Курсовая работа: Конструкция, методика расчёта нагревательных и термических печей для сортового проката

Общая тепловая мощность подобных колодцев составляет 20,95 – 23,045 ГДж/ч, причём на долю горения топлива приходится около 65 %, на долю тепла подогрева воздуха и газа – примерно 35 %. Нагревательные колодцы подобного типа могут работать на чистом доменном газе и на смеси коксового и доменного газов.

В регенеративных нагревательных колодцах в каждой группе по четыре ячейки. Большинство нагревательных колодцев работают на слитках горячего посада. При этом температура горячего посада обычно составляет около 750 ºС, но иногда достигает и 850 – 870 ºС. Удельная доля слитков горячего посада по отношению к массе всех слитков достигает 95 %.

Производительность группы регенеративных колодцев рассматриваемой конструкции при 95 % горячего посада с температурой около 780 ºС составляет 300 тыс. т/год, а удельный расход тепла 1131,3 кДж/кг.

В регенеративных колодцах горение топлива развивается в нижней части колодца, поэтому температура около подины достаточно высокая, и надёжно осуществляется жидкое шлакоудаление.

В нагревательных колодцах регенеративного типа крайне несовершенна система сжигания топлива, что влечёт за собой существенные недостатки. Горение топлива практически начинается над газовыми регенеративными насадками, через которые подаётся топливо, протекает в рабочем пространстве и заканчивается в противоположных насадках. Это приводит к неравномерности нагрева садки металла, так как слитки, расположенные ближе к регенераторам, нагреваются значительно быстрее, чем слитки в средней части рабочего пространства. Второй существенный недостаток вызван тем, что для автоматизации теплового процесса печи всегда необходимо правильно выбрать в рабочем пространстве такую точку, по изменению температуры которой можно строить процесс автоматизации. В регенеративных колодцах надёжно выбрать такую точку невозможно, поскольку в результате перекидки клапанов и плохого смешения газа и воздуха температура может всё время изменяться по всей длине рабочего объёма колодца, причём возможны и случайные колебания температур.

Печи с выдвижным подом. Иногда для нагрева слитков применяют печи с выдвижным подом (рисунок 154). Металл в подобной печи может нагреваться до 1100 – 1300 ºС или догреваться от 600 до 1300 ºС. В качестве топлива применяют мазут, генераторный или коксодоменный газ. Печь оборудована регенераторами для подогрева воздуха до 600 – 800 ºС. Объём регенеративной насадки на 1 м² площади пода составляет 0,75 – 1,0 м³.

Для сжигания газа применяют горелки низкого давления, расположенные в два ряда на продольных стенах печи в шахматном порядке. Масса садки колеблется от 120 до 200 т. Удельный расход тепла при нагреве металла от 0 до 1200 ºС составляет 4600 – 5030 кДж/кг, а при догреве от 600 до 1100 ºС он равен 2300 – 3000 кДж/кг.

В подобных печах значительное количество тепла расходуется на нагрев кладки, поэтому пусковая тепловая мощность печи должна составлять 670 – 1173 ГВт на 1 м² площади пода печи.

Выкатная подина печи перемещается на специальных катках, соединённых в две обоймы. Поскольку подина перемещается по каткам быстрее, чем сами катки, длина обоймы должна быть в 1,5 раза больше длины подины.

Печи для нагрева блюмов и слябов. Блюмы и слябы перед дальнейшей прокаткой на рельсобалочных, сортовых, листовых и других станах нагревают до температуры прокатки почти исключительно в нагревательных проходных печах различного типа. Наряду с тепловым и температурным режимом определяющее значение для работы этих печей имеет метод транспортирования металла через печь. Толкательные противоточные печи для нагрева прямоугольной заготовки получили широкое распространение. В таких печах лежащие на поду и соприкасающиеся друг с другом заготовки задаются и перемещаются в печи при помощи специального механизма-толкателя. Выдача металла из печи может быть торцевой и боковой. При торцевой выдаче функции выталкивателя выполняет толкатель: задавая очередную заготовку в печь, он перемещает все заготовки и выталкивает ближайшую к окну выдачи заготовку. При боковой выдачи применяют специальный выталкиватель. Преимуществом толкательных печей является то, что проталкивание – наиболее простой и дешёвый метод транспортирования металла через печь. Основные недостатки данного метода заключаются в следующем:

-  при перемещении заготовки трутся друг о друга и о подину, что ухудшает качество поверхности металла;

-  при движении заготовок образовавшаяся окалина осыпается и создаётся возможность дополнительного окисления;

-  осыпающаяся окалина попадает на под печи, реагирует с материалом пода, в результате чего на подине образуются бугры, препятствующие нормальному проталкиванию металла, и возникает проблема удаления окалины;

-  печь не может быть без специальных мер освобождена от металла в случае остановки стана, ремонтов или с целью проведения работы по удалению окалины;

-  современные печи делаю весьма широкими (до и более 12 м), что крайне затрудняет операцию удаления окалины;

-  в толкательных печах без выгорбливания возможно проталкивание не более 200 – 250 квадратных заготовок, что ограничивает размеры и производительность печей.

Печи с роликовым подом представляют собой весьма совершенную и перспективную конструкцию проходных печей с механизированным подом. Они удачно компонуются в линиях поточного производства, поскольку роликовый под может быть продолжением цехового рольганга. Печи с роликовым подом широко применяются при термической обработке металла. Использование таких печей для высокотемпературного нагрева перед прокаткой несколько сдерживается недостаточной стойкостью роликов и большими потерями тепла с охлаждающей водой.

Печи с шагающим подом или балками также весьма перспективны. Они свободны от недостатков, присущих толкательным печам. В них нагрев металла происходит с трёх сторон. Кроме того, в печах с шагающим подом легко менять режим нагрева, что является большим преимуществом в случае частой смены сортамента нагреваемого металла.

Наиболее ответственной частью футеровки проходных нагревательных печей являются участки монолитного пода, футеровка элементов шагающего пода, т.е. все элементы футеровки, подвергающиеся воздействию окалины при достаточно высокой температуре (1200 – 1250 ºС), при которой окалина может активно взаимодействовать с огнеупорными материалами. В силу этого верхние слои таких участков футеровки печи обычно выполняют из хромомагнезита, магнезитохромита и талькового кирпича – материалов, не взаимодействующих с окалиной. Подину обычно выполняют трёхслойной: из хромомагнезита (или другого окалиностойкого материала); шамота класса Б; диатомитового кирпича.

Своды печей выполняют арочными и подвесными. В качестве огнеупорного материала чаще всего используют шамот класса А и каолиновый кирпич. Стены печей выкладывают в низкотемпературных зонах двухслойными (шамот класса Б и диатомит), в высокотемпературных зонах трёхслойными (шамот класса А или каолин, шамот класса Б, диатомит).

Тепловой режим и отопление печей. Тепловой и температурный режимы проходных нагревательных печей неизменны во времени. Однако температура по длине печи может быть неизменна, но может и значительно меняться.

Чем выше температура в печи, в которую попадает холодный металл, тем быстрее растёт температура поверхности металла. Если нагревается тело, массивное в тепловом отношении, то резкое повышение температуры поверхности может вызвать возникновение чрезмерного температурного перепада. Поэтому массивный металл нагревают сравнительно медленно, постепенно, до тех пор, пока он не приобретёт необходимых пластических свойств, т.е. до 500 ºС. Этим и вызвано использование методического температурного режима работы печей. Для нагрева металла, который по своим размерам и свойствам ближе к тонкому телу, чем к массивному (например, слябы), созданы печи, работающие по режиму, занимающему промежуточное положение между камерным и методическим. Чтобы обеспечить общий подъём температурного уровня, в печи выполняют две сварочные зоны, в каждой из которых происходит сжигание топлива. При нагреве металла тонкого в тепловом отношении используют камерный режим, при котором поддерживается практически одинаковая температура по всему рабочему пространству. Обеспечение того или иного температурного режима работы печей достигается выбором метода отопления и соответствующего расположения горелочных устройств и дымоотводящих каналов.

Для обеспечения камерного режима необходимо горелки (форсунки) и дымоотборные каналы равномерно распределить по длине рабочего пространства.

Существует торцевое и сводовое отопление печей. При торцевом отоплении характер изменения температуры по длине печи определяет число и назначение её зон. Металл поступает в зону наиболее низких температур и, продвигаясь на встречу дымовым газам, температура которых всё повышается, постепенно нагревается. Методические печи по числу зон нагрева металла могут быть двух-, трёх- и многозонными с односторонним и двусторонним нагревом металла. Рассмотрим назначение зон на примере трёхзонной печи.

Методическая зона – первая (по ходу металла), с изменяющейся по длине температурой. В этой зоне металл постепенно подогревается до поступления в зону высоких температур (сварочную). Во избежание возникновения чрезмерных термических напряжений часто необходим медленный нагрев металла в интервале температур от 0 до 500 ºС. Вместе с тем методическая зона представляет собой противоточный теплообменник. Находящиеся в состоянии теплообмена дымовые газы и металл двигаются навстречу друг другу.

Металл нагревается дымовыми газами, т.е. утилизирует тепло дымовых газов, отходящих из зоны высоких температур. Общее падение температуры дымовых газов в методической зоне весьма значительно. Обычно в зоне высоких температур методических печей температура газов держится на уровне 1300 – 1400 ºС, в конце же методической зоны она находится в пределах 850 – 1100 ºС. Методическая зона значительно увеличивает коэффициент использования тепла, который достигает 40 – 45 %, тогда как в камерных печах он составляет 18 – 20 %.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6