Способ нагрева заготовок в проходной печи Советский патент 1993 года по МПК F27B13/00 

няющими заявляемую функцию, не обнаружено, это свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критерию изобретательский уровень.

Способ осуществляется следующим образом.

Через окно посада производят укладку трех или более заготовок по ширине подины с базовым зазором по ширине подины. Базовый зазор определяют обычно как отношение активной ширины подины за вычетом суммы определяющих размеров заготовок по поперечной оси укладки к количеству интервалов между заготовками по ширине подины. По окончании посада всех заготовок каждого продольного ряда смещают подину на величину продольного шага и аналогично укладывают заготовки следующего продольного ряда. Базовую укладку могут производить и с зазорами между заготовками, отличающимися друг от друга, как, например, в прототипе, где укладку изделий производят с последовательно уменьшающимся расстоянием между столбиками садки от внутренней стенки печи к наружной на 0,02-0,1 предыдущего.

Через интервал времени нагрева заготовки выгружают из печи, фиксируя температуру каждой из заготовок, выданных из продольного ряда (т.е. крайних от стенок печи и находящихся между ними). После измерения температуры определяют разницу температур заготовок первого и третьего поперечных рядов: ti-ta - Лиз, второго и четвертого: t2 - t4 - At24 и т.д. Величину смещения заготовок относительно первоначального положения оценивают для второго поперечного ряда как, L-nd n-t

52 KAri3для третьего как

53 KAt24L-nd

п -1

Величину коэффициента К выбирают из интервала К (0,003-0,014)

Смещение заготовок относительно первоначального положения производят в направлении смежных заготовок с более высокой температурой, Так, при ti t3 заготовку второго поперечного ряда смещают в Сторону заготовок первого поперечного ряда, уменьшая зазор между заготовками этих рядов на заранее рассчитанную величину

бг - К Una - . При ti гз, наоборот, зазор между этими рядами увеличивают на расстояние & К Диз --ту- . за счет

смещения заготовок второго ряда в сторону заготовок третьего поперечного ряда.

После определения величины и направления смещения заготовок всех рядов относительно первоначального положения производят посад первой заготовки с фиксированным расстоянием от стенки печи, затем последовательно остальных заготовок с измененным положением их на подине, а последнюю заготовку укладывают с заданным фиксированным расстоянием от второй стенки печи, после чего производят их нагрев в печи.

Аналогично операции по изменению положения заготовок по ширине печи при необходимости повторяют через Цикл или несколько циклов нагрева до тех пор, пока температуры всех заготовок не сравняются либо разница их температур на выдаче не

снизится до приемлемого по технологии прокатки уровня. При этом в качестве первоначального положения заготовок по ширине печи в каждом последующем цикле нагрева принимают их положение после

предыдущего цикла коррекции зазоров.

Величина коэффициента пропорциональности К (0,003-0,014W обусловлена

показателями качества процесса регулиро- вания равномерности нагрева по ширине

печи, При К О.ООЗур управляющее воздействие на нагрев заготовок оказывается неэффективным. Изменение температуры

заготовок от такой коррекции зазора между ними находится в пределах погрешности су ществующих средств контроля температуры заготовок на выдаче. Кроме того, реализация столь незначительной корректировки

зазора между заготовками с помощью существующих средств посада заготовок вызывает в большинстве случаев очень большие технические трудности. Это приводит к появлению лишних холостых циклов коррекции укладки, в которых не фиксируется уменьшение разницы температур между заготовками, что не позволяет своевременно и полностью устранить температурную неравномерность.

При К 0,014 Т°С наблюдается значительное перерегулирование, при котором температура некоторых заготовок в процес- - се коррекции их положения на подине периодически становится выше или ниже

технологически допустимой. Повышенный брак по нагреву в период такого регулирования положения заготовок делает неприемлемым выбор величины смещения в указанном диапазоне.

i Оптимальный является величина К (0,008-0,010) 1/°С, обеспечивающая достижение равномерного нагрева за минимальное время (за 1, максимум 2 цикла), без перерегулирования.

| Изменение зазора между заготовками по ширине печи позволяет повысить равно- мерность нагрева металла и, как следствие, снизить удельный расход топлива на нагрев засчетсокраа1ения времени томления заготовок для выравнивания температур. Предусмотренное реализацией способа увэличение расстояния между заготовками, нагревающимися в наихудших условиях, улучшает теплоотдачу на них, чем повышается скорость роста их температуры при нагреве. Уменьшение зазора между заготовками, проходящими нагрев в сечениях печи с наиболее интенсивной теплоотдачей, позволяет снизить тепловой поток на них и уменьшить температуру на выдаче до технологической. Таким образом, перераспределением расстояния между заготовками по ширине печи удается свести к минимуму температурный перекос ними независимо от разницы условий их нагрева в раэочем пространстве. При этом сокращаются время томления и удельный расход топлива, повышается производительность печи и обеспечивается требуемое качество на ревэ.

| Конкретный пример осуществления предлагаемого способа.

I Промышленные испытания способа производят на кольцевой печи N 2 наружным диаметром 30 м колесопрокатного цеха Нижнеднепровского трубопрокатного завода им. К.Либкнехта. Нагрев за готовок в печи осуществляют до 1240-1260°С. Температуру в пяти зонах, отапливаемых природным , поддерживают на уровне 1150- 12 0°С (первая по ходу металла зона), 1220- 1270°С (вторая), 1270-1290°С (третья), 12i 10-1300°С (четвертая и пятая). Регулирование температуры о зонах в указанных пределах осуществляется по результатам контроля температуры заготовок на выдаче с помощью пирометра.

Базовую укладку заготовок диаметром d 500 мм производят на торец в четыре ряда (п 4) по ширине подины. Общая ширина подины 4425 мм, минимально допустимой расстояние от внутренней и наружной стенок печи до крайних заготовок 485 мм. Активная ширина печи L 4425-2 х 485 34Е 5 мм. Базовый зазор между заготовками определяют . из соотношения

L - п d - )0 . ---.--- 48о мм.

П р и м е р 1. Машиной посада укладывают первую заготовку на подину на расстоянии 485 мм от внутренней стенки печи, затем последовательно осуществляют по- 5 сад остальных трех заготовок с одинаковым зазором 485 мм (фиг.1), после чего провора- - чивают подину на центральный угол 6° в сторону окна выдачи. Формирование второго и последующих продольных рядов заго0 товок производят аналогично. Температуру в зонах при по ходу металла поддерживают в технологическом диапазоне (1200, 1250, 1280, 1290 и 1290°С). Нагрев заготовок в печи продолжается в течение 3,5 ч, после

5 чего заготовки первого продольного ряда подходят к окну выдачи. Их выгружают ка приемный рольганг в порядке, обратном посаду: сначала заготовку, ближнюю к наруж- . ной стенке печи, затем последовательно

0 остальные три заготовки. Последней выдают заготовку от внутренней стенки печи,

Одновременно с выдачей заготовок производят замер их температуры, которая составляет t4 1240°C, ts 1270°C, t2

5 1280°С, ti 1250°С (фиг.1 б). После измере- ния температуры заготовок определяют разницу температур первого по посаду поперечного ряда заготовок и третьего Аш 1250-1270 -20°С, а затем разницу темпе0 ратур заготовок второго и четвертого рядов At24 1280-1240 40°С.

Величину смещения заготовок второго от внутренней стенки печи ряда относительно начального положения определяют как

5

дг КДт

L -n d п -1

0,009 х 20 х

3455 - 4 500

л ;-- .. -- 85 мм в направлении более высокотемпературных заготовок треть- 40 его ряда, т.е. в сторону наружной стенки.

Смещение заготовок третьего от внутренней стенки печи ряда относительно начального положения определяют

ип аналогично: 5з KAt24 - П, 0,009 х чоп - 1

х3455 - 4 -500

175 мм.

4-1

Поскольку ta tj заготовки третьего поперечного ряда смещают на рассчитанное 0 расстояние 5з в сторону второго поперечного ряда.т.е. в сторону внутренней стенки печи. Первую заготовку при формировании i продольного ряда новой схемы посада укла- | дывают на расстоянии от внутрен- 5 ней стенки печи (485 мм).Вторую заготовку укладывают на подину с увеличенным относительно начального зазором от первой заготовки: 485 +6г - 485 - 05 570 мм, третью 485 + (5з .485 + 175 660 мм.

с уменьшенным зазором от второй: 5з 485-85-175 225мм.Заготовки последнего поперечного ряда укладывают на прежнем фиксированном расстоянии. от наружной стенки печи (485 мм) с увели- ценным зазором от третьего ряда заготовок: 485 + бз-485-1-175 660 мм.

Нагрев заготовок с новой схемой укладки производят в течение 3,5 ч при температурах в рабочем пространстве зон печи 1200, 1250, 1280, 1290. 1290°С. По окончании нагрева заготовки выдают из печи, кон- тролируя температуру их на выдаче(фиг.1 в), которая составила у всех заготовок 1250°С, В период испытаний фиксируют среднеча- совой расход топлива на отопление печи, который составляет 1560,1 м3/ч. Производительность печи 112 заготовок в час, удельный расход топлива 36.5 кг у.т./т.

П р и м е р 2. Производят укладку заго- товок на активную ширину подины печи с базовыми зазорами 485 мм между ними и расстоянием от крайних заготовок до стенок печи 485 мм. Нагрев производят в течение 3,5 ч при технологических температурах в зонах печи 1200,1250,1280,1290,1290°С. По окончании нагрева заготовки выдают из печи и измеряют их температуру t4 1240°С, t3 1270°С, 12 - 1280°С, ti 1250°С (фиг.2 а). После этого оценивают перепад температур первого и третьего поперечных рядов: Дш 1250-1270 -20°С, второго и четвертого: At24 1280-1240 40°С.

Величину смещения заготовок второго от внутренней стенки печи ряда отноеитель- но начального положения оценивают как

й-ОД)ОЗх20х -Д - 00-30 мМ.Поскольку заготовки третьего поперечного ряда обладают более высокой темпера- турой, поэтому заготовки второго ряда . смещают в сторону заготовок третьего ряда т.е. к наружной стенке печи.

Смещение заготовок третьего ряда относительно первоначального положения определяют как

Эз 0,003 х 40 х

3455-4 -500

:60мм.

4-1

Поскольку заготовки второго ряда, смежного третьему, имеют температуру бо- лее высокую чем заготовки четвертого ряда, поэтому заготовки третьего ряда смещают в направлении второго ряда. т.е. в сторону внутренней стенки печи.

Заготовки первого поперечного ряда ук- ладывэются на фиксированном расстоянии от внутренней стенки печи (485 мм). В соответствии с рассчитанной величиной и на правлением коррекции зазоров между заготовками второго ряда заготовок проиэ-

водят с зазором 485 485 + 30 515 мм от первого, третьего ряда заготовок с зазором 485 - с$2 - 5з 485-30-60 395 мм от второго, четвертого ряда заготовок с зазором 485 + 5з 485 + 60 545 мм от третьего (фиг.2 б). При этом же температурном режиме печи производят нагрев садки в течение 3,6 ч, после чего выгружают заготовки из печи с одновременным изменением их тем пературы t4 1240°C, ts 1270°С, г 1270°С, Т1 1250°С.

Исходя из данных измерений температуры металла на выдаче определяют Дш 1250-1270 - -20°С и At24 - 1270-1240 30°С, величины смещения заготовок второго поперечного ряда дг 0,003 х 20 х .3455 -4-500

4-1 3455

30 мм и третьего ,003х

4 500 ,„

- 45 мм в тех же нах 30 х

правлениях, что и в предыдущем цикле коррекции зазоров.

Поэтому в следующем цикле нагрева при базовом расположении крайних рядов заготовок производят посад с зазорами между вторым и первым, третьими вторым, четвертым и третьим рядами соответственно 515 + 52 515 + 30 545 мм, 395 - дг 395-30-45 - 320 мм; 545 + дз - 545 + 45 - 590 мм. Нагрев производят при температурах в зонах печи 1200, 1250, 1280, 1290, 1290°С в течение 3,6 ч, после чего выдают заготовки из печи, измеряя их температуры t4 - 1250°С, гз 1260°С, t2 1270°С, ti - 1260°С.

Выполняя аналогичные операции достигают температуры всех заготовок на выдаче 1250°С через пять циклов коррекции.

Среднечасовой расход топлива на печь в период испытаний составил 1552,3 м3/ч, производительность 108 заготовок в час, удельный расход топлива 37,7 кг у,т./т..

ПримерЗ, Осуществляют посад заготовок на подину в следующем порядке: первый ряд заготовок на расстоянии 485 мм от внутренней стенки, второй, третий и четвертый на расстоянии 485 мм друг от, друга. Нагрев проводят в течение 3,5 ч при температуре в рабочем пространстве первой зоны 1200°С, во второй зоне 1250°С, в третьей зоне 1280°С, в четвертой и пятой зонах 1290°С. После этого производят выгрузку заготово.к из печи через окно выдачи и измеряют их температуру, которая составляет по ярдам в порядке выдачи t4 1240°С. 1з в 1270°С. t2 - 1280°С. ti - 1250°С (фиг.З а). Оценивают перепады температур смежных рядов заготовок Диз 1250-1270 - 20°С, Д124 1280-1240 40°С. Затем рассчитыва- Ю1 величину смещения второго и третьего

рядов заготовок относительно первоначаль- ногр положения:

3455 -4 -500

(За 0.914 х 20 х - I 5з 0,014 х -

4 - 1 3455 - 500

ну

РЯД

рас

135мм; ... 270 мм,

Второй ряд заготовок смещают в сторо- Золее высокотемпературного третьего третий ряд - в сторону второго на

читанные величины дг и (5з.

Новый цикл нагрева начинают с посада первой заготовки на подину на расстоянии

485

мм от внутренней стенки печи, второй

ряд с расстоянием 485 + бг 485 + 135 620 мм от первого, третий ряд с расстоянием 485- fa -дз 485-135-270 80 мм от второго, а четвертый на расстоянии 485 мм от наружной стеНки (фиг.З б). Нагрев выполня- з течение 3,6 ч при прежних температув зонах печи, после чего выдают товки на приемный рольганг из печи,

ют рая заг

измеряют их температуру, которая составляет tt - 1270°С, ta - 1250°С, t2 - 1250°С, tt™ 1270°C. Оценивают разницу температур см«жных заготовок At 13 1270-1250 20°С,

At21250-127.0 -20 С, по которой определяют величину смещения второго м третьего рядов заготовок относительно начального положения: дг - дз 0,014 х 20 х 3455 -4 500

135мм.

4-1

I Поскольку из смежных рядов наиболее- высокотемпературными являются первый и четвертый, вторую заготовку смещают в сторону первого ряда, а третью - в сторону четвертого.

Новую садку формируют, начиная с посада заготовки на расстоянии 485 мм от внутренней стенки, после чего вторую заготовку размещают с зазором 630- дг 620- 135 485 мм от нее, третью - с зазором 80 + 5г + 5з 80 + 135 + 135 350 мм от второй и чэтвертую - с зазором 755 - бз 755 - 135 (i20 мм от третьей (фиг.З). Операции по корректировке компановки садки выполняют по результатам нагрева в течение пяти циклов, после чего достигают одинаковой температуры всех заготовок 1250°С.

Расход топлива на отопление печи со- стгвил за период испытаний 1550.4 м3/ч, производительность 108 заготовок в час,

удельный расход топлива - .

I П р и м е р 4. Производят машиной поЬада загрузку заготовок в печь с одинаковыми зазорами между поперечными рядами (4о5 мм) и расстоянием от стенок печи до крайних рядов 485 мм (фиг.4 а). Осуществляют их нагрев в течение 3,5 ч при температурах в зонах 1200,1250,1280,1290,1290°С,после..

0

5

0

5

чего выгружают заготовки и измеряют их температуру t4 1240°C, ta 1270°C, t2 - 1280°С, М 1250°С.

По величине разницы температур смежных заготовок Дш 1250-1270 - -20°С и Дт.24 1280-1240 40°С определяют величины смещения второго и третьего рядов относительно начального положения: 3455 - 4 -500

0

(52 0,002x20/ дз 0,002 х 40 х

4 -1 3455 -4

500

20 мм; 40 мм.

5

4 - 1

Так как Тз ti, a t2 ti, зазор между вторыми первым рядами заготовок увеличивают на 20 мм, а между третьим и четвертым - на 40 мм.

Затем формируют садку, укладывая первый ряд заготовок на расстоянии 485 мм от внутренней стенки печи, после чего размещают второй ряд на расстоянии 485 + 20 505 мм от него , третий ряд на расстоянии 485-20-40 425 мм от второго, четвертой с зазором 485 + 5з 485 + 40 525 мм №Г третьего (фиг.4 б). ,-&

Нагрев выполняют в течение 3,5 ч при температуре в зонах 1200, 1250, 1280, 1290°С, производят выдачу заготовок и измерения их температуры, которые не зафиксировали изменения температуры заготовок на выдаче по отношению к предыдущему циклу (to 1240е С, t3 - 1270°С, t2 - 1280°С, ti 1250°C). Поэтому производят повторную коррекцию расстояний между заготовками на те же величины и в тех же направлениях, что ив предыдущем цикле.

Новую садку формируют при укладке заготовок с зазором между первым и вторым рядами 505 + 20 525 мм. вторым и третьим 425-20-40 365 мм, третьим и четвертым 525 + 40 565 мм (фиг.4 в). Аналогично выполняют нагрев и операции по коррекции компановки садки в дальнейшем.

Из-за наличия трех холостых циклов 5 до конца испытаний (за сутки) не удалось добиться одинаковой температуры загото- . вок на выдаче. Среднечасовой расход топлива составил 1598,2 м3/ч, производительность 106 заготовок,в час,

1C Г f Т

удельный расход топлива 39,5 .

П.римерб. Производят посад заготовок в печь с базовой четырехрядной схемой укладки на активную ширину подины при зазорах между заготовками 485 мм и их нагрев при температурах в зонах печи 1200, 1250, 1280, 1290, 1290°С. Выгружают заготовки из печи и измеряют их температуру, составляющую t4 1240°C, t3 1270°C, t2 - 1280°С. ti 1250°С (фиг.5 а).

0

5

0

Оценивают перепады температур смежных рядов заготовок Дцз 1250-1270 ет 20°С, At24 -. 1280-1240 - 40°С, величины требуемых смещений относительно начальных положений

дг - 0,015 х 20 х

3455 -4-500

4-1

145мм;

бз 0.015 х 40 х34554 Д 500-290 мм.

Так как 13 ti, a t2 t4, средние ряды заготовок должны смещаться к центру подины. Поэтому после укладки первой заготовки на расстояние 485 мм от внутренней стенки печи следующую укладывают с зазором 485 -кЗа 485 + 145 630 мм от первой, третью - на расстоянии 485- 145-290 - 50 мм от второй, а четвертую - с зазором 485 + 6з 485 + 290 775 мм от третьей (фиг.5 б). Формируя аналогично все продольные ряды заготовок, выполняют на- грев металла в печи в течение 3,6 ч при прежних температурах в зонах. Затем осуществляют выдачу металла из печи в прокат и замер температуры его по рядам заготовок, которая составила ti 1270°С, г - 1240°С. t3 - 1250°С, t4 - 1280°С.

Рассчитывают величины Дш e 1270- 1250 - 20°С, At24 - 1240-1280 - -40°С и & 0,015 х 20 х

3455-4 -500

4 -1

Т45 мм, 5з 30

0,015 х 40 х

3455-4 -500

290 мм.

4 - 1

Ввиду того, что ts ti. t2 t4, а рассчи- танные величины смещений по абсолютной величине такие же, что и в предыдущем цикле коррекции, величины зазоров между рядами заготовок после корректировки становятся базовыми (485 мм) (фиг.5 в). Нагрев заготовок и последующие циклы коррекции расстояния между ними по .ширине подины не дают удовлетворительных результатов ввиду периодического повышения температуры поочередно заготовок крайних или средних рядов до 1270-1280°С, что превышает технологически допустимую температуру.

Среднечасовой расход топлива составляет за период испытаний 1610,2 м3/ч, производительность 106 заготовок в час, удельКГ V Т

ный расход топлива 39,8 ,

Для получения сравнительных данных производят посад заготовок в четыре речных ряда по известному способу, их нагрев и выдачу из печи с замером температуры, Среднечасовый расход топлива на отопление печи составляет за период испытаний 1620,4 м3/ч, производительность 104 заготовки в час, удельный расход

топлива 40,8

Наблюдается перегрев

заготовок, выданных из средних рядов (у второй и третьей заготовок температура 1270-1280°С), на некоторых оплавлена окалина на верхней торцовой поверхности и кромках,

Таким образом, использование лредло- женного способа по сравнению с протоколом позволяет снизить удельный расход топлива на 7-10%, обеспечить качественный кагрев металла и повысить производительность печи на 7-8%, снизить брак по нагреву.

Формул а изо бретени я

Способ нагрева заготовок в проходкой печи, включающий многорядную укладку заготовок с зазором по ширине печи, их нагрев и выдачу с замером температуры по рядам заготовок, о т личающийся тем, что после измерения температуры изменяют зазор между заготовками каждого поперечного ряда посредством смещения Заготовок -с более низкой температурой к заготовке смежного ряда с более высокой температурой на расстоянии, определяемое соотношением

L-nd п- 1 где L - активная ширина печи, м;

п - количество поперечных рядов;

d - определяющий поперечный размер заготовки м;

At - разность температур заготовки смежных рядов, °С;

К(0,08-0,014)1 /°С - коэффициент пропорциональности.

д КД1ажзмэ &#шзаГш/)нд

..vwwwyyy

9

хххххххххх

3009ZL

30OLlt

в

Тглф

Ј

О

WMu ffHgл 3 tf#/tta tutfaa:«f &bxz wwwuuyyg. & C&&b&

To, A tx4л /7 /тП I %7

P 4 PW Т # ЪЪ

мэи 0ЖЗШЭ tfmxff y -

жзмэ &#шзаГш/)нд

..vwwwyyy

9

хххххххххх

&

ц

к i V DXU3UJJ XVHXfiC/DlJ

О

ffHgл 3

M3U ШНЗШЗ tfDHXfic/bf/

8С18Ш