Методическая печь Советский патент 1992 года по МПК F27B9/22 

Изобретение относится к металлургии, а именно к области нагрева металла перед прокаткой, и может быть использовано в нагревательных печах прокатного производства

Известна нагревательная печь, содержащая верхние и нижние камеры с горелкэ- ми и огнеупорными перегородками, разделяющими рабочее пространство на зоны, вертикальный дымоотвод я щи и канал и балки для перемещения металла

Недостатком печи является то, что каждую зону продукты сгорания покидают с достаточно высокой температурой и дальнейшая утилизация их тепла в пределах рабочего пространства печи не предусматривается.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является нагревательная печь, содержащая рабочую камеру с зонами верхнего и нижнего нагрева пережимы и перегородки между зонами, вертикальный дымоотводящий канал с установленной над (под) ним аркой и перегородкой с отверстиями Такая конструкция позволяет увеличить степень использования тепла дымовых газов непосредственно в рабочем пространстве печи за счет разогрева дополнительной поверхности арки и передачи от нее тепла излучением на поверхность нагреваемого металла

Однако и в этой конструкции на участке дымоотводящего канала, не закрытого яркой, резко снижается теплоотдача излучением от кладки. Кроме того, арку необходимо выполнять, как правило, вдоль большей стороны сечения дымоотводящего канала. Например, в печи для нагрева заготовок длиной 10 м и расстояние между опорами арки, одной из которых является разделительная стенка на оси печи, составит свыше 5 м

Целью изобретения является повышение равномерности нагрева заготовок сниЧ

СА

Ю

ю

жение расхода топлива и угара металла при увеличении степени утилизации тепла дымовых газов в пределах рабочего пространства печи.

Поставленная цель достигается тем, что в методической печи, содержащей рабочую камеру с зонами верхнего и нижнего нагрева, вертикальный дымоотводящий канал с ограничивающим его сечение перекрытием, перекрытие выполнено в виде размещенных в двух ярусах поперечных ярок, причем арки в каждом ярусе установлены с зазором одна относительно другой с перекрытием зазоров одного яруса арками другого яруса, а проходное сечение зазоров между арками со стороны рабочего пространства составляет 1,05-1,1 площади зазоров со стороны ды MOOT водящего канала.

В предложенной печи обеспечивается более равномерное распределение дымовых газов в рабочем пространстве методической зоны и по сечению дымоотводящего канала, за счет чего уменьшаются подсосы атмосферного воздуха со стороны посада заготовок, увеличивается температура кладки в методической зоне и дыма перед дымоотводящим каналом, вследствие теплообмена между дымовыми газами, кладкой арок и нагревательным металлом увеличивается степень утилизации тепла дымовых газов в рабочем пространстве печи, которое излучением с поверхности арок передается непосредственно нагреваемому металлу.

Увеличение в 1,05-1,10 проходного сечения зазоров для прохода дымовых газов в ярусе со стороны рабочего пространства, а значит, соответствующее увеличение поверхности арок другого яруса, перекрывающих эти промежутки, обеспечивает перекрытие всего сечения канала поверхностью с максимальной интенсивностью излу- чения а направлении нагреваемого металла. Кроме того, уменьшенное проходное сечение во втором по ходу движения дымовых газов ярусе обеспечивает равенство скоростей движения газов в каждом ярусе, а значит, и минимальные потери напора на местное сопротивление.

Таким образом, установкой арок в двух ярусах достигают равномерного распределения дымовых газоа в объеме методической зоны и по сечению канала, чем существенно уменьшают подсосы атмос- ферного воздуха через окно посада заготовок, а значит, сохраняют высокий уровень температуры дымовых газов на участке перед дымоотводящим каналом, Все сечение канала перекрыто арками, что существенно увеличивает теплоотводящую поверхность с максимальной интенсивностью излучения в направлении поверхности нагреваемого металла. Поскольку поверхность арок выполняет функцию промежуточного теплообменника, интенсифицируется

теплоотдача от газов к поверхности нагреваемого металла. Снижение температуры дымовых газов на участке арочного перекрытия составляет 60-120°С, а среднемас- совая температура металла на этом участке

дополнительно увеличивается на 40-60°С. Это позволяет уменьшить тепловые нагрузки и температуру в последующих зонах и, как следствие, снизить расход топлива и угар металла.

На фиг, 1 показан профиль части методической печи со стороны окна выдачи; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Печь включает в себя зоны верхнего 1 и нижнего 2 обогрева, вертикальный дымоотводящий канал 3, установленные в нем арки 4 со стороны рабочего пространства печи и арки 5 со стороны дымоотводящего канала, глиссажные трубы 6, по которым перемеща- ющися нагреваемое заготовки 7, которые

поступают в печь через окно посада,

Печь работает следующим образом. Дымовые газы из зон 1 и 2 направляются к дымоотводящему каналу 3. Перед перегородками первого яруса арок 4 поток

дымовых гачов разделяется на отдельные потоки, которые направляются в зазоры между арками 4. Поскольку происходит торможение потока арками яруса, увеличивается давление газов под сводом методической

зоны до 10-15 Па, а на уровне металла разрежение уменьшается до нуля с пульсациями до +2 Па. За счет этого прекращаются подсосы атмосферного воздуха через окно посада, увеличивается температура кладки

в методической зоне. Одновременно происходит разогрев поверхностей арок 4, обращенных к нагреваемой заготовке 7. Поскольку температура металла на этом участке практически равна начальной температуре при посаде, идет интенсивное усвоение тепла, излучаемого арками. Это приводит к снижению температуры поверхности арок, что интенсифицирует теплоотдачу от газов к поверхностям арок, а в целом

увеличивается интенсивность теплоотдачи от газов к нагреваемому металлу. Далее, проходя между зазорами арок 4, дымовые газы встречаются с арками 5 второго яруса, отдавая им тепло, которое излучением с поверхностей арок через зазоры между арками 4 передается нагреваемому металлу. Через зазоры между арками 5 дымовые газы направляются в дымоотводящий канал 3. При этом на участке двух ярусов дымоотводящего канала температура дымовых газов

снижается на 60-120°С, а среднемассовая температура нагреваемого металла дополнительно увеличивается на 40-60°С.

Выбранное соотношение между проходным сечением первого (по ходу газа) и второго ярусов 1,05-1,1 позволяет обеспечить перекрытие арками второго яруса зазоров между арками первого яруса и сохранить равенство скоростей дымовых газов в зазорах между арками. При температуре дымовых газов перед первым ярусом 900-950°С и снижении ее при проходе участка на 60°С объем дымовых газов за счет снижения температуры уменьшается перед зазорами второго яруса в 1,05 раза, а при температуре 1050-1100°С и снижении ее на 120°С объем газов уменьшается в 1.1 раз. Проходное сечение для дымовых газов между арками ярусов составляет усредненное значение проходных сечений первого и второго ярусов.

В качестве примера рассмотрим реализацию предложенного технического решения на методических нагревательных печах крупносортного стана, имеющего дымоотвод в виде двух каналов сечением 3,0x3,0 м каждый. Расход дымовых газов через каждый канал при номинальных нагрузках составляет 30,0 тыс.м3/ч, что соответствует их скорости 0,9 м/с. Сечение каждого канала перекрыли арками, расположив их в двух ярусах. В первом установили арку в центре сечения шириной 0,6 м и на расстоянии 0,48 м от нее по обе стороны установили арки шириной 0,48 м, образующие со стенками канала зазоры шириной 0,24 м. Во втором ярусе установили четыре арки напротив зазоров первого яруса (примыкающие к боковым стенам канала шириной 0.25 м) и две напротив центральных зазоров шириной 0,48 м. Отношение проходных сечений верхнего яруса, площадь которого равна З.Ох (0,24+0,48+0,24) 4,32 м2, к проходному сечению нижнего яруса, имеющего площадь 3,0х(0,51+0,52+0,51) 462 м2, составляет 4,62:4.32 1,07. Расстояние между

нижним основанием арок первого яруса и ве рхним основанием нижнего яруса составляет 0,25 м, что обеспечивает проходное сечение для дыма 4,5 м2. .

Уменьшение проходного сечения дымоотводящего канала способствует увеличению давления дымовых газов в методической зоне (под сводом зоны до 15- 20 Па, на уровне металла до 0-5,0 Па) и

более равномерному распределению дымовых газов по сечению канала. За счет этого устраняются подсосы воздуха в дымоотво- дящий канал. Увеличивается на 120-150°С температура кладки в методической зоне и

дымоотводящем канале, что вместе с увеличением излучающей поверхности за счет установки арок способствует снижению расхода топлива на 5,0-7,0%. Увеличение температуры заготбв кйГ в методТйёской зоне позволяет повысить равномерность ее нагрева по сечению, отказаться от формированных режимов нагрева и снизить температурный уровень в сварочных зонах, что приводит к снижению на ТО-12% угара металла.

Формула изобретения Методическая печь, содержащая рабочую камеру с зонами верхнего и нижнего

нагрева, вертикальный дымоотводящий канал с ограничивающим его сечё ние перекрытием, отличающаяся тем, что, с целью повышения равномерности нагрева заготовок, снижения расхода топлива и угара металла при увеличении степени утилизации тепла дымовых газов в пределах рабочего пространства печи, перекрытие выполнено в виде размещенных в двух ярусах поперечных арок, причем арки в каждом

ярусе установлены с зазором одна относительно другой с перекрытием зазоров одного яруса арками другого яруса, а проходное сечение зазоров между арками со стороны рабочего пространства составляет 1,05-1,1

площади зазоров со стороны дымоотводя- щего канала.

А

.6

Сущность изобретения1 методическая печь содержит рабочую камеру с зонами верхнего и нижнего нагрева, вертикальный дымоотводящий канал с частичным перекрытием его аркой Перекрытие дымоот- водящего канала выполнено в виде размещенных в двух ярусах арок с промежутками между ними для прохода дыма Арки одного яруса расположены над (под) промежутками другого, а проходное сечение промежутков со стороны рабочего пространства составляет 1,05-1.1 площади промежутков со стороны дымоотводящего канала 2 ил

5ss$ss s s3 Јs s