Способ нагрева заготовок в методической печи Советский патент 1993 года по МПК F27B9/28 C21D9/52 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к нагреву металла в печах, и может быть использовано при нагреве заготовок из высоколегированных сталей и жаропрочных сплавов.

Известен способ томления заготовки на монолитном поду томильной зоны методической печи, при котором поддерживают по- стоянной температуру поверхности нагреваемой заготовки. Практически реализовать известный способ не представляется возможным, т.к. в процессетомления невозможно осуществить непрерывный контроль температуры поверхности металла на протяжении всей томильной зоны, что может привести к нагреву заготовок с крайне неравномерным температурном полем.

Известен также способ квазиоптимального управления нагревом массивной пластины, который предусматривает одно переключение с максимальной температуры на минимальную. Переключение производится в момент, когда температура

промежуточного слоя становится равной заданной температуте нагрева, Максимальная температура принимается равной максимальнодопустимой температуре печи.

Недостатком известного способа является то, что в нем не учитывается положения сляба относительно факела и окна выгрузки. Считается, что температурное поле томильной зоны равномерное, а в слябе отсутствуют холодные участки (так называемые темные пятна - следы от воздействия глиссажных труб), Известный способ невозможно практически реализовать, т.к. невозможно осуществить инструментальный контроль фактической температуры промежуточного слоя. Неучет этих обстоятельств приводит к неравномерному нагреву заготовок.

Наиболее близким техническим решением (прототип) является способ томления заготовок на монолитном поду томильной зоны методической печи, предусматриваюю

щий выдержку при постоянной температуре печи, превышающей на 30-50°С температуру прокатки (выдачи).

Недостатком прототипа является возможность перегрева поверхности металла при прохождении заготовкой под факелом и возможность подстуживания заготовки вблизи окна выгрузки, что приводит к крайне неравномерному нагреву.

Целью изобретения является повышение равномерности нагрева.

Поставленная цель достигается тем, что в способе нагрева заготовок в методической печи, включающем продвижение заготовок по печи, направление факела под углом к горизонтали и томление заготовок на монолитном поду при температуре, превышающей на 30-50°С температуру прокатки, при достижении заготовкой точки пересечения оси факела с линией пода, температуру в томильной зоне уменьшают до температуры прокатки и через 11-16 мин осуществляют выдачу в прокат,

Предлагаемый способ представляет собой индивидуальную технологию нагрева заготовок из специальных сталей и сплавов, В дальнейшем заготовку, для которой осуществляется такая индивидуальная технология, именуют нагреваемой заготовкой в отличие от прочих рядовых заготовок, находящихся в печи одновременно с нею.

Данный способ позволяет, во-первых, устранить местный перегрев нагреваемой заготовки под воздействием теплового излучения факела.

Это достигается тем, что при прохождении нагреваемой заготовкой точки пере- сечения оси факела с линией пода температуру в томильной зоне снижают до температуры прокатки, При этом за счет тепловой инерции кладки томильной зоны расход топлива резко уменьшается и соответственно уменьшаются размеры факела, Высокотемпературная зона горения топлива удаляется от поверхности заготовки, Такой факел уже не опасен с точки зрения перегрева поверхности заготовки. Это особенно важно при нагреве высоколегированных сталей и сплавов, у которых незначительный перегрев может привести к оплавлению легкоплавкой эвтектики,

Во-вторых, способ позволяет получить высокую равномерность нагрева, т.к. выдача нагреваемой заготовки производится через 11-16 мин после прохождения заготовкой точки пересечения оси факела и подины томильной зоны.

Пребывание нагреваемой заготовки в томильной зоне более 16 мин приводит к тому, что происходит лодстуживание заготовки холодным воздухом, подсасываемым через окно выгрузки.

Вместе с тем слишком быстрое продвижение заготовки после снижения темпера- туры может привести к тому, что в томильную зону поступит большое количество непрогретых заготовок (имеется ввиду темные пятна от глиссажных труб). При неизменной температуре томильной зоны

это вызовет увеличение расхода газа и размеров факела, Ведь температура томильной зоны есть средневзвешенная температура системы газ-кладка-металл и приуменьшении температуры металла должна увеличиться температура газов и соответственно расход топлива и размеры факела, Увеличение размеров факела может привести к перегреву поверхности заготовок, следующих за нагреваемой заготовкой и находящихся

в зоне лучистого воздействия факела, В то же время нагреваемая заготовка имеет неравномерное температурное поле, т.к. времени пребывания в томильной зоне недостаточно для исчезновения темных пятен, возникающих при ее движении по глиссажным трубам в процессе нагрева.

Экспериментальным путем установлено, что подобные нежелательные динамические эффекты не наступают, если выдача

нагреваемой заготовки производится не ранее чем через 11 мин после снижения температуры в томильной зоне.

Таким образом, чтобы получить равномерное температурное поле необходимо

производить выдачу нагреваемой заготовки в прокат через 11-16 мин после прохождения ею точки пересечения оси факела с линией пода.

На чертеже представлена схема продвижения слябов по печи в процессе нагрева.

В рабочем пространстве 1 томильной зоны методической печи на монолитном поду 2 располагаются заготовки 3. Два характерных варианта расположения факела отмечены поз. 5 и поз, 6. Точка пересечения продолжения оси факела с линией пода отмечена поз. 4, Через неплотности окна выгрузки 7 происходит подсос холодного

воздуха 8.

Способ осуществляют следующим образом.

Заранее определяют местоположение точки 4 пересечения оси факела с линией

пода, В частности, h h Ctg а, где h - высота устья горелки над уровнем пода; а- угол наклона оси горелки к горизонтали. Расстояние от загрузочного окна до точки 4 , где L- общая длина печи. В томильной зоне

методической печи устанавливают температуру, на 30-50°С превышающую температуру прокатки. Температура прокатки - это необходимая для прокатки температура, с которой нагреваемая заготовка должна быть выдана из печи.

При каждом перемещении нагреваемой заготовки в томильной зоне вычисляют расстояние, пройденное ею от окна загрузки (текущую координату) по формуле

N +1

л. .

i - 1

где N - число заготовок, посаженных в печь после первой заготовки;

AXi - ширина i-й заготовки, начиная с первой,

и сравнивают это расстояние с величиной 2. Если при этом выполняется условие х 2, то температуру в томильной зоне снижают до температуры прокатки.

После этого затовки из печи выдают со средниминтервалом(10-15)/(М1+1)мин, где NI число заготовок, расположенных впереди нагреваемой заготовки. В тот период, когда интервал выдачи заготовок регламентируется предложенным способом указанным образом, согласование интервалов выдачи с темпом прокатки производят (при необходимости) путем выдачи заготовок из параллельно работающих печей.

П р и м е р. В пятизонной толкательной методической печи осуществляли нагрев ко- ваных слябов из сплава ЭП-915 У-Ш (ХН43БМТЮ-Ш) толщиной 140мм.

По технологическим условиям горячей деформации к нагреву слябов из сплава ЭП-915 У-Ш предъявляются следующие требования. Температура прокатки, т.е. поверхности сляба перед выдачей из печи, должна быть 1210±10°С. При нагреве сплава выше 1220°С возможно оплавле- ние легкоплавкой эвтектики, что ведет к расслоению при прокатке, а при нагреве ниже 1200°С резко увеличивается сопротивление горячей деформации сплава, что может привести к недокату на заданную толщину.

0

5

0

5 о

5

0 5 0

Таким образом, температура томильной зоны после входа в нее слябов должна быть 1210+30 1240°.

Заранее определяли место пересечения оси факела с линией пода

,8 ctg30° 4,8 м; ,,2 м.

При прохождении заготовкой расстояния 31,2 м температуру в зоне уменьшали до 1210°Си через 11-16 мин осуществляли выдачу сляба в прокат.

Результаты опытно-промышленных исследований нагрева слябов из сплава ЭП- 915 У-Ш толщиной 140 мм представлены в таблице.

Как видно из таблицы, предлагаемый способ обеспечивает высокую равномерность нагрева (эксперименты 5-7). Температурное поле сляба находится в интервале заданных температур.

Нагрев слябов по способу-прототипу приводит к перегреву поверхности слябов на 20°С (эксперименты 1 и 2).

При выдаче слябов более чем через 16 мин (эксперименты 3 и 4) после снижения температуры в томильной зоне происходит их подстуживание холодным воздухом, подсасываемым через окно выгрузки. При быстрой выдаче менее чем за 11 мин (эксперименты 8 и 9) не успевают прогреваться холодные участки (темные пятна) на поверхности слябов.

Ожидаемый экономическаий эффект от использования предлагаемого способа нагрева заготовок в методической печи составит 240 тыс. руб.

Формула изобретения

Способ нагрева заготовок в методической печи, преимущественно перед прокаткой, включающий перемещение заготовок, выдержку при температуре, превышающей на 30-50°С температуру прокатки, нагрев с направлением факела под углом к направлению перемещения заготовок, отличающийся тем, что, с целью повышения равномерности нагрева при достижении первой заготовкой точки пересечения оси факела с линией пода, температуру в томильной зоне печи уменьшают до температуры прокатки и через 11-16 мин производят выгрузку заготовки.

Сущность изобретения: способ нагрева заготовок в методической печи перед прокаткой включает перемещение заготовок вдоль печи, направление факела под углом к горизонтали и выдержку заготовки при температуре на 30-50° выше температуры прокатки. При этом при достижении первой заготовкой точки пересечения оси факела с линией пода температуру в томольной зоне уменьшают до температуры прокатки и через 11-16 мин осуществляют выдачу заготовки в прокат. 1 ил. 1 табл.