СОДЕРЖАНИЕ

1. Общая часть

   1. Описание конструкции печи………………………………………….3

   2. Способы утилизации тепла……………………………………………5

2. Специальная часть.

   1. Расчёт горения топлива……………………………………………….7

   2. Предварительное определение основных размеров печи………….11

   3. Расчёт времени нагрева металла……………………………………..14

   4. Уточнение основных размеров печи………………………………...20

   5. Тепловой баланс……………………………………………………....21

   6. Технико-экономические показатели рабочей печи………………....25

Введение

Печь – технологическое оборудование, в котором рабочим видом энергии является тепло и рабочее пространство которого ограждено от окружающей среды. Разнообразие промышленных печей, используемых в прокатных цехах, вызывает необходимость подразделения их на основные группы.

По условиям теплопередачи печи подразделяют на печи с теплопередачей преимущественно излучением и конвекцией.

По тепловому режиму печи подразделяют на печи, работающие по камерному режиму, и печи, работающие по методическому режиму. В печах, работающих по камерному режиму, температура рабочего пространства остается постоянной на протяжении всего времени работы печи. В печах, работающих по методическому режиму, температура в печи изменяется по длине печи или во времени.

Методические нагревательные печи широко применяются в прокатных и кузнечных цехах для нагрева квадратных, прямоугольных, а иногда и круглых заготовок.

По методу транспортировки металла методические печи относятся к так называемым проходным печам. Ряд соприкасающихся друг с другом заготовок заполняет весь под печи и продвигается через печь при помощи толкателя. При загрузке в печь новой заготовки одна нагретая заготовка выдается из печи.

Наиболее важными классификационными признаками методических печей являются:

• температурный режим печи (по длине);

• двусторонний или односторонний характер нагрева металла;

• способ выдачи металла из печи (боковая или торцовая выдача).

Кроме того, классификация выполняется по виду нагреваемых заготовок, методу утилизации тепла отходящих дымовых газов, виду топлива, числу рядов заготовок в печи. 

Большое значение для работы методических печей имеет способ выдачи металла из печи. Различают торцевую и боковую выдачу металла. При торцевой выдаче необходим толкатель, который и выполняет роль выталкивателя.

1Общая часть

1.1Описание конструкции печи

Методические печи предназначены для нагрева перед прокаткой заготовок толщиной 40-350, шириной 40-1850 и длиной 1000-12000 мм с массой 50-40000 кг. В некоторых случаях в методических печах нагреваются слитки толщиной 300-400 мм.

Методические печи работают, как правило, на холод­ном посаде.

Печи называют «методическими» потому, что в них осуществляется постепенный, методический нагрев. За­готовка входит с одного конца печи, проталкивается спе­циальным устройством - толкателем через всю печь и, нагреваясь до заданной температуры, выдается с проти­воположного конца печи.

Особенностью работы методических печей является противоточное, т.е. взаимно противоположное движение нагреваемого металла и продуктов сгорания топлива. Та­кая схема движения газов и металла позволяет полнее использовать тепло дымовых газов.

Методические печи характеризуются постоянным во времени тепловым и температурным режимами. Однако температура по длине печи не остается постоянной: она постепенно повышается от одного конца печи (от конца загрузки) к другому (к окну выдачи металла).

Вся печь по длине разделяется на несколько зон. Металл (заготовки)поступает в зону наименьших тем­ператур. Продвигаясь навстречу дымовым газам, он по­падает в зону с более высокой температурой и постепен­но нагревается. Печи работают таким образом, что ког­да нагретая заготовка выдается из печи, то холодная заготовка загружается с противоположного конца. Та­ким образом, на поду печи по всей ее длине находится металл, продвигающийся к окну выдачи.

Число и название зон в печи определяются характе­ром изменения температуры газов по длине печи.

Рисунок 1 – Четырехзанная методическая печь

По числу зон печи подразделяются на двух-, трех-, четырех- и пятизонные.

Основными зонами печи являются методическая, сва­рочная и томильная.

Методическая зона отличается изменяющейся по ее длине температурой.

Назначение этой зоны двоякое. Во-первых, она служит для постепенного (ме­тодического) нагрева металла перед его по­ступлением в зону вы­соких температур (сва­рочную). Как известно, в интервале темпера­тур 0-600°С в металле при его быстром нагре­ве возникают термиче­ские напряжения. Методическая зона по­зволяет нагревать металл в этом интервале температур с небольшими скоростями и обеспечивает безопасный режим нагрева.

Во-вторых, эта зона выполняет функции утилизатора тепла. В методической зоне топливо не сжигается. Оно подается в сварочную и томильную зоны, а в методи­ческую поступают только продукты сгорания. Горячие продукты сгорания, двигаясь навстречу холодному металлу, отдают ему часть своего тепла, т.е. металл ути­лизирует тепло дымовых газов, выходящих из зоны вы­сокой температуры. В результате этого температура ды­мовых газов понижается с 1350-1400°С в сварочной зоне до 800-1000°С в методической зоне.

Из методической зоны подогретый металл попадает в зону высоких температур – cварочную. Основное назначение сварочной зоны - быстрый нагрев поверхности металла до заданной конечной температуры. Для быстрого нагрева необходимо, чтобы температуря газов в сварочной зоне превышала конечную температуру поверхности на 150-250°С. Температура нагрева метал­ла под прокатку зависит от марки стали, технологии прокатки, типа стана, расстояния от печи до стана, раз­меров заготовки и т.д. Обычно она равна 1150-1250°С. Поэтому в сварочной зоне необходимо обеспечивать температуру 1300-1400°С.

Для повышения общего температурного уровня и увеличения производительности печи вместо одной сва­рочной зоны делают две или три, причем топливо пода­ется во все сварочные зоны. Такая конструкция позво­ляет увеличить длину зоны с наиболее высокой темпе­ратурой и уменьшить длину методической зоны. Все это приводит к более интенсивному нагреву заготовок, со­кращению времени их нагрева, но к несколько повышен­ному удельному расходу тепла.

Заготовки на выходе из сварочной зоны прогреты неравномерно. Температура их поверхности выше, чем в середине. Для выравнивания температуры по сечению заготовок служит третья зона - томильная . Томильная зона, как и сварочная, тоже отап­ливается. Однако ее основное назначение не в нагреве металла, а в томлении, т. е. выдержке с целью выравни­вания температуры по сечению, поэтому к томильной зоне предъявляют другие температурные требования, чем к сварочной. Топливо в томильную зону подается в таком количестве, чтобы температура в томильной зо­не превышала конечную температуру нагрева металла на 50-70°С. При этом температура поверхности метал­ла не меняется, а температура середины подтягивается к температуре поверхности.

Если в печи нагреваются тонкие заготовки, то на выходе из сварочной зоны они прогреты уже достаточно равномерно и в томильной зоне необходимости нет. В этом случае печь состоит только из двух зон и назы­вается двухзонной. Однако и в этом случае, с точки зре­ния эксплуатации, удобнее иметь томильную зону, так как более низкая температура в ней позволяет преду­предить перегрев, пережог и сваривание (вследствие оп­лавления поверхности рядом лежащих заготовок). Ис­пользование томильной зоны позволяет также довести температуру металла до заданной с большей точностью.

Методические печи, имеющие методическую, одну сварочную и томильную зоны, называются трехзонными, а режим нагрева в них - трехступенчатым. Если печь имеет не одну, а две или три сварочных зоны, то она на­зывается соответственно методической четырехзонной или пятизонной. В таких печах режим нагрева, так же как и в трехзонных, трехступенчатый.