Нагрівальні колодязі

Нагрівальний колодязь, піч для нагріву сталевих злитків перед прокаткою. Їх встановлюються перед обтискними станами (блюмінгами і слябінгами), на яких зазвичай прокатують зливки масою не менше 2-3 т. Робочий простір, нагрівального колодязя, що має форму паралелепіпеда, закривається кришкою, що пересувається за допомогою крану розташованого на підлозі. Зливки завантажують в нагрівальний колодязь і видають їх краном з кліщовим захватом. У нагрівальних колодязях злитки знаходяться у вертикальному положенні. Завдяки цьому виключається небезпека зсуву усадкової раковини під час потрапляння до колодязя зливків з незастиглою серцевиною, а також забезпечується швидкий нагрів металу (оскільки тепло підводиться через всю поверхню зливка).

Нагрівальні колодязі - печі періодичної дії, що характеризуються змінним в часі тепловим і температурним режимами. Колодязі опалюють, як правило, доменним або коксодоменним газом; на ряду заводів застосовують природно-доменний газ. Оптимальна теплова потужність 200-300 МДж/т садіння (злитків, що нагріваються). Нагрівальні колодязі класифікують по конструктивним ознакам: регенеративні, рекуперативні (з опалюванням з центру підлоги або одним верхнім пальником) і електричні.

Регенеративні колодязі. До торців робочого простору примикають регенератори для підігрівання газу і повітря. Ці колодязі працюють безупинно і в автоматичному режимі, що створює сприятливі умови служби кладки внутрішніх стінок, стійкість її висока, ремонт стінок проводиться через 2,5—3 роки. Окалина, що відділяється від поверхні зливків, взаємодіючи з магнезитовим порошком, утворює з'єднання, яке при добавках феросиліцію стає легкоплавким і стікає по похилому поду через вікна в мульди. Цей шлак, що містить велику кількість заліза, ефективно використовується в сталеплавильному виробництві. Регенеративні нагрівальні колодязі останніми роками помітно вдосконалились і характеризуються високими техніко-економічними показниками. Напруженість їх поду близько 1,0 т/(м²>ч), середня продуктивність однієї групи приблизно 350 тис. т в рік.

Рис. 3.4.3. Схема регенеративних колодязів

1 – кришка; 2 - механізм переміщення кришки; 3 – газовий регенератор;

4 – повітряний регенератор; 5 – зливки; 6 – шлакова льотка; 7 – робочий простір(чарунка); 8 – шлакова чаша; 9 – золотник газового клапану; 10 – газовий клапан; 11 – підвід газу до чарунки.

Недоліком колодязів є неоднакове розташування зливків відносно теплового потоку і, отже, нерівномірний нагрів їх. При цьому можливі оплавлення і перепал крайніх зливків. Основні недоліки нагрівального колодязя такого типу - недосконалість системи спалювання палива і важкість автоматизації процесу нагріву. У нових цехах регенеративні нагрівальні колодязі не будуються.

Рекуперативні колодязі. Робочий простір рекуперативних нагрівальних колодязів з опалюванням із центру пода має форму квадрата із стороною 4,5-5 м, завглибшки близько 3 м.

Рис. 3.4.4. Схема рекуперативного колодязя

1 –рекуператори; 2 –трубопроводи для подачі в рекуператори холодного повітря;

3 –бокові канали; 4 –кришка; 5 –зливки; 6 –центральний пальник ;

Зливки розташовують біля стінок. Пальник розташований в середині поду і направлений вертикально вгору. До робочої камери з двох сторін примикають камери рекуператорів для підігрівання повітря. Основна перевага рекуперативних нагрівальних колодязів з опалюванням із центру пода - висока якість нагріву металу. Недоліки колодязів цього типу - втрати повітря в рекуператорах. Рекуперативні нагрівальні колодязі з одним верхнім пальником мають робочий простір довжиною 6-10 м, шириною 2,5-3,5 м і завглибшки 3,5-4,5 м. Колодязь опалюється пальником, розташованим горизонтально у верхній частині одній з торцевих стін робочого простору. Продукти згорання відводяться через вікна в нижній частині тієї ж стіни, до якої примикає рекуператор дляпідігрівання повітря. Завдяки тому, що підігріте повітря подається до пальника інжектором, виключаються втрати повітря в рекуператорі. Доцільність нагрівального колодязя цього типу - висока міра використання площі цеху.

Нагрівальний електричний колодязь. Для нагріву зливків якісної сталі у ряді випадків застосовують електричні нагрівальні колодязі. Нагрівальними елементами в таких колодязях служать карборундові жолоби, заповнені нафтовим коксиком в якості матеріала опору. Жолоби встановлені уздовж робочого простору по всій довжині. Електричні нагрівальні колодязі бувають здвоєні (з розділяючою стінкою), з двостороннім обігрівом, з трьома нагрівачами і з одним нагрівачем в середині.

Рис.3.4.5. Схема нагрівальних електричних колодязів

а) однорядні; б) дворядні

1 – карборундові жолоби; 2 – поперечні стінки; 3 – зливки; 4 – кришка

У нагрівальному колодязі такого типу окислення металу при нагріві не перевищує 0,2-0,3% (замість 1% в ін. нагрівальних колодязях). Подаючи в робочий простір в невеликій кількості газ або мазут, можна створити в колодязях навуглецьоване середовище. Електричні нагрівальні колодязі економічно ефективні при нагріві гарячих зливків.

Методичні печі. Для нагріву блюмів, слябів і заготовок перед прокаткою використовуються методичні нагрівальні печі безперервної дії різних типів і конструкцій. Сучасні печі бувають двух-, трьох- і багатозонними. Найбільш важливими класифікаційними ознаками методичних печей є:

- температурний режим по довжині печі;

- характер нагріву металу;

- спосіб видачі металу з печі (бічна або торцева видача).

Метал, що нагрівається, в методичній печі, переміщаючись від вікна завантаження до вікна видачі, проходить послідовно зони з різною температурою, відповідною заданому режиму нагріву. По мірі просування метал відбирає тепло в пічних газів, що рухаються йому назустріч, і поступово (методично) нагрівається. Пічні гази, віддаючи тепло металу, в кінці печі через відповідні канали потрапляють в регенератори або рекуператори і в боров, а через нього в димар. У I зоні – методичній- відбувається нагрів до невисоких температур, в II зоні - зварювальній - нагрів до температури обробки, а в томільній зоні III - витримка.

Рис. 3.4.6. Схема трьохфазної меточної печі

1 – штовхач; 2 – методична(І) зона; 3 – зварювальна(ІІ) зона; 4 – торцьовий пальник; 5 – рольганг; 6 – нижній пальник; 7 – рекуператор

За способом переміщення заготовок, що нагріваються, методичні печі поділяють на штовхаючі, з крокуючим подом або балками і з подом, що обертається. У штовхаючих печах заготовки, що подаються в робочу камеру штовхачем заповнюють всю підлогу, стикаючись один з одним. У міру заштовхування нової заготівки вся маса металу, що нагрівається, просувається до вікна видачі по водоохолоджуваних гліссажних трубах, а чергова заготівка по похилим направляється та падає на приймальний рольганг.

Принцип переміщення металу в печах з крокуючим подом(балками) інший. Под печі складається з рухомих (що крокують) і нерухомих балок. Крокуючі балки піднімають заготовки, потім здійснюють рух вперед і опускають їх на нерухомі балки. Після цього рухливі балки повертаються у вихідне положення. Такий рух повторюється багато разів. При цьому заготовки, лежачі на крокуючих балках із зазорами, переміщаються уздовж печі. В порівнянні з штовхальними печі з крокуючим подом(балками) мають наступні переваги:

- скорочення тривалості нагріву і підвищення його рівномірності завдяки розташуванню заготовок на балках із зазорами і тим самим можливості обігріву їх з трьох або чотирьох сторін;

- легше звільнення печі від металу в разі аварійних ситуацій;

- можливість нагріву заготовок будь-якої форми поперечного перетину;

- відсутність обмежень печі по довжині і ширині; - кращі технічні показники роботи печі.

Кільцеві печі. Для нагріву заготовок при поштучній прокатці тонких листів застосовують печі зподом, що обертається, або карусельні. Заготовки укладаються через бічне вікно завантаження на под печі, а обігрів печі здійснюється за допомогою пальників, розташованих по колу печі з внутрішньої і зовнішньої сторін. У міру обертання пода на повний зворот заготівка нагрівається до необхідної температури і переміщається до бічного вікна видачі. Тривалість нагріву визначається швидкістю руху поду і довжиною кола печі. Карусельна піч — до 5 м, продуктивність — до 5 м/г. Карусельна піч опалюється газовим або рідким паливом за допомогою пальників або форсунок, встановлених на стіні печі.

Рис. 3.4.7. Схема карусельної печі

1 — дисковий под, що обертається; 2 — виріб, що нагрівається; 3 — вікно завантаження і видачі; 4 — опорний ролик; 5 — механізм обертання поду;

6 — пальник; 7 — димопровід для відведення продуктів згорання.

Кільцеві печі. Кільцева піч, промислова піч, в якій нагрів виробів відбувається на кільцевому поді, що обертається. Цю піч застосовують головним чином для нагріву заготовок при прокатці труб, коліс і бандажів залізничного рухливого складу, для термічної обробки металевих виробів, а також для нагріву заготовок з кольорових металів перед прокаткою. Перша кільцева піч розроблена в 1925 радянським винахідником Н.Д. Буліним.

Кільцева піч складається з пода, що обертається, і нерухомого кільцевого каналу, перекритого зведенням. Кільцеві щілини між подом, що обертається, і нерухомою частиною печі ущільнюють водяними затворами. Вироби завантажують в піч і видають з неї через вікна за допомогою спеціальних завантажувально-розвантажувальних машин (підлогових або кранових).

Рис.3.4.8. Схема кільцевої печі

1 — кільцевий під, що обертається ; 2 — виріб, що нагрівається; 3 — вікно завантаження; 4 — вікно видачі; 5 — опорний ролик; 6 — привід обертання поду;

7 — пальник; 8 — димопровід для відведення продуктів згорання з печі в борові; 9 — розподіляюча перегородка.

Робочий простір печі між вікнами розділений жаростійкою перегородкою. У кільцевій печі невеликого розміру завантажують і видають вироби через одне вікно. Під печей обертається на опорних роликах за допомогою електричного приводу. Зовнішній діаметр кільцевої печі 10—30м, а ширина поду 1,5—6 м, продуктивність до 75 м/г. . Невеликі кільцеві печі працюють з постійною температурою по всьому обсягу печі. Кільцева піч опалюється газом або рідким паливом. При зовнішньому діаметрі печі 10—12 м пальники або форсунки встановлюють лише на зовнішній стіні, а при більшому — на зовнішній і на внутрішній стінах.

Прогресивним способом нагріву є індукційний нагрів. Метал, переміщаючись за допомогою штовхача через індуктор, нагрівається за рахунок вихрових струмів (струми Фуко), що виникають в ньому, і створюються магнітним полем індуктора. Індукційний нагрів відбувається швидко, економічно, з точною витримкою заданої температури. Спосіб електроконтакту нагріву забезпечує рівномірний розподіл температури по поперечному перетину і високу швидкість нагріву. Метал при цьому способі нагріву нагрівається в 30-50 разів швидше, ніж при паливному нагріві. Після нагріву практично не утворюються окалина і обезвуглецьований шар.