§ 15. Нагревательные печи

Для нагрева заготовок цельнокатаных колес и бандажей при­меняются печи различных конструкций — перекатные, методиче­ские в сочетании с камерными и карусельные с кольцевым вра­щающимся подом.

Перекатные печи нашли применение при нагреве бандажных заготовок. В этом случае применяются заготовки из круглых слитков, легко перемещаемые вдоль печи кантованием. Для об­легчения перемещения заготовок под печи обычно делается с уклоном в 6—12° в зависимости от диаметра заготовки. Печь работает на жидком топливе. Форсунки установлены на торце­вой стороне печи. Со стороны свода имеются дополнительные форсунки. Рабочее пространство состоит из подогревательной и сварочной частей. Печь имеет монолитный под и, следовательно, дает односторонний нагрев, создающий несимметричное распределение температур. К недостаткам существующей перекатной печи следует отнести также способ перемещения заготовок по­средством кантования через окна и большой присос воздуха, обусловленный наклоном рабочего пространства, многочислен­ностью окон и необходимостью частого их открывания для кантования. Кроме того, в описываемой печи кантование осуществ­ляется вручную.

Для загрузки заготовок в печь применяются гидравлические толкатели. Они используются также для проталкивания ряда за­готовок в печи до определенного окна, после которого слитки на­чинают кантовать. Прилегание заготовок одна к другой усугуб­ляет несимметричность их нагрева.

Переход на многогранные слитки для цельнокатаных колес и бандажей потребовал и изменения схемы нагрева. Так, в со­временных отечественных цехах применяется двухступенчатый нагрев. Сначала заготовки подогреваются в методических печах, а затем их переносят в камерные печи, где они нагреваются до температуры деформирования.

Температура подогрева в методической печи 950—1100°, в ка­мерных печах 1200—1250°.

Необходимость применения такой схемы нагрева вызвана следующими соображениями.

Для изготовления цельнокатаных колес весом 460—560 кг (а иногда и больше) применяется главным образом литой ме­талл в виде заготовок, получаемых разделением комплектных слитков. Условия эксплуатации мартеновских печей большой ем­кости и колесопрокатных цехов большой производительности потребовали максимального увеличения веса слитка, что в свою очередь привело к необходимости отливки многогранных слит­ков— для предотвращения образования трещин на слитках при разливке стали. Полученные после разрезки слитков многогран­ные заготовки перемещать в перекатных печах невозможно. Это заставило перейти к перемещению заготовок в печи путем про­талкивания. Но обычная подина не приспособлена для этого, что заставило применить стальную подину, в виде направляющих коробчатого сечения, по которым слитки передвигаются правиль­ными рядами. Однако при требуемых температурах нагрева за­готовок стальная подина быстро выходила бы из строя, что на­рушало бы нормальный ход технологического процесса.

Кроме того, при таком способе транспортировки заготовок в методической печи не обеспечивается равномерность их нагре­ва. Из методической печи заготовки выдаются со значительным перепадом температуры между поверхностями, обращенными к своду и лежащими на подине. Это вынудило ограничить темпе­ратуру нагрева в методической печи и перенести окончательный нагрев в камерные регенеративные печи.

Обычно производительность методической печи выше произ­водительности камерной. Поэтому одна методическая печь обслу­живает несколько камерных. Так, в бандажепрокатном цехе Уральского завода на одну методическую печь приходится две камерные с пятью загрузочными окнами каждая. На заводе им. К. Либкнехта одну методическую печь обслуживают три камер­ные, из которых одна с четырьмя и две с тремя загрузочными окнами.

Число печей того и другого типа в описываемых схемах за­висит от их емкости и производительности оборудования.

Схема расположения методических и камерных печей заво­да им. К. Либкнехта приведена на рис. 44 (I вариант). Несколь­ко иное расположение приведено на рис. 45 (II вариант). Рас­положение печей по второму варианту значительно удобнее, так как позволяет производить загрузку камерных печей любой за­грузочной машиной напольного типа из числа обслуживающих печной пролет. Любая из загрузочных машин может произво­дить также и подачу нагретой заготовки к прессу для осажива­ния и прошивки слитка. По первой же схеме подавать нагретую заготовку на пресс может только одна загрузочная машина. Выход этой машины из строя приводит к остановке всего прессо-прокатного отделения.

Описанные схемы находят широкое применение в колесо- и бандажепрокатных цехах.

Методические печи, применяемые для нагрева колесных или бандажных заготовок в сочетании с камерными, относятся к типу трехзонных печей непрерывного действия. Под печей от загру­зочного окна до камеры выдачи выложен тремя (завод им. К. Либкнехта) или четырьмя (Уральский завод) литыми направ­ляющими желобами. Передвижение слитков по этим желобам осуществляется гидравлическими толкателями, число которых со­ответствует числу рядов заготовок в печи. Характеристика печей обоих заводов приведена в табл. 11.

Конструкция печи показана на рис. 46.

Методическая печь завода им. К. Либкнехта работает на мазуте и снабжена форсунками Шухова, с распылением топлива паром или сжатым воздухом давлением 5—7 ат. Общее число форсунок — 7. Три из них расположены в торце печи, две в первом пережиме свода и две во втором. Воздух для горения инжек­тируется форсунками через их амбразуры.

Методическая печь Уральского завода отапливается газом и оборудована 13 горелками. Однако для получения необходимой температуры нагрева все горелки не используются. Обычно ис­пользуются только две торцевых и две боковых горелки.

В боковых стенках печей предусмотрены окна, служащие для контроля за правильностью продвижения заготовок по желобам стальной подины печи. В случае нарушения последова­тельности движения заготовок в рядах, контрольные окна служат для исправления этих нарушений.

Желоба методических печей укладываются звеньями. Каждое звено состоит из трех параллельных желобов одинаковой длины. Длина звеньев изменяется в зависимости от их расположения по длине печи. Звенья, расположенные ближе к окну выдачи, делаются минимальной длины. По мере удаления от окна выда­чи длина звеньев увеличивается. Это обусловлено тем, что зве­нья, расположенные у окна выдачи, подвергаются воздействию более высоких температур и окислительному воздействию воз­духа, попадающего в печь при каждом подъеме крышки окна выдачи, что приводит к более частому выходу этих звеньев из строя. Срок службы этих звеньев колеблется в пределах от 1 до 1,5 месяца. Длинные звенья в другом конце печи служат значи­тельно дольше.

В процессе эксплуатации печи завода им. К. Либкнехта было установлено, что форсунки, поставленные во втором пережиме свода, оказались лишними и даже вредными. Получалось, что под действием факела форсунок у второго пережима происходил отрыв пламени от нагреваемого металла и перемещение основ­ной массы продуктов горения дальше по длине печи. Таким образом, на этом участке заготовки не только не нагревались, но даже остывали. Когда же этими форсунками перестали пользо­ваться, нагрев металла улучшился, так как за вторым пережи­мом свода получалось завихрение пламени, хорошее смешение газа и воздуха и лучшее смывание металла пламенем. Излишней оказалась и средняя форсунка торца печи, так как количество инжектируемого в печь воздуха было недостаточным для сжига­ния всего мазута, подаваемого пятью форсункам.

В настоящее время печь работает на четырех форсунках: двух торцевых и двух сводовых у первого пережима.

Рис. 44. Схема расположения методических и камерных печей

в колесопрокатном цехе (I вариант)

Рис. 45. Схема расположения методических и камерных печей

в колесопрокатном цехе (I I вариант)

Рис.46. Методическая печь для нагрева колесных заготовок

Таблица 11