1 Описательная часть
В задании дана методическая трехзонная нагревательная печь с толкательным подом, двусторонним нагревом и торцевой выдачей заготовок.
Вся печь по длине разделяется на несколько зон. Металл (заготовка) поступает в зону наименьших температур. Продвигаясь навстречу дымовым газам, он попадает в зону с более высокой температурой и постепенно нагревается. Печи работают таким образом, что когда нагретая заготовка выдается из печи, то холодная заготовка загружается с противоположного конца. Таким образом, на поду печи по всей ее длине находится металл, продвигающийся к окну выдачи.
На рисунке 2 выделены основные три зоны методической печи, каждая из которых играет свою роль в нагреве заготовки
I – методическая зона, II – сварочная зона, III – томильная зона
Рисунок 2 – трехзонная методическая печь
I – методическая зона. В ней происходит предварительный нагрев металла. В данной зоне отсутствуют топливосжигающие устройства. Температура тут поддерживается отходящими газами.
II – сварочная зона. Эта зона интенсивного нагрева всей поверхности заготовки с двух сторон. Данная зона имеет 5 верхних и 6 нижних горелок.
III – томильная зона – зона равномерного прогрева заготовки. Она содержит 4 горелки, которые обеспечивают равномерный прогрев металла по всему его объему.
На рисунке 3 показано изменение температуры газов и металла по длине методической печи:
Рисунок 3 – изменение температуры газов и металла по длине методической печи.
На рисунке 4 изображена конструкция методической печи
1 –горелочное устройство, 2- отбойник, 3- глиссажная труба, 4- опорный столбик, 5- опорная труба, 6- боковая колонна, 7- склиз.
Рисунок 4 – Методическая нагревательная трехзонная печь
Глиссажные трубы в методических печах
Нагреваемый
металл в методических печах с нижним
обогревом передвигается по водоохлаждаемым
глиссажным трубам. На каждый ряд
двигающихся в печи заготовок устанавливают
по две продольные глиссажные трубы.
Расстояние между ними составляет ~
длины заготовки. Для предохранения
трубы от истирающего воздействия
двигающегося металла к ней приваривают
металлический пруток. Продольные
глиссажные трубы в пределах значительной
части методической зоны печи опираются
на продольные огнеупорные столбики
(рисунок 6).
Рисунок 5 – Глиссажные трубы трехзонной нагревательной печи
В пределах высокотемпературной зоны продольные глиссажные трубы опираются на поперечные водоохлаждаемые трубы, расположенные на расстоянии 1 – 1,5 м одна от другой. Концы поперечных труб выведены за пределы печи и прикреплены к вертикальным стойкам каркаса печи. В середине поперечные глиссажные трубы опираются на вертикальную опору, выполненную из пары водоохлаждаемых труб, футерованных снаружи огнеупорным кирпичом.
Водоохлаждаемые глиссажные трубы оказывают большое влияние на тепловую работу зоны нижнего обогрева и тепловую работу печи в целом. Расход тепла с охлаждающей водой в методических печах составляет 10%, а иногда и более от всего количества поступающего в печь тепла. Кроме того, глиссажные трубы оказывают значительное охлаждающее действие на металл и препятствует его равномерному нагреву. В связи с этим стремятся выполнить снаружи тепловую изоляцию глиссажных труб, чтобы снизить поступление тепла к стенке трубы и ослабить ее охлаждающее действие. В качестве тепловой изоляции глиссажных труб применяют всевозможные огнеупорные обмазки. Чтобы тепловая изоляция не отлетела, пользуются различными приемами: приваривают металлические прямые и изогнутые штыри, выполняют из огнеупорных масс специальные огнеупорные блоки, которые нанизываются на трубу. Выделяют три перспективные конструкции глиссажных труб:
1) с набивкой огнеупорной массы между шипами, приваренными непосредственно к трубам;
2) с набивными блоками (рисунок 7, а);
3) со сборными блоками из керамических сегментов (рисунок 7, б).
Потери тепла с охлаждающей водой при использовании набивной на шипы изоляции по сравнению с потерями при неизолированной трубе снижаются в 2 – 3 раза, а при навесной изоляции из сегментов или блоков потери удается снизить в 4,6 – 6,3 раза. Значительная разница в эффективности изоляции объясняется тем, что набивная на шипы изоляция из-за большей массы металла в ней характеризуется значительно более высокой, чем блочная изоляция, средней теплопроводностью.
Промышленная проверка срока службы блочной изоляции показала, что для большинства печей, отапливаемых газом, где температура под металлом не превышает 1375о вполне применимы для изоляции подовых труб набивные и сборные шамотные блоки, срок службы которых в указанных условиях составляет от 9 месяцев (в области повышенных температур) до 2 лет (в области пониженных температур).
В печах, отапливаемых мазутом, где температура под металлом достигает 1500о, хорошие результаты показали набивные блоки, изготовленные из магнезитовой (магнезитохромитовой) массы, срок службы которых составляет более 9 месяцев.
а – набивные блоки; б – сборные блоки
Рисунок 6 – Изоляция глиссажных труб
Опыт изоляции труб промышленных печей показал, что при наличии готовых блоков нанесение изоляции по всей печи занимает 5 – 8 часов. После нанесения изоляции печь сразу же может быть поставлена на разогрев по обычному графику.
Следует подчеркнуть, что кроме отмеченного выше значительного снижения потерь тепла с охлаждающей водой, нанесение изоляции на трубы в печи сопровождается, как правило, повышением температур на 150 – 200о, что существенно улучшает условия теплообмена металла с печными газами.