Файл: Несенчук А.П. Пламенные печи для нагрева и термообработки металла учеб. пособие.pdf

в сварочной зоне) допускает форсированное ведение процесса. И если температура на поверхности металла на выходе из методи­ ческой зоны ограничивается, то уже в сварочной она принимается равной температуре операции. В томильной зоне (на рисунке она показана без нижнего отсека) температура продуктов сгорания не­ сколько снижается по сравнению с ее значением в сварочной зоне. Это делается для того, чтобы исключить возможность явлений пере­ грева (пережога), а также обезуглероживания и чрезмерного обра­ зования окалины. В томильной зоне происходит догрев средины заготовки до температуры операции с тем, чтобы неравномерность прогрева контрольного сечения находилась в допустимых пределах (2—3° С/см).

Изображенная на рис. 2.2 печь имеет подвесной свод 11. Такой свод в отличие от арочного крепится к каркасу печи 12. В этом слу­ чае каркас называется несущим. К нему крепятся все трубопроводы (в пределах печи), а также арматура и гарнитура печи и площадки обслуживания 13. На поперечном разрезе показаны: коллектор го­ рячего воздуха 3 верхнего отсека горения, амбразуры горелочных устройств 1, окна для кантовки металла 13, глиссажные трубы 5. В разрезе также хорошо видна опорная металлоконструкция несу­ щего каркаса. Горелочные устройства в отсеках распределены рав­ номерно по ширине печи. Это делается для того, чтобы температура в сечении зоны была одинакова. В противном случае нагрев слябов по длине будет неравномерным.

Подобная методическая печь, но с двумя температурными зо­ нами (2/1), показана на рис. 2.3 (см. вкладку). В отличие от преды­ дущей она отапливается газообразным топливом, которое из кол­ лекторов 1 поступает к двухпроводным горелкам 2. Сюда же по воз­ духоводам из коллекторов 3 направляется подогретый воздух. Как и в первом случае, посад и выгрузка металла происходят через тор­ цы печи. Рабочее пространство печи не имеет зоны выдержки. Методическая и сварочная зоны разграничены посредством пере­ жима потока газов.

Печь со схемой температурных зон 2/2 показана на рис. 2.4. Эта методическая печь предназначена для безокислительного нагре­ ва заготовок в открытом пламени под штамповку коленвала.

Заготовки 1, имеющие круглое сечение, подаются в печь толка­ телем через загрузочное окно 2. Чтобы предотвратить вспучивание заготовок, они фиксируются прижимными рейками 3. Перемещение по глиссажным трубам 4 польсирующее и соответствует темпу вы­ дачи заготовок из печи. В данном случае выгрузка боковая. Рабочее пространство состоит из двух зои — методической и сварочной. Каждая из зон имеет верхний и нижний отсеки горения.

и 2.3 работает по несколько иному температурному графику. В част­ ности, температура поверхности металла в конце методической зоны имеет более низкое значение.

28

Как уже было сказано в гл. 1, к горелочным устройствам посту­ пает подогретый воздух. Вторичный воздух-окислитель, необходи­ мый для дожигания СО и Н2 дымовых газов, поступающих из сва­ рочной зоны, подводится в методическую зону через сопла. Темпера­ туры подогрева первичного и вторичного воздуха соответственно равны 650—700 и 200—300° С. Печь (рис. 2.4) работает на природ­ ном газообразном топливе. Обмуровка печи имеет арочный свод,

всвязи с чем применен каркас облегченной конструкции. На нем крепятся трубопроводы, рекуператор, арматура, гарнитура и пло­ щадки обслуживания. На этом рисунке показана сравнительно крупная печь автотракторного предприятия производительностью порядка 7 т/ч. Более производительная печь такого же типа изобра­ жена на рис. 2.5. На рис. 2.5 (см. вкладку) приведены общие виды методической печи для нагрева стали (безокислительного) в откры­ том пламени под прокатку. Число зон рабочего пространства отве­ чает схеме 3/2. Печь имеет методическую и сварочную зоны с верх­ ними и нижними отсеками горения, а также зону выдержки. Отапли­ вается печь газообразным топливом. Смесеобразование происходит

винжекционных горелках 1 типа Стальпроекта. В методической зоне этой печи атмосфера имеет окислительные, а в сварочной и томиль­ ной — восстановительные свойства. Дожигание горючих элементов происходит в методической зоне. Воздух для дожигания поступает из сопел 2, распределяясь равномерно по длине методической зоны. Печь имеет торцевую загрузку 4 и боковую выгрузку 3 заготовок.

не угар металла в печах безокислительного нагрева стали в откры­ том пламени (рис. 2.4 и 2.5) не превышает 0,1—0,15%, в то время как в печах с обычной окислительной атмосферой он достигает 1-3% .

Современные проволочные и мелкосортные станы непрерывной прокатки, являясь высокопроизводительными, требуют высокопроиз­ водительного печного оборудования с высоким уровнем механиза­ ции и автоматизации технологических процессов. Непрерывная про­ катка предъявляет к печам особые требования, одним из которых наряду с автоматизацией и механизацией процессов является стро­ гое согласование выдачи заготовок из печи с работой сварочной машины.

Всем этим требованиям удовлетворяют печи с шагающим подом (рис. 2.6) (см. вкладку). В такой печи механизирована операция выгрузки из рабочего пространства окалины, что у толкательных печей является нерешенной проблемой до настоящего времени.

Печь с шагающим подом (рис. 2.6) предназначается для двух­ ручьевого стана. Заготовки по ниткам распределяются внутри печи. Она имеет торцевую загрузку и боковую выдачу заготовок.

Заготовки поступают к печи по загрузочному рольгангу и далее передаточным механизмом 1 непосредственно в печь, которая обору­ дована семью шагающими балками 2 (причем неподвижны только

29

опоры 3 по бокам печи). Шагающие балки имеют ширину 1500, за­ зор между ними 50 мм. Верхний слой балок футерован хромомагне­ зитовым огнеупором.

Заготовки в печи с шагающим подом укладываются с некото­ рым зазором, который в данном случае равен 100— 150 мм. Наличие в печи только подвижных (шагающих) балок облегчает транспор­ тировку и выдачу заготовок с заданным темпом, обеспечивая мини­ мальный цикл выдачи в 20 секунд. Во время движения балок 2 вперед, другие 4, чередующиеся с первыми, перемещаются назад (соответственно вверх и вниз). Заготовки выдаются специальным захватывающим механизмом 5 в водоохлаждаемые желоба 6 и 7. Непосредственно из печи заготовки выдаются толкателем.

Процессы загрузки и выгрузки металла механизированы и авто­ матизированы. Поэтому такие печи могут быть использованы при сооружении станов с комплексной автоматизацией всех процессов.

Печь оборудована двухпроводными горелками 8 типа Д (Стальпроект) и отапливается газообразным топливом, поступающим от коллекторов 9. Воздух, подогретый в радиационном рекуператоре 10, направляется к коллекторам 11, а затем — к горелкам, где про­ исходит частичное приготовление рабочей смеси. Нужно сказать, что печь, имея три температурные зоны, при условии, что В і< В іКр, может работать по двухзонному температурному и тепловому гра­ фику, который не предусматривает зоны выдержки.

Образование на заготовках достаточно толстого слоя окалины, что совершенно неизбежно при нагреве металла в естественной окис­ лительной атмосфере, не может быть приемлемо технологией горя­ чей штамповки автотракторных и других деталей. Поэтому, как уже отмечалось, в зонах, где температура на поверхности металла выше 570° С, нагрев осуществляют в среде, обладающей защитными свой­ ствами, как это имело место в рассмотренных (рис. 2.4 и 2.5) печах безокислительного нагрева в открытом пламени. Наряду с такими печами практикуется нагрев заготовок под пленкой стекла, не обла­ дающего химическим воздействием на металл и футеровку. Такие печи чаще всего обслуживают линии горячей штамповки.

Методическая печь для нагрева стальных заготовок под слоем стекла показана на рис. 2.7 (см. вкладку). Печь состоит из двух зон: методической 1 (неподвижной) и сварочной 2, представленной вра­ щающимся футерованным изнутри металлическим цилиндром. Этот цилиндр вместе с обмуровкой 2 вращается с постоянной скоростью на опорных роликах 3 против часовой стрелки. Внутри футерован­ ного барабана в нижней его части помещается расплав стекла. При вращении сварочной зоны стекло заполняет имеющиеся в футе­ ровке карманы 4. Вытекая при вращении, расплав при падении раз­ мельчается на отдельные капли и орошает заготовки, растекаясь затем по поверхности в виде тонкой пленки. Полученная таким спо­ собом пленка ограждает поверхность металла от контакта с кисло­ родом. В печи поддерживается естественная окислительная атмос­ фера.

30

Что касается теплообмена между продуктами сгорания и заго­ товками, то его интенсивность значительно выше, чем в подобных методических печах с обычной газовой атмосферой.

В связи с тем, что в методической зоне поддерживается атмос­ фера окислительная, а пленка стекла на деталях появляется в сва­ рочной зоне, температура поверхности заготовок на выходе из мето­ дической зоны поддерживается равной 750—850° С. Рассмотренная печь имеет торцевую загрузку и выгрузку.

Заготовки 5 круглого сечения штангой 6 толкателя 7 направ­ ляются к окну загрузки 8, где они фиксируются на поду защелкой 9. В конце методической зоны металл поступает на водоохлаждаемую плиту 10 загрузочного торца сварочной зоны. После этого толка­ телем 11 заготовки попарно направляются на неподвижный микропод 12. В пределах сварочной зоны металл транспортируется толка­ телем 11. Движение заготовок в печи пульсирующее: синхронно две заготовки выдаются толкателем И из сварочной зоны и две загру­ жаются в печь.

Привод сварочной зоны — электрический. Для этого установлен электродвигатель. Обмуровка обоих зон печи покоится на карка­ се 13. Печь имеет сравнительно небольшую производительность (400—600 кг/ч).

Дымовые газы за пределы рабочего пространства отводятся через канал 14. На такой печи может быть установлен металличес­ кий игольчатый или радиационный рекуператор.

2.2. ТЕРМИЧЕСКИЕ ПЕЧИ

Термические печи подразделяются на закалочные, отпускные, печи для отжига и нормализации, цементационные и др. Все они по степени механизации и конструктивному оформлению классифи­ цируются на камерные, конвейерные, толкательные, с вращающимся подом и пр.

В качестве топлива в термических печах наиболее часто исполь­ зуются различные сорта газа. Мазут, керосин и смолы сжигаются реже и, как правило, в тех случаях, когда по какой-либо причине происходят перебои в подаче газообразного топлива на промышлен­ ное предприятие.

Большое количество термических печей машиностроительных и автотракторных предприятий страны работает на электрической энергии. Однако целесообразность ее использования должна эконо­ мически обосновываться в каждом отдельном случае.

Принимая во внимание небольшой объем книги, ниже будут рассмотрены только те вопросы, которые имеют непосредственное отношение к нагреву стали в пламенных термических и нагреватель­ ных печах.

Примером конструктивного оформления термических печей мо­ гут служить конструкции, представленные на рис. 2.8—2.10.

На рис. 2.8 показана камерная термическая печь с выкатным подом, в которой проходит отжиг крупногабаритных изделий.

31