Ii. конструкторский раздел
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| Лист |
В современном стане для горячей прокатки бесшовных труб нагрев заготовки осуществляется, преимущественно, в кольцевой печи, за исключением некоторых непрерывных прокатных станов, в которых используется высокоскоростная нагревательная кольцевая печь.
Задача кольцевой печи в линии горячей прокатки заключается в нагреве заготовки определенной длины после ее обрезания с уровня нормальной температуры (20 С) до 116010 С для ее последующей прошивки на прошивном стане.
Кольцевая печь является на сегодняшний день оптимальной промышленной печью, которая используется в мировой практике для нагрева круглых заготовок и отличительной чертой которой является наличие вращающегося пода круглой формы. В печи заготовка поворачивается на вращающемся поде от загрузочной двери к двери для выгрузки, где происходит выгрузка горячей заготовки при помощи разгрузочного устройства. Во время вращения заготовки на поде она нагревается под воздействием горелок, которые располагаются в стенках печи, в своде и в других местах, достигая перед выгрузкой необходимого уровня и однородного распределения температуры.
Для обеспечения идеального качества нагрева, печь разделяется по окружности на несколько контролируемых зон, которые позволяют управлять процессом горячей обработки. Имеется зона предварительного нагрева, зона нагрева и зона выдержки. Каждая зона может делиться далее на несколько секторов, в каждом из которых поддерживается определенная температура, что способствует более точному нагреву заготовки до необходимого уровня. Нагрев заготовок в каждом секторе осуществляется благодаря использованию пламенных горелок, которые обеспечивают смешивание в определенной пропорции воздуха для горения и топлива. Подача топлива осуществляется по системе трубопроводов, а воздух для горения предварительно нагревается, походя через теплообменник воздуходувки (вспомогательная топливная воздуходувка), и по воздушному трубопроводу подается в каждую зону для участия в горении. Однако, регулирование температуры осуществляется за счет изменения подачи топлива и воздуха, которая контролируется автоматической системой управления, регулирующей степень открытия клапанов в системе трубопроводов. Образующиеся в процессе сгорания
топлива газы выбрасываются через дымовую трубу в атмосферу. Под печи, стены, дымоход, дымовая труба и т.п. изготовлены из огнеупорных материалов, способствующих сохранению тепла и рациональному использованию энергии.
По сравнению с другими печами кольцевая печь имеет следующие преимущества:
• Кольцевая печь подходит для нагревания круглой заготовки и может быть приспособлена для любых типов сложных заготовок, имеющих разные диаметры и разную длину. Система нагревания также может легко перенастраиваться в соответствии с различными размерами заготовок.
• Посредством изменения интервалов внутри печи можно обеспечить нагревание заготовки в кратчайшее время в трех направлениях с равномерной температурой и хорошим прогреванием.
• При нагреве заготовка поворачивается вместе с подом, при этом не происходит ее смещения и трения относительно пода, что затрудняет отслаивание окалины. Кроме того, в печи нет никаких других открывающихся дверей, кроме двери для выгрузки, поэтому она имеет хорошую герметичность; т.е. в нее может попадать только незначительное количество холодного воздуха и, благодаря этому в ней происходит меньше окислительных потерь.
• Печь также может быть не загружена и в ней может быть оставлено свободное пространство без заготовки, что позволяет легко менять размер заготовки, сохраняя гибкость в работе.
• Загрузка, выгрузка и вращение может осуществляться в автоматическом режиме с высоким уровнем механизации и автоматизации.
Недостатком кольцевой печи является то, что она круглая, занимает большую площадь и ее труднее разместить. Кроме того, заготовки располагаются внутри печи с определенными промежутками, что не позволяет полностью использовать площадь пода и снижает производительность установки.
На сегодняшний день, диаметр кольцевой печи на предприятии DALMING составляет 46 м, а на предприятии ALGOMA 36 м.
На нашем предприятии кольцевая печь используется для нагрева непрерывно литой заготовки до температуры 1300 С для последующей прокатки из нее бесшовной трубы. Используются заготовки трех диаметров: 160, 140, (200) мм, длина может быть в пределах от 750 мм до 4200 мм, а удельная масса не превышает 1,025 кг.
Нагревание в печи осуществляется с боков и сверху, причем она поделена на пять нагревательных зон с контролем температуры нагревания, что позволяет соблюдать технологию нагрева заготовки с обеспечением равномерного прогревания и максимального использования тепловой энергии благодаря возможности индивидуальной регулировки подачи топлива в каждую зону. Для облегчения установки горелок и последующего обслуживания внутри и снаружи печи имеются две платформы шириной 1,5 м. Используется отдельная система предварительного нагрева, которая
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| Лист |
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| Лист |
Поток уходящих газов направлен против движения заготовки, и после нагревания заготовки отработанные газы выводятся посредством имеющейся в печи вытяжной вентиляции через предварительный нагреватель и дымовую трубу.
Полностью автоматическая, современная и надежная система осуществляет точный расчет и распределение подачи тепла в печи в соответствии с различными условиями, обеспечивая нагревание заготовки по оптимальной технологической кривой.
Основными функциями системы измерения и контроля горячей обработки являются следующие: автоматический контроль температуры в пяти зонах печи, автоматический контроль давления в печи, регистрация температуры в каждом отсеке печи и расхода топлива, автоматическая защита системы предварительного нагревания, автоматическое устранение неисправностей в линии природного газа и в воздушном трубопроводе, безопасное автоматическое отключение подачи природного газа в случае аварии и т.п.
Система механического управления обеспечивает оперативное слежение за процессом загрузки и разгрузки пода и материалов.
В аппаратной цеха установлены шкаф управления и стол управления.
Боковая дверь с гидравлическим приводом служит для загрузки и выгрузки кольцевой печи. Преимуществом такой боковой двери является то, что приводной механизм не подвергается воздействию горячего печного воздуха, благодаря чему обеспечивается продолжительный срок его службы.
Загрузку и выгрузку заготовок производит специальный механизм, который доказал за многие годы работы свою приемлемость и надежность. Работа манипулятора этого механизма полностью автоматизирована; он может производить загрузку и выгрузку в соответствии с предварительной настройкой. Оба механизма имеют и электрический и гидравлический привод.
Одна установка центральной гидравлической станции обеспечивает работу гидравлического цилиндра печной двери, загрузочного и разгрузочного механизма, а также гидропривода, который является приводом кольцевой печи.
Для создания оптимального режима работы кольцевой печи, т.е. для обеспечения оптимального управления горячей обработкой в печи и передачей материала, в кольцевой печи используется система автоматического управления, которая может соединяться через имеющийся порт связи с компьютерной системой сталеплавильного и прокатного цеха.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| Лист |
Наружный диаметр заготовки 140, 160 мм (200 мм непрерывно-литая заготовка)
Длина заготовки 750 – 4200 мм
Масса одной заготовки (макс.) 1,025 кг/шт.
Характеристики заготовки 160 х 4000 мм
Способ расположения заготовок Один ряд, два ряда
Топливо и теплотворная способность Природный газ 35,704 КДж/Нм3
Температура на входе Холодная заготовка 20 С
Температура нагретой заготовки 1250 – 1280 С
Макс. контролируемая температура в печи 1350 С
Допуск по темпер. окончат. нагрева заготовки 10 С
Номинальная производительность 70 т/час
Максимальная производительность 80 т/час
Максимальная периодичность выгрузки 120 шт/час
Диаметр карусельной печи 25000 мм
Ширина рабочего пространства примерно 4800 мм
Высота рабочего пространства примерно 1800 мм
Рабочая ширина пода печи примерно 4350 мм
Наклон при загрузке/выгрузке прибл. 16,67
Количество разделительных стенок 3 шт. разделительные стенки, конструкция с водяным охлаждением
Средний расход тепла 335 Ккал/кг при нагревании репрезентативной заготовки при номинальной производительности.
Характеристика горелок и распределение тепловой мощности по зонам печи (таблица 2.1).
Таблица 2.1 – Характеристика горелок
| Зоны | Кол-во | Тип | Мощность Горелки, кВт | Макс.расход газ м3/ч | Макс.расход воздуха м3/ч |
| HG–SBLNB | |||||
| HG–SBLNС | |||||
| HG–SBLNС | |||||
| HG–F | |||||
| 5 (выдержка) | HG–F |
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| Лист |