7 — нагреватели; 8 — песчаный затвор

Колпаковые печи (цилиндрические одностопные или прямоугольные многостопные, рис. 217)

могут быть низкотемпе­ратурными (до 775 К) с открытыми нагревателями или среднетемпературными

(до 1275 К) с закрытыми нагревателями и цирку­ляцией воздуха (тип СГО) или контролируемой атмосферы

(тип СГЗ) под муфелем. Печные вентиляторы центробежного или

осевого типа обычно устанавливают на каждом стенде по оси

1 *

стопы для обеспечения равномерного нагрева и охлаждения обрабатываемого материала. Производительность, тепловой к. п. д. и съем продукции с единицы производственной площади у много­стопных печей выше, чем у одностопных, а удельный расход электрической энергии — ниже. Однако для обслуживания много­стопных печей требуются краны большой грузоподъемности.

Конвейерные печи низкотемпературные типа СКО с горизонтальным конвейером (рис, 218) или типа СЕО с подвес­ным конвейером и среднетемпературные тина СКЗ являются наиболее распространенными конвективными печами сопротив­ления непрерывного действия, применяемыми, как правило, в составе агрегатов типа СКЗА для комплексной термической обработки. Конвейерные печи часто работают по принципу про­тивотока, когда поток теплоносителя движется против движения нагреваемого материала (принцип методических печей).

Рабочее пространство печей, работающих с контролируемыми атмосферами, герметизируют с помощью шлюзовых камер, пред­усмотренных со стороны загрузки и выгрузки. В печах типа СКО загрузочный и разгрузочный проемы для уменьшения тепловых потерь с теплоносителем оборудуют аэродинамическими тепловыми завесами.

Печные вентиляторы центробежного типа, создающие направ­ленную циркуляцию атмосферы, обычно устанавливают в своде по оси печной камеры. Число вентиляторов и нагревателей опре­деляют аэродинамическим и тепловым расчетами.

Если по технологии в печи предусмотрен не только нагрев, но и охлаждение нагретого материала, может быть применена схема с рекуперативными зонами, когда для нагрева материала частично используется тепло, отдаваемое нагретым материалом при охлаждении. Рекуперацию обычно осуществляют в П-образных печах непрерывного действия при встречном движении нагре­ваемого и охлаждаемого материалов. При этом печные вентиля­торы располагают у противоположных стен, в результате чего создается поперечная циркуляция, обеспечивающая равномерное распределение теплоносителя по сечению печной камеры.

Рольганговые печи являются наиболее универсаль­ными низко- и среднетемпературными конвективными печами сопротивления непрерывного действия. Длина рабочего про­странства печей типа СРО или СРЗ составляет 8 м. Печь состоит из унифицированных секции длиной 2 м, что позволяет в случае необходимости изменять ее длину. Эти печи часто входят в состав рольганговых агрегатов типа СРЗА.

В каждой самостоятельно регулируемой тепловой зоне на своде установлен печной вентилятор центробежного типа с направля­ющим аппаратом, который создает поперечную циркуляцию с радиально-осевым течением теплоносителя. Спиральные нагреватели, смонтированные на керамических трубках (см, рис. 206, в), уста­новлены в каналах боковых стен печной камеры, отделенных от рабочего пространства экранами. Свод печи перекрыт съемными крышками, число которых соответствует числу тепловых зон, что облегчает демонтаж печного вентилятора.

Т о л к а т е л ь н ы е п е ч и типа СТО или СТЗ обычно применяют в составе толкательных агрегатов для проведения комплексного процесса термической (типы СТОА и СТЗА) пли термохимической (тип СТЦА) обработки металла.

Нагреваемый металл обычно загружают на поддоны размером 0,86 X 0,86 м. которые периодически перемещают по металлическим или карборундовым направляющим при помощи толкателей или таскателей (в виде так называемых гравитационных «собачеи») с, гидравлическим или электромеханическим приводом.

Теплотехническим недостатком толкательных печей являются значительные (до 25 %) потери тепла, аккумулируемого массив­ными поддонами, что снижает тепловой к. п. д.

Печи с жидкими теплоносителями раз­личают по природе и химическому составу, способу нагрева и максимальной рабочей температуре жидкого теплоносителя.

В качестве жидкого теплоносителя используют следующие расплавленные вещества (см. табл. 13):

1. Хлориды натрия (NаС1), калия (КС1) и бария (ВаС1₂), как в чистом виде, так и в виде смесей друг с другом или с хло­ридами магния (МgС12) и кальция (СаС1₂), которые применяют в так называемых соляных ваннах типа СВС, рабочее простран­ство которых представляет собой металлический (при наружном обогреве) или керамический (при внутреннем обогреве) тигель, как правило, прямоугольной или шестигранной формы в виде ванны. Рабочая температура до 1600 К.

2. Нитриты и нитраты натрия ( NаNО₂ , NаNО₃) и калия (КNО₂, КNО₃) как в чистом виде, так и в виде смесей друг с другом, кото­рые применяют в так называемых селитровых ваннах типа СВС. Рабочая температура до 900 К.

3. Гидроксид натрия (NаОН) в чистом виде и в смеси с гидроксидом калия (КОН), которые применяют в так называемых ще­лочных ваннах типа СВЩ. Рабочая температура до 800 К.

4. Шлаки (флюсы) на основе фторида и оксида кальция (СаF₂, СаО), оксида алюминия (А1₂О₃) и других оксидов, которые при­меняют, в так называемых печах электрошлакового переплава типа ЭШП для качественных сталей. Рабочая температура 2100— 2300 К.

5. Чистые оксиды, имеющие высокие температуры плавления Т_пл — алюминия (А1₂О₃, Т_пл = 2317 ± 4 К), магния (МgО, Т_пл =3073 К), которые применяют в так называемых электро­магматических печах. Рабочая температура 2500—3500 К.

6. Свинец, который применяют в так называемых свинцовых ваннах типа СВГ. Рабочая температура до 1075 К.

По способу нагрева теплоносителя различают ванны с наруж­ным, внутренним косвенным и внутренним прямым нагре­вом.

При наружном нагреве в печах типа СВГ металлическую ванну с жидкометаллическим теплоносителем помещают в футерованную камеру, внутри которой расположены нагреватели открытого типа, работающие по радиационному режиму теплообмена.

При внутреннем косвенном обогреве печей типов СВС и СВЩ трубчатые электронагреватели (ТЭН'ы) закрытого типа погру­жают непосредственно в теплоноситель в ванне. Такие печи имеют меньшие габариты и тепловые потери.

Теплоноситель в средне- (до 1125 К) и высокотемпературных (до 1575 К) печах типа СВС нагревается при прохождении элек­трического тока через ванну между металлическими электро­дами (так называемые электродные соляные ванны, рис. 219). Под действием электродинамической и свободной (естественной) конвекции нагретый в межэлектродном промежутке теплоноси­тель интенсивно выносится в остальной объем ванны, создавая циркуляцию теплоносителя, необходимую для выравнивания температуры в рабочем пространстве ванны и обеспечения высо­кой скорости нагрева. Во избежание протекания тока через на­греваемый электропроводный материал применяют электродные ванны с близко расположенными электродами. Рабочее напряже­ние на электродах 10—20 В.

Первоначальный разогрев и расплавление теплоносителя в электродных ваннах производят при помощи специального пу­скового нагревателя, мощность которого выпирают в пределах 25—30 % мощности ванны при удельной поверхностной мощности не более 150 кВт/м².

Установленная мощность печей с жидкими теплоносителями составляет, кВт: типа СВГ — до 30, типа СВС и СВЩ с внутрен­ним косвенным нагревом теплоносителя — до 300, электродных типа СВС — до 100 с прямоугольной ванной и до 160 с шести­гранной ванной.

При эксплуатации печей с жидкими теплоносителями необ­ходимо соблюдать правила техники безопасности ввиду их взрывоопасности