Подовая печь

 

Изобретение относится к области металлургии, а именно к металлургической теплотехнике, в частности к подовым печам, предназначенным преимущественно для термической обработки изделий, так, например, для обжига, отпуска и закалки изделий. Технический результат заключается в обеспечении равномерного температурного режима по объему рабочей камеры печи. Подовая печь содержит однокамерный корпус с подвижным подом, конвективно-радиационную решетку, выполненную со щелями и расположенную по боковым сторонам корпуса с возможностью направления теплоносителя в камеру. Конвективно-радиационная решетка выполнена с переменным шагом расположения щелей по площади их размещения, а угол β наклона щелей решетки ориентирован в сторону движения теплоносителя. Отношение площади стенок щелей конвективно-радиационной решетки к площади фронтальной стенки решетки выбирают из диапазона от 50 до 10 для выравнивания температурного поля в объеме рабочей камеры печи. 5 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к металлургической теплотехнике, в частности к подовым печам, предназначенным преимущественно для термической обработки изделий, например, для обжига, отпуска и закалки изделий.

Известна подовая печь, содержащая рабочую камеру с дымоотводом на уровне пода, горелочные устройства, размещенные на уровне пода и под сводом, распределительные стенки с отверстиями, установленные перед горелками (сборник трудов Печи машиностроительной промышленности. Сборник трудов. Выпуск 34. - М., 1974, с.96).

Недостатком конструкции печи является то, что стенки с отверстиями не обеспечивают требуемой равномерности теплового потока из-за наличия отводов дымовых газов между распределительными стенками.

Наиболее близкой к предложенной является подовая печь, содержащая однокамерный корпус с подвижным подом, конвективно-радиационную решетку, выполненную со щелями и расположенную по боковым сторонам корпуса с возможностью направления теплоносителя в камеру (RU 2007675, С1 МПК F 27 В 3/06, опубл. 15.02.1994).

Недостатком известной печи является то, что конвективно-радиационная решетка в ней выполняет функцию дросселя, т.е. коммутирует разные объемы дымовых газов по высоте садки, а также частично распределяет потоки, но за счет большой степени раскрытия переводит основной поток тепловой энергии в лучистую составляющую, при этом соотношение массы садки и массы конвективно-радиационной решетки равно Мр>2Мс.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности термической обработки изделий за счет обеспечения равномерного температурного поля по объему рабочей камеры печи, а также снижение тепловых потерь и сокращение энергетических затрат.

Технический результат достигается за счет фиксированного управления процессом теплопереноса с оптимальным соотношением составляющих конвенции и радиации. Для этого в известной подовой печи, содержащей однокамерный корпус с подвижным подом, конвективно-радиационную решетку, выполненную со щелями и расположенную по боковым сторонам корпуса с возможностью направления теплоносителя в камеру, конвективно-радиационная решетка выполнена с переменным шагом расположения щелей по площади их размещения, а угол наклона щелей решетки ориентирован в сторону движения теплоносителя, при этом отношение площади стенок щелей конвективно-радиационной решетки к площади фронтальной стенки решетки выбирают из диапазона от 50 до 10 для выравнивания температурного поля в объеме рабочей камеры печи.

Возможны и другие варианты выполнения подовой печи, например, в ней конвективно-радиационная решетка может быть выполнена с переменным шагом расположения щелей по высоте печи.

Конвективно-радиационная решетка может быть выполнена с переменным шагом расположения щелей, изменяющимся по длине печи.

Конвективно-радиационная решетка может быть выполнена с переменным шагом расположения щелей по площади их размещения, увеличивающимся в сторону движения теплоносителя.

Конвективно-радиационная решетка может быть дополнительно размещена, по меньшей мере, с одной торцевой стороны корпуса.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязанными между собой причинно-следственной связью с образованием совокупности существенных признаков, достаточных для достижения технического результата.

Настоящее изобретение поясняется конкретным примером выполнения (фиг. 1 и 2), который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения данной совокупностью признаков заданного технического результата.

В соответствии с изобретением подовая печь содержит однокамерный корпус 1 с подвижным подом 2 и конвективно-радиационной решеткой 3, которая выполнена со щелями 4 и расположена по боковым сторонам 5 и торцевой стороне 6 корпуса 1 для направления теплоносителя "А" в рабочую камеру 7. Конвективно-радиационная решетка 3 выполнена с переменным шагом расположения щелей 4 по площади их размещения, а угол β наклона щелей 4 конвективно-радиационной решетки ориентирован в сторону движения теплоносителя "А", при этом угол β выбирают из интервала 11-67^o, а отношение площади стенок 8 щелей 4 конвективно-радиационной решетки 3 к площади фронтальной стенки 9 конвективно-радиационной решетки 3 выбирают из диапазона от 50 до 10 для выравнивания температурного поля в объеме рабочей камеры 7 печи.

В подовой печи конвективно-радиационная решетка 3 может быть выполнена с переменным шагом расположения щелей 4 по высоте "Н" печи.

Конвективно-радиационная решетка 3 может быть выполнена с переменным шагом расположения щелей 4, изменяющимся по длине "L" печи.

Конвективно-радиационная решетка 3 может быть выполнена с переменным шагом расположения щелей 4 по площади их размещения, увеличивающимся в сторону движения теплоносителя "А".

Печь работает следующим образом. На подвижный под 2 помещают нагреваемое изделие 10 и устанавливают его в рабочую камеру 7 печи. Затем через горелочные устройства 11 в рабочую камеру 7 подают топливо и осуществляют процесс термической обработки изделия 10 по заданному режиму. Продукты горения, поступающие через верхние горелки, обогревают верхнюю часть изделия 10, проходя через щели 4 в конвективно-радиационной решетке 3, нагревают нижнюю часть изделия 10.

Для обеспечения направленности потока продуктов горения под садку изделий 10 конвективно-радиационная решетка 3 выполнена с переменным шагом расположения щелей 4 по площади их размещения, и угол β наклона щелей 4 конвективно-радиационной решетки 3 ориентирован в сторону движения теплоносителя "А", при этом угол β выбирают из интервала 11-67^o. Отношение площади стенок 8 щелей 4 конвективно-радиационной решетки 3 к площади фронтальной стенки 9 конвективно-радиационной решетки 3 выбирают из диапазона от 50 до 10 для выравнивания температурного поля в объеме рабочей камеры 7 печи.

При выполнении указанного выше соотношения менее 10 повышается сопротивление решетки 3, уменьшается количество продуктов горения, а значит, и количество тепла, подаваемого к нижней части садки изделий. Возникает неравномерность нагрева изделий по высоте. При выполнении этого соотношения более 50 не обеспечивается форма потока продуктов горения и его направленность, поток размывается, снижается количество тепла, подаваемого к нижней части садки изделий. Возникает также неравномерность нагрева изделий.

В подовой печи раскаленные продукты сгорания проходят по щелям 4 конвективно-радиационной решетки 3, которая имеет различную степень раскрытия по осям "X", "Y", "Z" в зависимости от точки отсчета движения раскаленных продуктов сгорания. Такая система организации прохода теплоносителя "А" через щели 4 конвективно-радиационной решетки 3 с различной степенью раскрытия по осям "X", "Y", "Z" усредняет температуру рабочей камеры по объему.

Настоящее изобретение может быть использовано в металлургической промышленности, в частности в подовых печах для обжига, отпуска и закалки изделий.

Изобретение соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость", поскольку его реализация возможна при использовании существующих средств производства с применением известных технологических операций.

Формула изобретения

1. Подовая печь, содержащая однокамерный корпус с подвижным подом, конвективно-радиационную решетку, выполненную со щелями и расположенную по боковым сторонам корпуса с возможностью направления теплоносителя в камеру, отличающаяся тем, что конвективно-радиационная решетка выполнена с переменным шагом расположения щелей по площади их размещения, а угол β наклона щелей решетки ориентирован в сторону движения теплоносителя, при этом отношение площади стенок щелей конвективно-радиационной решетки к площади фронтальной стенки решетки выбирают из диапазона от 50 до 10 для выравнивания температурного поля в объеме рабочей камеры печи.

2. Подовая печь по п. 1, отличающаяся тем, что конвективно-радиационная решетка выполнена с переменным шагом расположения щелей по высоте печи.

3. Подовая печь по п. 1, отличающаяся тем, что конвективно-радиационная решетка выполнена с переменным шагом расположения щелей, изменяющимся по длине печи.

4. Подовая печь по п. 1, отличающаяся тем, что конвективно-радиационная решетка выполнена с переменным шагом расположения щелей по площади их размещения, увеличивающимся в сторону движения теплоносителя.

5. Подовая печь по п. 1, отличающаяся тем, что конвективно-радиационная решетка дополнительно размещена, по меньшей мере, с одной торцевой стороны корпуса.

6. Подовая печь по п. 1, отличающаяся тем, что угол β выбирают из интервала 11-67^o.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2