Конструкция, методика расчёта толкательных методических печей - OXFORDST.RU

Конструкция, методика расчёта толкательных методических печей

Конструкция, методика расчёта толкательных методических печей

1 Конструкция толкательных методических печей

1.1 Профиль печного канала

1.2 Конструкция пода и транспортирующих устройств

1.3 Режим нагрева металла

1.4 Глиссажные трубы

2 Методика расчета печи

2.1 Расчет горения топлива

2.2 Время нагрева металла

2.2.1 Определение времени нагрева металла в методической зоне

2.2.2 Определение времени нагрева металла в I сварочной зоне

2.2.3 Определение времени нагрева металла во II сварочной зоне

2.2.4 Определение времени томления метала

2.3 Определение основных размеров печи

2.4 Тепловой баланс

2.5 Расчет рекуператора для подогрева воздуха

2.6 Выбор горелок

Список использованных источников

Задание на курсовую работу

1. Представить общие сведения о печных установках, а также краткую характеристику печей

2. Конструкция толкательной методической печи чёрной металлургии, работа печи и применение печи в производстве

3. Принцип действия и устройства толкательной методической печи, её производительность и технико-экономические показатели на производстве

4. Методика расчёта печи

Печь – технологическое оборудование, в котором рабочим видом энергии является тепло и рабочее пространство которого ограждено от окружающей среды. Разнообразие промышленных печей, используемых в литейном производстве, вызывает необходимость подразделения их на основные группы.

По способу генерации теплоты все печи подразделяют на топливные, где теплота выделяется за счет горения топлива, и электрические, где электроэнергия преобразуется в теплоту электрической дугой, нагревательными элементами сопротивления или индукцией.

По условиям теплопередачи печи подразделяют на печи с теплопередачей преимущественно излучением и конвекцией.

Работа печей характеризуется тепловой мощностью, тепловой нагрузкой, температурным и тепловым режимами.

По тепловому режиму печи подразделяют на печи, работающие по камерному режиму, и печи, работающие по методическому режиму. В печах, работающих по камерному режиму, температура рабочего пространства остается постоянной на протяжении всего времени работы печи. В печах, работающих по методическому режиму, температура в печи изменяется по длине печи или во времени.

Методические нагревательные печи широко применяются в прокатных и кузнечных цехах для нагрева квадратных, прямоугольных, а иногда и круглых заготовок.

По методу транспортировки металла методические печи относятся к так называемым проходным печам. Ряд соприкасающихся друг с другом заготовок заполняет весь под печи и продвигается через печь при помощи толкателя. При загрузке в печь новой заготовки одна нагретая заготовка выдается из печи.

Наиболее важными классификационными признаками методических печей являются:

1) температурный режим печи (по длине);

2) двусторонний или односторонний характер нагрева металла;

3) способ выдачи металла из печи (боковая или торцовая выдача).

Кроме того, классификация выполняется по виду нагреваемых заготовок, методу утилизации тепла отходящих дымовых газов, виду топлива, числу рядов заготовок в печи.

1. Конструкция методических печей

Конструкция методической печи зависит от характеристик нагреваемого металла, производительности стана и вида топлива, на котором работает печь. Параметры нагреваемого металла определяют наличие или отсутствие следующих важных составных частей печи: нескольких участков подвода топлива в сварочную зону, томильной зоны и зоны нижнего подогрева. От формы заготовок зависит горизонтальное или наклонное расположение пода печи.

При нагреве тонких заготовок (50 – 60 мм), которые и с одной стороны прогреваются достаточно быстро, можно не применять нижний обогрев. Нагревая цилиндрическую заготовку, которую нельзя проталкивать, необходимо делать наклонный под по всей длине, чтобы заготовки могли перекатываться.

Производительность прокатного стана или кузнечно-прессовой установки определяет общую производительность печи и их размеры. Вид применяемого топлива обусловливает выбор таких конструктивных элементов печи, как рекуператоры и горелки. В качестве топлива для методических печей используются смеси коксового и доменного газов с различной теплотой сгорания, природный газ и различные смеси природного, коксового и доменного газов, а также жидкое топливо – мазут.

Для достижения требующейся рабочей температуры в печи необходимо, чтобы калориметрическая температура горения составляла 1800 о С и более. Подобная калориметрическая температура может быть достигнута при использовании:

1) высококалорийного топлива, – газа с теплотой сгорания выше 12570 кДж/м 3 или мазута. В этом случае утилизация тепла отходящих дымовых газов преследует только одну цель – повысить экономичность работы печи (снизить расход топлива), а для повышения калориметрической температуры подогрев воздуха и газа в данном случае необязательны;

2) холодного газа, характеризуемого средней теплотой сгорания, равной 8400 кДж/м 3 , с подогревом воздуха до 450 – 500 о С и применением горелок любой конструкции – как с предварительным, так и с внешним смешением;

3) газа с низкой теплотой сгорания, т. е. =5000+5800 кДж/м 3 , вплоть до чистого доменного газа с подогревом воздуха до 500 – 550 о С и газа до 250 – 300 о С, а также обязательно с применением инжекционных горелок, обеспечивающих хорошее смешение топлива с воздухом.

Методические печи, работающие на газообразном топливе с низкой теплотой сгорания. Подобная конструкция была создана под руководством Б. Р. Именитова (рисунок 1). В печи предусмотрена боковая выдача, отапливают при помощи инжекционных горелок, которые работают на подогретом воздухе (до 550 о ) и – газе (до 300 о ). применение инжекционных горелок позволяет наиболее рационально использовать химическое тепло топлива, так как при беспламенном горении достигается ускорение процессов горения и приближение действительной температуры горения к теоретической (при уменьшении избытка воздуха и доведения до минимума недожога топлива).

Рисунок 1 – Двухзонная методическая печь старой конструкции

В этих печах воздух для горения засасывается из атмосферы через расположенный под печью керамический рекуператор (объемом 125 м 3 ) и систему воздухопроводов. Аэродинамическое сопротивление воздушного пути преодолевается за счет геометрического напора подогретого воздуха, движущегося вверх через рекуператор и воздухопроводы, а также за счет инжектирующего действия горелок. Газообразное топливо обычно подогревается в трубчатом металлическом рекуператоре, устанавливаемом в дымовом борове последовательно за воздушным рекуператором. Управление печами может быть автоматизировано, причем автоматика работает наиболее эффективно при отоплении одним доменным газом. Подобные печи работают весьма эффективно, обеспечивая удельную производительность

550 кг/м 2 час при удельном расходе топлива 500 ккал/кг и пока являются более совершенными. Однако эти печи имеют большое количество недостатков. Дело в том, что практически они работают на пределе своих возможностей. Повысить температуру подогрева воздуха выше 550 о нельзя, во избежание самовоспламенения смеси в корпусе горелки. Осуществить устойчивый подогрев газа выше 300 о также трудно, поскольку температура дымовых газов за керамическим рекуператором не превышает 550 – 600 о .

Вместе с тем конструкции инжекционных горелок исключают их применение для сжигания газообразного топлива с высоким содержанием водорода и в случаях смешанного газо-мазутного отопления.

Методические печи, работающие на газе высокой теплоты сгорания. В печах, работающих на топливе высокой теплоты сгорания, подогрев газа не является необходимым. Подогрев воздуха в металлических рекуператорах до 300 – 400 о необходим только в тех печах, которые работают на топливе теплотой сгорания 2000 – 2500 ккал/м 3 . при теплоте сгорания выше 2500 ккал/м 3 подогрев воздуха для достижения необходимой температуры горения необязателен, однако для уменьшения расхода топлива подогрев воздуха всегда целесообразен.

Помимо топлива, конструкция методических печей в значительной мере зависит от требуемой производительности.

Высокая производительность методических печей может быть обеспечена путем увеличения размеров печей и повышения удельной их производительности. Для повышения удельной производительности печей необходимо вести нагрев металла форсировано, для чего следует поднять температурный уровень по всей длине печи. С этой целью стали применять печи с двумя рядами горелок в верхней части сварочной зоны печей. Одна из таких печей для нагрева слябов к непрерывному тонколистовому стану представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Методическая нагревательная печь с сдвоенной сварочной зоной

Печь рассчитана на отоплении топливом с высокой теплотой сгорания при подогреве воздуха в керамическом рекуператоре до400 – 450 о . Воздух просасывается через рекуператор при помощи эксгаустера. Применяются турбулентные горелки низкого давления.

Установка четвертой линии горелок позволяет повысить температуру дымовых газов хвосте печи до 1100 – 1150 о и обеспечить удельную производительность

600 кг/м 2 час. Подобные печи, ширина и длина которых соответственно равны около 10 и 30 м, обеспечивают при холодном посаде производительность 150 т/час, а при горячем – 200 т/час.

Методические печи, работающие на жидком топливе. На методических печах мазут применяется не только как дополнительное, но и как основное.

Применение мазута в качестве дополнительного топлива позволяет увеличить производительность методических печей на 10 – 15%, однако при одновременном увеличении удельного расхода топлива.

В качестве основного топлива мазут применяют как на двухзонных, так и на трехзонных методических печах. Высокая температура горения мазута позволяет получать хорошую производительность печей при работе на холодном воздухе. В зависимости от размеров методических печей для сжигания могут быть применены форсунки низкого и высокого давления.

Читайте также  Контроль и самоконтроль при занятиях физической культурой

Методические печи для нагрева трубной заготовки. Круглые, трубные заготовки нельзя проталкивать через печь, поэтому их нагревают в печах с наклонным подом, по которому и перекатывают. Такие печи называются ролевыми методическими.

Отличительной чертой этих печей является повышенный угар металла и большие затраты труда (в том числе физического) на перекатывание заготовок и чистку подины от окалины.

Повышенный угар металла (до 3,5 – 4%) в ролевых печах объясняется тем, что при перекатывании заготовок образовавшаяся окалина отскакивает и оголившийся металл окисляется вновь.

Большое количество опадающей на под окалины вызывает интенсивное нарастание подины и препятствует нормальному перекатыванию заготовок. Поэтому остановившиеся заготовки очень часто приходится перекатывать вручную. Быстрый рост подины заставляет часто выполнять ее чистку от окалины, что является весьма продолжительной и очень трудоемкой операцией.

Конструкция, методика расчёта толкательных методических печей

В этих печах воздух для горения засасывается из атмосферы через расположенный под печью керамический рекуператор (объемом 125 м3) и систему

Конструкция, методика расчёта толкательных методических печей

Другие курсовые по предмету

  1. Конструкция толкательных методических печей5

1.1 Профиль печного канала8

1.2 Конструкция пода и транспортирующих устройств10

1.3 Режим нагрева металла10

1.4 Глиссажные трубы12

2 Методика расчета печи14

2.1 Расчет горения топлива15

2.2 Время нагрева металла17

2.2.1 Определение времени нагрева металла в методической зоне18

2.2.2 Определение времени нагрева металла в I сварочной зоне20

2.2.3 Определение времени нагрева металла во II сварочной зоне21

2.2.4 Определение времени томления метала22

2.3 Определение основных размеров печи23

2.4 Тепловой баланс24

2.5 Расчет рекуператора для подогрева воздуха28

2.6 Выбор горелок33

Список использованных источников 35

Задание на курсовую работу

1. Представить общие сведения о печных установках, а также краткую характеристику печей

2. Конструкция толкательной методической печи чёрной металлургии, работа печи и применение печи в производстве

3. Принцип действия и устройства толкательной методической печи, её производительность и технико-экономические показатели на производстве

4. Методика расчёта печи

Печь технологическое оборудование, в котором рабочим видом энергии является тепло и рабочее пространство которого ограждено от окружающей среды. Разнообразие промышленных печей, используемых в литейном производстве, вызывает необходимость подразделения их на основные группы.

По способу генерации теплоты все печи подразделяют на топливные, где теплота выделяется за счет горения топлива, и электрические, где электроэнергия преобразуется в теплоту электрической дугой, нагревательными элементами сопротивления или индукцией.

По условиям теплопередачи печи подразделяют на печи с теплопередачей преимущественно излучением и конвекцией.

Работа печей характеризуется тепловой мощностью, тепловой нагрузкой, температурным и тепловым режимами.

По тепловому режиму печи подразделяют на печи, работающие по камерному режиму, и печи, работающие по методическому режиму. В печах, работающих по камерному режиму, температура рабочего пространства остается постоянной на протяжении всего времени работы печи. В печах, работающих по методическому режиму, температура в печи изменяется по длине печи или во времени.

Методические нагревательные печи широко применяются в прокатных и кузнечных цехах для нагрева квадратных, прямоугольных, а иногда и круглых заготовок.

По методу транспортировки металла методические печи относятся к так называемым проходным печам. Ряд соприкасающихся друг с другом заготовок заполняет весь под печи и продвигается через печь при помощи толкателя. При загрузке в печь новой заготовки одна нагретая заготовка выдается из печи.

Наиболее важными классификационными признаками методических печей являются:

1) температурный режим печи (по длине);

2) двусторонний или односторонний характер нагрева металла;

3) способ выдачи металла из печи (боковая или торцовая выдача).

Кроме того, классификация выполняется по виду нагреваемых заготовок, методу утилизации тепла отходящих дымовых газов, виду топлива, числу рядов заготовок в печи.

1 Конструкция методических печей

Конструкция методической печи зависит от характеристик нагреваемого металла, производительности стана и вида топлива, на котором работает печь. Параметры нагреваемого металла определяют наличие или отсутствие следующих важных составных частей печи: нескольких участков подвода топлива в сварочную зону, томильной зоны и зоны нижнего подогрева. От формы заготовок зависит горизонтальное или наклонное расположение пода печи.

При нагреве тонких заготовок (50 60 мм), которые и с одной стороны прогреваются достаточно быстро, можно не применять нижний обогрев. Нагревая цилиндрическую заготовку, которую нельзя проталкивать, необходимо делать наклонный под по всей длине, чтобы заготовки могли перекатываться.

Производительность прокатного стана или кузнечно-прессовой установки определяет общую производительность печи и их размеры. Вид применяемого топлива обусловливает выбор таких конструктивных элементов печи, как рекуператоры и горелки. В качестве топлива для методических печей используются смеси коксового и доменного газов с различной теплотой сгорания, природный газ и различные смеси природного, коксового и доменного газов, а также жидкое топливо мазут.

Для достижения требующейся рабочей температуры в печи необходимо, чтобы калориметрическая температура горения составляла 1800оС и более. Подобная калориметрическая температура может быть достигнута при использовании:

1) высококалорийного топлива, газа с теплотой сгорания выше 12570 кДж/м3 или мазута. В этом случае утилизация тепла отходящих дымовых газов преследует только одну цель повысить экономичность работы печи (снизить расход топлива), а для повышения калориметрической температуры подогрев воздуха и газа в данном случае необязательны;

2) холодного газа, характеризуемого средней теплотой сгорания, равной 8400 кДж/м3, с подогревом воздуха до 450 500оС и применением горелок любой конструкции как с предварительным, так и с внешним смешением;

3) газа с низкой теплотой сгорания, т. е. =5000+5800 кДж/м3, вплоть до чистого доменного газа с подогревом воздуха до 500 550оС и газа до 250 300оС, а также обязательно с применением инжекционных горелок, обеспечивающих хорошее смешение топлива с воздухом.

Методические печи, работающие на газообразном топливе с низкой теплотой сгорания. Подобная конструкция была создана под руководством Б. Р. Именитова (рисунок 1). В печи предусмотрена боковая выдача, отапливают при помощи инжекционных горелок, которые работают на подогретом воздухе (до 550о) и газе (до 300о). применение инжекционных горелок позволяет наиболее рационально использовать химическое тепло топлива, так как при беспламенном горении достигается ускорение процессов горения и приближение действительной температуры горения к теоретической (при уменьшении избытка воздуха и доведения до минимума недожога топлива).

Рисунок 1 Двухзонная методическая печь старой конструкции

В этих печах воздух для горения засасывается из атмосферы через расположенный под печью керамический рекуператор (объемом 125 м3) и систему воздухопроводов. Аэродинамическое сопротивление воздушного пути преодолевается за счет геометрического напора подогретого воздуха, движущегося вверх через рекуператор и воздухопроводы, а также за счет инжектирующего действия горелок. Газообразное топливо обычно подогревается в трубчатом металлическом рекуператоре, устанавливаемом в дымовом борове последовательно за воздушным рекуператором. Управление печами может быть автоматизировано, причем автоматика работает наиболее эффективно при отоплении одним доменным газом. Подобные печи работают весьма эффективно, обеспечивая удельную производительность

550 кг/м2час при удельном расходе топлива 500 ккал/кг и пока являются более совершенными. Однако эти печи имеют большое количество недостатков. Дело в том, что практически они работают на пределе своих возможностей. Повысить температуру подогрева воздуха выше 550о нельзя, во избежание самовоспламенения смеси в корпусе горелки. Осуществить устойчивый подогрев газа выше 300о также трудно, поскольку температура дымовых газов за керамическим рекуператором не превышает 550 600о.

Вместе с тем конструкции инжекционных горелок исключают их применение для сжигания газообразного топлива с высоким содержанием водорода и в случаях смешанного газо-мазутного отопления.

Методические печи, работающие на газе высокой теплоты сгорания. В печах, работающих на топливе высокой теплоты сгорания, подогрев газа не является необходимым. Подогрев воздуха в металлических рекуператорах до 300 400о необходим только в тех печах, которые работают на топливе теплотой сгорания 2000 2500 ккал/м3. при теплоте сгорания выше 2500 ккал/м3 подогрев воздуха для достижения необходимой температуры горения необязателен, однако для уменьшения расхода топлива подогрев воздуха всегда целесообразен.

Помимо топлива, конструкция методических печей в значительной мере зависит от требуемой производительности.

Высокая производительность методических печей может быть обеспечена путем увеличения размеров печей и повышения удельной их производительности. Для повышения удельной производительности печей необходимо вести нагрев металла форсировано, для чего следует поднять температурный уровень по всей длине печи. С этой целью стали применять печи с двумя рядами горелок в верхней части сварочной зоны печей. Одна из таких печей для нагрева слябов к непрерывному тонколистовому стану представлена на рисунке 2.

Читайте также  Деловой этикет и деловой протокол

Рисунок 2 Методическая нагревательная печь с сдвоенной сварочной зоной

Конструкции толкательных печей

Толкательная печь – методическая печь, в которой перемещение заготовок вдоль печи происходит с помощью внешнего устройства – толкателя. Это самый простой и недорогой способ транспортирования металла через печь.

В настоящее время разработано большое количество толкательных печей, отличающихся числом зон, наклоном подины, конструкцией свода и способом утилизации теплоты дымовых газов. Рассмотрим в виде примера трехзонную печь двухстороннего нагрева с наклонным подом, оборудованную керамическим блочным рекуператором для нагрева воздуха и инжекционными горелками (рисунок 9.7). Особенностью данной печи является отсутствие вентилятора. Воздух засасывается за счет разрежения, создаваемого активной струей газового топлива горелок. Кроме этого, разрежение создает разогретый рекуператор, который действует как дымовая труба. Подобный принцип подачи воздуха заложен и в конструкции нагревательного колодца с верхней горелкой.

Выдача нагретых заготовок в данной толкательной печи (рисунок 8.7) боковая с использованием дополнительного толкателя. Длина заготовок – 5‑12 м. Соответственно и ширина печи достигает 12,5 метра. Печь рассчитана на сжигание доменного газа. Газ подогревается в металлическом рекуператоре до 200-250 °С.

Керамический рекуператор изготавливается из блоков размером примерно 300 ´ 250 ´ 250 мм. Конструкция блочного рекуператора очень простая. Внутри отдельных блоков имеются четыре отверстия для прохода воздуха, а наружная поверхность выполнена фигурной. В результате при сочленении блоков между ними появляются полости для прохода дыма в направлении, перпендикулярном движению воздуха. Достоинство блочного рекуператора в низком гидравлическом сопротивлении для прохода дыма и воздуха.

1 ‑ окно посада; 2 ‑ смотровые окна; 3,4,5 ‑ продольные (глиссажные) поперечные и вертикальные опорные трубы; 6 ‑ металлические балки каркаса; 7 ‑ инжекционные горелки; 8 ‑ трубопровод горячего воздуха; 9 ‑ трубопровод газа; 10 ‑ окно выдачи; 11 ‑ окна для уборки шлака; 12 ‑ сборный канал горячего воздуха; 13 ‑ керамический рекуператор; 14 ‑ дымовой боров

Рисунок 9.7 – Трёхзонная толкательная печь

Принцип работы печи следующий. Заготовка подаётся внешним рольгангом к торцевому окну со стороны посада (на рисунке 8.7 – слева). Далее толкатель проталкивает заготовку в печь. При этом заготовка замещает предыдущую заготовку и проталкивает все заготовки, лежащие на подине. Заготовки лежат без зазоров, поэтому в расчётах нагрева садку печи можно считать монолитной пластиной. Подина выполнена наклонной для облегчения перемещения всей садки. В самом конце печи участок подины сделан горизонтальным. Крайняя нагретая заготовка, которая попадает на горизонтальный участок подины, будет выдана из печи боковым толкателем через боковое окно. Температура нагрева заготовок зависит от марки стали и колеблется от 1100 до 1250 °С. Нагрев заготовок происходит за счёт лучистого и конвективного теплообмена в системе «дым – кладка – металл».

Продукты горения (дым) образуются при факельном сжигании топлива в инжекционных горелках. Дым проходит навстречу металлу и удаляется с температурой 750-1000 °С возле окна посада вниз через полости в боковых стенах и через щели между заготовками и стенками печи. Далее дым проходит через двухходовый керамический рекуператор для подогрева воздуха и металлический трубчатый рекуператор для подогрева газа (последний на рисунке 8.7 не показан) и выбрасывается без очистки в атмосферу посредством дымовой трубы.

В сварочной зоне печи металл проталкивается по водоохлаждаемым глиссажным (скользящим) трубам. Если смотреть на подину сверху (в плане), то можно увидеть, что глиссажные трубы выполнены в виде ряда параллельных продольных транспортных труб. Для уменьшения контакта металла с холодной частью продольных труб и для уменьшения истирания труб на них приваривается пруток-гребешок из жаропрочной стали или устанавливаются так называемые рейтеры, выполненные из жаропрочных сплавов на основе хрома. Глиссажные трубы поддерживаются опорными трубами, представляющими из себя систему поперечных (горизонтальных) и вертикальных водоохлаждаемых труб. Наличие глиссажных труб позволяет быстро нагреть заготовки (т.е. обеспечить высокую производительность) за счёт двухстороннего подвода теплоты к заготовкам. Глиссажные трубы выгодно использовать при толщине заготовок больше 100 мм. В томильной зоне нагрев односторонний. Основное назначение томильной зоны – ликвидация

«тёмных» пятен, образующихся на нижней поверхности заготовок при их движении по глиссажным трубам. В томильной зоне заготовки движутся по неохлаждаемым массивным брусьям.

Угар (потери при окислении) металла в толкательных печах обычно составляет 1,5‑2%. Удаление шлака (окалины) с подины производится периодически вручную через рабочие боковые окна нижней сварочной и томильной зоны.

Удельный расход топлива в толкательной печи при температуре нагрева заготовок 1200 °С около 70-80 кг у.т./т металла. Если в печи отсутствуют зоны двухстороннего нагрева (нет глиссажных труб), то расход топлива около 60-70 кг у.т./т металла.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Теплотехника (стр. 3 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7

Толкательная печь – методическая печь, в которой перемещение заготовок вдоль печи происходит с помощью внешнего устройства – толкателя. Это самый простой и недорогой способ транспортирования металла через печь.
В настоящее время разработано большое количество толкательных печей, отличающихся числом зон, наклоном подины, конструкцией свода и способом утилизации теплоты дымовых газов. Рассмотрим в виде примера трехзонную печь двухстороннего нагрева с наклонным подом, оборудованную керамическим блочным рекуператором для нагрева воздуха и инжекционными горелками. Особенностью данной печи является отсутствие вентилятора. Воздух засасывается за счет разрежения, создаваемого активной струей газового топлива горелок. Кроме этого, разрежение создает разогретый рекуператор, который действует как дымовая труба. Подобный принцип подачи воздуха заложен и в конструкции нагревательного колодца с верхней горелкой.
Выдача нагретых заготовок в данной толкательной печи (рис.2) боковая с использованием дополнительного толкателя. Длина заготовок – 5 -12 м. Соответственно и ширина печи достигает 12,5 метра. Печь рассчитана на сжигание доменного газа. Газ подогревается в металлическом рекуператоре до 200-250 °С.

Керамический рекуператор изготавливается из блоков размером примерно 300 ´ 250 ´ 250 мм. Конструкция блочного рекуператора очень простая. Внутри отдельных блоков имеются четыре отверстия для прохода воздуха, а наружная поверхность выполнена фигурной. В результате при сочленении блоков между ними появляются полости для прохода дыма в направлении, перпендикулярном движению воздуха. Достоинство блочного рекуператора в низком гидравлическом сопротивлении для прохода дыма и воздуха.


Рис. 2 – Трёхзонная толкательная печь:

2 смотровые окна;

3,4,5 продольные (глиссажные) поперечные и вертикальные опорные трубы;

6 металлические балки каркаса;

7 инжекционные горелки;

8 трубопровод горячего воздуха;

9 трубопровод газа;

11 окна для уборки шлака;

12 сборный канал горячего воздуха;

13 керамический рекуператор;

14 дымовой боров

Принцип работы печи следующий. Заготовка подаётся внешним рольгангом к торцевому окну со стороны посада (на рис. 2 – слева). Далее толкатель проталкивает заготовку в печь. При этом заготовка замещает предыдущую заготовку и проталкивает все заготовки, лежащие на подине. Заготовки лежат без зазоров, поэтому в расчётах нагрева садку печи можно считать монолитной пластиной. Подина выполнена наклонной для облегчения перемещения всей садки. В самом конце печи участок подины сделан горизонтальным. Крайняя нагретая заготовка, которая попадает на горизонтальный участок подины, будет выдана из печи боковым толкателем через боковое окно. Температура нагрева заготовок зависит от марки стали и колеблется от 1100 до 1250 °С.

Нагрев заготовок происходит за счёт лучистого и конвективного теплообмена в системе «дым – кладка – металл».
Продукты горения (дым) образуются при факельном сжигании топлива в инжекционных горелках. Дым проходит навстречу металлу и удаляется с температурой 750-1000 °С возле окна посада вниз через полости в боковых стенах и через щели между заготовками и стенками печи. Далее дым проходит через двухходовый керамический рекуператор для подогрева воздуха и металлический трубчатый рекуператор для подогрева газа (последний на рис. 2 не показан) и выбрасывается без очистки в атмосферу посредством дымовой трубы.
В сварочной зоне печи металл проталкивается по водоохлаждаемым глиссажным (скользящим) трубам. Если смотреть на подину сверху (в плане), то можно увидеть, что глиссажные трубы выполнены в виде ряда параллельных продольных транспортных труб. Для уменьшения контакта металла с холодной частью продольных труб и для уменьшения истирания труб на них приваривается пруток-гребешок из жаропрочной стали или устанавливаются так называемые рейтеры, выполненные из жаропрочных сплавов на основе хрома. Глиссажные трубы поддерживаются опорными трубами, представляющими из себя систему поперечных (горизонтальных) и вертикальных водоохлаждаемых труб. Наличие глиссажных труб позволяет быстро нагреть заготовки (т. е. обеспечить высокую производительность) за счёт двухстороннего подвода теплоты к заготовкам. Глиссажные трубы выгодно использовать при толщине заготовок больше 100 мм. В томильной зоне нагрев односторонний. Основное назначение томильной зоны – ликвидация «тёмных» пятен, образующихся на нижней поверхности заготовок при их движении по глиссажным трубам. В томильной зоне заготовки движутся по неохлаждаемым массивным брусьям.
Угар (потери при окислении) металла в толкательных печах обычно составляет

Читайте также  Новый облик Москвы

1,5- 2 %. Удаление шлака (окалины) с подины производится периодически вручную через рабочие боковые окна нижней сварочной и томильной зоны.

Печь с шагающими балками (ПШБ) – методическая печь, в которой транспортирование заготовок происходит путём циклического поступательно-возвратного движения водоохлаждаемых балок. Принцип перемещения заготовок аналогичен тому, что было в печи с шагающим подом. Все отличия связаны с наличием водоохлаждаемых балок.
Главное преимущество ПШБ – четырёхсторонний, т. е. максимально быстрый нагрев заготовок. Главный недостаток – наличие разветвлённой системы водоохлаждаемых балок (опорных труб) и, соответственно, большие потери теплоты с охлаждающей водой.
Схема печи с шагающими балками приведена на рис. 3. На этом рисунке показана многозонная печь с торцевыми горелками. Отличительные особенности – верхний дымоотбор, два металлических трубчатых рекуператора, наличие рейтеров на продольных трубах. Печь работает следующим образом. Заготовки подаются к торцу посада с помощью рольганга и сталкиваются с него на подину толкателем. На подине заготовки располагаются с зазором между собой. Подина состоит из системы опорных труб (балок) с установленными на продольных трубах рейтерами. Путём шагания балок заготовки перемещаются к торцу выдачи и там вытягиваются из печи механизмом поштучной выдачи при температуре 1150-1250 °С.

Рис. 3 – Схема печи с шагающими балками:

1 дымовой боров;

3 механизм шагания;

4 загрузочный рольганг;

5 водяной затвор;

6 подина из труб с рейтерами;

8 дымоотвод в боров;

12 рольганг выдачи

6. Пример расчета методической толкательной трехзонной печи

Исходные данные: производительность печи р=200 т/ч, нагреваемый металл – заготовка h=200мм; b=750 мм, длина l=11000 мм, начальная температура металла , конечная температура металла , марка нагреваемого металла сталь 45, температура воздуха , топливо – природный газ. Состава СН4=88,0%,С2Н6=2,5%, С3Н8=2,5%, Н2О=1,5%, СО2=3,0%, О2=0,5%, СО=1,5%, N2=0,5%, n=1,08.

Расчет пламенной печи выполняется в следующей последовательности:

1) расчет горения топлива

2) определение времени нагрева металла

3) определение основных размеров печи

5) составление теплового баланса печи

Таблица 1- Основные формулы для расчета горения топлива

Низшая теплота сгорания

Q=127,7СО+108Н2+358СН4+590С2Н4+

Расход кислорода на горение при коэффициенте расхода воздуха n=1

=0,01∙[0,5(СО+Н2+3Н2S)+∑(m+n/4)СmНn]

Объемы компонентов продуктов сгорания

=0,01(СО2+SO2+CO+H2S+∑mCmHn)

=0,01(H2O+H2+H2S+0,5∑nCmHn)

=0,01N2+nk

=(n-1) (3)

Жидкое и твердое топливо

Низшая теплота сгорания

QрН=339,1СР+1256НР-108,9(ОР-SP)- -25(WP+9HP)

Расход кислорода на горение при коэффициенте расхода воздуха n=1

Расход сухого воздуха

Vв=n(1+k)

где k – отношение объемных содержаний N2 и О2 в дутье (для воздуха k = 79/21 = 3,762); n – коэффициент расхода воздуха)

Объемы компонентов продуктов сгорания

VCO2=0,01 х 1,867СР

Объем продуктов сгорания

VП. С=+++

Калориметрическая температура горения

Энтальпия продуктов сгорания

истинная

при температуре

Действительная температура продуктов сгорания

(ηпир- пирометрический коэффициент; для печей

Методические печи

После прокатки слитков на блюмингах и слябингах стальные заготовки приобретают квадратные или прямоугольные сечения с размерами 400×400 или 250×1000 мм и длиной 1012 м. Для дальнейшей технологической обработки заготовки нагревают до температуры 12001250 °C в методических печных установках непрерывного действия с несколькими тепловыми зонами по длине. Металл перемещается от загрузочного до разгрузочного окна, проходя последовательно все тепловые зоны, в соответствии с требуемым графиком нагрева.

Методическая печь представляет собой туннель, на одном конце которого находится загрузочное устройство и отвод продуктов сгорания, а на противоположном – разгрузочное устройство и горелки. Перемещение заготовок производится с помощью толкателя – при загрузке одной заготовки нагретая заготовка выдается с противопо ложной стороны (рис. 2.5).

Рекомендуемый температурный режим поддерживается при наличии газовых горелок, которые могут располагаться снизу и сверху туннеля ближе к разгрузочному концу туннеля. Холодный металл поступает в зону низких температур продуктов сгорания, постепенно продвигаясь в зону более высоких температур.

Методическая печь – тепломассообменный аппарат с противоточным движением греющего агента и нагреваемого материала.

Первая по ходу металла зона называется методической с равномерно повышающейся температурой продуктов сгорания газообразного топлива. Постепенный нагрев металла в методической зоне должен обеспечивать необходимую скорость нагрева, при которой не возникает недопустимого перепада температур по сечению заготовки.

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ

Рис. 2.5. Схема методической печной установки:

1 – толкатель заготовки; 2 – заготовки; 3 – туннель;

4 – горелка; 5 – подвод горючего газа; 6 – подвод воздуха,

7 – отвод продуктов сгорания

Вторая по ходу металла зона – это зона максимальной температуры, носит название сварочной зоны, в ней происходит тепловое воздействие на металл максимальной температуры продуктов сгорания. Назначение этой зоны – быстрый нагрев заготовок до температуры 11501250 °C, для чего необходимо температуру газов поддерживать на 150250 °C выше температуры заготовок. В сварочной зоне происходит теплообмен излучением, а в остальных зонах – конвективный теплообмен.

В методических толкательных печах возможен односторонний и

двухсторонний нагрев металла. Односторонний нагрев осуществляется в том случае, когда металл только с одной стороны – сверху. Для ускорения нагрева в современных печах предусматривают и нижний обогрев заготовок. Третья по ходу движения металла зона выдержки, так называемая томильная зона, служит для выравнивания температуры по сечению материала, которая должна быть на 5070 °C выше необходимой конечной температуры. Для обеспечения в сварной

зоне температуры 13501400 °C следует выбирать топливо и пара метры подогрева дутьевого воздуха и топлива так, чтобы температура горения топлива составляла 19002000 °C. При сжигании доменного и коксового газов с низкой температурой сгорания 5800 кДж/м3 требует ся подогревать воздух до температуры 500600 °C, а газ до 250300 °C. При нагревании материала различают термически тонкие и термически массивные тела (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Температурные поля в сечении термически тонких (а) и массивных материалов (б):

tс1, tс2 – температуры среды; °C; tст1, tст2 – температуры стенки, °C;

δ – толщина материала, м; Q – тепловой поток, кДж/с

Расчет длительности нагрева материала в методических печах за счет конвективного теплообмена

На рис. 2.7 показан подвод теплоты к материалу из окружающей среды за счет теплообмена dQт и воспринятой теплоты, описываемой уравнением теплового баланса dQб, а на рис. 2.8 – изменение температуры материала во времени на поверхности и в центре. В результате неравномерного распределения по толщине материала могут возникать термические напряжения, приводящие к короблению материала, трещинообразованию и другим дефектам.

Для решения этой задачи воспользуемся уравнениями теплового

баланса dQб и теплообмена dQт

dQб = m С dt, кДж/ч ; (2.22)

dQт = α F (tс t) dτ , кДж/ч. (2.23) В соответствии с равенством dQб и dQт

m С dt = α F (tс t) dτ , (2.24)

где tс – температура среды, °C; α – коэффициент конвективной теплопередачи, Вт/(м2·°C); t – температура материала, °C; m – расход материала, кг/ч; С – массовая теплоемкость нагреваемого материала, кДж/(кг·°C).

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ

Рис. 2.7. Схема подвода теплоты к пластине

Рис. 2.8. График изменения температуры в сечении массивного тела:

1 – температура в центре материала; 2 – температура на поверхности материала; tср – температура среды

Решая полученное уравнение (2.36) можно определить длительность нагрева заготовок и, соответственно, конструктивные размеры рабочей камеры.

При организации нагрева материала важное значение приобретает соотношение тепловых потоков от среды к материалу (внешний теплообмен) и распространение потоков в самом материале (внутренний теплообмен), которое характеризуется критерием Био.

Если Bi > 1, тогда термическое сопротивление материала больше термического сопротивления распространения теплового потока от среды к материалу и, наоборот, если Bi

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: