Методические печи
Методические нагревательные печи как наиболее распространенный тип нагревательных печей. Сведения о температурном режиме. Наблюдение за температурой металла. Количественное значение угара (способы определения). Методы повышения производительности.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 20.09.2016 |
| Размер файла | 2,8 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
При этом замеры температур поверхности слябов радиационными и оптическим пирометрами практически совпадали. Идентичны были также, но, естественно, выше, показания стационарной термопары печи и температура кладки, измеренная оптическим пирометром, причем показания термопары следовали за изменением показаний радиационного пирометра, визированного на металл, однако с изменением темпа толкания слябов разница в показаниях радиационного пирометра и термопары также менялась. Это объясняется малой чувствительностью термопары, защищенной двумя чехлами (фарфоровым и карборундовым), и, следовательно, подтверждает возможность контроля температуры радиационным пирометром с большей точностью.
В печах с беспламенными горелками важен правильный выбор места расположения радиационных пирометров: в верхней и нижней камерах сварочной зоны трехзонных печей и в первой сварочной зоне четырехзонных печей их лучше визировать на металл в самом горячем участке. Это поможет сварщику предотвратить случаи оплавления окалины на металле. В томильной зоне их лучше устанавливать ближе к окну выдачи, что позволит контролировать конечную температуру нагрева. Во второй сварочной зоне четырехзонных печей пирометры следует устанавливать на входе металла в зону или даже в методической зоне на некотором расстоянии от окна посадки, что позволит
сварщику своевременно реагировать при загрузке в печь холодного металла.
Чрезмерное уменьшение расхода (скорости) газа в инжекционных горелках, например при значительном уменьшении темпа прокатки, приводит к проскокам пламени в смесители горелок и часто к прогару и выходу горелок из строя. Чтобы не допустить этого, расход газа часто снижают, отключая часть горелок в группе.
Уменьшение расхода газа не пропорционально количеству отключенных горелок. Это иллюстрируют результаты опыта, приведенные в табл.9. Из таблицы видно, что при отключении 2 горелок из 5 работающих в группе расход газа уменьшился не на 40%, а только примерно на 12%, так как при этом давление газа перед горелками не остается неизменными, а повысилось.
Клапан автоматической отсечки газа (клапан безопасности) находится всегда в открытом состоянии и в определенных случаях (сравнительно редких) должен автоматически закрываться и отсекать приток газа из газопровода. На практике случалось, что в нужное время, например при внезапной остановке вентилятора, подающего воздух для горения, клапан безопасности (сблокированный с приводом вентилятора) вовсе не закрывался пли неплотно закрывался, и газ, проникая в воздухопровод, вызывал в нем хлопки. Это бывало при работе на коксовом газе, засорявшем клапан нафталином. В таких случаях сварщикам приходилось быстро закрывать задвижки перед горелками печи по сигналу автоматически действующего сигнализатора.
Автоматическое регулирование давления в трехзонных и многозонных методических печах осуществляется по импульсу давления в томильной зоне под сводом, обычно около места установки импульсной термопары. Это место в печах, оборудованных форсунками высокого давления или инжекционными горелками, подвержено влиянию эжектирующего действия струй, истекающих из этих топочных устройств. Больше всего это ощущается при пользовании инжекционными горелками, в результате чего при повышении расхода газа давление при сводом томильной зоны не растет, а падает, и при автоматическом регулировании дымовой клапан начинает закрываться, значительно повышая и без того высокое давление у посадочного окна. Перенос точки отбора импульса в другое место может уменьшить раскачку регулятора, происходящую из-за изменения расхода газа в томильной зоне.
Для автоматического регулирования давления в печи обычно устанавливают поворотные клапаны. Зазор между кладкой и клапаном должен быть не более проектного. Так, например, из-за повышенного зазора в начальный период работы печи, когда печь еще недостаточно полно была загружена, на поде томильной зоны в районе первого и второго рабочих окон наблюдалось разрежение даже при полностью закрытом клапане. Необходимый зазор и надежность работы лучше обеспечиваются при установке клапана в металлической раме.
При автоматическом регулировании процесса горения вначале (в связи с изменением температуры в печи) меняется расход топлива, а затем при помощи регулятора соотношения топливо-воздух соответственно меняется расход воздуха. Такая последовательность регулирования процесса горения, вполне оправдавшая себя в эксплуатации на печах, где топливо сжигается, как правило, с оказалась неудобной при наладке и эксплуатации методической печи, работавшей на безокислительном режиме, когда газ сжигался с а = 0,5. При работе с недостатком воздуха изменение расхода топлива вначале вызывало (из-за запаздывания регулятора соотношения газ - воздух, а также из-за наличия в регуляторе зоны нечувствительности) прямо противоположное действие сравнительно с ожидаемым. Так, при снижении температуры в печи следовавшее за этим увеличение расхода газа вызывало вначале не подъем, а дальнейшее снижение температуры. Отсюда возникала потребность воздействия сначала на расход воздуха, а затем на расход газа.
Соотношение мазут - воздух, как и соотношение газ - воздух (для упрощения схемы автоматизации), стараются регулировать при помощи одного топливного крана и одного воздушного дросселя, установленных перед коллектором для группы форсунок. При этом мазут и воздух между форсунками распределяют вручную во время наладки системы с помощью индивидуальных кранов и дросселей, стоящих перед каждой форсункой. Однако при изменении производительности печи и расхода мазута (особенно при значительном снижении расхода мазута) установленное относительное распределение воздуха практически сохраняется, а распределение мазута часто нарушается. В этом случае нагревальщику приходится вручную восстанавливать прежнее соотношение расходов при помощи индивидуальных кранов, что снижает эффективность автоматического регулирования. По этой причине, проектируя автоматизацию мазутных термических печей с повышенными требованиями к равномерности нагрева, часто отказываются от простых схем с групповым регулированием и принимают сложные схемы даже с установкой индивидуальных регуляторов у каждой форсунки. Вместе с тем для подобных же печей, работающих на газе, достаточной оказывается установка одного группового регулирующего клапана. В этом случае принятое при наладке распределение газа между отдельными горелками, отрегулированное индивидуальными дросселями, поддерживается достаточно устойчиво.
Однако наблюдался случай, когда и распределение газа между горелками не проходило с должной равномерностью из-за недостаточно правильного выбора давления на различных участках газопровода. Так, например, при наладке трехзонной методической печи с торцовыми горелками был обнаружен перекос в составе продуктов сгорания по ширине печи (разница в значении коэффициента избытка воздуха составляла 0,1), тогда как по условиям работы требовалось, чтобы атмосфера по ширине печи была по возможности одинаковой. Чтобы устранить указанный недостаток, использовали значительный резерв давления газа перед печью [где давление составляло 2,04 кн/м2 (300 мм вод. ст.)], тогда как и в газоотводах перед горелками, и в поэонных коллекторах печи давление газа составляло всего 49 н/м2 (5 мм вод. ст.). Для этого на газоотводах диаметром 300 мм перед горелками установили диафрагмы с отверстиями диаметром 75 мм и, создав таким образом сопротивление, повысили давление в позонных коллекторах до 588 н/м2 (60 мм вод. ст.). В результате этого распределение газа по горелкам и состав продуктов сгорания в печи почти выравнялись (разница в значении коэффициента избытка воздуха, уменьшилась до 0,01-0,02).
Удается наладить удовлетворительную работу также мазутных печей и при групповом регулировании, если мазут хорошо подготовлен, давление его на отдельных участках системы мазутоподачи правильно подобрано, мазут правильно подводится к форсункам и на всем его пути к форсункам сохраняется должный подогрев. Мазутоотводы к отдельным форсункам нужно присоединять к верхней части коллектора (а не к боковой или нижней). Если коллекторы установлены на одном уровне с форсунками или выше их, то отводы из верхней части коллекторов следует выполнить в виде "гусаков", спущенных к форсункам. Место подвода мазута из цехового мазутопровода к коллектору при устройстве верхних отводов из него к форсункам не оказывает заметного влияния на распределение мазута между форсунками. На каждом мазутоотводе следует устанавливать последовательно пробковый кран (для отключения форсунки при ее ремонте) и специальный кран, отличающийся хорошей расходной характеристикой, оборудованный шкалой и стрелкой, указывающей степень открытия.
Важно повысить давление мазута в коллекторе, так как при этом можно специально увеличить сопротивление проходу мазута на участке от коллектора к форсункам. При этом незначительное различие в изменениях потерь на трение в отдельных мазутоотводах (из-за неодинакового остывания мазута и пр.) практически не влияет на величину расхода мазута в отдельных форсунках.
Необходимое сопротивление создается соответствующим прикрытием указанного выше специального крана, так как остальная часть мазутопровода с полностью открытым пробковым краном и обычной форсункой (высокого, низкого давления) представляет собой незначительное сопротивление. Пригодные для этого специальные краны КРМ Челябинский завод "Теплоприбор" в последнее время не производит и вместо них часто пользуются менее приспособленными для этого игольчатыми клапанами.
Для повышения давления перед форсунками не следует чрезмерно уменьшать проходное сечение мазутных каналов форсунок.
Для регулирования общего расхода мазута служит специальный кран КР производства Челябинского завода "Тепло-прибор", устанавливаемый между регулятором давления мазута и коллектором. Потеря давления в этом кране при максимальном расходе мазута должна быть больше (но не меньше), чем потеря давления на участке коллектор - форсунка (включая коллектор и форсунки), так как при этом будет обеспечена необходимая характеристика крана.
На практике случалось, что избыточное давление мазута перед краном КР составляло 147-245 кн/м2 (1,5-2,5 ат), а в коллекторе 98-147 кн/м2 (1,0-1,5 ат). Так как при изменении расхода мазута в 3-4 раза (что характерно для условий эксплуатации) давление менялось соответственно в 9-16 раз, то при малых расходах мазута избыточное давление его в коллекторе было менее 9,8 кн/м2 (0,1 ат). В последнем случае при малейшем неодинаковом изменении потерь на трение в отдельных мазутоотводах и форсунках нарушалось распределение мазута между форсунками.
В результате повышения избыточного давления перед краном КР до 392 кн/м2 (4 ат), а в коллекторе до 196 кн/м2 (2 ат) при максимальном расходе удалось добиться практически устойчивого распределения мазута. В процессе наладочных работ приходилось также увеличивать диаметр мазутных коллекторов, так как это способствовало лучшему распределению мазута между форсунками.
При проведении подготовительных работ перед предстоящей наладкой автоматического регулирования следует проверить положение конца мазутной трубки в форсунках, так как при неодинаковой сборке форсунок они будут создавать неодинаковые сопротивления, что помешает необходимому распределению мазута между ними. Например, при отодвинутой внутрь мазутной трубке распыливающий агент - пар или воздух-создают дополнительное сопротивление для прохода мазута.
В ряде случаев мазутный регулирующий кран связывают при помощи рычагов с дросселем на паровой или воздушной линии, чтобы регулировать расход распылителя в зависимости от расхода мазута. Такая система действует эффективно при удовлетворительном давлении распылителя. В противном случае от нее отказываются, так как при этом нарушается качество распыливания.
Соотношение топливо - воздух у печей, оборудованных инжекционными горелками, не сохраняется постоянным, если теплота сгорания газа, а также температура нагрева воздуха и газа меняются. В этих случаях, чтобы следить за процессом горения не на глаз, целесообразно воспользоваться автоматическим магнитным газоанализатором для контроля содержания 02 в уходящих из печи продуктах сгорания.
Постоянство теплоты сгорания и давления газа является непременным условием нормальной работы автоматического регулирования печей. Значительное распространение получили схемы регулирования теплоты сгорания смешанного газа при помощи спаренных клапанов, поддерживающих заданную теплоту сгорания этого газа с отклонением в 126-165 кдж/м3 (30 - 40 ккал/м3). Газосмесительная станция работает наиболее устойчиво при большом числе обслуживаемых объектов. В этом случае на качестве смешения меньше сказываются колебания расходов на отдельных объектах. Сопротивление в цеховых коллекторах должно быть незначительным, чтобы включение или выключение части печей не отражалось на работе остальных.
На основании опыта пуска и эксплуатации таких газосмесительных станций установлено, что поддерживать на них постоянство теплоты сгорания смешанного газа вручную практически невозможно, а автоматическое регулирование работает удовлетворительно только при расходах газа не ниже 1/7 максимального расчетного расхода. Для обеспечения устойчивой работы автоматики при более низком потреблении газа, что бывает в первый период работы новых объектов, необходимо смонтировать байпасы с регулирующими дроссельными клапанами меньшего сечения и измерительными диафрагмами с меньшим диаметром расточки.
В качестве ведущего газа целесообразно применять наиболее дефицитный газ. Если содержание этого газа в смеси меньше 10-12% (по массе) и регулирование давления смешанного газа осуществляется астатическим регулятором, то теплота сгорания смешанного газа будет неустойчивой. При применении статического или изодромного регулятора давления смешанного газа доля ведущего газа в смеси может составлять 6-8% (по массе). В зимних условиях бывают случаи замерзания дросселей или импульсных трасс. Лучшим способом предохранения этих трасс от замерзания является их герметизация.
12. Стойкость элементов печи
В ряде случаев боковые стены высокотемпературных камер методических печей выкладывают толщиной 460 мм из шамотного кирпича и они отличаются удовлетворительной стойкостью. Бывали случаи обрушения боковых стен печей. В одном из случаев обрушилась боковая стена верхней сварочной камеры. Высота этой камеры составляла около 3 м; ее стены были выложены без перевязки толщиной в 1,5 шамотного кирпича и 0,5 легковесного кирпича, примененного в качестве наружной изоляции. Обрушение стены было связано также с неравномерной усадкой кирпича (торцы кирпичей, обращенные внутрь печи, оказались несколько тоньше противоположных, холодных) и недостаточной стойкостью арок рабочих окон, хотя и выполненных в два оката. Недостаточную прочность стен, выполненных таким образом, наблюдали и на других методических печах. В этих случаях прочность стен увеличивали, выкладывая их толщиной в 2 кирпича, иногда отказываясь от наружной изоляции или одновременно уменьшая внутреннюю ширину печи (если это представлялось возможным) и уменьшая толщину наружной изоляции до 65 мм. Стены выводили также за подвесной свод. При этом верхняя часть стены опиралась на свод и не наклонялась в сторону рабочего пространства.
Чтобы обеспечить стойкость стен, применяют также различные конструкции крепления кладки. Например, стены выкладывают в перевязку из каолинового и шамотного кирпича и в отдельных местах применяют магнезитохромитовый большемерный (сводовый) мартеновский кирпич, прикрепленный металлическими держателями к каркасу печи. На некоторых печах (например, кольцевых) для увеличения стойкости боковые стены Амбразуры непрочной конструкции были переделаны у верхней и нижней камер сварочной зоны, как показано на рис. 12, б. Для томильной зоны сделали аналогичные амбразуры, но их боковые стены выполнили ровными, без показанных на рис. 12, б уступов. Амбразуры выложили из хромомагнезитового кирпича, торцовую стену у наружного металлического кожуха выложили из шамота толщиной в 1 кирпич, а внутри - из хромомагнезитового кирпича толщиной в 1,5 кирпича.
армируют скобами, вырезанными из 5-6-миллиметрового железа. Один конец скобы приваривают к металлической обшивке печи, а другой конец закладывают на расстоянии в один кирпич от внутренней поверхности кладки. Скобы располагают через каждые четыре горизонтальных ряда кладки в шахматном порядке на расстоянии около 700 мм одна от другой.
В тяжелых условиях оказалась кладка высокотемпературных зон больших методических печей, оборудованных инжекционными горелками (из-за концентрации процесса горения на небольшом участке рабочей камеры), в частности кладка торцовых стен, ослабленных горелочными амбразурами. Поверхность амбразур сильно нагревалась и при недостаточно прочной конструкции (рис.12, а) или при неудовлетворительном качестве огнеупора амбразуры быстро выходили из строя.
В наиболее тяжелых условиях находятся амбразуры торцовой стены нижней камеры сварочной зоны, так как на них также влияет расположенная над ними и сплющивающая их нагрузка. Утолщение стены и устройство над амбразурами разгрузочных арок увеличивает стойкость амбразур.
Замена шамотного кирпича динасовым, хромомагнезитовым или магнезитовым для кладки продольных и торцовых стен высокотемпературных зон больших методических печей практикуется на ряде заводов. Хромомагнезитовый кирпич перевязывают с наружным слоем кладки, выполненным из шамотного кирпича класса Б.
Иногда боковые стены высокотемпературных зон печи выкладывают до пяти арок рабочих окон из хромамагнезитового кирпича, а выше пяти - из динасового. Динасовый кирпич трескается от охлаждения при частом открытии рабочих окон, а потому он не подходит для кладки на уровне окон.
Для повышения стойкости боковые стены верхних камер печей выкладывают вперевязку толщиной в 2,5 кирпича, а нижних - в 3 кирпича, причем в обоих случаях для внутренней облицовки пользуются каолиновым кирпичом (0,5 кирпича), внутри кладки - шамотным, а для наружной облицовки - легковесным шамотом. Торцовые стены выкладываются из каолинового кирпича, а горелочные амбразуры - из четырех крупных фасонных высокоглиноземистых кирпичей, не применяя, как это делали раньше, тесаный огнеупор. Фасонные кирпичи укладывают на горизонтальную плоскость кладки, так как при укладке кирпичей с наклоном в сторону рабочего пространства печи создаются условия для их сползания (рис.13).
На трехзонной методической печи с шириной пода 3800 мм торцовая стена и горелочные амбразуры для инжекционных горелок были выложены из глиноземистого кирпича с содержанием глинозема до 40%; при этом торцовая стена верхней сварочной зоны опиралась на арочный свод печи. Горелочные амбразуры на этой печи начали разрушаться через 20 дней после ввода ее в эксплуатацию, верхняя часть стены отошла от металлической обшивки, так как при разогреве печи свод томильной зоны, поджимая опирающуюся на него стену, раскалывал ее, особенно в середине, где свод поднимался до 70-80 мм. Такая конструкция торцовой стены усложняла также ремонт пережима свода между зонами печи, так как при этом могла возникнуть необходимость в разборке этой стены.
В этой же печи на поверхности амбразуры развивалась температура до 1550° С, и при кладке между амбразурами толщиной в 1,25 кирпича наблюдался перегрев и размягчение торцовой стены, что привело к ее разрушению.
При ремонте торцовая стена и амбразуры были выложены из кирпича с содержанием глинозема 60-75%, причем стена была установлена на водоохлаждаемую балку, а межамбразурные расстояния увеличили, уменьшив диаметр амбразур у носика горелок с 520 до 300 мм.
Однако вынужденное изменение диаметра амбразур отрицательно сказывалось на полноте горения газа, так как для эжектирования необходимого количества воздуха нужно было увеличить давление газа перед горелкой, чего нельзя было сделать при помощи установленных газодувок.
На рис.14 показан элемент арочного свода методической печи с шириной пода 3596 мм, где отапливаемых зонах поддерживают повышенные температуры. Свод выложен в перевязку из динасового кирпича толщиной 300 мм, а в посадочном конце - из динасового кирпича толщиной 230 мм. У торцовой стены верхней камеры сварочной зоны свод выложен кольцами (четыре кольца). Над этим участком свода выложена вперевязку разгрузочная арка из динасового кирпича толщиной 150 мм и над ней - торцовая стена. Между сводом томильной зоны и нижним окатом торцовой стены имеется температурный шов шириной 40 мм. Такая конструкция обеспечивает хорошую стойкость свода в месте пережима между томильной и сварочной зонами, а также хорошую стойкость торцовой стены. Свод печи изолирован диатомовым кирпичом в 0,5 кирпича на ребро. Изоляцию свода выкладывают после разогрева печи, устранения неплотностей в своде и выбивания пламени через них. Стойкость свода во всех зонах, в том числе и в месте пережима, составляет 2-3 года.
Арки рабочих окон сварочных и томильных зон, выложенные из шамотного кирпича в два оката, размягчались и проседали. Разрушению арок способствовало действие воды, попадающей на них во время заливки монолитного пода при скалывании шлака. Лучше служили арки, выложенные из хромомагнезитового кирпича, при их центральном угле в 90°, однако и они были не вполне надежны.
В некоторых проектах печей рекомендуется выкладывать арку рабочего окна из каолиновых или высокоглиноземистых крупных блоков (содержание А12Оз + ТiO2 не менее 74%) вперевязку по всей толщине.
Рабочие окна в верхней сварочной зоне редко бывают нужны. Для сохранности арок эти окна часто закладывают наглухо, оставляя в них только отверстия для наблюдения за нагревом металла.
Для выкладки арок горелочных амбразур (при отоплении мазутом или газом) в случаях, когда стены амбразур выкладывают из нормального кирпича, применяют крупные фасонные блоки, что положительно влияет на стойкость амбразур.
Своды многих методических печей шириной 4 м и выше выполняют из фасонного шамотного подвесного ребристого кирпича. Свод набирают из отдельных секций, состоящих из двух рядов фасонного шамотного кирпича, насаженных на групповую металлическую подвеску. При наборе эти кирпичи прикладывают друг к другу так, чтобы ребра одного кирпича входили в канавки другого (рис. 15, а).
Так как подвески расположены в стыке двух кирпичей и недостаточно надежно предохранены от нагрева, то наличие изоляции на наружной поверхности сводового кирпича способствует чрезмерному нагреву и сгоранию подвесок. На одной методической печи, оборудованной изолированным сводом указанной конструкции, часть свода сварочной зоны обвалилась примерно через три месяца эксплуатации печи из-за прогорания чугунных подвесок. Измерения температуры наружной поверхности свода над сварочной зоной (под изоляцией) показали, что температура в этом месте достигает 850° С. Поэтому изоляцию со свода высокотемпературных зон печи сняли и оставили ее только в методической зоне печи. Не изолировали сводов высокотемпературных зон и на других методических печах даже в том случае, когда подвески для указанных кирпичей выполняли из стали марок ЭИ319 и Х9С2.
Были случаи, когда подвески сводовых кирпичей, хорошо служившие при отоплении печей мазутом, сгорали при переводе этих печей на отопление природным газом.
В ряде случаев на методических печах, отапливающихся мазутом, наблюдали оплавление подвеcного свода из ребристых кирпичей. Так как оплавление свода не было следствием местного перегрева, то капли оплавленного кирпича возникали на всей поверхности свода. Падая на металл, они ухудшали качество поверхности поступивших на прокатку листов и вызывали дополнительные операции по их зачистке после прокатки.
Были случаи окалывания ребристых кирпичей подвесного свода в поперечном направлении. По этой причине на одной из методических печей свод вышел из строя после примерно полугодичной службы. Особенно плохую стойкость подвесного свода наблюдали в месте пережима между томильной и сварочной зонами. Были случаи, когда ремонт в этом месте проводили примерно через один-два месяца службы свода. Так, в процессе эксплуатации одной из печей уже через месяц стали просвечиваться швы между кирпичами в пережиме. Забить эти швы огнеупорным раствором вручную не удалось из-за их недоступности. Только с помощью торкрет-машины со значительными трудностями швы были забиты.
Для увеличения срока службы свода в местах его пережима важно, чтобы при кладке не оставляли щелей между кирпичами. Поэтому следует применять кирпич, размеры которого минимально отклоняются от установленных. Целесообразно прибегать к предварительной подборке кирпича для пережимов и подвеске их вне печи на специальном стенде.
Бывали случаи, когда неподвешиваемые клиновые кирпичи, уложенные на стыке горизонтального и наклонного участков подвесного свода томильной зоны, проседали во время охлаждения печи при остановке ее на холодный ремонт. Концы этих кирпичей выступали внутрь рабочего пространства печи и во время работы быстро оплавлялись.
Из-за неудовлетворительной стойкости ребристого шамотного кирпича свод из него заменили подвесным сводом, выложенным из гладкого кирпича толщиной 290-300 мм с индивидуальной подвеской. При этом руководствовались тем, что набранный секциями свод из ребристого кирпича трудно, а иногда и невозможно ремонтировать на ходу печи и при прогаре или выпадении отдельных кирпичей приходится разбирать значительные участки свода. Своды из большемерного гладкого кирпича с индивидуальной подвеской легче набирать и заменять, а плотность их при заливке сверху шамотным мертелем толщиной 30-50 мм достаточно удовлетворительна. Для этих сводов также полезна предварительная подборка кирпичей.
На рис. 15, б показаны гладкие шамотные большемерные кирпичи, которыми заменяли указанные выше ребристые. При применении большемерных кирпичей указанной толщины потери теплопроводностью через свод уменьшаются примерно на 20%. В общем балансе печи эта экономия весьма незначительна, но при этом снижается температура над сводом, что облегчает обслуживание печи в случае, если над печью предусмотрены площадки.
Индивидуальная подвеска для гладкого фасонного кирпича (рис. 15, в), примененная на методической печи одного из заводов, выполнена из прутковой стали. Для этого к плоскости прутка, прилегающей к хвосту кирпича, приваривают также металлические пластины. Подвеска для гладкого фасонного кирпича (рис. 15, б) схожа с подвеской для ребристого кирпича. Подвески для обоих фасонных кирпичей (рис. 15, б и 15, в) находятся в более благоприятных условиях, чем подвески для ребристого кирпича, так как они более надежно закрыты кирпичами, подвешенными к ним.
На рис. 16 показана конструкция свода методической печи, оборудованной инжекционными горелками, выполненная по инициативе работников одного из заводов. Для кладки применены фасонные кирпичи повышенной толщины с индивидуальными подвесками: кирпич а - для кладки прямого участка свода, кирпич б со скосом - для кладки свода на наклонном участке. Кирпичи этих фасонов применяют с подвесками, выполненными примерно по типу подвески, показанной на рис.15, в. Для кладки свода в месте пережима служит фасонный кирпич в. Стыки между кирпичами залиты раствором и на них вдоль всего cвода уложены на плашку изоляционные кирпичи.
Возможностью быстрой разборки и сборки свода из гладких кирпичей с индивидуальной подвеской пользовались на некоторых заводах в случае, когда при помощи мостового крана заменяли через разобранный свод сгоревшие тяжеловесные брусья монолитного пода томильной зоны. Своды из ребристых кирпичей для этой цели не разбирают и замена брусьев в этом случае является трудоемкой операцией.
Несмотря на это большое количество печей оборудовано в соответствии с проектами подвесными сводами из ребристого кирпича с групповыми подвесками. Это объясняется тем, что применение каолиновых ребристых кирпичей повысило стойкость - сводов. В месте пережима между зонами, где служба и ремонт свода особенно тяжелы, его часто выкладывают из высокоглиноземистого кирпича.
Под томильной зоны состоит обычно из нескольких слоев, например верхнего из магнезитового или хромомагнезитового кирпича, выложенного на ребро вперевязку, под ним слоя такого же кирпича, выложенного на плашку, ниже - двух слоев шамотного кирпича, выложенных на ребро или одного - на ребро, другого - на плашку, и слоя изоляционного кирпича, выложенного на ребро. Заложенные в под брусья обычно выступают над ним примерно на 30 мм. Часто при этом под быстро зарастает окалиной выше уровня брусьев и окалина, запрессовываясь под тяжестью продвигающегося металла, превращается в волнистую монолитную массу, по которой металл продвигается неровно, сдвигается в сторону, подрезает стены печи и вызывает дополнительные трудности при ее обслуживании. Чтобы избежать быстрого накопления окалины выше уровня брусьев, некоторые заводы стали укладывать эти брусья так, что они выступали над подом на 70-80 мм. Однако в этих условиях брусья быстро обгорали и при выбивке шлака куски окисленных брусьев откалывались, а под между ними был менее доступен для очистки во время продвижения фигурной плиты.
В поисках наиболее стойких брусьев монолитного пода заводы применяли брусья из разных жароупорных сталей: Х25Н2, Х28, Х9С2.
Опыт показал, что в ряде случаев не хуже служили брусья из катаной стали Ст.3 и Ст.5. Срок их службы составлял 6-7 месяцев.
В методической печи с боковой выдачей, работающей с жидким шлакоудалением, верхний ряд монолитного пода томильной зоны выложили на ребро магнезитовым кирпичом, а под ним - второй ряд на плашку таким же кирпичом. Кладку выполняли весьма тщательно и плотно. Когда второй ряд магнезитового кирпича не выкладывали, были случаи проедания пода жидким шлаком и ухода шлака через под.
Заслуживает внимания переделка монолитного пода трехзонной двухрядной методической печи крупносортного стана, выполненная по инициативе работников одного металлургического завода. Переделка вызвана интенсивным образованием бугров шлака на поде.
Печь была оборудована инжекционными горелками, длина активного пода печи 29 ООО мм, длина монолитного пода 8120 мм, ширина печи по кладке 6728 мм. В печи нагревали заготовки сечением 200 X 250-310 X 440 мм. Температура в томильной зоне была 1240-1280° С, в сварочной зоне (верхней и нижней камерах) 1220-1360° С. Печь работала с напряжением активного пода 520 кг/ (м2. ч). Под (рис. 17, а) чистили ежедневно, пропуская через печь фигурную плиту, и через 30-40 дней эксплуатации монолитный под приводили в порядок, предварительно освободив его от металла.
При переделке монолитного пода уменьшили толщину хромо-магнезитового и шамотного слоев его кладки соответственно на 115 и 65 мм и таким образом увеличили толщину слоя хромо-магнезитового порошка на поду до 170 мм. Вдоль жароупорных подовых брусьев, выполненных из стали 28Х, под углом 45° нанесли слои набивки для предохранения брусьев от прогара (рис. 17, б). Нанесенный слой набивки шириной в 600 мм в начале и в конце монолитного пода предохранял хромомагнезитовый порошок от уноса с пода. При продвижении заготовок по набивке бугры шлака на ней не оставались, так как в случае приваривания шлака набивка частично сдиралась вместе с наросшим бугорком самими заготовками, чему способствовала малая ширина набивки (600 мм).
Заправку пода хромомагнезитовым порошком осуществляли вручную (один раз в декаду) под фигурной плитой. В поперечном направлении порошок разравнивали под плитой при помощи скребков, а вдоль пода - самой плитой по мере ее продвижения. От старого порошка под освобождали только два раза в год во время ремонта печи.
Применяемый для засыпки пода хромомагнезитовый порошок фракции 3 мм получали от размола боя хромомагнезитового кирпича, указанная выше набивка состояла из 95% хромомагнезитового порошка фракции 3 мм и 5% огнеупорной глины. Тщательным перемешиванием этих составляющих с водой смесь доводили до пастообразной консистенции.
Некоторые заводы применяли для заправки пода готовый магнезитовый порошок двух марок: МПМ - мелкозернистый порошок и МПК - крупнозернистый порошок. Зерновой состав применяемых порошков приведен в табл. 10.
Наклонный под томильной зоны методических печей выкладывали между наклонными брусьями огнеупорным кирпичом. При выдаче коротких слитков некоторые из них разворачивались и застревали на наклонном поду. Чтобы столкнуть эти слитки с пода, затрачивали много времени и труда. В связи с этим кирпичную кладку заменили слябами, уложенными между наклонными брусьями. На другом заводе, чтобы короткие слитки не застревали, на наклонный под укладывали два дополнительных водоохлаждаемых бруса между четырьмя существующими.
В методических печах для непрерывных мелкосортных и проволочных станов нагревают длинные заготовки малого сечения (от 60 X 60 до 100 X 100 мм).
Для обеспечения высокой производительности стремятся увеличить длину печей. При горизонтальном поде квадратные заготовки проталкиваются без взгорбливания на длину до 200 толщин, при наклонном поде (а = 6-8°) длину проталкивания можно увеличить до 240-250 толщин, не вызывая взгорбливания.
При дальнейшем увеличении угла наклона пода возникает опасность самопроизвольного сползания заготовок без воздействия толкателя и трудность поддержания оптимального давления в печи из-за разницы уровней пода в начале и в конце печи. Чтобы в относительно длинных печах (18 м) при проталкивании заготовок сечением 60 X 60 мм (т.е. 300 толщин) избежать взгорбливания и самопроизвольного сползания заготовок, под печей выполняют лекальным со стрелой прогиба 150-200 мм. На рис. 18 приведен пример устройства лекального пода действующей печи. В торцовой стене этой печи (со стороны посадки) закреплены 4 стальных бруса (прижимы), которые своей массой прижимают заготовки и дополнительно предохраняют их от взгорбливания.
Толщина кладки лекального пода (хромомагнезитового и шамотного слоев) одинакова по всей длине печи, что упрощает ремонт пода. Изменение уклона достигается укладкой подового листа на поперечные балки, расположенные ступеньками, или более простым способом - укладкой на горизонтальную плоскость подового листа слоя жароупорного бетона нужного профиля. В томильной зоне печи у бокового окна выдачи под выполнен горизонтальным, что также тормозит сползание металла.
В процессе эксплуатации одной методической печи мелкосортного стана, где не был соблюден необходимый профиль пода, наблюдалось самопроизвольное сползание заготовок, которые, сползая за пределы окна выдачи, затрудняли работу обслуживающего персонала и задерживали работу печи. Так как при размягчении окалины на нижней поверхности заготовок сползание возрастало, то пришлось понизить температуру в сварочной зоне печи и повысить в томильной. Одной из мер прекращения начавшегося сползания заготовок служила подсыпка магнезитового порошка на оголившуюся часть пода сварочной зоны. При форсированной работе печи (без задержек) сползания не наблюдались несмотря на соответственно повышенную температуру в сварочной зоне.
Прижимы, установленные в методических печах непрерывных мелкосортных и проволочных станов, служат также и для другой цели, а именно: нажимая на заготовки, длина которых достигает 9-12 м, они предохраняют их от изгиба, которому они подвержены из-за одностороннего нагрева в печах с монолитным подом.
По мере продвижения заготовок в печи и их прогрева изгиб прекращается.
В печи с шириной рабочей камеры 12,5 м было всего четыре прижима массой около 3 т каждый. Одним концом они свободно лежали на арматуре торцовой стены и могли поворачиваться вокруг горизонтальной оси. Высказывалось предположение, что одной из причин изгиба заготовок при нагреве был их неправильный профиль (неравномерность, перекос и пр.), однако тщательная проверка показала, что ни в одной из партий отклонений заготовок от установленных размеров не оказалось.
Когда прижимы в процессе эксплуатации сильно обгорели и перестали прижимать металл к поду, стали наблюдаться изгибы заготовок, их взгорбливание и налезание друг на друга. В средней части заготовки изгибались вверх, причем чаще всего изгибались заготовки из твердой стали. После замены прижимов новыми явления изгиба прекратились. В таких печах значительному износу подвержена и хромомагнезитовая кладка пода у конца заготовок из-за некоторого изгиба концов, подрезающих кладку при продвижении в печи. Заготовки, загружаемые через боковое окно посадки, вводят в печь до упора в форштоссе, установленного у противоположной стены. Другой конец заготовок в зависимости от их длины занимает в печи произвольное положение. В этих условиях при разной длине нагреваемых заготовок под на стороне окна загрузки бывает разрушен на более широком участке. Для предохранения от разрушения в под (у конца заготовок) укладывают дополнительные подовые брусья. Под по всей длине печи выкладывают хромомагнезитовыми кирпичами на ребро "елкой", а между подовыми брусьями - на ребро прямыми рядами. Между подовыми брусьями (в месте разрушения) может оказаться рациональной замена кирпичной кладки специально изготовленными слябами.
Крышки торцового окна выдачи, выполненные из чугунного литья с кирпичной футеровкой, не отличались необходимой стойкостью, поскольку чугун трескался, а кирпичи вываливались. Часто пользовались крышками из листовой стали толщиной примерно 25 мм, которые быстро коробились и плохо защищали от подсоса воздуха в печь.
Более прочны стальные литые крышки, внутри армированные и футерованные жароупорным бетоном, заливаемым в них во время отливки крышек. При высокой температуре уходящих из печи продуктов сгорания такие крышки применяют и для окон посадки. Кроме того, для окон посадки применяют водоохлаждаемые крышки.
Раскачивание (вибрацию) каркаса печи наблюдали на ряде методических печей в процессе проталкивания металла по глиссажным трубам, так как при этом создавались значительные
горизонтальные усилия, передававшиеся на стойки каркаса. В то же время раскачивания, происходившего при проталкивании тяжелых слитков, не наблюдалось на той же печи при проталкивании менее тяжелых. Чтобы предотвратить это явление, могущее повлечь за собой разрушение стен печи и печных газопроводов, глиссажные трубы скрепляют на торце загрузки с массивной балкой, связанной с фундаментом печи, а элементы каркаса выполняют из более крупных металлических профилей.
13. Водоохлаждаемые элементы печей
В эксплуатации находятся методические печи с нижним отоплением, у которых вместо водоохлаждаемых подовых труб уложены неохлаждаемые брусья. По этим печам накоплен некоторый опыт работы. Однако, как правило, печи указанного типа оборудуют водоохлаждаемыми подовыми трубами, которые делят на:
а) глиссажные или продольные трубы, по которым продвигается нагреваемый металл;
б) поперечные трубы, на которые опираются глиссажные трубы.
Концы поперечных труб лежат на металлических подушках, опорой для которых служит каркас печи. Промежуточными опорами для поперечных труб часто служат стояки из труб или кирпичная кладка.
На глиссажные трубы в продольном направлении приваривают стальной пруток (гребешок) диаметром около 20 мм для предохранения труб от истирания при скольжении по ним нагреваемого металла. Стойкость прутка относительно низка.
Применяют также подовые трубы, у которых в сечении внешний контур представляет собой квадрат, а внутренний - окружность. Глиссажные квадратные трубы, установленные на ребро, не нуждаются в приварке специального прутка, так как в этом случае металл скользит по ребру трубы. Однако наружная поверхность квадратных труб значительно больше поверхности равнопрочных круглых труб. Так, например, у квадратной трубы, установленной на ребро, наружная поверхность примерно в 1,2 раза больше поверхности равнопрочной круглой трубы.
Подовые трубы должны быть достаточно прочны и правильно смонтированы (что проверяют нивелированием). Потери тепла с охлаждающей водой должны быть минимальными; охлаждение подовых труб должно быть надежным и бесперебойным, чтобы обеспечить их прочность и длительную стойкость при работе в среде с высокой температурой.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Общая характеристика нагревательных печей. Печи для нагрева слитков (нагревательные колодцы). Тепловой и температурный режимы. Режимы термической обработки. Определение размеров печей. Печи для термической обработки сортового проката. Конструкция печей.
курсовая работа [44,3 K], добавлен 29.10.2008Нагревательные толкательные печи, их характеристика. Разновидности печей. Расчет горения топлива, температурный график процесса нагрева, температуропроводность. Время нагрева металла и основных размеров печи. Технико-экономические показатели печи.
курсовая работа [674,8 K], добавлен 08.03.2009Пластическая деформация и термическая обработка металла протекает при высоких температурах. Основными агрегатами для нагрева являются печи. Принципы их работы. Печи нагревательные камерные с выдвижным поддоном. Расчет горения топлива, количества воздуха.
курсовая работа [395,2 K], добавлен 07.07.2008Характеристика тепловой работы методических нагревательных печей. Тепловой расчёт методической печи, её размеры, потребность в топливе и время нагрева металла. Математическая модель нагрева металла в методической печи. Внутренний теплообмен в металле.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 20.06.2012Расчёт горения топлива (коксодоменный газ) и определение основных размеров печей. Теплоотдача излучением от печи газов к металлу, температура кладки печи, её тепловой баланс. Расчёт времени нагрева металла и определение производительности печи.
курсовая работа [158,9 K], добавлен 27.09.2012Обжиговые печи черной металлургии. Рациональная конструкция печи. Принцип действия и устройство шахтных печей. Способы отопления и режимы обжига в шахтных печах. Аэродинамический режим печи. Особенности теплообмена в слое. Шахтные и обжиговые печи.
курсовая работа [550,4 K], добавлен 04.12.2008Применение пламенных печей в крупносерийном кузнечно-штамповочном производстве. Их разделение по характеру нагрева. Обоснование выбора печи. Выбор размеров. Материалы для сооружения. Расчет теплового баланса. Теплотехнические характеристики рекуператора.
курсовая работа [114,6 K], добавлен 04.03.2012Свойства термообработки металла. Подготовка шихтовых материалов к плавке, заправка печи, загрузка шихты в печь. Восстановительный период плавки. Расчёты угара и необходимого количества ферросплавов. Выбор источника питания печи. Расчёт тепловых потерь.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 18.07.2014Предназначение протяжных печей для термической или термохимической обработки тонколистового металла. Главная задача управления протяжными печами - получение заданного качества ленты при примерно постоянной производительности. Газовый режим печей.
реферат [612,2 K], добавлен 31.10.2008Пластическая деформация и термическая обработка металла протекает при высоких температурах. Основными агрегатами для нагрева являются печи. Принципы их работы. Расчет горения топлива, количества воздуха. Мероприятия по охране труда и окружающей среды.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 06.07.2008Теплотехнический расчет кольцевой печи. Распределение температуры продуктов сгорания по длине печи. Расчет горения топлива, теплообмена излучением в рабочем пространстве печи. Расчет нагрева металла. Статьи прихода тепла. Расход тепла на нагрев металла.
курсовая работа [326,8 K], добавлен 23.12.2014Расчет теплового баланса четырехзонной методической печи. Определение времени нагрева и томления металла в методической и сварочной зонах. Тепловой баланс печи и расход топлива. Требования техники безопасности при обслуживании, пуске и эксплуатации печей.
курсовая работа [505,2 K], добавлен 11.01.2013Основные характеристики и конструкция трубчатых вращающихся печей. Тепловой и температурный режимы работы вращающихся печей. Основы расчета ТВП. Сущность печей для окислительного обжига сульфидов. Печи глиноземного производства (спекание и кальцинация).
курсовая работа [693,6 K], добавлен 04.12.2008Отходы и лом - основное сырье вторичной металлургии алюминия. Рациональное использование вторичного сырья. Пламенные отражательные печи. Типы пламенных отражательных печей. Однокамерные и двухкамерные отражательные печи. Тепловой баланс и расчет печи.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 04.12.2008Стационарные и качающиеся мартеновские печи и их конструкция. Верхнее и нижнее строение печи. Рабочее пространство. Кладка мартеновской печи. Тепловая работа. Период заправки печи, завалки, нагрева, плавления металлической части шихты, доводки.
дипломная работа [52,8 K], добавлен 04.12.2008Феросплавные печи и их конструкция. Машины и механизмы феросплавных печей. Механизмы перемещения и перепуска электрода. Механизм вращения копуса печи. Рудовосстановительная печь. Oпределение мощности трансформатора электрических параметров печи.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 04.12.2008Конструкция и общая характеристика индукционной печи. Футеровка и достоинства тигельных плавильных печей. Определение размеров рабочего пространства печи. Тепловой и электрический расчет печи. Расчет конденсаторной батареи и охлаждения индуктора.
курсовая работа [980,1 K], добавлен 17.01.2013Оценка параметров и показателей действующей дуговой сталеплавильной печи. Определение полезной энергии для нагрева и расплавления металла и шлака. Энергетический баланс периода расплавления. Расчет мощности печного трансформатора. Выбор напряжения печи.
курсовая работа [116,8 K], добавлен 14.02.2015Расчет времени нагрева металла, внешнего и внутреннего теплообмена, напряженности пода печи. Материальный и тепловой баланс процесса горения топлива. Оценка энергетического совершенствования печи. Определение предвключенного испарительного пакета.
курсовая работа [294,5 K], добавлен 14.03.2015Перспективы развития листопрокатного производства в ОАО "НЛМК". Характеристика конструкций печи. Проведение теплотехнических расчетов горения топлива, нагрева металла. Определение основных размеров печи, расчет материального баланса топлива, рекуператора.
курсовая работа [186,2 K], добавлен 21.12.2011
