Способ малоокислительного нагрева металлических изделий

Изобретение относится к энерго/ресурсосберегающим технологиям в металлургии и машиностроении и может быть использовано для нагрева металла в нагревательных и термических печах перед обработкой давлением и при термообработке изделий. Способ малоокислительного нагрева металлических изделий в печи с аэродинамическим разделением нижней малоокислительной и верхней окислительной зон в горелках малоокислительной зоны включает сжигание газа и воздуха в соотношении, обеспечивающем получение продуктов неполного сгорания в виде экзогаза, который подают в зону расположения нагреваемого изделия с коэффициентом избытка воздуха в диапазоне 0,4-0,6, в горелках окислительной зоны сжигают газ и воздух в соотношении, обеспечивающем получение продуктов полного сгорания, которые подают в окислительную зону печи с коэффициентом избытка воздуха в диапазоне 3,0-5,0, при этом скорость истечения продуктов неполного сгорания, поступающих в малоокислительную зону печи, устанавливают равной скорости истечения продуктов полного сгорания, поступающих в окислительную зону печи, причем меньшую часть продуктов неполного сгорания малоокислительной зоны дожигают в рекуператорах малоокислительной зоны и эвакуируют из печи, а большую часть продуктов неполного сгорания малоокислительной зоны направляют в окислительную зону, в которой проводят их дожигание с передачей выделившейся теплоты нагреваемому изделию и дальнейшую эвакуацию из печи через рекуператоры окислительной зоны, что обеспечивает повышение качества нагреваемого металла за счет использования для экранирования нагреваемого изделия экзогаза, получаемого в камере горения специализированной горелки и обеспечивающего исключение горения на поверхности нагреваемого металлического изделия и образования на его поверхности локальных зон окисления на металле. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к энерго- и ресурсосберегающим технологиям в металлургии и машиностроении и может быть использовано для нагрева металла в нагревательных и термических печах перед его обработкой давлением и при термообработке изделий.

В высокотемпературных печах прокатного и кузнечно-штамповочного производств, работающих на природном газе, необходимый состав атмосферы над металлом может быть получен весьма простым и экономичным путем - за счет рационального комбинированного использования топлива. В основе этого метода лежит идея постадийного использования природного газа в две или более различные в технологическом и теплотехническом отношениях стадии: на первой - природный газ в частично окисленном виде применяют в качестве контролируемой атмосферы и в той или иной степени - топлива печи, во второй - топлива печи. В потенциале постадийный способ использования природного газа позволяет не только оптимизировать состав и физико-химические свойства атмосферы печи и добиться резкого снижения окисления стали, но и значительно уменьшить выбросы оксидов азота, сильно загрязняющих окружающую среду.

Известен способ малоокислительного нагрева металлических изделий в безокислительной печи (JP 2004093123, опубл. 25.03.2004), которая состоит из камеры неполного сгорания топлива, снабженной пламенной горелкой, на которую подается топливо с недостатком кислорода для поддержания восстановительной атмосферы в камере печи, а также из камеры дожигания продуктов неполного сгорания, которая располагается внутри камеры неполного сгорания топлива. Камера дожигания продуктов неполного сгорания оснащена горелкой, на которую подается топливо с избытком кислорода.

К недостаткам этого способа относится наличие дополнительных элементов, размещаемых в рабочем пространстве печи, к которым относится камера дожигания продуктов неполного сгорания, необходимых для осуществления способа.

Прототипом предложенного изобретения является способ сжигания топлива в нагревательной печи (RU 2309991, опубл. 10.11.2007), в котором дожигание продуктов неполного сгорания осуществляют путем подачи высокоскоростного, сильно закрученного потока окислителя под высоким давлением в дожигательное устройство, имеющее вид однопроводной (с заглушенным подводом газа) плоскопламенной радиационной горелки. Вследствие сильной крутки в дожигательном устройстве происходит распад вихря и тем самым создается сильное разрежение, обеспечивающее подачу продуктов неполного сгорания в область дожигания. Первую стадию сжигания осуществляют в настильном факеле, распространяющемся вдоль поверхности нагреваемого металла, при значении коэффициента расхода окислителя 0,48-0,55 и при степени обогащения воздуха кислородом 0,35-0,45.

К недостаткам этого способа относится возможность возникновения локальных зон окисления на поверхности нагреваемого металла, что приводит к ухудшению качества получаемого продукта.

В предложенном изобретении достигается технический результат, заключающийся в повышении качества нагреваемого металла за счет использования для экранирования нагреваемого изделия экзогаза, получаемого в камере горения специализированной горелки и обеспечивающего исключение горения на поверхности нагреваемого металлического изделия и образования на его поверхности локальных зон окисления на металле.

Указанный технический результат достигается следующим образом.

В способе малоокислительного нагрева металлических изделий в печи с аэродинамическим разделением нижней малоокислительной и верхней окислительной зон в горелках малоокислительной зоны сжигают газ и воздух в соотношении, обеспечивающем получение продуктов неполного сгорания в виде экзогаза. Экзогаз подают в место расположения нагреваемого изделия с коэффициентом избытка воздуха в диапазоне 0,4-0,6.

В горелках окислительной зоны сжигают газ и воздух в соотношении, обеспечивающем получение продуктов полного сгорания, которые подают в окислительную зону печи с коэффициентом избытка воздуха в диапазоне 3,0-5,0.

Скорость истечения продуктов неполного сгорания, поступающих в малоокислительную зону печи, равна скорости истечения продуктов полного сгорания, поступающих в окислительную зону печи.

Меньшую часть продуктов неполного сгорания малоокислительной зоны дожигают в рекуператорах малоокислительной зоны и эвакуируют из печи.

Большую часть продуктов неполного сгорания малоокислительной зоны направляют в окислительную зону, в которой проводят их дожигание с передачей выделившейся теплоты нагреваемому изделию и дальнейшую эвакуацию из печи через рекуператоры окислительной зоны.

При этом соотношение продуктов неполного сгорания малоокислительной зоны, дожигаемой в рекуператорах малоокислительной зоны, и продуктов неполного сгорания малоокислительной зоны, направляемой в окислительную зону, равно масс.% (10-30):(70-90).

Изобретение поясняется чертежом, на котором схематически представлен разрез печи малоокислительного нагрева, реализующей предложенный способ.

Печь включает следующие элементы: горелку-экзогенератор 1, горелку 2 с высоким коэффициентом избытка воздуха, рекуператоры 3, 4 включающие устройства дожигания, систему 5 подачи первичного воздуха, систему 6 подачи вторичного воздуха, нагреваемое металлическое изделие 7, корпус 8 печи, выходы 9, 10 дымовых газов, входы 11, 12 подачи газа.

Способ по предложенному изобретению осуществляется следующим образом.

Предлагаемый способ малоокислительного нагрева построен на принципе аэродинамического разделения малоокислительной и окислительной зон печи нагрева.

В горелки-экзогенераторы 1 и горелки-теплогенераторы 2 подается газ соответственно через входы 11, 12 подачи газа.

Горелки 1 и 2 оборудованы индивидуальными рекуператорами 3, 4 с встроенными устройствами дожигания продуктов неполного горения.

Воздух, подаваемый на горение, разделяется на два потока. Первичный воздух из системы 5 поступает в горелки 1 и 2 для сжигания газа, а вторичный воздух из системы 6 поступает в устройства дожигания рекуператоров 3 и 4.

В камерах горения горелок 1 производится сжигание газа с недостатком подогретого в рекуператорах 3 первичного воздуха с получением экзогаза, который направляется в нижнюю малоокислительную зону печи с коэффициентом избытка воздуха 0,4-0,6, экранируя металл нагреваемого изделия 7 от воздействия на него продуктов полного горения верхней окислительной зоны печи.

Продукты неполного сгорания малоокислительной зоны в количестве 70-90 масс.% поступают в верхнюю окислительную зону печи с коэффициентом избытка воздуха 3,0-5,0, где происходит их дожигание в рекуператорах 4 с передачей выделившейся теплоты в виде излучения нагреваемому изделию и последующее удаление через выходы 10.

Часть продуктов неполного сгорания малоокислительной зоны - экзогаз в количестве 10-30 масс.% - поступает в рекуператоры 3 нижней зоны печи, оборудованные устройствами дожигания продуктов неполного сгорания, в которых происходит нагрев воздуха и газа, поступающих на горение.

Для уменьшения зоны смешения восстановительного - экзогаза, и окислительного потоков, с целью исключения диффузии кислорода из окислительной зоны к поверхности нагреваемого изделия скорости истечения потоков задаются равными, за счет чего нагреваемое изделие всегда омывается потоком восстановительных газов, что обеспечивает малоокислительный нагрев изделия.

1. Способ малоокислительного нагрева металлических изделий в печи с аэродинамическим разделением нижней малоокислительной и верхней окислительной зон, включающий сжигание газа и воздуха в горелках малоокислительной зоны в соотношении, обеспечивающем получение продуктов неполного сгорания в виде экзогаза и подачу его в зону расположения нагреваемого изделия с коэффициентом избытка воздуха в диапазоне 0,4-0,6, и сжигание газа и воздуха в горелках окислительной зоны в соотношении, обеспечивающем получение продуктов полного сгорания и подачу его в окислительную зону печи с коэффициентом избытка воздуха в диапазоне 3,0-5,0, отличающийся тем, что скорость истечения продуктов неполного сгорания, подаваемых в малоокислительную зону печи, равна скорости истечения продуктов полного сгорания, подаваемых в окислительную зону печи, причем меньшую часть продуктов неполного сгорания малоокислительной зоны дожигают в рекуператорах малоокислительной зоны и эвакуируют из печи, а большую часть продуктов неполного сгорания малоокислительной зоны направляют в окислительную зону для их дожигания с передачей выделившейся теплоты нагреваемым изделиям и дальнейшей эвакуации из печи через рекуператоры окислительной зоны.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что соотношение продуктов неполного сгорания малоокислительной зоны, дожигаемой в рекуператорах малоокислительной зоны, и продуктов неполного сгорания малоокислительной зоны, направляемой в окислительную зону, равно (10-30):(70-90) мас.%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к туннельным печам, предназначенным для термической обработки деталей поточным методом в производственном процессе. Туннельная печь с рабочим пространством характеризуется направлением перемещения в ней подвергаемых термической обработке деталей (12, 12′) и состоит из нескольких соединенных друг с другом фланцами и расположенных в направлении перемещения деталей туннельных секций (10).

Изобретение относится к области металлургии, в частности к комбинированным устройствам для создания ориентированного пламени для использования в электродуговой печи.

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при производстве стали в дуговых сталеплавильных печах. .

Изобретение относится к области энерготехнологий и может быть использовано для осаждения пыли из газовых потоков и интенсификации тепломассообменных процессов и процессов горения в энерготехнологических агрегатах.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в конструкциях газоотводящего тракта электродуговой печи. .

Изобретение относится к бескоксовой металлургии, в частности к устройствам для производства отливок, металлических порошков и гранул посредством восстановления металлов из металлсодержащего дисперсного оксидного сырья газообразными и дисперсными восстановителями в плазмохимических реакторах, основная доля энергии в которые вводится с помощью дугового разряда.

Изобретение относится к топливным печам, применяемым в металлургии и в машиностроении для нагрева металла перед обработкой давлением и для термообработки изделий.

Изобретение относится к области металлургии. .

Изобретение относится к способу охлаждения фурмы, предназначенной для введения вещества в расплав и/или для измерения свойств расплава. .

Изобретение относится к области химико-термической обработки стальных изделий, в частности к способам и устройствам для паротермического оксидирования, и может быть использовано в машиностроении, приборостроении, электротехнической промышленности для получения защитной оксидной пленки на поверхности стальных изделий.

Изобретение относится к устройству и способу получения синтезированных предшественников продуктов синтеза при повышенных температурах. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению стальных деталей, используемых в качестве конструкционных компонентов машин. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для получения пакета крупногабаритных эквидистантных оболочек при изготовлении сопел камер жидкостных ракетных двигателей.

Изобретение относится к печам для обработки, в которые газ реагент вводится как часть этапа обработки газовой фазы, в частности к печам для процесса химической инфильтрации газовой фазы.

Изобретение относится к созданию штампованного профиля для летательного аппарата, а также способу и устройству для его термообработки. .

Изобретение относится к химико-термической обработке и может быть использовано в машиностроительной и химической отраслях промышленности в устройствах для термодиффузионного легирования изделий.

Изобретение относится к устройству для транспортировки металлических заготовок, в частности во время термической обработки, содержащему транспортное устройство и перемещающуюся горизонтально в направлении транспортировки ходовую часть.

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам для получения высокопрочных и высоковязких крепежных изделий любых конструктивных параметров без резьбы и с резьбой. Способ получения крепежных изделий из низкоуглеродистой легированной стали типа 15Х3Г3МФТ включает горячую пластическую деформацию слитка низкоуглеродистой стали с получением прутка с последующим охлаждением на воздухе, термическую обработку при температурах полной аустенитизации с ускоренным охлаждением, холодную пластическую деформацию с использованием волоки, высадку. Для проведения закалки на мартенсит ускоренное охлаждение проводят на воздухе с температуры горячей пластической деформации. После ускоренного охлаждения на воздухе проводят холодную пластическую деформацию со степенями 55-60% методом радиальной ковки бойками, размещенными равномерно вокруг прутка и формирующими при смыкании внутреннюю поверхность конического профиля, образуя разъемную волоку, с получением прутка заданного диаметра заготовки крепежного изделия. Далее осуществляют термическую обработку путем ускоренного нагрева под закалку с аустенитизацией при температуре 850-1000°C посадкой заготовки в горячую печь с воздушной атмосферой, затем проводят ускоренное охлаждение с получением структурного состояния пакетного наномартенсита одновременно с высадкой заготовки в аустенитном состоянии с получением головки для болтов или без высадки с получением заданных конструктивных параметров крепежного изделия. Изобретение обеспечивает одновременное повышение комплекса механических свойств (прочности, надежности и релаксационной стойкости) крепежных изделий, расширение области использования низкоуглеродистых системно легированных сталей. 1 табл., 2 ил.

Изобретение относится к энергоресурсосберегающим технологиям в металлургии и машиностроении и может быть использовано для нагрева металла в нагревательных и термических печах перед обработкой давлением и при термообработке изделий. Способ малоокислительного нагрева металлических изделий в печи с аэродинамическим разделением нижней малоокислительной и верхней окислительной зон в горелках малоокислительной зоны включает сжигание газа и воздуха в соотношении, обеспечивающем получение продуктов неполного сгорания в виде экзогаза, который подают в зону расположения нагреваемого изделия с коэффициентом избытка воздуха в диапазоне 0,4-0,6, в горелках окислительной зоны сжигают газ и воздух в соотношении, обеспечивающем получение продуктов полного сгорания, которые подают в окислительную зону печи с коэффициентом избытка воздуха в диапазоне 3,0-5,0, при этом скорость истечения продуктов неполного сгорания, поступающих в малоокислительную зону печи, устанавливают равной скорости истечения продуктов полного сгорания, поступающих в окислительную зону печи, причем меньшую часть продуктов неполного сгорания малоокислительной зоны дожигают в рекуператорах малоокислительной зоны и эвакуируют из печи, а большую часть продуктов неполного сгорания малоокислительной зоны направляют в окислительную зону, в которой проводят их дожигание с передачей выделившейся теплоты нагреваемому изделию и дальнейшую эвакуацию из печи через рекуператоры окислительной зоны, что обеспечивает повышение качества нагреваемого металла за счет использования для экранирования нагреваемого изделия экзогаза, получаемого в камере горения специализированной горелки и обеспечивающего исключение горения на поверхности нагреваемого металлического изделия и образования на его поверхности локальных зон окисления на металле. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх