1.2.Описание автоматизированного объекта и его технические характеристики – регулируемые величины, управляющие и возмущающие воздействие и характер изменения во времени

Продольный разрез печи представлен в приложении 2. Свод печи выполнен из высокоглиноземистого кирпича. Толщина свода 230 мм. Стены печи выложены из шамотного кирпича. Толщина боковых стен вместе с изоляцией 580 мм. Толщина торцевых стен: на посаде 464 мм. Толщина горелочных торцов в сварочной зоне 812 мм, в томильной 580 мм. Кладка торцевых стен выполнена из шамотного, горелочного и арочного кирпича. Подина печи выполнена многослойной: 1 слой - бетон и асбест толщиной до 30 мм, 2 слой - шамот-легковес марки ШТЛ – 0,6, толщиной 130 мм, 3 слой - шамотный кирпич ШБ –1, толщиной от 130 до 195 мм, далее выкладываются 10 дорожек из корундовых блоков. Размер блоков 200 х 300 х 600 мм. Две дорожки из блоков у боковых стен шириной 600 мм, остальные – 300 мм; между блоками уложен хромомагнезитовый кирпич (120 мм). Борова печи выполнены из шамотного кирпича. На подине печи со стороны посада до первого окна уложены унифицированные водоохлаждаемые брусья, которые соединены с 15 неохлаждаемыми брусьями. Тип горелок печи – двухпроводные низкого давления, в сварочной зоне – горелки с воздушной насадкой. Количество горелок – 24 шт., по 12 горелок в зоне. Топливо – природный газ с объемной теплотой сгорания от 33496 до 34322 кДж/м³( от 8000 до 8200 ккал/м³). Давление газа перед печью не менее 8,83 кПа (900 мм вод.ст.). При понижении давления газа темп выдачи заготовок снизить из условия обеспечения необходимого качества нагрева. При давлении газа ниже 0,98 кПа (100 мм вод.ст.) необходимо полностью прекратить подачу газа на печь и поставить в известность начальника смены газового цеха. Максимальный расход газа на печь – 7000 м³/ч, максимальный расход воздуха на печь – 72000 м³/ч. Удельный расход условного топлива (по проекту, при максимальной производительности) – 78,6 кг условного топлива на тонну металла. Тип рекуператора – петлевой, трубчатый, металлический, двухсекционный. Рекуператор предназначен для подогрева воздуха, подаваемого на печь. Максимально – допустимая температура стенок труб первой секции рекуператора – 850 °С. Для подачи воздуха к горелкам печи используется вентилятор. Тип вентилятора – ВД–15,5. Производительность – 100000 м³/ч. Напор, создаваемый вентилятором – 6,47 кПа (660 мм вод.ст.). Двигатель вентилятора переменного тока типа А – 114 – 6М, мощностью – 320 кВт, с частотой вращения 985 мин (985 об/мин). Количество вентиляторов – 2 штуки.

Тип печи – двухзонная, методическая, рекуперативная с монолитным наклонным подом локального профиля, с боковой загрузкой и боковой выдачей. Нагреваемым металлом являются углеродистые и легированные стали. Способ нагрева – открытый нагрев продуктами горения. Температурный режим нагрева заготовок должен строго соответствовать операционным картам по нагреву заготовок в методической печи стана 150 (ОК 105-17.01.01.1-01 и др.). Тепловой и температурный режимы печи должны регулироваться в соответствии с темпом выдачи металла из печи, чтобы обеспечить равномерный прогрев заготовок, не допуская оплавления окалины, свода и других элементов рабочего пространства печи, для чего необходимо вести постоянный контроль за правильным соотношением “газ-воздух” и температурой печи.

Таблица 1 – Техническая характеристика печи

Параметр печи	Размер
Общая длина печи по кладке, м	24,008
Полезная длина печи, м	20,0
Габаритная площадь пода, м² Активная площадь пода, м²	280 240
Габаритная ширина пода Ширина пода, м: – габаритная – активная	12,528 11,800
Длина томильной зоны, м: – габаритная – активная	8,346 6,728
Длина сварочной зоны, м: – габаритная – активная	14,850 13,272
Максимальная высота, м: – томильной зоны – сварочной зоны – пережима между зонами	1,980 2,900 0,620
Угол наклона горелок, градус: – томильной зоны – сварочной зоны	18 15
Расход воды на охлаждение оборудования печи (по проекту), м³/ч	360
Давление охлаждающей воды, кПа (кгс/см²)	196 (2,0)
Температура, °С: – в томильной зоне – в сварочной зоне	до1340 до 1290
Давление под сводом томильной зоны, Па (мм вод. ст.)	27,4 (2,8)
Разрежение в борове перед рекуператором (по проекту), Па (мм вод. ст.)	35,5 (3,6)
Максимальная производительность печи (по проекту), т/ч	150
Напряженность активного пода, кг/м²	до 625

Расход воздуха, необходимый для сжигания 1 м³ газа при объёмной теплоте сгорания газа 33496 – 33858 кДж/м³ (8000 – 8100 ккал/м³), приведен в таблице 2.

Таблица 2 – Объем воздуха, необходимый для сжигания 1м³ природного газа

Объемная теплота сгорания природного газа, кДж/ м³ (ккал/ м³)	Необходимый объем воздуха по зонам, м³ на 1 м³ природного газа
	сварочная зона	томильная зона
33496 - 33858 (8000 - 8100)	10,0 –10,9	9,0 – 10,0
коэффициент расхода воздуха по подаче	1,05 – 1,15	0,95 – 1,05

При правильном соотношении газа и воздуха пламя должно быть прозрачным, факел не должен быть резким. Полноту сгорания топлива в практической работе определяют по цвету пламени, выбивающему из рабочих окон. Расплывчатое прозрачное пламя с зеленовато-желтыми прожилками и бледно-зеленое пламя — признак полного сгорания топлива. Такое горение является наиболее рациональным. Мутное пламя желто-коричневого или красного цветов, а также пламя со следами копоти свидетельствует о неполном сгорании и недостатке воздуха и приводит к перерасходу топлива. Бесцветное, прозрачное пламя - признак горения с избытком воздуха, что приводит к повышенному угару металла и перерасходу топлива.

Давление в печи под сводом томильной зоны должно быть в рабочем режиме в пределах от 27,4 до 29,4 Па (от 2,8 до 3,0 мм вод.ст.), в режиме простоя – не менее 30,4 Па (3,1 мм вод.ст.), чтобы обеспечить отсутствие подсосов наружного воздуха. При этом, на уровне порогов рабочих окон томильной и сварочной зон должно наблюдаться незначительное выбивание продуктов горения из рабочего пространства.

Крышки рабочих окон должны быть полностью закрыты, так как выбивание продуктов горения способствует увеличению загазованности рабочих площадок. Крышка рабочего окна томильной зоны на выдаче должна быть открыта на столько, чтобы обеспечить наблюдение за выдачей заготовок. При простоях свыше 15 минут окна выдачи заготовок закрываются полностью во избежание охлаждения заготовок. Нельзя допускать оплавления окалины и перегрева металла. Особенно необходимо следить за состоянием концов заготовки. При обнаружении оплавления концов заготовок необходимо уменьшить расход газа на крайние горелки. При появлении признаков оплавления окалины, снизить температуру в печи, в первую очередь в томильной зоне.

При нагреве металла различают следующие виды дефектов: угар металла, неравномерность нагрева заготовок, обезуглероживание, перегрев, пережог. Угар металла это превращение в окалину поверхностного слоя металла в результате взаимодействия с газами - окислителя в продуктах горения топлива. На величину угара металла влияют: температура нагрева металла, состав атмосферы в печи, химический состав стали, время нагрева, резкие изменения температуры поверхности заготовок. Величина угара металла в печи при существующих условиях составляет от 1 % до 1,5 %. Уменьшению угара способствует: минимальное время нагрева (определенное операционной картой по нагреву); нагрев с минимальным коэффициентом расхода воздуха; поддержание положительного давления в печи. Неравномерность нагрева заготовок по толщине получается при заниженной температуре в сварочной зоне и недостаточном времени томления заготовок в томильной зоне. Неравномерность нагрева по длине получается при неравномерной работе горелок по ширине печи, в этом случае выполняется наладка работы горелок. Перегрев и пережог металла получается вследствие длительного пребывания металла в печи при высокой температуре и чрезмерно окислительной атмосфере. Перегретый металл можно исправить повторным нагревом. При пережоге происходит проникновение кислорода внутрь металла, окисление и оплавление зерен. При прокатке такой металл рассыпается или склонен к трещинообразованию. Пережог это брак не исправимый. Во избежание пережога необходимо понизить температуру в печи и уменьшить количество подаваемого в печь воздуха.

Во время работы печи нагревальщики должны непрерывно следить за: давлением и горением газа; бесперебойностью работы вентилятора; исправностью измерительных и сигнальных приборов; исправностью арматуры сигнального оборудования; нормальной работой автоматики; рациональной загрузкой стана.