Конструкции печей с шагающими балками
Печь с шагающими балками (ПШБ) – методическая печь, в которой транспортирование заготовок происходит путём циклического поступательно-возвратного движения водоохлаждаемых балок. Принцип перемещения заготовок аналогичен тому, что было в печи с шагающим подом (рисунок 9.9). Все отличия связаны с наличием водоохлаждаемых балок.
Главное преимущество ПШБ – четырёхсторонний, т.е. максимально быстрый нагрев заготовок. Главный недостаток – наличие разветвлённой системы водоохлаждаемых балок (опорных труб) и, соответственно, большие потери теплоты с охлаждающей водой.
Схема печи с шагающими балками приведена на рисунке 9.10. На этом рисунке показана многозонная печь с торцевыми горелками. Отличительные особенности – верхний дымоотбор, два металлических трубчатых рекуператора, наличие рейтеров на продольных трубах.
1 ‑ дымовой боров; 2 ‑ шибер; 3 ‑ механизм шагания; 4 ‑ загрузочный рольганг; 5 ‑ водяной затвор; 6 ‑ подина из труб с рейтерами; 7 ‑ рекуператор; 8 ‑ дымоотвод в боров; 9 ‑ воздухопровод; 10 ‑ газопровод; 11 ‑ горелки; 12 ‑ рольганг выдачи
Рисунок 9.10 – Схема печи с шагающими балками
Печь работает следующим образом. Заготовки подаются к торцу посада с помощью рольганга и сталкиваются с него на подину толкателем. На подине заготовки располагаются с зазором между собой. Подина состоит из системы опорных труб (балок) с установленными на продольных трубах рейтерами. Путём шагания балок заготовки перемещаются к торцу выдачи и там вытягиваются из печи механизмом поштучной выдачи при температуре 1150-1250 °С.
Печь отапливается двухпроводными горелками. Дым от сжигания топлива проходит сверху и снизу от заготовок и удаляется из печи в районе торца посада через свод при температуре 900-1100 °С. В верхнем строении печи находится дымоход с установленными в нём рекуператорами.
Газоплотность узла сочленения вертикальных опорных труб и нижней футерованной плоскости обеспечивается гидравлическими затворами.
Удаление шлака (окалины) производится вручную механическим путём (скребки, пики и т.п.), а также путём применения компрессорного воздуха или кислорода, подаваемого с помощью переносных сопел. Очистка происходит через смотровые окна на уровне нижней отметки рабочего пространства.
Удельный расход топлива в ПШБ выше расхода топлива толкательной печи, имеющей двусторонний обогрев, и составляет 80-90 кг у.т./т металла, главным образом, за счёт отсутствия монолитного пода в томильной зоне.
Конструкции кольцевых печей
Кольцевая печь – методическая печь, в которой перемещение заготовок происходит за счёт вращения кольцевого пода. Поэтому иногда кольцевую печь называют печью с кольцевым подом или карусельной печью.
Преимущества кольцевой печи перед остальными методическими печами: а) заготовки лежат неподвижно на вращающемся поду, поэтому в них можно нагревать заготовки и круглого сечения; б) самый низкий угар металла (0,5-0,7%); в) высокая равномерность нагрева по периметру заготовок круглого сечения; г) возможность перевода печи на камерный режим отопления.
Схема кольцевой печи приведена на рисунке 9.11. Печь работает следующим образом. Заготовки (трубные или колесные) загружаются в печь через окно загрузки с помощью внешних механических устройств. Далее за счёт периодического движения подины (на 10-12° при каждом движении) заготовки вместе с подиной проходят все необходимые зоны нагрева и выдаются через окно выгрузки также с помощью внешних механизмов. Угол между окнами загрузки и выгрузки в данном случае составляет около 28°. Время нагрева заготовки соответствует времени вращения подины на 360‑28 = 332°. Скорость вращения подины может изменяться в зависимости от размеров заготовок и марки стали.
Печь отапливается газообразным топливом через горелки, расположенные в наружной и внутренней боковых стенах. Боковое расположение горелок, по аналогии со сводовым, позволяет достаточно просто организовать многозонный режим нагрева заготовок.
Продукты горения от сжигания топлива движутся навстречу нагреваемому
металлу (вращению пода) и проходят три условные зоны: томильную (1200-1250 °С), сварочную (1300-1350 °С) и методическую. В конце методической зоны дым с температурой 700-900 °С удаляется через дымоход и направляется в металлический рекуператор (радиационный щелевой или трубчатый).
1 ‑ заготовки; 2 ‑ дымоотбор; 3 ‑ стойки каркаса; 4 ‑ горелки; 5 ‑ промежуточный дымоотбор; 6 ‑ заслонка; 7 ‑ перегородка; 8 ‑ каркас; 9 ‑ воздухо- и газопроводы; 10 ‑ водоохлаждаемые трубы, поддерживающие перегородку; 11 ‑ вращающаяся подина; 12 ‑ опорная рама подины; 13 ‑ водяной затвор; 14 ‑ механизм перемещения подины
Рисунок 9.11 – Схема кольцевой печи
Газоплотность сочленения подины и стен обеспечивается применением песочных или водяных (гидравлических) затворов.
В отличие от других методических печей в кольцевой печи имеется возможность нагревать металл как по методическому, так и по камерному режиму. С этой целью в методической зоне предусмотрены горелки и между методической и сварочной зонами предусмотрен дополнительный дымоотбор. При камерном режиме нагрева заготовок включены горелки методической зоны и открыт шибер промежуточного дымоотбора.
Для поддержания определённых температурных и гидравлических условий в печи используются подвесные перегородки. Между подом и перегородкой остаётся зазор, необходимый для свободного перемещения заготовок. Обычно в печи от одной до четырёх перегородок. Перегородки изолируют окна загрузки и выгрузки, а также экранируют высокотемпературные зоны от низкотемпературных. С помощью перегородок создаётся необходимое гидравлическое сопротивление, направляющее продукты горения по большей дуге круга навстречу вращению подины.
Также как в печи с шагающим подом, в кольцевой печи возможен подсос холодного воздуха в методической зоне и в связи с этим – повышенный расход топлива.
Самая ответственная часть кладки – подина. Подина должна хорошо противостоять истиранию при посаде и выдаче заготовок, а также не взаимодействовать с окалиной, которая периодически удаляется вручную. Для повышения стойкости подины в ее составе должен быть большой процент Al2O3. Для уменьшения истирания подины печь оборудуется механизмами бережного посада и выдачи заготовок.
Удельный расход условного топлива в кольцевой печи 60-70 кг у.т./т металла.