Краткая характеристика устройства, работы и теплового режима нагревательной печи

Методические толкательные печи до самого последнего времени удовлетворяли требованиям по производительности и удельному расходу тепла. В последние время наметилась прогрессивная тенденция к увеличению длины заготовки, и как следствие, к увеличению ширины нагревательных печей.

Расширяется применение более совершенных печей с шагающими балками, которые могут работать так же, как и толкательные печи, в режиме методического нагрева.

Тепловой и температурный режим методических печей неизменны во времени. Вместе с тем температура в методических печах значительно меняется по длине печи. Характер изменения температуры по длине печи определяет число и назначения её зон.

Методические печи по числу зон нагрева металла могут быть двух, трёх — и многозонными с односторонним и с двусторонним нагревом металла.

Методическая зона — первая (по ходу металла), с изменяющейся по длине температурой. В этой зоне металл постепенно подогревается до поступления в зону высоких температур (сварочную).

Вместе с тем методическая зона представляет собой противоточный теплообменник.

Находящиеся в состоянии теплообмена дымовые газы и металл двигаются навстречу друг другу. Металл нагревается дымовыми газами, то есть утилизирует тепло дымовых газов, отходящих из зоны высоких температур.

Зона высоких температур или сварочная — вторая по ходу металла. В этой зоне осуществляется быстрый нагрев поверхности заготовки до конечной температуры.

Томильная зона (зона выдержки) — третья по ходу металла. Она служит для выравнивания температуры по сечению металла. В сварочной зоне до высоких температур нагревается только поверхность металла.

Температуру в томильной зоне поддерживают всего на 30−50 выше необходимой температуры нагрева металла. Поэтому температура поверхности металла в томильной зоне не меняется.

Подобный трёхступенчатый режим необходим в тех случаях, когда нагревают заготовки, в которых может возникнуть значительный перепад температур по толщине (более на 1 м толщины металла). Такие печи называют трёхзонными методическими печами.

В ряде случаев при нагреве тонких заготовок нет необходимости делать выдержку для выравнивания температур по сечению, так как возникший в сварочной зоне перепад температур небольшой. Томильную зону при этом не предусматривают и применяют двухзонные печи — с методической и сварочной зонами.

В других случаях при нагреве металла перед прокаткой на листовых и сортовых станах выполняют четырёх — и пятизонные методические печи для повышения общего температурного уровня печи и получения большей производительности. В этом случае делают две или три сварочные зоны, в каждой из которых устанавливают горелки. Это позволяет повышать температуру в конце (по ходу газов) методической печи, уменьшив её длину и увеличить общую длину зоны высоких температур, в результате чего достигается более форсированный нагрев металла. В зависимости от толщины заготовки в методических печах можно применить односторонний или двусторонний нагрев заготовок. При толщине заготовок до 100 мм двусторонний нагрев не рационален, так как для таких заготовок интенсивный (ускоренный) нагрев поверхности заготовки в сварочной зоне приведёт к удлинению выдержки в томильной камере. Причём увеличение длительности выдержки будет больше, чем выигрыш во времени нагрева в сварочной зоне, достигнутый за счёт применения нижнего обогрева. При одностороннем нагреве заготовки движутся по монолитному поду. Для обеспечения двустороннего обогрева на всю длину сварочной и методической зон делают специальную камеру со своим собственным отоплением.

Выбор конструкции методической печи и графика нагрева зависит от толщины заготовки, пластичности металла в холодном состоянии и теплофизических свойств нагреваемого металла.

Большое значение для работы методических печей имеет способ выдачи металла из печи. Различают торцевую и боковую выдачи металла. При торцевой выдачи необходим один толкатель, который выполняет и роль выталкивателя. Для печей с боковой выдачей устанавливают не только толкатель, но и выталкиватель, поэтому такие печи при размещении в цехе требуют больших площадей. Однако сточки зрения тепловой работы печи с боковой выдачей имеют преимущества.

Методические нагревательные печи по сравнению с камерными обеспечивают более высокий к.п.д. и более высокий к.и.т. в рабочем пространстве, что объясняется наличием методической зоны.

Конструкцию методических печей выбирают в зависимости от типа стана и вида топлива. Тип стана определяет производительность печей, толщину применяемой заготовки, температуру нагрева металла и его сортамент. От вида используемого топлива зависит конструкция горелочных устройств и применение рекуператоров.

Таким образом, основными конструктивными особенностями толкательных методических печей являются:

• а) наклонный или прямой под;
• б) торцовая или боковая выдача;
• в) число зон отопления;
• г) конструкция горелок;
• д) установка или отсутствие рекуператоров.

Основное оборудование печи:

• 1) Газопровод;
• 2) Верхняя сварочная зона;
• 3) Методическая неотапливаемая зона;
• 4) Томильная зона;
• 5) Вентилятор для подачи воздуха;
• 6) Окно выдачи металла;
• 7) Дымовой боров;
• 8) Нижняя сварочная зона;
• 9) Горелки расположенные равномерно по фронту печи;
• 10) Рекуператор.