Нагревательная печь с шагающим подом для нагрева длинномерных металлических изделий

 

Изобретение относится к нагревательным печам со сводовым отоплением и может быть использовано в металлургической и машиностроительной промышленности. Задачей изобретения является уменьшение удельного расхода топливно-энергетических ресурсов, а также равномерное распределение поля давления по рабочему пространству печи. Это достигается тем, что методическая печь, содержащая корпус, шагающий под с подвижными и неподвижными балками. Футерованные секции нагрева с горелками и соплами, размещенными в своде, дополнительно содержат сводовый пережим между второй сварочной зоной и томильной зоной с установкой торцевых горелок типа "труба в трубе" большой тепловой мощности, расположенных в один ряд по ширине печи в средней части печи над пережимом под углом 18 - 20^o к горизонту. При этом нижняя отметка сводового пережима + 1200 мм, а верхняя отметка зоны + 3100 мм, считая от подины печи. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к нагревательным печам со сводовым отоплением и может быть использовано в металлургической и машиностроительной промышленности.

Известна нагревательная печь с шагающим подом и сводовым отоплением конструкции инструмента "Стальпроект" [1].

Техническая характеристика печи: Размеры нагреваемых заготовок, мм: Диаметр - 50 - 90 Длина - 2000 - 6000 Температура нагрева, ^oC - 1150 - 1250 Вид топлива - Природный газ Вид горелок - Плоскопламенные Температура подогрева воздуха, ^oC - 250 - 350 Тип рекуператора - Металлический, плетевой Удельный расход тепла, мДж/кг - 2 - 2,1
Напряжение активного пода, кг/(м²·ч) - до 1350
Наибольший расход топлива на печь, м³/ч - До 2650
Производительность печи, т/ч - До 50
Недостатком таких печей является низкая производительность и высокий расход топлива. Известна методическая печь для нагрева слябов, блюмсов, содержащая методическую, сварочную и томильную зоны. В своде методической печи установлены горелки навстречу движения металла под углом 35 - 45^o к вертикальной оси, при этом расстояние между горелками равно 6 - 7 диаметром сопла горелки, причем горелки в методической зоне выполнены скоростными. Однако такие печи используются для нагрева не очень длинных металлических изделий [2].

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является нагревательная печь с шагающим подом для нагрева длинномерных металлических изделий, содержащая корпус, свод, шагающий под с подвижными и неподвижными балками, футерованные сварочные и томильные зоны с горелками и соплами, размещенными в своде, сводовый пережим, установленный между сварочной зоной и томильной, с торцевыми горелками, размещенными под углом к горизонту для формирования газового потока [3].

Недостатком таких нагревательных печей является повышенный расход топлива из-за неравномерного распределения поля давления по рабочему пространству печи.

Задачей изобретения является уменьшение удельного расхода топливно-энергетических ресурсов, равномерное распределение поля давления по рабочему пространству печи.

Задача решается тем, что методическая печь, содержащая корпус, шагающий под с подвижными и неподвижными балками, нагревательные элементы, футерованные секции нагрева с горелками и соплами, размещенными в своде, дополнительно содержат пережим в сварочной зоне с установкой торцевых горелок типа "труба в трубе", расположенных в один ряд по ширине печи под углом 18 - 20^o к горизонту.

На фиг. 1 показана предлагаемая методическая печь; на фиг. 2 - методическая печь до конструкции, прототип; на фиг. 3 - диаграмма распределения давления по рабочему пространству печи: а) методическая печь до реконструкции (прототип), б) методическая печь после реконструкции (новое техническое решение).

Нагревательная печь состоит из корпуса 1, свода 2, шагающего пода 3, сводовых горелок 4, пережима в своде 5 и установленных над ним торцевых горелок 6. Печь имеет пять зон нагрева, из них одна неотапливаемая 7, где происходит загрузка металла; вторая зона 8 (первая сварочная); третья зона 9 (вторая сварочная); на границе между второй сварочной зоной 9 и томильной зоной 10 устанавливается сводовой пережим 5; четвертая зона 10 (томильная); пятая зона 11 - зона выдачи металла. В неотапливаемой зоне печи 7 в его боковой стене оборудован дымосборник 11.

Методическая печь с шагающим подом предназначена для нагрева фасонных и прямоугольных заготовок. Длина печи по кладке 35500 мм, ширина по кладке 13804 мм, в свету 12644 мм. Печь имеет пять зон нагрева, четыре из них с регулированием подачи и сжигания топлива. Первая зона по ходу загрузки - методическая, неотапливаемая 7. Вторая зона 8 (первая сварочная) оборудована 24 радиационными плоскопламенными сводовыми горелками типа ГР 750. Третья зона 9 (вторая сварочная) оборудована восемью торцевыми горелками типа ДВБ 225/75. Горелки установлены над сводовым пережимом, имеющим высоту 1900 мм, причем нижняя отметка сводового пережима +1200 мм, верхняя отметка дополнительной зоны +3100 мм, считая от подины печи. Четвертая зона 10 (томильная) оборудована 32 горелками типа ГР 500. Пятая зона 11 - зона выдачи металлических заготовок оборудована 24 горелками типа ГР 750. Все горелки работают на холодном газе и подогретом до 400^oC воздухе (фиг. 1). Подина печи состоит из двух подвижных и трех неподвижных балок. Между балками по всей длине выполнены межбалочные зазоры. Уплотнение со стороны пода выполнено гидрозатворами. Рабочее пространство выложено шамотным кирпичом класса "А", боковые стены снаружи - легковесом. Окалина с пода печи удаляется через окалиносборник, сбрасывается с желоба, а из желоба смывается водой под рольганг выдачи в систему гидрослива. Заготовки поступают в печь по рольгангу. Толкатель перемещает заготовку в печь на глиссажные брусья неподвижных балок, ход его регулируется в зависимости от ширины заготовки и шага раскладки заготовок. В печи металла перемещается при помощи подвижных балок (назад-вверх-вперед-вниз). Воздух для горения подается вентилятором ВМ-18А через металлический 2-петлевой рекуператор, установленный в борове печи. Продукты сгорания поступают в отводящий дымоотвод, заключенный в металлический кожух и футерованный изнутри, далее в общий для всех печей дымовой коллектор, который заканчивается дымовой трубой. Кроме того, в общий дымовой коллектор врезаны два дымопровода котла-утилизатора. Печь оборудована системой водоохлаждения. Водоохлаждаемыми элементами являются балки торцов выдачи и загрузки, балки под дымосборником, балка пережима. Печь оборудована системами контроля и автоматического регулирования теплового режима. Все процессы, связанные с транспортировкой заготовок через печь и обслуживанием печи, полностью механизированы и автоматизированы.

В предлагаемой конструкции методической печи вторая сварочная зона оборудуется пережимом с торцевым отоплением. Для этого устанавливают 8 двухпроводных горелок типа ДВБ 225/75 в один ряд по горизонтали под углом 18 - 20^o к горизонту. Сводный пережим 5 устанавливают на границе между второй сварочной зоной 9 и томильной зоной 10. При этом нижняя отметка сводового пережима 5 +1200 мм, а высота дополнительной зоны +3100 мм (считая от пода). В результате зона отрицательного давления смещается в методическую зону, а в остальных зонах печи давление на уровне пода составляет 10,0 - 15,0 Па (1,0 - 1,5 мм вод.ст.), что близко к оптимальному (фиг. 3).

Изобретение является новым, так как не известно аналогов из отечественных и зарубежных источников информации. По имеющимся у заявителя данным в известных решениях отсутствуют признаки, сходные с признаками, которые отличают от прототипа заявляемое техническое решение, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень".

В связи с тем, что в заявляемой конструкции увеличивается температура в рабочей камере печи по сравнению с прототипом, это обеспечивает и более интенсивный нагрев металлических изделий по всему сечению.

Положительный эффект от использования заявляемой конструкции печи будет получена за счет проявления нового технического решения, заключающегося в том, что вторая сварочная зона 9 оборудуется пережимом 5 с дополнительным торцевым отоплением.

Анализ данных тепловой работы методической печи в сравнении с прототипом показал, что замена части сводового отопления на торцевое позволила снизить расход условного топлива с 72,0 до 54,0 кг/т и увеличить КПД рабочего пространства с 37,5 до 48,2%.

Снижение расхода топлива произошло в основном в сварочных зонах печи.

Благодаря новому техническому решению произошло смещение зоны отрицательного давления на уровне подины в методическую зону, и тем самым значительно сократились подсосы атмосферного воздуха в рабочее пространство печи (см. табл. 1-6; на фиг. 4 дан эскиз горелки типа ДВБ 225/75). Изобретение по сравнению с известными техническими решениями обладает следующими преимуществами:
за счет увеличения температуры уходящего дыма возрастает температура подогрева воздуха;
за счет уменьшения расходов топлива в сварочных зонах снижен расход условного топлива на 18 кг/т при опытных нагревах и в целом на 8 - 12 кг/т с учетом простоев и неритмичной работы стана;
снижаются расходы на эксплуатацию печи и ремонтные нужды;
улучшаются условия эксплуатации печи и санитарно-гигиенические условия для обслуживания персонала за счет уменьшения газовыделений в атмосферу производственных помещений.

Использованием методической печи с новым техническим решением в условиях ОАО "Нижнетагильский металлургический комбинат" подтверждает промышленную применимость изобретения.

Формула изобретения

1. Нагревательная печь с шагающим подом для нагрева длинномерных металлических изделий, содержащая корпус, свод, шагающий под с подвижными и неподвижными балками, футерованные сварочные и томильные зоны с горелками и соплами, размещенными в своде, сводовый пережим, установленный между сварочной и томильной зонами с торцевыми горелками, размещенными над пережимом под углом к горизонту для формирования газового потока, отличающаяся тем, что торцевые горелки установлены над сводовым пережимом под углом 18 - 20^o к горизонту.

2. Печь по п. 1, отличающаяся тем, что нижняя и верхняя части сводового пережима размещены на расстоянии соответственно 1200 и 3100 мм от пода печи.

3. Печь по п. 1, отличающаяся тем, что торцевые горелки выполнены в виде "труба в трубе", установлены в один ряд по ширине печи над сводовым пережимом в количестве восьми горелок.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8