1 Загальна характеристика нагрівальних печей
нагрівальних печами зазвичай називають печі, в яких здійснюється нагрівання металу перед обробкою тиском (прокаткою, куванням). Часто прокатку металу ведуть послідовно на декількох станах, що визначає і склад парку печей.
Продуктивність знову споруджуваних прокатних станів безперервно збільшується. Тому загальною тенденцією у розвитку печей є інтенсифікація нагріву металу, що дозволяє збільшити продуктивність пічного агрегату.
Найбільш поширеним є нагрів прямокутних заготовок для чого застосовують печі періодичної (Садочна) і постійного (прохідні) дії. У печах періодичної дії метал завантажується в цілому або частково охолоджені піч, і потім поступово нагрівається разом з піччю. Такий метод нагрівання, коли температура печі змінюється в часі, застосовують при нагріванні великих злитків, які треба гріти повільно щоб уникнути виникнення надмірного температурного перепаду. У чорній металургії на періодичному режимі працюють нагрівальні колодязі-печі, в яких злиток, що стоїть вертикально, нагрівається з чотирьох сторін. Оскільки розміри злитків значні (товщина зазвичай близько 600 мм, маса близько 7 т), подібний нагрів з чотирьох сторін забезпечує необхідну рівномірність і продуктивність.
У печах постійного дії температура в часі залишається незмінною. Разом з тим температура по довжині робочого простору таких печей може змінюватись у відповідності з необхідністю створення доцільного режиму нагріву. Прохідні печі постійної дії - це найбільш поширені нагрівальні печі в чорної металургії. Вони дуже різноманітні як за способом транспортування заготовки через піч, так і за методами опалення. Це толкательние печі, печі з крокуючим і роликовим подом; з торцевим, сводово, боковим опаленням. У таких печах може здійснюватися як поступовий (методичний) режим нагріву, так і вельми форсований камерний режим.
Поряд з тепловим і температурним режимом для роботи печей велике значення має режим тиску в печі. Ідеальним був би такий режим тиску в печі, при якому холодне повітря не потрапляв би в піч, а димові гази не вибивалися б з печі. Якщо холодний повітря потрапляє в піч, то це призводить до зайвого витраті тепла і збільшує угар металу. Надмірне вибивання димових газів призводить до збільшення втрат тепла, згубно впливає на арматуру печі і утрудняє її обслуговування. Для забезпечення оптимального режиму тиску в нагрівальних колодязях прагнуть під кришкою підтримувати невеликий надлишковий тиск. У прохідних печах на рівні нагріваються заготовок також доцільно підтримувати невелике надлишковий тиск, що виключає підсмоктування повітря в піч і велике вибивання димових газів. Однак повністю витримувати такий тиск по всій довжині печі не вдається.
2 Печі для нагріву злитків (нагрівальні колодязі)
Злитки металу, отримані в мартенівському, конвертерному або електросталеплавильному цехах, перед прокаткою на обтискному стані піддають додатковому нагріванню. Зазвичай товщина їх не менше 400 мм, тому для прискорення і підвищення якості нагріву доцільно гріти їх з чотирьох сторін, розташовуючи вертикально. Подібний нагрівання досягається застосуванням нагрівальних колодязів, які в порівнянні з печами інших типів з точки зору умов нагріву великих злитків відрізняються наступними особливостями:
- вертикальним розташуванням злитків, що забезпечує прискорений і рівномірний нагрів металу, а також виключає можливість зміщення усадочноюраковини;
- зручністю транспортування, завантаження і вивантаження металу при вертикальному положенні злитків;
До нагрівальним криниць пред'являють певні вимоги:
- достатньо швидкий нагрів металу, що забезпечує високу продуктивність (загальну і питому);
- якісний нагрів металу: рівномірність нагріву по висоті і перетину зливків без місцевих оплавлення;
- ефективна робота повітро-і газоподогревателей, забезпечення невисокого питомої витрати палива;
- можливість надійного автоматичного регулювання теплового режиму;
- високі експлуатаційні якості (зручність видалення шлаку, повне спалювання палива в межах робочого простору, достатня герметизація робочого простору і теплообмінних пристроїв, достатня стійкість кришок та інших елементів нагрівальних колодязів);
- найбільш проста конструкція і невисокі капітальні витрати на будівництво.
Кожен нагрівальний колодязь окремо називається осередком. Декілька клітинок складають групу. Для групи осередків передбачені одна димова труба і загальне приміщення для контрольно-вимірювальних приладів. Продуктивність нагрівальних колодязів зазвичай обчислюють на групу в рік. Знаючи продуктивність стану та продуктивність однієї групи, можна знайти необхідне число груп нагрівальних колодязів.
2.1 Тепловий і температурний режими
Сучасні нагрівальні колодязі є камерними печами періодичної дії з змінним у часі тепловим і температурним режимом. У більшості нагрівальних колодязів нагрівання металу здійснюється садками, тобто після видачі всіх нагріваються злитків осередку колодязів знову завантажують злитками. При видачі та посадці злитків в результаті частого відкривання кришки кладка робочого простору нагрівальних колодязів охолоджується. Тому при роботі колодязів на гарячому посаді в перший момент нагріву температура злитків вище температури поверхні кладки і основний споживач тепла в цей період - кладка колодязя.
Витрата тепла підтримують максимальним до тих пір, поки температура тій частині злитка, яка нагрівається швидше, не досягне граничного значення. Цей період називається періодом нагріву. Слідом за ним наступає період витримки, протягом якого відбувається поступове зменшення витрат тепла, так як протягом цього часу температура поверхні злитків залишається постійною і тепло витрачається тільки на прогрів зливка по перерізу. У цей період температура відхідних продуктів згоряння залишається приблизно постійною.
Теплову потужність нагрівальних колодязів вибирають так, щоб забезпечити швидкий підйом температури кладки і поверхні злитків на початку нагріву. При заниженій потужності період нагріву затягнеться, а період витримки скоротиться, і повний цикл нагріву буде нераціонально великим. При завищеному максимальній витраті палива період нагрівання скоротиться, але збільшиться нерівномірність температури по перетину злитка і період витримки затягнеться. Це також викличе надмірне збільшення тривалості повного циклу нагріву.
На роботу нагрівальних колодязів дуже великий вплив робить початкова температура злитків. Зазвичай нагрівальні колодязі працюють в гнітючій ступені на гарячому посаді, тобто в осередок для нагріву до температури прокатки (близько 1200 Вє С) поміщають ще не повністю остиглі після розливання злитки, температура яких 700 - 850 Вє С. Чим вище відсоток гарячого посаду та початкова температура злитків, тим більше продуктивність нагрівальних колодязів і тим нижче питома витрата тепла на нагрів металу. Відсоток гарячого посаду та початкова температура злитків залежать від рівня організації виробництва на даному підприємстві. На тих заводах, де культура виробництва досить висока, гарячий посад досягає 95%, а початкова температура злитків перед нагріванням 800 - 850 Вє С.
Оптимальне значення теплової потужності (за хімічним теплу палива) лежить в межах 200 - 300 МДж/т садки. Робоча температура в нагрівальних колодязях становить 1350 - 1400 Вє С. Для забезпечення такої робочої температури потрібно спалювати паливо так, щоб Калориметрична температура горіння досягала 2100 - 2200 Вє С.
1. Шлаковидалення. В процесі нагрівання металу відбувається його окислення. Новоутворена окалина стікає по гранях злитків на подину колодязів і повинна бути звідти видалена. Існують два методи видалення окалини: сухе шлаковидалення...
