Печь с промежуточным подом

 

Изобретение относится к металлургии железа, в частности к печам мало- и безокислительного нагрева стальной металлопродукции, например проволоки, и может быть использовано на металлургических и машиностроительных заводах. Техническим результатом изобретения является повышение стойкости и снижение стоимости промежуточного пода печи. Технический результат достигается тем, что промежуточный под выполнен комбинированным: полностью в камере выдержки и на участке камеры предварительного нагрева от торца загрузки печи до рекуператора для нагрева первичного воздуха - из стойкого к ударным нагрузкам материала, а на участке этой камеры до камеры окончательного нагрева и полностью в ней - из высокотеплопроводной огнеупорной керамики. 1 ил.

Изобретение относится к металлургии железа, в частности, к печам мало- и безокислительного нагрева стальной металлопродукции, например проволоки, и может быть использовано на металлургических и машиностроительных заводах.

Известны печи по патентам РФ 1570311 и 2139944 (C 21 D 1/52, 9/56, F 27 B 9/28), содержащие последовательно размещенные камеры предварительного нагрева, окончательного нагрева и выдержки металла при заданной температуре, разделенные по высоте на параллельные зоны высокотеплопроводным промежуточным подом, горелки, рекуператоры, размещенные для нагрева первичного воздуха под промежуточным подом на участке в конце камеры предварительного нагрева и для нагрева вторичного воздуха в надподовом пространстве в начале этой камеры. Печь по патенту РФ 1570311 отличается от печи по патенту РФ 2139944 тем, что в рабочем пространстве камеры окончательного нагрева над промежуточным подом установлены горелки для неполного сжигания топлива, а под ним - горелки для полного сжигания топлива и дожигания продуктов неполного сгорания, поступающих из надподового пространства, при этом промежуточный под выполнен из теплопроводных секций, установленных с зазорами по длине печи, а в торце ее загрузки, на участке установки рекуператора для нагрева первичного воздуха и в зоне выдержки камеры окончательного нагрева под выполнен сплошным.

Эти печи внедрены на четырех технологических линиях сталепроволочного цеха 1 ОАО "Череповецкий сталепрокатный завод". На агрегатах горячего оцинкования проволоки 2 и 12 промежуточный под выполнен полностью из стали Х23Н19С2Л. Эксплуатация этих печей показала, что в камере окончательного нагрева имеют место единичные выходы секций промежуточного пода из строя. В связи с этим на агрегате подготовки проволоки к волочению 6 в камере окончательного нагрева частично установили опытные секции, изготовленные из высокотеплопроводной огнеупорной керамики - карбида кремния (SiC). He было отмечено ни одного факта их выхода из строя. Здесь следует отметить, что жаростойкость указанной марки стали составляет 1050~1100^oС, тогда как жаростойкость карбида кремния в зависимости от технологии изготовления составляет 1200-1500^oС. Кроме того, коэффициент теплопроводности стали в широком диапазоне температур (100-1200^oС) составляет 20-50 Вт/(м•К), а карбида кремния - 60-170 Вт/(м•К), что при прочих равных условиях позволяет улучшить качество атмосферы в надподовом пространстве печи, повысить скорость нагрева и качество поверхности термообрабатываемой проволоки, уменьшить расход природного газа на печь.

В связи с вышеизложенным, промежуточный под печи агрегата горячего оцинкования проволоки 8 выполнен полностью из карбида кремния. Однако эксплуатация этой печи показала, что на участке камеры предварительного нагрева от торца загрузки печи до рекуператора для нагрева первичного воздуха карбидкремниевые секции промежуточного пода разрушаются. Проведенный анализ показал, что разрушение секций прямо связано с заправкой печи нитками проволоки.

По способу термообработки печи указанных агрегатов являются печами рекристаллизационного отжига и применяются при производстве низкоуглеродистой проволоки. Их заправляют со стороны выгрузки, так как в камерах выдержки и окончательного нагрева металла температура выше, чем в камере предварительного нагрева, поэтому проталкиваемые через каналы промежуточного пода шомпола при выходе из торца загрузки имеют меньшую температуру, чем при их проталкивании со стороны загрузки к торцу выгрузки.

Кроме рекристаллизационного отжига низкоуглеродистой проволоки протяжные печи также применяют при производстве высокоуглеродистой проволоки в линиях патентирования. В настоящее время эти печи выполнены с последовательно размещенными камерами сжигания и дожигания топлива, поэтому промежуточного пода они не содержат. Однако проволока в этих печах окисляется значительно больше, чем на печах с параллельными камерами, так как в камере предварительного нагрева происходит ее прямой контакт с высокотемпературными продуктами полного сгорания топлива. В будущем эти печи будут также реконструированы на печи с параллельными камерами. Патентировочные печи заправляют со стороны загрузки, так как к их выходному торцу примыкают ванны с расплавами свинца или селитры, и заправка со стороны выхода проволоки весьма проблематична.

Таким образом, протяжные термические печи заправляют с двух сторон. При неудачной заправке шомпола перегорают, их концы скапливаются во входных или выходных (в зависимости от направления заправки) участках печи, затрудняя и даже исключая последующую заправку, вынуждая применять повышенные усилия при проталкивании шомпола. При установке на этих участках карбидкремниевых секций имеют место случаи раскола хрупкой, не выдерживающей ударных нагрузок керамики. Замена секций требует остановки печей, приводящей к нарушению технологических процессов, разборке и сборке хвостовых участков, повторному розжигу и выводу на режим, т.е. к дополнительным энергетическим, материальным и трудовым затратам. При выполнении секций промежуточного пода на указанных участках из стали или традиционных, стойких к ударным нагрузкам огнеупоров их разрушения не происходит. Секции удается очистить от остатков шомполов и использовать далее. Однако использовать стальные секции и секции из традиционных огнеупоров на участке камеры предварительного нагрева от рекуператора для нагрева первичного воздуха до камеры окончательного нагрева и в ней самой нерационально. Стальные секции здесь выходят из строя, а более низкая по сравнению с карбидом кремния теплопроводность стали не позволяет существенно улучшить теплопередачу из подподового пространства в надподовое и уменьшить тем самым содержание диоксида углерода и водяных паров в атмосфере продуктов неполного сгорания. Теплопроводность традиционных огнеупоров еще ниже, поэтому установка секций из них на этих участках приведет и к существенному уменьшению скорости нагрева металла, т.е. к удлинению длины печи или снижению ее производительности. Однако в камере выдержки, представляющей собой термостат с поддержанием температуры за счет нагретого металла, влияние теплопроводности незначительно, поэтому здесь можно использовать стальные секции и секции из традиционных огнеупоров. Следует также отметить, что на участке камеры предварительного нагрева от торца загрузки до рекуператора для нагрева первичного воздуха и в камере выдержки температуры относительно невысокие (при рекристаллизационном отжиге - не выше 750^oС), поэтому здесь можно устанавливать секции из сравнительно недорогих, не содержащих никеля жаростойких марок стали на основе хрома.

Технической задачей изобретения является повышение стойкости и снижение стоимости промежуточного пода печи.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в печи с промежуточным подом, содержащей последовательно размещенные камеру предварительного нагрева, камеру окончательного нагрева с установленными в ней горелками и камеру выдержки металла при заданной температуре, разделенные по высоте на параллельные зоны промежуточным подом, выполненным в виде секций, установленных в камере окончательного нагрева с зазорами по длине, рекуператор для нагрева первичного воздуха, установленный под промежуточным подом на участке в конце камеры предварительного нагрева, промежуточный под полностью в камере выдержки и на участке камеры предварительного нагрева от торца загрузки печи до рекуператора для нагрева первичного воздуха выполнен из стойкого к ударным нагрузкам материала, а на участке этой камеры до камеры окончательного нагрева и полностью в ней - из высокотеплопроводной огнеупорной керамики.

На чертеже изображена печь с промежуточным подом - продольный разрез. Печь содержит последовательно размещенные камеру 1 предварительного нагрева, камеру 2 окончательного нагрева и камеру 3 выдержки. Печь по высоте разделена промежуточным подом 4. Он выполнен из секций, установленных с зазорами по длине печи, а в торце загрузки, на участке установки рекуператора 5 для нагрева первичного воздуха и в камере выдержки промежуточный под выполнен сплошным. В камере выдержки и в камере предварительного нагрева от торца загрузки до рекуператора 5 под выполнен из жаростойкой стали, а на участке этой камеры до камеры окончательного нагрева и полностью в ней - из карбида кремния (SiC). Печь также содержит рекуператор 6 для нагрева вторичного воздуха, установленный в надподовом пространстве печи на начальном участке камеры 1, и горелки 7, установленные над и под подом 4. Они предназначены для неполного сжигания топлива над подом 4 и для полного сжигания и дожигания продуктов неполного сгорания под подом 4.

Таким образом, предлагаемое комбинированное по материалам выполнение промежуточного пода позволяет повысить стойкость его секций и, при прочих равных условиях, снизить его стоимость. Предлагаемое изобретение готовится к внедрению на печи рекристаллизационного отжига агрегата горячего оцинкования 8 сталепроволочного цеха 1 завода. В настоящее время промежуточный под этой печи выполнен полностью из карбида кремния.

Формула изобретения

Печь с промежуточным подом, содержащая последовательно размещенные камеру предварительного нагрева, камеру окончательного нагрева с установленными в ней горелками и камеру выдержки металла при заданной температуре, разделенные по высоте на параллельные зоны промежуточным подом, выполненным в виде секций, установленных в камере окончательного нагрева с зазорами по длине, рекуператор для нагрева первичного воздуха, установленный под промежуточным подом на участке в конце камеры предварительного нагрева, отличающаяся тем, что промежуточный под полностью в камере выдержки и на участке камеры предварительного нагрева от торца загрузки печи до рекуператора для нагрева первичного воздуха выполнен из стойкого к ударным нагрузкам материала, а на участке этой камеры до камеры окончательного нагрева и полностью в ней - из высокотеплопроводной огнеупорной керамики.

РИСУНКИ

Рисунок 1