1.1.1.3 Нагревательные печи

 

         Нагревательные печи, в которых осуществляется тепловая обработка материала без химических преобразований и изменения агрегатного состояния, представляет широкий класс теплотехнологических установок: методические печи, нагревательные колодцы, кольцевые, камерные, туннельные и др. типы топливных печей. Основное назначение: придание материалу определенных свойств. Так, например, методические печи (рисунок 1.9) предназначены для нагрева металла перед прокаткой до температуры 1250°С, при которой металл обладает хорошими прокатными свойствами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 – топливо, 2 – воздух, 3 – холодный металл,

4 – продукты горения, 5 – нагретый металл

 

     Рисунок 1.9 – Схема двухзонной методической печи

    

Методические печи являются одними из наиболее распространенных печей для подогрева металла перед прокаткой. Прокат металла вместе с его термообработкой является конечной стадией металлургического производства. Прокат, то есть придание металлу необходимого профиля, производится в специальных прокатных станах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1.10 – График изменения температурного уровня в печи ()

и температуры поверхности () и центра ( )

нагреваемого металла с течением времени τ

 

Печи могут выполняться одно-, двух зонными (и более), с односторонним и двухсторонним подогревом металла. В каждой зоне поддерживается соответствующий температурный уровень, исключающий возникновение критических температурных напряжений в металле из-за неравномерности его нагрева на поверхности и по толщине (рисунок 1.10). Этой же цели достигают и при двухстороннем подогреве металла (симметричный нагрев металла сверху и снизу).

В качестве топлива используется жидкое или газообразное топливо. Температура в сварочной зоне составляет 1300-1350ºС, уходящих газов – 700-1000ºС. За счет тепла отходящих газов можно подогревать компоненты горения или вырабатывать пар.

         Для нагрева перед прокаткой крупных многотоннажных (до 9 тонн) слитков металла, получаемых в результате затвердевания жидкой стали из мартеновских печей или конвертеров, используются нагревательные колодцы (рисунок 1.11).

         Нагревательный колодец представляет собой камеру прямоугольного сечения (длина – 5-10 м, ширина – 2,5-3,5 м, глубина – 3,0-3,3 м), футерованную изнутри огнеупорными материалами. Свое наименование колодцы получили потому, что камера располагается ниже уровня зоны обслуживания (ниже нулевой отметки). Нагреваемый материал (от 4 до 8 слитков) загружается в камеру сверху. Герметизация камеры обеспечивается с помощью песочного затвора, в который погружаются металлические пластины (ножи) съемной крышки камеры.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 – топливо, 2 – воздух, 3 – слитки, 4 – уходящие газы

 

Рисунок 1.11 – Схема нагревательного колодца

 

         Топливо (коксовый, доменный, коксодоменный, природный газы, мазут) подается в горелочное устройство в верхнюю часть камеры или по центру подины. Воздух и низкокалорийное топливо подогреваются в регенераторах до 750-850ºС за счет тепла отходящих газов. Удельный расход топлива составляет 0,07-0,15 тонн на 1 тонну стали.