книги из ГПНТБ / Бельский, В. И. Промышленные печи и трубы учеб. пособие

На рис. 47 и 48 показана печь с шагающим подом для нагре­ ва заготовок сечением 250X2504-330X330 мм и длиной до 6400 мм. Печь имеет четыре самостоятельных зоны нагрева с соответствующими интервалами нагрева, что достигается регу­ лированием температурного уровня в каждой зоне. Под выпол­ нен из трех шагающих балок, двух неподвижных и двух кера­ мических бортиков. При опущенных шагающих балках заготовки

Л -4

Рис. 48. Методическая печь с шагающим подом (поперечный разрез)

/ — неподвижные балки; 2 — подвижные балки; 3 — керамические бортики; 4 — водяные затворы; 5 — уборка окалины; 6 —- смотровое окно; 7 — дымовые каналы

лежат на керамических бортиках и неподвижных балках. Высота подъема шагающих балок 200 мм, шаг 662 мм. Цикл работы шагающего пода от 60 до 71 сек. Для герметизации пода устро­ ены водяные затворы с проточной водой — ножи, закрепленные на неподвижных и подвижных балках и керамических бортиках. Они входят в короб, наполненный водой. Окалина, просыпаю­

,132

щаяся в щели между подвижными н неподвижными балками, убирается через специальные воронки в бункера, откуда удаля­ ется. Стены печи выложены из шамотного кирпича марки ША с изоляцией легковесным шамотом и диатомитовым кирпичом; по­ дина — подвижные и неподвижные балки и бортики, зафутерованы высокоглиноземистыми изделиями; свод — подвесной из каолиновых изделий.

Кольцевые печи

Для нагрева заготовок неправильной формы, затрудняющей передвижение их при помощи толкателя, применяют печи с коль­ цевым или тарельчатым подом.

Рис. 49. План кольцевой нагревательной печи

/ — внутренняя стена; 2 — наружная стена; <3— перегородки; 4 — горелочные отверстия; 5 — дымоотборы

К о л ь ц е в а я печь состоит из неподвижного кольцевого канала и вращающегося кольцевого пода (рис. 49, 50). Техноло­ гия нагрева металла аналогична нагреву в методической печи. Заготовки при помощи специального механизма укладываются

133

Ф 2 І200 Ф10Ш

134

на вращающийся под печи и при вращении его последовательно проходят зоны: методическую (подогрева), сварочную (нагрева) и томильную (выдержки). Попадающие в камеру выгрузки на­ гретые заготовки вынимают из печи.

Скорость вращения пода рассчитывают таким образом, чтобы время, затрачиваемое на один оборот пода, соответствовало вре­ мени, необходимому на нагрев заготовки.

Основанием стен канала служат опорные кольца, закреплен­ ные на каркасе печи. Канал перекрыт подвесным сводом, также подвешиваемым на каркасе. Под опирается на два-три ряда кат­ ков и приводится во вращение одним или несколькими привода­ ми. Зазоры между стенами и вращающимся подом перекрывают водяным затвором, препятствующим выбиванию газов через за­ зор и подсосу воздуха.

Нож затвора крепится к вращающейся подине, а сам затвор устанавливается на стенах; в затворе циркулирует вода, в кото­ рую входит нож затвора. Печь разделена перегородкой на две зоны: методическую и сварочно-томильную. Место выгрузки за­ готовок (у некоторых печей место загрузки) также выделено двумя перегородками. Перегородки выкладывают на охлажда­ емых водой трубах, и они не доходят до поверхности пода на расстояние, несколько большее высоты заготовок. Горелки и форсунки расположены с внутренней и с наружной стороны ка­ нала. Отвод продуктов горения осуществляется через несколько дымоотводов — один на границе между сварочной и методиче­ ской зонами и два перед окном загрузки. Для использования тепла отходящих газов в борове установлен игольчатый реку­ ператор, подогревающий воздух. У некоторых печей рекуперато­ ры устанавливают в вертикальных дымоотборах.

Пе ч и с в р а щ а ю щ и м с я т а р е л ь ч а т ы м п о д о м отличаются от кольцевых тем, что под выполнен у них в виде сплошного диска и нет внутренних кольцевых стен. По техноло­ гии нагрева заготовок эти печи аналогичны камерным печам. Зазор между вращающимся подом и кольцевой стеной также перекрывается водяным затвором. При диаметре до 2—2,5 м тарельчатый под вращается на центральной оси, при ббльших диаметрах — на катках. Загрузку и выгрузку заготовок произ­ водят обычно через одно и то же окно. Отвод продуктов горения осуществляют через каналы в стене печи в сводный дымоотвод, расположенный над стеной, и из него в вытяжной зонт. Печи с тарельчатым подом применяют чаще всего для нагрева неболь­ ших заготовок в кузнечных цехах.

Нагревательные колодцы

Слитки толщиной более 400 мм нагревают в нагревательных колодцах, позволяющих производить обогрев слитка со всех сторон, в то время как в методических печах только с двух сто-

135

рон (не считая торцов). Это позволяет значительно уменьшить время нагрева слитков и улучшить равномерность прогрева. На­ гревательные колодцы бывают двух видов: регенеративные и ре­ куперативные.

В Советском Союзе в настоящее время строятся преимущест­ венно рекуперативные колодцы с горелкой, расположенной свер­ ху (рис. 51), с рабочей камерой прямоугольного сечения; реге­ неративные колодцы в последние годы не строят. Слитки загру­ жают в рабочую камеру (ячейку) вертикально и устанавлива­ ют с небольшим наклоном в сторону стенок ячеек, на которые их опирают верхним концом. В одну ячейку устанавливают 4—14 крупных слитков. Колодец закрывают крышкой, имеющей катки

сбоковых сторон и откатываемой в сторону во время загрузки

ивыгрузки слитков с помощью специального механизма.

Унекоторых типов нагревательных колодцев крышка при­ поднимается и отодвигается в сторону напольным краном. Крышки по краям имеют нож, который при закрывании рабоче­ го пространства входит в песочный затвор. Колодец, показан­ ный на рис. 51, отапливается газообразным топливом. Дымоотбор устроен с той же стороны, где расположена горелка. Ско­ рость выхода из горелки смеси газа с воздухом выбирается с таким расчетом, чтобы кинетической энергии струи было доста­ точно для проталкивания газов до противоположной стены ка­ меры и пламя имело петлеобразную траекторию. Отходящие из камеры газы проходят трубчатый керамический рекуператор для подогрева воздуха и уходят в боров, в котором расположен трубчатый металлический рекуператор для подогрева газа (если колодцы работают не на природном газе). В рабочую камеру по­ мещается в два ряда по длине 14 слитков массой по 7—8 т. Ко­ лодцы объединяются в группы по 2—4 рабочие камеры, обслу­ живаемые одной дымовой трубой.

Секционные печи скоростного нагрева

При ускорении нагрева и сокращении времени пребывания заготовки в печи уменьшается окисление ее и образование ока­ лины. Для скоростного нагрева применяют печи, в которых по­ вышенную скорость нагрева получают за счет поддержания в рабочем пространстве высокой температуры порядка 1300— 1500° С и создания условий для равномерного поступления теп­ ла ко всем частям поверхности нагреваемого изделия. В печах скоростного нагрева греют главным образом изделия круглого поперечного сечения (круглые заготовки, трубы) диаметром до 200 мм. Так как печи скоростного нагрева работают в очень тяжелых условиях, их составляют из нескольких секций, каж­ дую из которых, в случае выхода из строя, можно легко заме­ нить новой при кратковременной остановке печи.

На рис. 52 показана отапливаемая природным газом секци-

137

Рис. 52. Секционная печь скоростного нагрева

139

138

опная печь скоростного нагрева прутков диаметром 22—24 мм для высадочного автомата, изготовляющего болты. Скорость подачи прутков в автомат равна 16,5 м/мин. Так как при тем­ пературе в рабочем пространстве 1250—1300°С время нагрева прутка составляет 2 мин, то длина рабочего пространства печи принята 33 м. Подача прутков и их передвижение по печи осу­ ществляется одноручьевым непрерывно действующим рольган­ гом. Печь состоит из 32 секций длиной по 696 мм и 31 тамбура длиной по 348 мм, расположенных между ними. Каждая секция имеет по две верхних и две нижних горелки и легко может быть при необходимости ремонта убрана или заменена другой. Ко­

профилированы и расположены под некоторым углом к попе­ речной оси печи, благодаря чему пруток при прохождении печи вращается вокруг своей продольной оси, что позволяет нагревать его равномерно. Для ремонта роликов в тамбурах имеются съемные футерованные крышки и предусмотрены лючки для подправки прутков и уборки окалины.

Для изменения времени пребывания прутков в печи окруж­ ная скорость роликов (скорость перемещения прутка) регулиру­ ется от 10 до 20 м/мин. Дымовые газы убираются через тамбу­ ры в боров, как показано на рисунке, или вверх под колпак. С боковых сторон печи предусмотрены траншеи и подвал для чи­ стки и ремонта боровов, где также расположены трубы водяно­ го охлаждения роликов.

Печи безокислительного нагрева

В последние годы в промышленности распространяются печи безокислительного нагрева для получения после нагрева или термообработки изделий с чистой неокисленной поверхностью. Применение таких печей резко сокращает окисление металла и, как следствие, потерю металла, переходящую в окалину, которая составляет в обычных печах от 2 до 5% нагреваемого металла. Помимо этого отсутствие окалины исключает брак от вдавлива­ ния окалины в поверхность металла при ковке, штамповке или прокате; повышается стойкость штампов и валков. Нагрев за­ готовок без образования окалины позволяет применять точную штамповку с минимальными допусками, что дает значительную экономию металла и уменьшает затраты на механическую обра­ ботку деталей. Для нагрева изделий до температуры 900— 1000° С, главным образом для термообработки, а также для га­ зовой цементации применяют муфельные печи или печи с ради­ ационными трубами, описанные в § 17.

Для нагрева металла под ковку и штамповку до температу­ ры выше 1000° С муфельные печи и печи с радиационными тру­ бами не подходят, так как достижение такой температуры лими-

140

6 - 6

Рис. 53. Полуметодическая печь безокислительного нагрева

/ — рабочее пространство; 2 — щелевой радиационный рекуператор для подогрева первичного воздуха от 400 до 700° С; 3 — подвод вторичного воздуха при режиме холостого хода; 4 — трубчатый рекуператор для подогрева первичного воздуха до 400° С; 5 — трубчатый рекуператор для подогрева вторичного воздуха; 6 — подвод первичного воздуха; 7 — подвод вторичного воздуха при рабочем режиме; 8 — подвод третичного воздуха

тируется стойкостью муфелей и радиационных труб. Для этих целей получили применение печи безокислительного нагрева от­ крытым пламенем, в которых безокислительная среда образу­ ется непосредственно в рабочем пространстве печи при сжига­ нии газообразного или жидкого топлива с коэффициентом рас­ хода воздуха а = 0,5. Необходимая температура в рабочем про­ странстве достигается в результате внесения в печь дополнитель­ ного тепла с воздухом, подогреваемым до температуры 1000° С в регенераторах, или передачей в рабочее пространство части теп­ ла, полученного при дожигании продуктов неполного сгорания, и одновременно подогрева воздуха, идущего на горение, в ре­ куператоре до температуры 550—700° С. Большее распростра­ нение получили рекуперативные печи.

Полуметодическая печь безокислительного нагрева с желоб­ чатым подом для нагрева под ковку и штамповку круглых за­ готовок диаметром 50—120 мм и длиной 150—500 мм, показан­ ная на рис. 53, работает с подогревом воздуха в рекуператорах. Дожигание продуктов неполного сгорания предусмотрено в

141