MX2008010969A

MX2008010969A - Metodos y dispositivos para el procesamiento termico de metal.

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Publication number: MX2008010969A
Application number: MX2008010969A
Authority: MX
Inventors: Igor Mikhaylovich Distergeft; Ilia Igorevich Distergeft
Original assignee: Igor Mikhaylovich Distergeft
Priority date: 2006-02-26
Filing date: 2007-02-21
Publication date: 2008-11-27
Also published as: CN101432449A; UA96752C2; CN101432449B; KR20090003214A; IL193643A0; CA2643298A1; US20110294082A1; NO20084075L; AU2007218345B2; RU2006105992A; WO2007097663A9; MY150891A; IL193643A; JP2009528444A; BRPI0708293A2; EP1995333A4; AU2007218345A1; EP1995333A1; EP1995333B1; RU2324745C2

Abstract

Aluminio, titanio, hierro. Al usar las invenciones en hornos con calentamiento indirecto, el resultado técnico es el aumento en el tiempo de servicio de los tubos de radiación y de los crisoles. Los datos obtenidos experimentalmente por los autores de la invención dan fe de que el resultado técnico indicado se logra debido al suministro de una composición correspondiente de la atmósfera (fase gaseosa) de los productos de combustión de la mezcla de aire caliente con combustible líquido o gaseoso con valores del coeficiente de exceso de aire (a) que sobrepasan un valor de 2.0.

Description

MÉTODOS Y DISPOSITIVOS PARA EL PROCESAMIENTO TÉRMICO DE METAL Campo de la técnica El grupo de invenciones se refiere a la metalurgia y a la construcción de máquinas y puede emplearse al procesar metales térmicamente (fusión, calentamiento para deformar, termo-procesamiento) en los hornos de llama, calentados con combustible gaseoso o liquido, de calentamiento directo durante el cual los productos de la combustión del combustible entran en contacto con el material que se calienta (la pieza) ; es decir, con la carga; y en los hornos de llama de calentamiento indirecto en los cuales el calor de la llama y de los productos de combustión se transmite al material a calentar o pieza (carga del horno) a través de las paredes de tubos metálicos de radiación o crisoles. Las invenciones también pueden aplicarse al quemar, secar u otro procesamiento térmico de piezas no metálicas como, por ejemplo, la cerámica.

Estado previo de la técnica Se conoce un método de calentamiento (procesamiento térmico) del acero en hornos calentadores de llama, de calentamiento directo (hornos con llama abierta) , basado en la combustión de la mezcla de combustible gaseoso y aire en el espacio de calentamiento, que es simultáneamente el espacio de trabajo del horno, por el cual para una utilización completa (combustión) del combustible, éste se combuste con un coeficiente de exceso de aire cercano a la unidad (a == 1.0); es decir, con una proporción estequiométrica entre el combustible y el aire [V.F. Kopytov, Calentamiento de acero en hornos, Metallurgizdat , M., 1955, páginas 152-153]. En este caso, cuando en calidad de combustible se usan mezclas de gas de alto horno y gas natural (capacidad calorífica 2000 kcal/m3) , con a = 1.05-1.15 el aire se suministra al quemador en una cantidad de 2.25 veces más en volumen que el combustible; y cuando se usa gas natural como combustible con el mismo valor de a, el consumo de aire es aproximadamente diez veces más en volumen que de gas natural . La desventaja del método es la pérdida en mermas del metal procesado que se encuentra en el espacio de trabajo del horno a causa de una atmósfera oxidante de los productos de combustión que actúan sobre el metal que se está procesando ya que el espacio de trabajo donde se encuentra el metal, es simultáneamente el espacio del horno que se calienta [V. F. Kopytov, arriba señalado, pág. 5-6, 162-163].

Al calentar acero en hornos de herrero, de laminado de metales y térmicos de calentamiento directo la merma de metal puede alcanzar 2÷5 %, lo cual en las dimensiones de producción de acero en Rusia constituye una perdida de mas de 2 millones de toneladas de acero al año. Al mismo tiempo aparecen los gastos adicionales para procesamiento mecánico, limpieza de las piezas de escoria por diferentes métodos: descascarillado por agua a presión, decapado, con limpiadores a chorro de arena, escobas, etc . Además de la merma del metal, durante el procesamiento térmico de los metales por calentamiento directo mediante la combustión de combustible en el espacio de trabajo del horno con un coeficiente de exceso de aire en el intervalo de 0.9÷1.2 tiene lugar una decarburacion máxima de las capas superficiales en los lingotes de acero [K.M. Pajaluev, V. I . Medvedeva, Investigación de la oxidación y decarburación de aceros en los productos de combustión de gas natural, compendio Calentamiento de metal y funcionamiento de los hornos de calentamiento, compendio de trabajos científicos No.6, Metallurgizdat , seccional de Sverdlovsk, 1960, pag.87, dibujo 6] . En dependencia de la marca de acero y de la temperatura de calentamiento, la decarburación puede propagarse hasta la profundidad de 3.0 mm. La decarburacion de las capas superficiales en los artículos de acero conduce a una reducción de la dureza, disminución de la resistencia a las cargas cíclicas y desmejoramiento en las capacidades de corte de la herramienta. La eliminación de la capa decarburada en las piezas ya acabadas por el medio de limpieza total y por abrasión ocasiona perdidas del metal y aumento de coste de producción. También es una desventaja que durante el calentamiento, por ejemplo, de las aleaciones de titanio según el método indicado, además de una significativa merma del metal, tiene lugar la hidrogenación de artículos a una profundidad significativa. Asi, el contenido de hidrogeno en una muestra de aleación TÍ-5A1-1.7V de 30 mm de diámetro durante el calentamiento en el horno eléctrico y el horno de llama, que se calienta durante 10 horas con gas natural con el coficiente de exceso de aire a igual a 1.25, aumenta desde 0.007% hasta 0.025%, o sea, en 3.6 veces. [S.N.Jomov, M . A. Grigorj ev, S . . Shylj kin, Hidrogenación de las aleaciones de titanio durante calentamiento en los hornos de llama, Tecnología de aleaciones livianas, N! 2, 1980, pag.57÷62]. El deseo de utilizar los hornos de llama, de calentamiento directo e indirecto, en lugar de los eléctricos se debe al coste más bajo de procesamiento térmico en los hornos de llama. Sin embargo, la producción de las piezas semiacabadas deformables de titanio utilizando los hornos de llama conocidos de calentamiento directo exige un aumento significativo de sobreespesor para el procesamiento mecánico y gastos de control del contenido de hidrogeno en cercanía de la superficie y por sobre el corte del articulo que se procesa térmicamente. El exceso de concentración del hidrógeno por encima de valores máximos y seguros permitidos induce a la disminución de viscosidad de impacto, aumento de la tendencia del metal a su destrucción paulatina. Para eliminar del metal los excesos de hidrógeno se utiliza recocción prolongada al vacio, lo que conlleva al encarecimiento significativo del producto final. Para la disminuicion de merma del metal y la reducción de la decarburacion de los aceros se propuso y se usa el método de tratamiento (calentamiento) térmico del acero en los hornos de llama del calentamiento directo, basado en la combustión de la mezcla gaseosa de combustible y aire, según el cual se quema el combustible con un coeficiente de exceso de aire menor a uno (así llamado calentamiento sin oxidación o poca oxidación) [K. M. Pahaluev, V. I . Medvedeva, Investigación de la oxidación y la decarburacion de aceros en los productos de combustión del gas natural, colección Calentamiento de metal y funcionamiento de los hornos caloríferos, colección de trabajos científicos N' 6, etallurgizdat , seccional de Sverdlovsk, 1960, p. 91, como también el arriba indicado V. F.Kopytov, p. 185]. La desventaja del calentamiento de poca oxidación es el aumento en los productos de la combustión del contenido del monoxido de carbono (CO) a consecuencia de la combustión incompleta de combustible. Esto genera la necesidad de la hermetización de toda la construcción del horno de llama, de asegurar la hermetización al gas de los revestimientos refractarios de las paredes, la bóveda del horno y los canales de derivación, como también la creación de los dispositivos de combustión completa de los productos de la combustión, lo cual da lugar a gastos capitales significativos y a un consumo excesivo de combustible . En concordancia con los resultados publicados de la investigación de los procesos oxidante de los metales al calentamiento de llama, la cantidad del metal que se ha oxidado a temperaturas de más de 800 °C aumenta y se estabiliza con el crecimiento del coeficiente de exceso de aire a en el rango desde 0.8 hasta 1.6 [K.M. Pahaluev, V. I . Medvedeva, Investigación de la oxidación y la descarbonizacion de aceros en los productos de combustión del gas natural, compendio Calentamiento del metal y el trabajo de los hornos caloríferos, compendio de trabajos científicos N'6, Metallurgizdat, seccional de Sverdlovsk, 1960, pag. 80 ÷91] . Anteriormente se realizaron investigaciones similares en el rango de valores del coeficientea, igual a 0.88÷1.32 [M. A. Glinkov, Hornos de laminación y de herrería (forja), Editorial Unida científica-técnica Sverdlovsk-Moscú, 1936, p. 44]. Conforme a estas publicaciones, tiene lugar una estabilización de la cantidad de merma en el nivel máximo al lograr que el coeficiente de exceso de aire alcance valores de 1.2÷1.6. Al mismo tiempo la merma de metal aumenta también con el incremento de la temperatura del calentamiento. Ha surgido el convencimiento [arriba indicado V.F.Kopytov, p. 182, también M . A. Kasenkov, Dispositivos caloríferos de la producción de forja, Mashgiz, 1962, p. 159-160] de que con una combustión de combustible con el coeficiente de exceso de aire, mayor de 1.1÷1.2, la cantidad del monoxido de carbono no cambia. Esto se explican así: "la velocidad de la formación de la costra no depende del coeficiente de exceso de aire, puesto que el proceso oxidante comienza a controlarse no por la intensidad de acceso de las moléculas de los gases oxidantes a la superficie de los productos, si no por la difusión del oxígeno a través de la capa superficial de la costra al metal" [arriba indicado V.F.Kopytov, p. 182], como también porque "la capa de costra se satura de oxigeno, por lo que aumentar más el contenido de oxigeno en los gases de horno no influye visiblemente en la velocidad de la oxidación" [arriba indicado M. A. Kasenkov, pag. 159-160]. Además, se sabe que el coeficiente de exceso de aire al mezclar combustible con aire frió (temperatura ambiente) tiene los valores limites según las condiciones de inflamación (ap?) [Gajnullin F.G. y otros, Gas natural como combustible motriz en el transporte, M: Nedra, 1986, p. 34]. El valor del coeficiente (ap?) para el metano es 2.0, para el propano es 1.7, para el gas natural 1.8÷2.0, para la gasolina 1.65÷1.75. Por consiguiente (como se indica en la descripción de la patente de la Federación Rusa N' 2098717), con valores asi del coeficiente de exceso de aire existen unas zonas locales, en las cuales no arde la mezcla de combustible y aire, lo cual baja el rendimiento económico de las instalaciones energéticas; por eso, en la práctica el método de combustión de combustible con los coeficientes indicados de exceso de aire frió no ha encontrado una amplia aplicación. El uso del proceso de calentamiento de llama con coeficientes aumentados del exceso de aire y sin calentarse éste preliminarmente se dificulta por el descenso de las temperaturas de los productos de la combustión y, respectivamente, de la temperatura de trabajo del horno, a consecuencia de la alimentación de volúmenes grandes de aire "frió" a la boquilla y al fogón, siendo la temperatura del aire (20-30°C) muchas veces menor que la temperatura de los productos de combustión. Se conoce un método de calentamiento del horno con cámaras de calentamiento preliminar, de calentamiento definitivo y de templado del metal [patente de la Federación Rusa N* 2139944], el cual es el método de tratamiento térmico del acero en los hornos de llama de calentamiento directo con calentamiento del aire secundario. El método está basado en la combustión de la mezcla gaseosa de combustible y aire, incluye la alimentación de combustible con su combustión posterior incompleta, con coeficientes de consumo (exceso) del aire primario ai iguales a 0.30-0.40, sobre una solera intermedia de la cámara del calentamiento definitivo, la alimentación del aire secundario para la combustión completa de todo el volumen de los productos de la combustión incompleta, el calentamiento del aire primario bajo una solera intermedia, de alta transferencia de calor, manteniendo a no más de 500-550°C la temperatura de los productos de la combustión completa que se encuentran en el espacio de trabajo de la cámara de calentamiento preliminar, con una combustión incompleta de 10-100 % del consumo general del combustible utilizado en la cámara del calentamiento definitivo sobre la solera intermedia, con una combustión completa bajo la solera intermedia de la parte remanente de combustible y combustión hasta el fin por el aire secundario de los productos de la combustión incompleta que llegan desde el espacio sobre la solera, con una proporcionalidad total de los consumos de combustible y el aire, cercana a los valores estequiométricos (a2 igual a 1.05÷1.10). El método indicado contiene una operación que consiste en que, durante la combustión incompleta del 60-100 % del combustible sobre la solera intermedia, en el espacio bajo la solera de la cámara de calentamiento definitivo y de templado en la zona de calentamiento, solamente se alimenta aire secundario a parte de las boquillas, en las otras boquillas el combustible se combuste con un a igual a 1.05÷1.10; en la zona de templado se desconectan las boquillas por completo; durante la combustión incompleta del 10÷60 % de combustible sobre la solera intermedia, en el espacio bajo solera de la zona de templado se realiza la combustión completa de combustible con los coeficientes de consumo (exceso) de aire, próximos a valores estequiométricos , (a igual a 1.10÷2.00), y en la zona de calentamiento con excesos significativos de aire (2.00), usando el aire sobrante en calidad de secundario para terminar de combustir los productos de la combustión incompleta . Es decir, en el método de tratamiento térmico de metal según la patente de la Federación Rusa N* 2139944 se realiza la combustión de la mezcla del combustible-aire con un coeficiente de exceso de aire secundario de hasta 2.0. En la descripción de la presente invención, el exceso de aire correspondiente a un a igual a 1.10÷2.00, se llama exceso sustancial de aire. Además, en la descripción se indica que "la desconexión de la alimentación de combustible a la parte de las boquillas del espacio bajo solera de la cámara del calentamiento definitivo es condicionado porque en el caso contrario, para aseguramiento de la combustión completa de combustible y postcombustión de los productos de la combustión incompleta en las boquillas del espacio bajo la solera, seria necesario alimentar aire secundario con coeficientes de consumo mayor que 2.0, lo que se conjuga con el empobrecimiento esencial de la mezcla de gas y aire (menos de 5 % del combustible) y un posible apagamiento de las boquillas". Esto corresponde también a la opinión formada sobre la ausencia de la necesidad y hasta la imposibilidad de usar valores altos del coeficiente de exceso de aire secundario para el calentamiento de los metales. Es conocido el método de combustión de gas natural en los hornos industriales de alta temperatura de calentamiento directo, principalmente de túnel, aplicado para la cocción, en particular, de los productos de circonio [patente de la Federación Rusa N' 2099661] , que es un método de tratamiento térmico de metal en horno de llama. El método incluye la alimentación al volumen del fogón (espacio calentado) , dentro del chorro de combustible, de chorros de aire comprimido (mezcla primaria de combustible-aire) y adición, a la mezcla primaria de combustible-aire, de aire caliente; es decir, de aire secundario calentado en un volumen indicado de fogón, lo cual asegura un valor determinado del coeficiente de exceso de aire. Conforme a la descripción de la patente de la Federación Rusa N' 2099661, el resultado de uso de este método es la creación del ambiente oxidante de los productos de la combustión en el canal de trabajo (espacio de trabajo) del horno con las piezas procesadas, siendo el canal de trabajo la continuación del volumen de fogón. Con esto se reduce además al mínimo las emisiones de monóxido de carbono (CO) a la atmósfera (como se indica arriba, emisiones que tienen lugar también durante el calentamiento con poca oxidación y que tiene valores de coeficiente de exceso de aire menor que uno) . Es decir, se confirma el prejuicio mencionado arriba sobre la ausencia de la reducción de la capacidad oxidante de los productos de la combustión con valores elevados del coeficiente de exceso de aire. También es conocido el método de combustión de combustible en el horno de túnel [patente de la Federación Rusa N! 2166161], el cual es un método de calentamiento del horno de llama de túnel de calentamiento directo, que incluye la combustión de la mezcla de combustible y aire en el espacio calentado (volumen de fogón) y la transmisión de los productos de la combustión al espacio de trabajo del horno. Este método se aplica para el recocido de los productos cerámicos y puede ser usado para calentamiento del horno de llama al procesar metal térmicamente. El método incluye la alimentación al volumen de fogón de la mezcla de combustible y aire y del aire secundario y su combustión con coeficientes de exceso de aire, que se encuentran en los limites entre 0.75 y 1.5, y a la mezcla de combustible y aire que contiene 0.1 ÷ 0.2 m3 del aire primario calentado o no calentado en 1 MJoule de energía de combustible, se añade el aire secundario a una temperatura de 700÷1400°C en una cantidad de 0.1 ÷ 0.2 m3 en 1 Joule de energía. El método examinado con un a igual a 0.75÷1.0 suministra la obtención de un ambiente poco oxidante en los productos de combustión, y con un a igual a 1.0÷1.5, suministra la obtención de un ambiente oxidante. La elección del tipo de ambiente en el horno está determinada por su necesidad para el procesamiento del producto correspondiente. Las desventajas del método indicado en el caso de su uso para el procesamiento térmico de metal son, dependiento de la composición de los productos de combustión (al usar el ambiente oxidante, es decir a un a igual a 1.0÷1.5) el nivel máximo de merma del metal, especialmente a temperaturas altas, como también (durante el uso del ambiente de poca oxidación) la hidrogenación, por ejemplo, del titanio y sus aleaciones, el contenido alto del monoxido de carbono como consecuencia de la combustión incompleta de combustible, lo que requiere la necesidad de la hermetización de la construcción del horno de llama y exige gastos significativos capitales, y sobreconsumo de combustible. Como se indica en la descripción del método contemplado en la patente de la Federación Rusa N' 2166161, el rango de valores de a, igual a 0.75÷1.5, es suficiente para la práctica industrial, lo que corresponde también a la convicción mencionada más arriba que se ha formado sobre la ausencia de la necesidad del uso de valores más altos del coeficiente a al procesar térmicamente los metales, y también corresponde a la ausencia en la literatura técnica de datos sobre calentamiento de metal en los hornos de llama con los valores del coeficiente de exceso de aire mayores a 1.6÷2.0. Es conocido también el método de procesamiento térmico de metal en el horno de llama del calentamiento indirecto, por el cual se hace una separación de los productos de combustión del metal calentado, se usa, en particular, muflacion de la llama - combustión de la mezcla de combustible y aire en el espacio calentado dentro del tubo de radiación (mufla) ( [patente de los EEUU N< 4878480, F24C 003/00, 126/91A, 431/353 432/209], pero el calentamiento del metal en el espacio de trabajo fuera del tubo de radiación se realiza por medio de la radiación de las paredes exteriores del tubo de radiación calentado por dentro. Al usar este método de calentamiento indirecto, el metal procesado, instalado en el espacio de trabajo fuera del tubo de radiación, no se encuentra en la atmósfera de los productos de la combustión y no sufre merma ni/o hidrogenación . Sin embargo, tiene lugar una merma en el metal de las paredes interiores del tubo de radiación situadas en el espacio calentado y que están sujetas a la influencia de los productos de combustión. Esto reduce el tiempo de servicio del tubo de radiación, aumenta los gastos de operación y los costes de procesamiento del metal, lo cual es una desventaja del descrito método de calentamiento de radiación indirecto en el horno de llama . Es conocido otro método de procesamiento térmico de metal en el horno de llama del calentamiento indirecto, donde la combustión de la mezcla de combustible y aire se hace en el espacio calentado fuera del crisol de metal (la mufla), en el espacio de trabajo del cual está situado el metal tratado, y el calentamiento del metal en el espacio de trabajo adentro del crisol se hace por medio de la radiación de las paredes interiores del crisol [por ejemplo, la solicitud de patente de invención de la Federación Rusa N! 93052328, publicado 27.09.1996r . ] . El espacio de trabajo del crisol se llena a veces con un gas protector. Este método de calentamiento indirecto tiene también una desventaja similar a la arriba indicada que consiste en la disminución del tiempo de servicio del crisol, cuyas paredes exteriores metálicas se someten a la influencia de los productos de la combustión. Más cercano al propuesto (el prototipo) es el método de calentamiento de los pozos regeneradores caloríferos [con certificado de invención de la URSS N' 1257110], que es en realidad un método de tratamiento térmico de metal en horno de llama de calentamiento directo en forma del pozo regenerador, basado en la combustión de la mezcla de combustible y aire que se ha calentado preliminarmente por los regeneradores. En esto método la combustión de la mezcla de combustible y aire se hace directamente en el espacio de trabajo del horno. Conforme al ejemplo de la realización de este método, se alimentan 3800 m3/hora de gas de alto horno y 120 m3/hora de gas natural a la boquilla, también 4150 m3/hora de aire calentado, lo cual asegura un coeficiente de exceso de aire a igual a aproximadamente 1.1. Otra variedad del método prototipo es el método de procesamiento térmico de metal en el horno de llama de calentamiento indirecto, por el cual la combustión de la mezcla de combustible y de aire calentado se hace en el espacio calentado del tubo de radiación [I .M. Distergeft, G . M . Druzhinin, V. I . Shcherbinin, Experiencia de VNIIMT en la elaboración de los sistemas regeneradores de calentamiento para máquinas metalúrgicas, "Acero", 2000, N'7. Pag. 87-88, dibujo 5] El calentamiento del metal en el espacio de trabajo se hace por medio de convección de las paredes exteriores del tubo de radiación calentado desde adentro.

En las variedades indicadas del prototipo de la primera variante del método de la invención a expensas del calentamiento preliminar de aire en comparación con los métodos similares, se suministra un aumento de la temperatura de los productos de la combustión y, respectivamente, de la temperatura de trabajo del horno, y un descenso en el consumo de combustible. Una desventaja del método prototipo del procesamiento térmico del metal en el horno de llama del calentamiento directo es el nivel máximo de merma y/o de hidrogenación del metal situado en el espacio calentado de trabajo del horno de llama. La merma que tiene lugar especialmente a temperaturas elevadas, lo cual conduce a la pérdida del metal durante su procesamiento térmico, y la hidrogenación de los metales, principalmente no ferrosos (por ejemplo, el titanio y sus aleaciones), empeora las propiedades de estos metales. Esto es condicionado, como confirman la práctica y los resultados de las investigaciones que se indican arriba, por la composición correspondiente conocida de los productos de la combustión que incluyen un contenido determinado de gas carbónico, de vapores de agua y de oxigeno (medio oxidante) , que al actuar sobre el metal calentado durante el tratamiento térmico provocan la presencia de merma e hidrogenación de los metales. Una desventaja del método prototipo de procesamiento térmico del metal en el horno de llama de calentamiento indirecto es la presencia de merma del metal de las paredes de la mufla que se ocasiona por las causas indicadas en el párrafo anterior; paredes que se encuentran situadas en el espacio calentado del horno de calentamiento indirecto (las superficies interiores del tubo de radiación o las superficies exteriores del crisol), lo cual conduce al descenso del tiempo de servicio del tubo de radiación (del crisol) , al aumento de los gastos de operación y de los costes de procesamiento de metal. Además, al usar valores limitados del coeficiente de exceso de aire en el método dado de tratamiento térmico de metal en el horno de llama, tiene lugar una alimentación de volúmenes limitados de mezcla de combustible y aire al espacio calentado del horno (y en el tubo de radiación) , lo cual limita la velocidad de movimiento de los productos de la combustión en el espacio calentado o dentro del tubo de radiación. El resultado es un valor disminuido de la componente de convección del intercambio térmico, un tiempo elevado de calentamiento de las piezas procesadas metálicas y no metálicas y una productividad disminuida del horno. Un resultado de la velocidad limitada del movimiento de los productos de la combustión también es la irregularidad de la distribución de las temperaturas por el espacio de trabajo del horno, asi como por la carga (piezas sometidas a procesamiento térmico) , lo cual disminuye la calidad del procesamiento térmico de los productos. Se conoce otra variedad del método prototipo que es un método de varias etapas para el procesamiento térmico de metal en un horno de llama con la llama abierta (calentamiento directo) , basado (el método) en la combustión de la mezcla de combustible y de aire calentado preliminarmente con un coeficiente de exceso de aire de hasta 1.2 [M. A. Kasenkov, indicado arriba, p. 173-174, 162, 160]. El método incluye, por lo menos, tres etapas del calentamiento (calentamiento escalonado) : el calentamiento a temperaturas bajas (hasta una temperatura intermedia de 650-850 °C) con un templado a temperatura intermedia, un calentamiento a altas temperaturas (esto es, a temperaturas mayores de 850°C) hasta una temperatura de trabajo con templado a la temperatura de trabaj o . La desventaja de esta variedad del método prototipo, con procesamiento térmico del metal con calentamiento directo en varias etapas, es también un alto nivel de merma del metal, especialmente a temperaturas elevadas, y la hidrogenación, especialmente de metales no ferrosos, es decir un empeoramiento correspondiente de las propiedades de los metales. El método conocido indicado, de muchas etapas, para el procesamiento térmico de metales puede ser usado también para calentamiento indirecto usando muflas (por ejemplo, del tubo de radiación o del crisol). La desventaja del método prototipo de muchas etapas para el procesamiento térmico de metal en el horno de llama de calentamiento indirecto es la merma del metal de las paredes de la mufla (del tubo de radiación, del crisol) , que se encuentran situadas en el espacio calentado del horno del calentamiento indirecto, lo cual disminuye el tiempo de servicio de la mufla y aumenta los gastos de operación y los costes del procesamiento del metal. Además, al usar valores limitados del coeficiente de exceso de aire en el método de varias etapas para el tratamiento térmico de metal en el horno de llama, tiene lugar también la alimentación de volúmenes limitados de mezcla de combustible y aire al espacio calentado del horno (o al tubo de radiación) , lo cual limita también la velocidad de movimiento de los productos de combustión en el espacio calentado o dentro del tubo de radiación. El resultado es un valor bajo de la componente de convección de intercambio térmico, un tiempo elevado del calentamiento de las piezas procesadas, metálicas y no metálicas, y una productividad disminuida del horno. El resultado de la velocidad limitada del movimiento de los productos de la combustión también es la irregularidad en la distribución de las temperaturas, tanto en el espacio de trabajo del horno, como también en la carga del horno (las piezas sometidas al procesamiento térmico) , lo cual disminuye la calidad del procesamiento térmico de los productos . El objetivo de las invenciones, de la primera y de la segunda variante de los métodos para el procesamiento térmico del metal en el horno de llama con calentamiento directo o indirecto es que al calentar directamente se disminuya la merma del metal procesado y se disminuya el nivel de hidrogenación de los metales tratados, incluso de las aleaciones de aluminio, titanio, hierro, y que al calentar indirectamente aumente el tiempo de servicio de la mufla (del tubo de radiación, del crisol) , se reduzcan los gastos de operación y costes de procesamiento del metal. Además, el objetivo de la invención es aumentar la productividad del horno y aumentar la calidad del procesamiento térmico de las piezas metálicas y no metálicas .

Ya se conoce el método mencionado arriba para la combustión de gas natural en hornos industriales de alta temperatura con calentamiento directo, principalmente hornos de túnel, que se aplican para la cocción, en particular, de piezas de circonio [patente de la Federación Rusa N' 2099661] , el cual incluye la alimentación al volumen del fogón (el espacio calentado) , hacia adentro del chorro de combustible, de un chorro de aire comprimido (mezcla primaria de combustible y aire) y adición de aire caliente, es decir calentado, secundario a la mezcla primaria de combustible y aire en el volumen indicado de fogón con un valor determinado del coeficiente de exceso de aire. El método más cercano a la tercera variante del método de la invención es el de combustión de combustible en un horno de túnel con calentamiento directo [patente de la Federación Rusa N* N* 2166161], el cual incluye la combustión de la mezcla de combustible y de aire en el espacio calentado (volumen del fogón) y la transmisión de los productos de la combustión al espacio de trabajo. El método incluye la alimentación al volumen del fogón de una mezcla de combustible-aire y de aire secundario y su combustión con coeficientes de exceso de aire que se encuantre en los limites entre 0.75 y 1.5. El método en consideración con un a igual a 0.75÷1.0, suministra a los productos de combustión un medio poco oxidante, y con un igual 1.0÷1.5 se asegura la obtención de un medio oxidante. La elección del tipo de medio en el horno se determina por la necesidad de dicho medio para poder procesar la pieza correspondiente. El método se aplica al recocer piezas de cerámica y puede ser usado para el calentamiento del horno de llama durante el procesamiento térmico del metal, y también durante el calentamiento indirecto de las piezas tratadas usando un tubo de radiación o un crisol. Al usar valores del coeficiente de exceso de aire no mayores de 1.5, en dicho método tiene lugar la alimentación al espacio calentado del horno (o en el tubo de radiación) de los volúmenes limitados de la mezcla combustible-aire, lo cual limita también la velocidad del movimiento de los productos de combustión al espacio calentado y al tubo de radiación. Esto da lugar a un valor disminuido en la componente de convección del intercambio térmico, a un tiempo elevado del calentamiento de las piezas procesadas, metálicas y no metálicas, y a una menor productividad del horno. El resultado de la velocidad limitada en el movimiento de los productos de la combustión es también la irregularidad en la distribución de las temperaturas tanto en el espacio de trabajo del horno, asi como en la carga del horno (las piezas sometidas al procesamiento térmico) , lo cual reduce la calidad del procesamiento térmico de las piezas. Las desventajas del método indicado en el caso de su uso para el procesamiento térmico de metal son: el nivel máximo de merma de metal, especialmente a temperaturas elevadas, también la hidrogenación por ejemplo de titanio y sus aleaciones (al usar un ambiente oxidante) , un contenido elevado de monóxido de carbono a causa de una combustión incompleta del combustible el cual genera la necesidad de hermetizar la estructura del horno de llama y exige inversiones sustanciales de capital, asi como el consumo excesivo de combustible; estando todo la anterior condicionado por la composición de los productos de combustión (al usar ambiente oxidante, es decir con un a igual a 1.0÷ 1.5). El objetivo de la tercera variante del método de la invención, del método de combustión de la mezcla de combustible liquido o gaseoso y de aire calentado en el horno de llama, con un cierto valor del coeficiente de exceso de aire, es el aumento de la productividad del horno y el aumento de la calidad del procesamiento térmico de las piezas metálicas y no metálicas, también la disminución de la merma, de la descarburación y de la hidrogenación de los metales calentados.

Para la realización de los métodos conocidos descritos arriba para el procesamiento térmico de los metales y no metales en los hornos de llama con calentamiento directo o indirecto, y también del método de combustión de la mezcla de combustible liquido o gaseoso y de aire calentado en el horno de llama con calentamiento directo o indirecto se usan los hornos regeneradores de llama equipados con los dispositivos correspondientes para el calentamiento de estos hornos. Se conoce [patente de la Federación Rusa N' 2190170] el dispositivo de calentamiento del horno de llama con calentamiento directo, que incluye una cámara de trabajo (siendo ésta el espacio de trabajo que se calienta) con ventanas (canales) de salida para los productos calientes de la combustión, dos boquillas para la combustión de combustible gaseoso en mezcla con aire preliminarmente calentado con una relación estequiométrica entre el combustible y el aire calentado, y la relación se caracteriza por el valor del coeficiente de exceso de aire calentado que es igual a la unidad; incluye también un sistema de calentamiento del aire y su alimentación a cada boquilla (quemador) en la cantidad necesaria; el sistema incluye dos regeneradores que se calientan alternadamente por los productos de la combustión, y que calientan también alternadamente el aire alimentado a los regeneradores; luego el aire pasa a las boquillas (quemadores) (régimen de trabajo del dispositivo de calentamiento del horno de llama por impuslo de dos ciclos) . Para garantizar el movimiento alternante de los productos de la combustión y del aire a través de los regeneradores y la salida de los productos de la combustión al sistema de chimenea, el dispositivo contiene racores de unión y canales con válvulas de cierrre, conectados a los regeneradores de manera correspondiente, a las boquillas y al sistema de chimenea. La proporción estequiométrica de los volúmenes de combustible gaseoso y aire combustidos en el dispositivo (a « 1) se logra por su construcción correspondiente, en particular, por las proporciones de los parámetros que caractarizan cortes transversales de la tubería de alimentación del combustible y del aire a las boquillas (quemadores) . Otra particularidad en la construcción del dispositivo (dispositivo) que suministra la alimentación de aire calentado en la cantidad necesaria a la boquilla, es la hechura de la boquilla regeneradora, su volumen de espacio interior, el volumen (masa) necesario de los elementos de transferencia de calor que llenan este espacio, el material de estos elementos, por ejemplo, ladrillo refractario [V.A.Baum etc., los hornos Metalúrgicos, M, 1951, p. 665] o metal [M. A. Kasenkov, arriba indicado, Dispositivos caloríferos de la producción de forja, Mashgiz, 1962, p. 296] . La desventaja de este dispositivo para el procesamiento térmico de metal mediante calentamiento directo, cuya estructura suministra una combustión de mezcla de combustible y de aire con proporción estequiométrica (a = 1) es una pérdida de cantidad considerable del metal por merma a consecuencia de la atmósfera oxidante de los productos de la combustión en el espacio calentado (de trabajo) y la hidrogenación de los metales. También es conocido el dispositivo de procesamiento térmico de metal en horno de llama con calentamiento indirecto [patente de los EEUU N' 4878480], el cual incluye un espacio calentado en forma de tubo de radiación con dos quemadores para combustión de combustible gaseoso en mezcla con aire, provisto con ventanas de salida para los productos de combustión. Al usar el dispositivo indicado con calentamiento indirecto en el horno de llama, el metal tratado se ubica en el espacio de trabajo fuera del tubo de radiación, no se encuentra en la atmósfera de los productos de combustión y no se somete a merma y/o hidrogenación. Tiene lugar, sin embargo, una merma del metal de las paredes interiores del tubo de radiación que están situadas en el espacio calentado y de las piezas sujetas a la acción de la combustión. Esto disminuye el tiempo de servicio del tubo de radiación, aumenta los gastos de operación y los costes de procesamiento del metal, lo cual es la desventaja del dispositivo descrito. Es conocido otro dispositivo para el procesamiento térmico de metal en horno de llama con calentamiento indirecto [solicitud de patente de invención de la Federación Rusa N' 93052328, publicada el 27.09.1996, C21C 5/28], el cual incluye un espacio calentado con ventana de salida para los productos de combustión (capacidad del caldero) , varios quemadores para la combustión de combustible gaseoso en mezcla con aire en una proporción determinada de combustible y aire calentado, y un crisol instalado en el espacio calentado con trozos metálicos sometidos a fusión. Este dispositivo tiene una desventaja que consiste en la disminución del tiempo de servicio del crisol cuyas paredes metálicas exteriores se someten a la acción de los productos de combustión y, respectivamente, en el aumento de los gastos de operación y de los costes del procesamiento de metal. Más cercano a la primera variante del dispositivo de la invención es el dispositivo de calentamiento del horno de llama con llama abierta (calentamiento directo) para calentamiento sin oxidación del lingote de acero [M. A.Kasenkov, indicado arriba, Dispositivos caloríferos para la producción de forja, Mashgiz, 1962, p. 296-297, fig.178], el cual incluye un espacio calentado, que es el mismo espacio de trabajo, con ventanas (canales) de salida para los productos calientes de la combustión, dos quemadores que funcionan de manera alternante en un régimen cíclico de impulso para la combustión de combustible gaseoso en mezclas con aire preliminarmente calentado, en una proporción de combustible y de aire calentado que se caracteriza por el valor del coeficiente de exceso de aire calentado que es menor que uno (calentamiento poco oxidante) , y un sistema de calentamiento del aire y su alimentación por turnos en la cantidad necesaria a por lo menos uno de los quemadores; el sistema incluye dos regeneradores (boquillas regeneradoras), cada uno las boquillas regeneradoras en un ciclo de trabajo del dispositivo de calentamiento del horno de llama es el medio para el calentamiento de los elementos de transferencia de calor indicados por parte de los productos calientes de la combustión, y en el otro ciclo es el medio para el calentamiento del aire por parte de los elementos de transferencia de calor calentados en el ciclo anterior. El dispositivo contiene un sistema de control y conmutación el cual incluye canales con válvulas conectadas de manera correspondiente con las boquillas regeneradoras, quemadores y una bomba extractora de humo; el sistema garantiza un movimiento alternante de los productos de combustión y del aire a través de las boquillas regeneradoras, la alimentación de aire calentado por lo menos a una de las dos boquillas y la evacuación de los productos de la combustión a la bomba extractora de humo, es decir, el sistema de control y conmutación se hace con la posibilidad de que las boquillas regeneradoras realicen funciones cíclicamente variables . El diseño constructivo del dispositivo tomado en consideración que suministra la alimentación de aire calentado en una cantidad necesaria para un calentamiento poco oxidante (con un coeficiente dado de exceso de aire que es menor que uno) al quemador, reside en la presencia, en el espacio interior cada una de las boquillas regeneradoras, de elementos que transfieren calor en forma de tubos metálicos o de esferitas, cuyo volumen (masa) es suficiente para el calentamiento de la cantidad requerida de aire por unidad de tiempo. El suministro del proceso de calentamiento poco oxidante de metal por parte del dispositivo prototipo indicado reduce la merma de metal, pero no previene la hidrogenación, por ejemplo, del titanio y sus aleaciones; también tiene una desventaja que consiste en el contenido elevado de monóxido de carbono como consecuencia de la combustión incompleta de combustible en el espacio calentado. Esto provoca la necesidad de hermetización del diseño del horno de llama lo caul exige gastos elevados de capital, mientras que la combustión final de los productos de combustión en la parte inferior de los regeneradores, que se realiza en el dispositivo indicado, provoca un consumo excesivo de combustible. Otra variedad del prototipo de la primera variante de la invención es el dispositivo experimental para el calentamiento del horno de llama de calentamiento directo [I . . Distergeft, G . M . Druzhinin, V. I . Shcherbinin, Experiencia de VNIIMT en la elaboración de los sistemas regeneradores de calentamiento para unidades metalúrgicas, "Acero", 2000, N'7 , p. 86-87, fig. 2]. El dispositivo incluye un espacio calentado, que es el mismo espacio de trabajo (cámara de combustión), que funciona en un régimen de impulso, de dos ciclos, una boquilla regeneradora para combustión de combustible gaseoso en mezclas con aire, un conducto de gases para la evacuación de los productos enfriados de la combustión en uno de los ciclos de trabajo, un conducto para evacuación de los productos calientes de la combustión en el otro ciclo del trabajo, también un sistema de calentamiento de aire y su alimentación en la cantidad necesaria a la boquilla regeneradora en un régimen de impulso, incluyendo el sistema una boquilla regeneradora. La presencia de elementos que transfieren calor en el espacio interior de la boquilla regeneradora garantiza el calentamiento de la cantidad requerida de aire por unidad de tiempo para el mantenimiento necesario del coeficiente de exceso de aire. La boquilla regeneradora en un ciclo de trabajo del dispositivo de calentamiento del horno de llama es el medio para que los productos calientes de la combustión, los cuales se evacúan por el conducto de gas después del enfriamiento en la boquilla, calienten los elementos que transfieren calor, ubicados dentro de la misma, y en el otro ciclo es el medio para que los elementos que transfieren calor calienten el aire ya calentado en el ciclo anterior. El dispositivo contiene un sistema de control y conmutación el cual incluye canales y válvulas, y el cual está hecho con la posibilidad de que la boquilla regeneradora realice funciones que cambian cíclicamente. El sistema de control y conmutación garantiza que en un ciclo los productos de combustión se muevan a través de la boquilla regeneradora desde el mezclador antecámara con el fin de calentar los elementos que transfieren calor de la tobera, y que los productos enfriados de la combustión de este ciclo se evacúen al ducto de gas, y en el otro ciclo que el aire caliente se alimente a través de la boquilla regeneradora en dirección contraria y que pase después al quemador regenerativo en mezcla con el combustible con el fin de formar productos de combustión en la cámara de combustión que se transfieren a través de un ducto y asi puedan usarse útilmente. El sistema de control y conmutación se realiza con la posibilidad de que la boquilla regeneradora realice funciones cíclicamente variables. La desventaja de este prototipo de la primera variante del dispositivo para el procesamiento térmico de metal con calentamiento directo es la pérdida de una cantidad considerable del metal de la carga en merma a consecuencia de la atmósfera xidante de los productos de combustión y por la hidrogenación de los metales. Al usar calentamiento indirecto en el dispositivo considerado, la desventaja es la presencia de merma del metal de la mufla lo cual ocasiona la reducción del tiempo de servicio de la mufla (del tubo de radiación, del crisol), el aumento de gastos de operación y los costes del procesamiento de metal. Además, a consecuencia del uso de valores limitados del coeficiente de exceso de aire en el dispositivo de calentamiento del horno de llama, tiene lugar una alimentación de volúmenes limitados de la mezcla combustible - aire al espacio calentado del horno o al tubo de radiación, lo cual limita también la velocidad de movimiento de los productos de combustión en el espacio calentado y en el tubo de radiación. El resultado es el valor disminuido de la componente de convección del intercambio calorífico, el tiempo elevado del calentamiento de las piezas a procesar, metálicas y no metálicas, y una productividad disminuida del horno. Un resultado de la velocidad limitada del movimiento de los productos de la combustión es también la irregularidad en la distribución de las temperaturas en el espacio de trabajo del horno, así como en la carga del horno (los productos sometidos el procesamiento térmico) , lo cual disminuye la calidad del procesamiento térmico de los productos. Un objetivo de la invención es un dispositivo de calentamiento de un horno de llama, con calentamiento directo o indirecto, según la primera variante es la disminuicón de merma y el nivel de hidrogenación de los metales durante su procesamiento térmico en los hornos de llama (con calentamiento directo de la carga) y el aumento del tiempo de servicio de la mufla (del tubo de radiación, del crisol), la reducción de gastos de operación y los costes del procesamiento del metal (con calentamiento indirecto de la carga) , así como también el aumento de la productividad del horno y la calidad del procesamiento térmico de los productos. El dispositivo más cercano a la segunda y tercera variantes del dispositivo de la invención es el dispositivo de calentamiento del horno de llama con calentamiento directo [G.M. Druzhinin, I .M. Distergeft, V.A.Leontev etc., Tendencias básicas de la reconstrucción del horno anular para calentamiento de lingotes, Acero, 2005, N'3, p. 65-67, fig. 1]. El dispositivo indicado incluye un espacio calentado que es precisamente el espacio de trabajo para la ubicación del metal calentado, dos quemadores para combustión de combustible gaseoso o liquido en mezcla con aire preliminarmente calentado en una proporción determinada de combustible y de aire calentado caracterizada por el valor correspondiente del coeficiente de exceso de aire, un sistema de calentamiento del aire y su alimentación a cada quemador en la cantidad necesaria, un canal de alimentación del combustible gaseoso o liquido, un canal de salida hacia afuera de los productos enfriados de la combustión, como también un sistema de control y conmutación. El sistema de calentamiento del aire y su alimentación a cada quemador en la cantidad necesaria incluye un canal de alimentación del aire desde afuera y dos boquillas regeneradoras, cada uno de las cuales tiene un espacio interior con dos ventanas de introducción y de salida lleno de una capa de elementos que transfieren calor que tienen un volumen determinado. Cada una de las boquillas regeneradoras en un ciclo de trabajo del dispositivo de calentamiento del horno de llama es un medio para que los productos calientes de la combustión calienten los elementos indicados que transfieren calor; en el otro ciclo es el medio para que los elementos de transferencia de calor calienten al aire calentado en el ciclo anterior. Cada uno de los quemadores en un ciclo de trabajo del dispositivo de calentamiento del horno de llama cumple la función de quemador, y en el otro ciclo de trabajo del dispositivo de calentamiento del horno de llama cumple la función de ventana de salida para los productos calientes de combustión del espacio calentado. Además, el sistema de control y conmutación está hecho con la posibilidad de que los quemadores y las boquillas regeneradoras desempeñen funciones que cambian cíclicamente. A saber, el sistema de control y conmutación asegura en cada ciclo de trabajo del dispositivo de calentamiento del horno de llama la unión del canal de alimentación de combustible gaseoso o líquido con uno de los quemadores, la unión de otro quemador con una de las ventanas de introducción y salida del espacio interior de una de las boquillas regeneradoras, la unión de otra de las ventanas de introducción y salida de esta boquilla regeneradora con el canal de salida hacia afuera de los productos enfriados de combustión, la unión del canal de alimentación de aire desde afuera con una de las ventanas de introducción y salida del espacio interior de otra de las boquillas regeneradoras y la unión de otra de las ventanas de introducción y salida de esta boquilla con aquel de los quemadores, con el cual está unido el canal de alimentación del combustible gaseoso o liquido. El volumen de la capa de elementos que transfieren calor en forma de esferas de corindón que llenan el espacio interior de cada boquilla regeneradora determina la productividad en la alimentación de aire calentado a cada quemador y la cantidad del coeficiente de exceso de aire el cual suministra la atmósfera oxidante en el espacio calentado en donde se ubica el metal sometido a procesamiento térmico. Una desventaja del prototipo descrito de la segundas y tercera variantes del dispositivo de la invención para el procesamiento térmico del metal en el horno de llama del calentamiento directo es la pérdida de una cantidad considerable de metal por merma a consecuencia de la atmósfera oxidante de los productos de combustión (a es aproximadamente igual 1) y la hidrogenación de los metales . Otra variedad del dispositivo-prototipo de la segunda y tercera variantes de la invención es el dispositivo de procesamiento térmico del metal en el horno de llama con calentamiento indirecto [I .M. Distergeft, G . M . Druzhinin, V. I . Shcherbinin, Experiencia de VNII T en la elaboración de sistemas regeneradores de calentamiento para las unidades metalúrgicas, "Acero", 2000, N»7, p. 87-88, fig. 5]. El dispositivo indicado incluye un espacio calentado en forma de tubo de radiación con dos quemadores para combustión de combustible gaseoso o liquido en mezcla con aire preliminarmente calentado en una proporción determinada de combustible y de aire calentado caracterizada por el valor correspondiente del coeficiente de exceso de aire; un sistema de calentamiento de aire y su alimentación a cada quemador en la cantidad necesaria, un canal de alimentación de combustible gaseoso o liquido, un canal de salida afuera de los productos enfriados de combustión, también un sistema de control y conmutación. El sistema de calentamiento de aire y su alimentación a cada quemador en la cantidad necesaria incluye un canal de alimentación de aire desde afuera y dos boquillas regeneradoras, cada una de las cuales tiene un espacio interior con dos ventanas de introducción y salida, lleno con una capa de elementos que transfieren calor que tienen un volumen determinado. Cada una de las boquillas regeneradoras en un ciclo del trabajo del dispositivo de calentamiento del horno de llama es el medio para que los productos calientes de la combustión calienten los elementos indicados que transfieren calor; en otro ciclo es el medio para que los elementos que transfieren calor calienten el aire calentado en el ciclo anterior. Cada uno de los quemadores en un ciclo del trabajo del dispositivo de calentamiento del horno de llama cumple la función de quemador, y en el otro ciclo del trabajo del dispositivo de calentamiento del horno de llama cumple la función de ventana de salida de los productos calientes de la combustión desde el espacio calentado. Además, el sistema de control y conmutación está hecho con la posibilidad de que los quemadores y las boquillas regeneradoras desempeñen funciones que cambian cíclicamente. A saber, el sistema de control y conmutación garantiza en cada ciclo del trabajo del dispositivo de calentamiento del horno de llama la unión del canal de alimentación del combustible gaseoso o líquido con uno de los quemadores, la unión de otro quemador con una de las ventanas de introducción y salida del espacio interior de una de las boquillas regeneradoras, la unión de otra de las ventanas de introducción y salida de esta boquilla regeneradora con un canal de salida hacia afuera de los productos enfriados de la combustión, la unión del canal de alimentación de aire desde afuera con una de las ventanas de introducción y salida del espacio interior de otra de las boquillas regeneradoras y la unión de otra de las ventanas de introducción y salida de esta boquilla con aquel de los quemadores , con el cual está unido el canal de alimentación del combustible gaseoso o liquido. El volumen de la capa de elementos que transfieren calor en forma de esferas de corindón que llenan el espacio interior de cada boquilla regeneradora determina la cantidad del coeficiente de exceso de aire que suministra la atmósfera oxidante en el espacio calentado dentro del tubo de radiación. El metal sometido al procesamiento térmico se ubica en el espacio de trabajo fuera del tubo de radiación. Una desventaja del prototipo descrito de la segunda y tercera variantes del dispositivo de la invención para el procesamiento térmico de metal en el horno de llama con calentamiento indirecto es la existencia de merma del metal de las paredes del tubo de radiación situadas en el espacio calentado del horno con calentamiento indirecto lo cual conduce a la disminución del tiempo de servicio del tubo de radiación, al aumento de gastos de operación y de los costes del procesamiento de metal. Además, a consecuencia del uso de los valores limitados del coeficiente de exceso de aire, en el dispositivo de calentamiento de horno de llama tiene lugar una alimentación de volúmenes limitados de mezcla de combustible y aire al espacio calentado del horno o al tubo de radiación, lo cual limita también la velocidad de movimiento de los productos de la combustión en el espacio calentado y en el tubo de radiación. El resultado es un valor disminuido de la componente de convección del intercambio calorífico, un tiempo aumentado del calentamiento de las piezas procesadas, metálicas y no metálicas, y una productividad disminuida del horno. El resultado de la velocidad limitada del movimiento de los productos de la combustión es también la irregularidad en la distribución de temperaturas en el espacio de trabajo del horno, así como de la carga del horno (los productos sometidos a procesamiento térmicos) lo cual disminuye la calidad del procesamiento térmico de las piezas. El objeto del dispositivo de la invención para el calentamiento de un horno de llama según la segunda y la tercera variantes es, para el horno con calentamiento directo, la disminuicón del nivel de merma y del nivel de hidrogenación de la carga del horno (metales a proceso) , incluyendo aleaciones de aluminio, titanio, hierro; y para el horno con calentamiento indirecto, el aumento del tiempo de servicio del tubo de radiación (del crisol) , la reducción de gastos de operación y de los costes del procesamiento del metal. Además, el objetivo de la invención es el aumento de la productividad del horno y el aumento de la calidad del procesamiento térmico de las piezas . En los hornos regeneradores de llama para el procesamiento térmico de metales calentados por la mezcla de combustible liquido o gaseoso y de aire calentado, se usan boquillas regeneradoras, cada una de las cuales incluye un espacio interior con dos ventanas de introducción y salida, el cual está lleno de una capa de elementos que transfieren calor [por ejemplo, M. A. Kasenkov, arriba mencionado, p. 296-297, fig.178]. El diseño de las boquillas regeneradoras y los principios de su funcionamiento son iguales para los tipos conocidos de hornos de llama con calentamiento directo e indirecto. La boquilla regeneradora está destinada a la realización de trabajo en dos ciclos. En un ciclo la boquilla es el medio para que los productos de la combustión de la mezcla de combustión calienten los elementos que transfieren calor; y en el otro ciclo la boquilla es el medio para que los elementos de transferencia de calor caliente el aire. Al usar la boquilla regeneradora en un horno de llama, sus ventanas de introducción y de salida se unen a través de un sistema correspondiente de conmutación (válvulas de cierre) al canal de alimentación de los productos calientes de la combustión del espacio calentado del horno de llama, con el canal de evacuación de los productos enfriados de la combustión, con el canal de alimentación del aire y el canal de alimentación de aire calentado al quemador. Las boquillas regeneradoras conocidas están destinadas para el uso en los hornos de llama para calentamiento de metales cuando se combuste una mezcla de combustible y aire en una proporción estequiométrica (a= 1), al calentar con poca oxidación (a menor que 1), y también en un rango de valores del coeficiente de exceso de aire calentado que es usual en la práctica actual (como se indicó arriba, valores que no sobrepasen el valor de 2.0). A esto se debe el defecto de diseño de cada boquilla regeneradora conocida, el cual consiste en la existencia de elementos de transferencia de calor en un volumen determinado dentro del espacio interior de una tal boquilla, volumen dado por el calentamiento de aquella cantidad de aire en la boquilla y que es necesaria para la combustión de la mezcla de combustible y aire en el quemador (quemadores) con un valor dado de coeficiente de exceso del aire, que se encuentra en los limites arriba indicados. En conclusión, el uso de las boquillas regeneradoras conocidas en los hornos de llama para el calentamiento de metales condiciona la pérdida de una cantidad considerable de metal por merma a consecuencia de la atmósfera oxidante de los productos de combustión, por decarburacion de las capas superficiales de los lingotes de acero y por la hidrogenación de los metales . La más cercana a las soluciones técnicas propuestas es una boquilla regeneradora del horno de llama calentado por la mezcla de combustible liquido o gaseoso y de aire calentado, la cual incluye un espacio interior con dos ventanas de introducción y salida, lleno con una capa de elementos de transferencia de calor en forma de esferas metálicas o de corindón. La boquilla regeneradora en un ciclo de trabajo realiza la función de medio para que los productos de la combustión calienten los elementos indicados de transferencia de calor, y en el otro ciclo es el medio para que los elementos de transferencia de calor calienten el aire calentado en el ciclo anterior [ I . M. Distergeft etc., Sistemas regeneradores de calentamiento para hornos caloríferos en la producción de laminación y de forja (historia del desarrollo, teoría y práctica), compendio de trabajos científicos Termotecnología metalúrgica, tomo 5, Ministerio de Educación y Ciencia de Ucrania / Academia Nacional metalúrgica de Ucrania, Dniepropetrovsk, 2002, p. 44-57] Una desventaja del diseño de la boquilla regeneradora examinada, así como de las boquillas antes citadas, es la existencia en su espacio interior de elementos de transferencia de calor en un volumen determinado que garantiza el calentamiento en la boquilla de aquella cantidad de aire, que se requiere para la combustión en el quemador (quemadores) de la mezcla de combustible y aire con un valor establecido del coeficiente de exceso de aire, que se encuentra dentro de los límites usuales conocidos indicados arriba (valor de a no mayor que 2.0) . El uso de esta boquilla regeneradora en los hornos de llama con calentamiento directo o indirecto de metales condiciona la pérdida de metal de la carga o de la mufla por merma y por hidrogenación de los metales. A causa de que la boquilla regeneradora conocida indicada, al usarla en un horno de llama genera una alimentación de volúmenes limitados de la mezcla de combustible - aire al espacio a calentar del horno o al tubo de radiación debido a la limitación del volumen de los elementos de transferencia de calor, se limita la velocidad del movimiento de los productos de la combustión en el espacio calentado del horno y en el tubo de radiación. Como resultado, tienen lugar un valor disminuido del componente de convección del intercambio térmico, un tiempo aumentado de calentamiento de las piezas procesadas, metálicas y no metálicas, y una productividad disminuida del horno. El resultado de la velocidad limitada del movimiento de los productos de la combustión es también una irregularidad en la distribución de las temperaturas tanto en el espacio de trabajo del horno, como en la carga del horno (los productos sometidos a procesamiento térmico) , lo cual disminuye la calidad del procesamiento térmico de los productos . El objetivo del grupo de invenciones, de las tres variantes de la boquilla regeneradora para el horno de llama con calentamiento directo o indirecto, calentado por la mezcla de combustible liquido o gaseoso y de aire calentado, es el aumento de la calidad del metal (carga) sometido el procesamiento térmico, por medio de la disminuición de la merma del metal durante su procesamiento térmico en el horno de llama y la disminuicón del nivel de hidrogenación de los metales, incluyendo las aleaciones de aluminio, titanio y hierro. Al usar las boquillas regeneradoras en los hornos con calentamiento directo, la disminuicón señalada de merma y de hidrogenación se refiere a los metales y piezas tratados en los hornos (es decir, a la carga) , y en los hornos con calentamiento indirecto, a las paredes metálicas de los tubos de radiación o crisoles; además, el objetivo de la invención es también el aumento del tiempo de servicio de los tubos indicados de radiación y de los crisoles y la disminuicón correspondiente de los gastos para procesamiento de metales y de los costes del procesamiento térmico de estos metales.

Finalmente, el objetivo de las invenciones, de las tres variantes de la boquilla regeneradora para el horno de llama, es el aumento de la productividad del horno y el aumento de la calidad del procesamiento térmico de los productos .

Los objetivos indicados son comunes para todas las invenciones propuestas y sus variantes. Los objetivos planteados se lograron por medio de los nuevos logros técnicos presentados: de las tres variantes del método y de varios dispositivos para la realización de los métodos, de las tres variantes del dispositivo de calentamiento del horno de llama y tres variantes de la boquilla regeneradora del horno de llama.

La invención Para el logro de los objetivos indicados arriba se han propuesto los métodos y mecanismos que se describen abajo, los cuales tienen diferencias en comparación con sus prototipos. El método de procesamiento térmico de metal en el horno de llama con calentamiento directo o indirecto (la primera variante del método) se basa en la combustión de la mezcla de combustible liquido o gaseoso y de aire calentado con un valor determinado del coeficiente de exceso de aire, se caracteriza porque la combustión de la mezcla indicada de combustible y aire se efectúa con un valor del coeficiente de exceso de aire que supera el valor de 2.0 y se establece principalmente en el rango de hasta 6.0. El método de procesamiento térmico de metal en el horno de llama con calentamiento directo o indirecto de calentamiento (la segunda variante del método) , basado en la combustión de la mezcla de combustible liquido o gaseoso y de aire calentado, el cual incluye un calentamiento del metal hasta una temperatura intermedia, un calentamiento siguiente del metal hasta una temperatura de trabajo y un templado a la temperatura de trabajo; la combustión de la mezcla indicada de combustible y de aire calentado se efectúa por lo menos al calentar el metal hasta la temperatura intermedia con un coeficiente de exceso de aire que no supera el valor de 2.0, se caracteriza porque el calentamiento del metal a procesar hasta la temperatura de trabajo se efectúa aumentando el coeficiente de exceso de aire hasta un valor que supera el valor de 2.0 y que se encuentra principalmente en el rango de hasta 6.0, y el templado a la temperatura de trabajo se realiza con un valor constante o variable del coeficiente de exceso de aire el cual supera el valor de 2.0, y se encuentra principalmente en el rango de hasta 6.0. El método de combustión de la mezcla de combustible liquido o gaseoso y de aire calentado en el horno de llama con calentamiento directo o indirecto con un valor determinado del coeficiente de exceso de aire del calentamiento (la tercera variante del método) se caracteriza porque la combustión de la mezcla indicada de combustible y aire se efectúa con un valor del coeficiente de exceso de aire que supera el valor de 2.0 y se establece principalmente en el rango de hasta 6.0. El dispositivo de calentamiento del horno de llama con calentamiento directo o indirecto (la primera variante del dispositivo del horno) , el cual incluye un espacio a calentar con una ventana de salida para los productos de la combustión, por lo menos un quemador para la combustión del combustible gaseoso o liquido en mezcla con aire calentado en una proporción determinada de combustible y de aire calentado caracterizándose la proporción por el valor correspondiente del coeficiente de exceso de aire, y un sistema de calentamiento del aire y su alimentación a cada quemador en la cantidad necesaria, se caracteriza porque el sistema de calentamiento del aire y su alimentación a cada boquilla en la cantidad necesaria están diseñados para garantizar la posibilidad de calentamiento y alimentación del aire en la cantidad que asegura un valor de coeficiente de exceso de aire que supera 2.0 y se establece principalmente en el rango de hasta 6.0. El dispositivo de calentamiento del horno de llama con calentamiento directo o indirecto (la segunda variante del dispositivo del horno) , el cual incluye un espacio a calentar, dos quemadores para la combustión del combustible gaseoso o liquido en mezcla con aire calentado en una proporción determinada de combustible y de aire calentado, caracterizándose la proporción por un valor correspondiente del coeficiente de exceso de aire, un canal de alimentación del combustible gaseoso o liquido, un canal de salida hacia afuera de los productos enfriados de la combustión, un sistema de calentamiento del aire y su alimentación a cada quemador, el sistema incluye un canal de alimentación del aire desde afuera y dos boquillas regeneradoras, cada una de las cuales tiene un espacio interior con dos ventanas de introducción y salida, lleno con una capa de elementos de ransferencia de calor con un volumen determinado, y un sistema de control y conmutación de los canales indicados, de los quemadores y de las boquillas regeneradoras, hecho con la posibilidad de que los quemadores y las boquillas regeneradoras desempeñen las funciones variables cíclicamente, a saber: cada una de las boquillas regeneradoras desempeña la función de medio para que los productos calientes de la combustión calienten los elementos indicados de transferencia de calor en un ciclo del trabajo del dispositivo de calentamiento del horno de llama; en otro ciclo, la función de medio para que los elementos de transferencia de calor, calentados en el ciclo anterior, calienten el aire calentado en el ciclo anterior, y cada uno de los quemadores desempeña la función de quemador en un ciclo de trabajo del dispositivo de calentamiento del horno de llama; y en el otro ciclo, desempeña la función de ventana de salida de los productos de la combustión desde el espacio calentado, se caracteriza porque el espacio interior de cada una de las boquillas regeneradoras está lleno por la tal capa de elementos que transfieren calor, cuyo volumen corresponde a la correlación: V = K · a · ??, Donde: V es el volumen de la capa de los elementos de transferencia de calor que rellenan el espacio interior de la boquilla regeneradora, m3; K es el coeficiente de proporcionalidad, que depende del tipo de combustible, del tipo y de la dimensión de los elementos que transfieren calor, de la temperatura del aire y de los productos de la combustión en las ventanas de introducción y salida de la boquilla regeneradora, de la duración del ciclo de trabajo del dispositivo de calentamiento del horno de llama, h; a es el coeficiente de exceso de aire, seleccionado en dependencia del régimen requerido de procesamiento térmico en el horno de llama, que sobrepasa el valor de 2.0 y el cual se establece preferiblemente en el rango de hasta 6.0, magnitud adimensional; Bi es el consumo de combustible (de gas o de combustible liquido) por quemador con a = 1, m3/h.

El dispositivo de calentamiento del horno de llama con calentamiento directo o indirecto (la tercera variante del dispositivo del horno) , que incluye un espacio a calentar, dos quemadores para la combustión del combustible gaseoso o liquido en mezcla con aire calentado en una proporción determinada de combustible y de aire calentado, caracterizándose la proporción por el valor correspondiente del coeficiente de exceso de aire, y dos boquillas regeneradoras, cada una de las cuales tiene un espacio interior con dos ventanas de introducción y salida lleno con una capa de elementos que transfieren calor que tienen un volumen determinado, cada una de los quemadores está unido con un un canal de alimentación del combustible gaseoso o liquido a través de una válvula, y también unido con una de las ventanas de introducción y salida de una de las boquillas regeneradoras, otra ventana de introducción y salida de cada boquilla está unida con el canal de alimentación de aire y con el canal de evacuación de los productos de combustión a través de una válvula de cierre de tres pasos individual para cada boquilla o a través de una válvula de cierre de cuatro pasos, común para ambas boquillas, se caracteriza porque el espacio interno de cada boquilla regeneradora está lleno de una tal capa de elementos que transfieren calor y cuyo volumen corresponde a la correlación: V = K · a · Bi, Donde: V es el volumen de la capa de los elementos que transfieren calor que rellenan el espacio interior de la boquilla regeneradora, m3; K es el coeficiente de proporcionalidad, que depende del tipo de combustible, del tipo y de la dimensión de los elementos que transfieren calor, de la temperatura del aire y de los productos de la combustión en las ventanas de introducción y salida de la boquilla regeneradora, la duración del ciclo de trabajo del dispositivo de calentamiento del horno de llama, h; a es el coeficiente de exceso de aire, seleccionado en dependencia del régimen requerido de procesamiento térmico en el horno de llama el cual sobrepasa el valor de 2.0 y el cual se ajusta preferiblemente en el rango de hasta 6.0, magnitud adimensional ; Bi es el consumo de combustible (de gas o de combustible liquido) por quemados con a = 1 m3/¾. La boquilla regeneradora del horno de llama con calentamiento directo o indirecto (la primera variante de la boquilla) , calentado por parte de la mezcla combustida de combustible líquido o gaseoso y de aire calentado en una proporción determinada de combustible y de aire calentado, proporción que se caracteriza por el valor correspondiente del coeficiente de exceso de aire, que incluye un espacio interior con dos ventanas de introducción y salida, lleno con una capa de un volumen determinado de elementos que transfieren calor, se caracteriza porque el espacio interior de la boquilla regeneradora se llena con la capa de los elementos que transfieren calor, cuyo volumen corresponde a la correlación : V = K · a · Bl, donde: V es el volumen de la capa de los elementos que transfieren calor que llenan el espacio interior de la boquilla regeneradora, m3; K es el coeficiente de proporcionalidad, que depende del tipo de combustible, del tipo y de la dimensión de los elementos que transfieren calor, de la temperatura del aire y de los productos de la combustión en las ventanas de introducción y de salida de la boquilla regeneradora, de la duración del ciclo de trabajo del dispositivo de calentamiento del horno ardiente, h; a es el coeficiente de exceso de aire, seleccionado en dependencia del régimen requerido de procesamiento térmico en el horno de llama, el cual sobrepasa el valor de 2.0 y el cual se ajusta preferiblemente en el rango de hasta 6.0, magnitud adimensional; Bl es el consumo de combustible (de gas o de combustible liquido) , que le toca a una boquilla regeneradora con a = 1, m3/h. La boquilla regeneradora del horno de llama con calentamiento directo o indirecto (la segunda variante de la boquilla) , calentado con la mezcla combustida de combustible liquido o gaseoso y de aire calentado en una proporción determinada de combustible y de aire calentado, proporción caracterizada por el valor correspondiente del coeficiente de exceso de aire, incluyendo la boquilla regeneradora un espacio interior lleno de elementos de transferencia de calor y unido con un espacio de debajo de la carga situado bajo el espacio interno, y el espacio interior indicado tiene en la parte superior una ventana de introducción y de salida, y el espacio de debajo de la carga indicado tiene otra ventana de introducción y salida con una válvula de cierre, caracterizándose la boquilla porque el espacio interno que está lleno con los elementos de transferencia de calor está hecho en forma de varios, al menos dos, secciones ubicadas una sobre la otra, cada una de las cuales, a excepción de la más inferior, está unida con la sección que yace más abajo con ayuda de un espacio adicional de debajo de la carga ubicado entre estas secciones, cada uno de los espacios tiene una ventana adicional de introducción y salida con una válvula adicional de cierre, cada sección del espacio interno está llena con una capa de volumen determinado de elementos que transfieren calor, cuyo volumen total corresponde a la correlación: Vmax = K · cima* · Bi, donde: Vmax es el volumen total de las capas de los elementos que transfieren calor de todas las secciones del espacio interior de la boquilla regeneradora, m3; K es el coeficiente de proporcionalidad que depende del tipo de combustible, del tipo y de la dimensión de los elementos que transfieren calor, de la temperatura del aire y de los productos de combustión en las ventanas de introducción y de salida de la boquilla regeneradora, de la duración del ciclo de trabajo del dispositivo de calentamiento del horno de llama, h; otmax es el coeficiente máximo de exceso de aire de boquilla regeneradora, seleccionado en dependencia del imen requerido de procesamiento térmico en el horno de llama, el cual sobrepasa el valor de 2.0 y el cual se ajusta preferiblemente en el rango de hasta 6.0, magnitud adimensional ; Bi es el consumo de combustible (de gas o de combustible liquido) por boquilla regeneradora con a = 1 m3/h; En este caso, el máximo coeficiente de exceso de aire de la boquilla regeneradora y los coeficientes de exceso del aire para cada sección del espacio interior de la boquilla regeneradora se vinculan entre si mediante la correlación : O-max = ? O-i donde ai es el valor escogido del coeficiente de exceso de aire de la sección i del espacio interior de la boquilla regeneradora, magnitud adimensional; i es el número ordinal de la sección del espacio interior de la boquilla regeneradora, asume valores de 1 hasta n, y n es igual al número de las secciones del espacio interior de la boquilla regeneradora; El volumen de la capa de los elementos que transfieren calor, que llenan cada uno las secciones del espacio interior, corresponde a la correlación: donde Vi es el volumen de la capa de los elementos que transfieren calor de la sección i del espacio interior de la boquilla regeneradora, m3; la variable i y los miembros K, B1 se definieron arriba . La boquilla regeneradora del horno de llama (tercera variante de la boquilla) que se calienta con una mezcla combustible de combustible liquido o gaseoso y aire caliente con una correlación determinada de combustible y aire caliente que se caracteriza por un valor correspondiente del coeficiente de exceso de aire; la boquilla incluye un primer espacio interno, lleno con una capa de un volumen determinado de elementos de transferencia de calor, con dos ventanas de introducción y salida, la superior de las cuales está unida con la ventana superior de introducción y salida de la boquilla regeneradora, y la inferior tiene una primera válvula de cierre y la boquilla regeneradora se caracteriza porque está provista con, por lo menos, un espacio interno adicional, lleno de una capa con un volumen determinado de elementos de transferencia de calor, con su espacio de debajo de la carga y con ventanas superiores e inferiores de introducción y salida , la superior de las cuales está unida con la ventana superior de la introducción y salida de la boquilla regeneradora, y la inferior está provista con una válvula de cierre adicional, en este caso el volumen total de las capas de elementos de transferencia de calor de todos los espacios interiores de la boquilla regeneradora corresponde a la correlación: Vmax = K · Ctmax * ??G , Donde: Vmax es el volumen de las capas de los elementos de transferencia de calor de todos los espacios interiores de la boquilla regeneradora, m3; K es el coeficiente de proporcionalidad que depende del tipo de combustible, del tipo y tamaño de los elementos de transferencia de calor, de la temperatura del aire y de los productos de combustión en las ventanas de introducción y salida de la boquilla regeneradora, de la duración del ciclo de trabajo del mecanismo de calentamiento del horno de llama, h; ocmax es el coeficiente máximo de exceso de aire de la boquilla regeneradora que se elige dependiendo del régimen requerido del tratamiento térmico en el horno de llama, el cual sobrepasa el valor de 2.0 y se ajusta preferiblemente en el rango de hasta 6.0, magnitud adimensional ; Bi es el consumo de combustible (del gas o del combustible liquido) por boquilla regeneradora con a = 1, m3/h; En este caso el coeficiente máximo de exceso de aire de la boquilla regeneradora y los coeficientes de exceso de aire para cada espacio interior de la boquilla regeneradora se unen entre si por medio de la correlación : ¾ax = ? C ? , Donde ctmax es el valor elegido del coeficiente de exceso de aire del espacio interno i de la boquilla regeneradora, magnitud adimensional; i es el número ordinal del espacio interior de la boquilla regeneradora, asume los valores desde 1 hasta n, y n es igual al número de espacios interiores de la boquilla regeneradora; y el volumen de la capa de los elementos de transferencia de calor que llenan cada uno de los espacios internos corresponde a la correlación: Vi = K · ai · Bi, Donde Vi es el volumen de la capa de los elementos de transferencia de calor del espacio interno i de la boquilla regeneradora, m3; la variable i y los miembros K, Bi se definieron arriba .

La novedad de todos los métodos y los dispositivos propuestos se refleja en los nuevos rasgos técnicos introducidos a los prototipos y los cuales se relacionan con el suministro de valores del coeficiente de exceso de aire a los cuales superan el valor de 2.0 y se establecen principalmente en el rango de hasta 6.0. Para los métodos estos nuevos rasgos técnicos son los nuevos regímenes de realización de los métoso propuestos, y para los dispositivos son las nuevas particularidades de diseño descritas funcionalmente para el sistema de calentamiento del aire del horno de llama según la primera variante del dispositivo de calentamiento o que caracterizan (para las otras variantes de los dispositivos) el volumen de los elementos que transfieren calor situados en los espacios interiores (o secciones) de las boquillas regeneradoras de los hornos de llama. Con base en los datos obtenidos por los autores de la presente invención, presentamos a continuación un resultado técnico nuevo, inesperado desde el punto de vista del estado de la técnica, no pronosticado antes, de usar las respuestas técnicas propuestas que llevan a cabo una combustión de combustible con valores altos del coeficiente de exceso de aire (a mayor que 2) en los hornos con calentamiento directo e indirecto. El interesante resultado técnico obtenido permite contemplar de manera nueva la eficiencia de los métodos existentes para combatir la formación de costra, la decarburacion y la hidrogenaciónM de metales e indica sobre la existencia de enfocar de manera compleja la resolución de estos problemas . El uso de todas las variantes propuestas del método y de los dispositivos para el tratamiento térmico en un horno de llama con calentamiento directo o indirecto de metales y de piezas (lingotes, materia prima semipreparada, etc.) de acero y de metales no ferrosos, en particular, de aleaciones de titanio, garantiza, como se ha mostrado en los ejemplos de realización del método, mencionados abajo, que se disminuya considerablemente la merma de metal, en comparación con el prototipo: para el acero St 10 hasta 40 %, para la aleación de titanio Ti -6 Al - 4V casi en 2.5 veces. El nivel disminuido de merma del metal al calentarse según la invención propuesta es conmensurable con el nivel de merma que se obtiene al calentar en un horno eléctrico en atmósfera de aire; sin embargo, el coste especifico de los gastos de calentamiento de 1 tonelada de las piezas calentando los hornos con gas natural es varias veces más bajo que el coste especifico de calentamiento eléctrico [M. A. Kasenkov, indicado arriba, p. 434-435, también el articulo "Problemas del ahorro de energía al calentar piezas de aleaciones de titanio y de aluminio antes del tratamiento con presión", Kazjaev M.

D, Markin V. P., Lisienko V. G, Loshkarev N. B, Kiselev E. B, Saveliev V. A, Tsimerling B, Ya, coompendio Termofísica e informática en la metalurgia: problemas y logros, Materiales de la conferencia internacional por el aniversario 300 de la metalurgia en los Urales, para los 80 años de la facultad metalúrgica y la cátedra "Termofísica e informática en la metalurgia", Ekaterinburgo, 2000, p. 265-272] Se garantiza, además, la disminución de la hidrogenación de los metales y sus aleaciones, por ejemplo, titanio y aleaciones de titanio, magnesio y aleaciones de magnesio, acero. El resultado técnico indicado en los métodos y los dispositivos propuestos para calentamiento directo e indirecto se logra por cuenta del suministro de la composición correspondiente de la atmósfera (de la fase gaseosa) de los productos de combustión de la mezcla de aire caliente con combustible líquido o gaseoso con los valores propuestos del coeficiente de exceso de aire a que superan el valor de 2.0. En particular, la reducción revelada de la concentración (presión parcial) de los vapores de agua, incluso al aumentar la concentración (presión parcial) del oxígeno, es la causa de la reducción de la merma y de la hidrogenación de los metales . El uso de los métodos y de los dispositivos propuestos en los hornos de llama con calentamiento directo para la fusión de metales no ferrosos permitirá aumentar también el rendimiento del metal adecuado por cuenta de la reducción de la merma. El uso de los métodos y los dispositivos propuestos en los hornos de llama con calentamiento indirecto por cuenta de la disminuición de merma de las paredes de las muflas (de los tubos de radiación, de los crisoles) garantiza el aumento en la duración del servicio de las muflas y también la disminuicón correspondiente de los gastos de operación y de los costes del tratamiento térmico de metales. Mediante los métodos y los dispositivos propuestos, en el tratamiento térmico de los productos metálicos y no metálicos en los hornos de llama con calentamiento directo o indirecto, con un coeficiente de exceso del aire mayor que 2.0, tiene lugar una alimentación de volúmenes aumentados del aire al espacio calentado del horno o al tubo de radiación. Al mismo tiempo, debido al aumento de la velocidad del movimiento de los productos de combustión en el espacio calentado del horno y en el tubo de radiación se incrementa el componente de convección del intercambio térmico. Esto ocasiona la reducción del tiempo de transmisión de calor de los productos de combustión a las piezas procesadas en los hornos de llama, y el aumento de la productividad del horno. La reducción del tiempo de calentamiento garantiza la disminuicón adicional de la merma, de la descarburación y de la hidrogenación de los metales calentados . Debido al coste disminuido del tratamiento térmico de metales durante el calentamiento con llama y a la conmensurabilidad lograda de los niveles de merma en los metales obtenidos por medio de los métodos propuestos y por medio del método conocido de calentamiento en un horno eléctrico en atmósfera de aire, se garantiza la ampliación del campo de aplicación del método propuesto y de los dispositivos que lo realizan, el reemplazo del método conocido de procesamiento térmico de metales en hornos eléctricos por el método propuesto. La segunda variante del método de tratamiento térmico de metales en el horno de llama con calentamiento directo o indirecto (calentamiento de tres etapas con valor variable de a) es más económica en comparación con la primera variante que consiste en una etapa (con valor constante de a) . En la primera etapa de la realización de la segunda variante del método, al calentar hasta una temperatura intermedia, cuando la temperatura de la superficie del metal es bastante baja (por ejemplo, para el acero es no mayor que 650-800°C) y el proceso de oxidación transcurre de manera débil, no es conveniente aumentar el valor del coeficiente de exceso de aire y gastar energía eléctrica en la alimentación-evacuación de las cantidades aumentadas de aire y de los productos de combustión. Con el aumento de la temperatura en la segunda y tercera etapas del método (calentamiento hasta la temperatura de trabajo y el templado a la temperatura de trabajo) crece la merma (prácticamente de manera exponencial) y se debe actuar contra ésta por medio del aumento del valor del coeficiente de exceso de aire a y la alimentación al quemador de una cantidad adicional correspondiente de aire calentado. Al mismo tiempo, los gastos en energía eléctrica se cubren por el efecto de disminuición de oxidación del metal en el horno y el aumento correspondiente del rendimiento del metal adecuado. Un efecto análogo también tiene lugar con el tratamiento térmico de metales hidrogenados. La primera variante del dispositivo de calentamiento del horno de llama con calentamiento directo o indirecto es la más general de los dispositivos propuestos, que garantiza la posibilidad de lograr el objetivo planteado debido a que el sistema de calentamiento del aire y su alimentación a cada boquilla en la cantidad necesaria se ejecuta debido al diseño asegurando la posibilidad del calentamiento y la alimentación de aire en una cantidad que asegura el valor del coeficiente de exceso de aire, el cual sobrepasa el valor de 2.0 y se estable principalmente en el rango de hasta 6.0. Esta variante prevé el uso en el horno de llama de por lo menos un quemador, al cual puede suministrarse una alimentación de aire calentado tanto por medio de las boquillas regeneradoras que trabajan por turnos en un régimen de impulso, como usando un recuperador o calentador eléctrico para el calentamiento del aire en un régimen continuo . La segunda variante del dispositivo de calentamiento del horno de llama con calentamiento directo o indirecto corresponde a un diseño óptimo del horno de llama que resuelve el problema de la invención, diseño que incluye dos quemadores que trabajan alternamente para la combustión del combustible, dos boquillas regeneradoras y un sistema de control y conmutación que ejecuta el trabajo alterno de cada boquilla regeneradora para el calentamiento de aire suministrado a los quemadores (régimen cíclico de impulso de trabajo), cada una las boquillas garantiza la realización de los métodos propuestos para calentar el horno de llama con el coeficiente de exceso de aire a que sobrepasa el valor de 2.0 (preferiblemente hasta 6.0). La tercera variante del dispositivo de calentamiento del horno de llama con calentamiento directo o indirecto corresponde aun diseño del horno de llama que resuelve el problema de la invención, el cual incluye dos quemadores que funcionan alternadamente para la combustión de combustible, dos boquillas regeneradoras y válvulas de cierre (dos de tres entradas o una de cuatro entradas), que son una de las realizaciones del sistema de conmutación el cual garantiza el trabajo alternado de cada boquilla regeneradora para calentar el aire alimentado a los quemadores en un régimen cíclico de impulso; cada una de las boquillas garantiza la realización de los métodoos propuestos para el calentamiento del horno de llama con un coeficiente de exceso de aire a que supera el valor de 2.0 (preferentemente de hasta 6.0). Las variantes propuestas de boquilla regeneradora del horno de llama con calentamiento directo o indirecto son los elementos (partes) , que garantizan la resolución del problema planteado, del horno de llama propuesto para el calentamiento de metal. La primera variante de la boquilla regeneradora corresponde al más general de los diseños propuestos de tales boquillas, el cual garantiza la ejecución de los métodos propuestos de calentamiento del horno de llama con calentamiento directo o indirecto con un coeficiente de exceso de aire a que sobrepasa el valor de 2.0 (preferentemente hasta 6.0) con un volumen, indicado en las reivindicaciones, de elementos de transferencia de calor en el espacio interno de la boquilla. La segunda variante de la boquilla regeneradora representa un diseño de la boquilla regeneradora con la ubicación, unas sobre otras, de varias secciones, llenas con elementos de transferencia de calor, del espacio interno de la boquilla regeneradora, unidas entre si por espacios adicionales de debajo de la carga, de modo que las secciones indicadas están ubicadas secuencialmente una con respecto de otra y del paso a través de la boquilla de flujo del aire caliente o de los productos de combustión, que se enfrian, de la mezcla combustida de combustible y aire con un volumen indicado de elementos de transferencia de calor en cada sección del espacio interno de la boquilla. La existencia de una ventana de introducción y salida en cada cada espacio adiconal de debajo de la carga de cada sección, con una válvula de cierre, garantiza la posibilidad de incluir una u otra secuencia de las secciones al trabajo y, correspondientemente, el uso de la boquilla regeneratica en la segunda variante del método propuesto con coeficientes diferentes de exceso de aire a, incluyendo valores que sobrepasan el valor de 2.0 (preferiblemente hasta 6.0) La tercera variante de la boquilla regeneradora es un diseño de boquilla regeneradora con una ubicación paralela de, uno con respecto de otro y del paso de los flujos de gas, espacios internos de la boquilla regeneradora, llenos de elementos de transferencia de calor, cada uno de los cuales tiene su espacio por debajo de la carga y una ventana de introducción y salida con una válvula de cierre. La presencia de la válvula de cierre asegura la posibilidad de incluir y excluir del proceso de calentamiento de aire a cualquiera de los espacios internos de la boquilla; es decir, la posibilidad de aplicar esta boquilla con diferentes valores del coeficiente de exceso de aire a que incluso sobrepasan el valor de 2.0 (preferentemente hasta 6.0), variables en el proceso de realización de la segunda variante del método propuesto. De este modo, la segunda y tercera variantes de la boquilla regeneradora pueden ser usadas al realizar la segunda variante del método de tratamiento térmico de los metales en el horno de llama con calentamiento directo o indirecto que incluye un calentamiento de tres etapas con un valor variable de a. El uso de tales boquillas regeneradoras al calentar con un valor variable del coeficiente de exceso de aire a disminuye la inercia térmica de la boquilla con el cambio de coeficiente a, puesto que el diseño de estas boquillas garantiza el cambio de la cantidad del coeficiente a por medio del cambio físico del volumen de los elementos de transferencia de calor de la boquilla que están funcionando. Esto reduce la influencia del aire calentado en la boquilla sobre la temperatura en el horno, garantiza el aumento de la estabilidad de mantenimiento del régimen establecido de temperatura para el tratamiento térmico de metal.

Breve descripción de los dibujos La invención se ilustra por medio de los dibujos: Figura 1: es el diagrama de bloques del dispositivo para calentamiento del horno de llama con calentamiento directo para la realización de la primera y segunda variantes del dispositivo de la invención con las boquillas regeneradoras según la primera variante de su realización; figura 2: es el gráfico de la dependencia entre la merma de metal (eje de las ordenadas, g/cm2) y el coeficiente de exceso de aire a (eje de las abscisas, magnitud adimensional) al calentar muestras de acero St 10; figura 3: es el gráfico de la dependencia de la concentración de oxigeno 02, gas carbónico C02 y vapores del agua H20 ¦ (eje de ordenadas, %) del coeficiente de exceso de aire a (eje de abscisas, magnitud adimensional) ; figura 4 : es el gráfico de la dependencia de la merma de metal (eje de las ordenadas, g/cm2) del coeficiente de exceso de aire a (eje de las abscisas, magnitud adimensional) al calentar muestras de la aleación de titanio Ti - 6 Al - 4V; figura 5: es el gráfico de la dependencia del volumen de los elementos de transferencia de calor de la boquilla regeneradora en forma de esferas de corindón con un diámetro de 20 mm (eje de las ordenadas, m3) del consumo de combustible, en este caso, de gas natural (eje de las abscisas, m3/h) con valores del coeficiente de exceso de aire dentro de los limites entre 2.0 hasta 7.0; figura 6: es el diagrama de bloques simplificado del dispositivo de calentamiento del horno de llama con calentamiento directo según la tercera variante, con dos quemadores, dos boquillas regeneradoras, cada una de las cuales está hecha según la primera variante de boquilla regeneradora, y con una válvula de cierre de cuatro pasos en el sistema de conmutación; figura 7: es el esquema de la boquilla regeneradora según su segunda variante con la ubicación consecutiva y conexión entre sí de las secciones del espacio interior de la boquilla regeneradora para trabajo con coeficientes de exceso de aire a distintos, variables durante el trabajo; figuras 8a y 8b: es el esquema de la boquilla regeneradora según su tercera variante con una ubicación paralela entre si de los espacios interiores de la boquilla regeneradora para trabajo con coeficientes de exceso de aire a distintos, variables durante el trabajo, figura 9: es el dispositivo de calentamiento del horno de llama con calentamiento indirecto con un tubo de radiación; figura 10: es el dispositivo de calentamiento del horno de llama con calentamiento indirecto con un crisol; figura 11: es la parte izquierda del esquema de la instalación experimental para la realización del método propuesto; figura 12: es la parte derecha del esquema de la instalación experimental para la realización del método propuesto .

La mejor variante de realización de la invención El horno 1 representado en la figura 1 para el tratamiento térmico de metal que funciona con un valor constante, no variable durante el tratamiento térmico, del coeficiente de exceso de aire, corresponde a la primera y segunda variantes del dispositivo de calentamiento del horno de llama con calentamiento directo, el cual incluye dos quemadores, dos boquillas regeneradoras, cada una de las cuales está hecha según la primera variante de la boquilla regeneradora, y dos válvulas de cierre de tres pasos en el sistema de control y conmutación. Al mismo tiempo, se realiza óptimamente la primera variante del método propuesto para el tratamiento térmico de metal con un valor constante de coeficiente de exceso de aire a, no variable durante el tratamiento térmico . El horno 1 se encuentra puesto sobre la base 2 y contiene un dispositivo de calentamiento que incluye un espacio a calentar (que es el mismo de trabajo) 3, en el que se encuentra ubicada una plataforma (solera) 5 sobre ruedas (carriles) o rodillos 4, con el metal 6 a tratar térmicamente. En el horno 1 pueden cargarse para el tratamiento térmico piezas de metales ferrosos y no ferrosos y sus aleaciones. Para garantizar la hermetización del espacio calentado 3 entre la plataforma 5 y la pared del espacio calentado 3 se tienen cerraduras (cerrojos) de arena 7. El dispositivo de calentamiento contiene quemadores ubicados en la mamposteria del horno 1: a la izquierda, el primer quemador 8, a la derecha el segundo quemador 9. Cada quemador (8, 9) contiene un piedra de quemador (10, 11 respectivamente), un dispositivo encendedor (no se muestra en el dibujo) y un canal (toberas de gas) 12, 13 de alimentación del combustible gaseoso, que se une a través de una válvula controlada de cierre de dos pasos 14, 15 con un canal 16 (tubería general) de alimentación de combustible gaseoso al horno 1. En el diseño descrito del horno de llama 1, la ventana de salida (piedra del quemador) 17, 18 de cada quemador 8, 9, con el quemador encendido, es la fuente de llama del quemador, y con la boquilla apagada desempeña el papel de ventana de salida de los productos calientes de combustión del espacio de trabajo 3 (calentado) del horno 1. En la mamposteria del horno 1 se encuentran instaladas dos boquillas regeneradoras: a la izquierda con respecto del eje vertical de simetría del horno está la boquilla 19, a la derecha está la boquilla 20. Cada uno las boquillas 19, 20 está hecha en forma de una cámara revestida con un espacio interior 21, 22 lleno de elementos de transferencia de calor tales como, por ejemplo, una capa de esferas de corindón o de metal. El espacio interior 21, 22 de cada boquilla 19, 20 tiene una ventana superior de introducción y salida 23, 24 y una ventana inferiro de introducción y salida 25, 26. Los elementos que transfieren calor dentro del espacio interior 21 (22) de cada boquilla 19 (20) yacen sobre una rejilla, bajo la cual se encuentra el espacio de debajo de la carga con la ventana inferior 25 (26) de introducción y salida. Cada una de las boquillas regeneradoras 19 (20) mostradas en la figura 1 se refiere a la primera variante de la boquilla como invención. Está hecha por diseño de tal manera que en el espacio interior 21 (22) contiene un volumen de elementos que transfieren calor el cual corresponde a la invención y el cual garantiza el valor requerido del coeficiente de exceso de aire mayor que 2.0 encontrándose preferiblemente, en el rango de hasta 6.0. En estas boquillas (19, 20) no están previstos medios para el cambio del volumen indicado de elementos de transferencia de calor directamente durante el tratamiento térmico de metal. En un ciclo de trabajo del dispositivo de calentamiento del horno de llama, cada una de las boquillas 19, 20 es el medio para que los productos calientes de la combustión calienten a los elementos de transferencia de calor que son, en particular esferas de corindón; en otro ciclo son el medio para que los elementos de transferencia de calor calienten el aire calentado en el ciclo anterior. Para garantizar la posibilidad de tal trabajo de las boquillas, la ventana superior de introducción y salida 28 (24) de la boquilla 19 (20) está unida con ayuda del canal 27 (28) con el canal 12 (13) del quemador 8 (9) y a través de este canal con la ventana de salida 17 (18) del quemador 8 (9) . La ventana inferior de introducción y salida 25 (26) de la boquilla 19 (20) con ayuda del racor 29 (30) está unida a través de la válvula de cierre de tres pasos controlada 31 (32) con el canal 33 de alimentación de aire "frió", no calentado, desde el exterior (no se muestran la fuente del aire ni el ventilador) , y con el canal 34 de salida de los productos enfriados de combustión el cual está unido con una bomba de humo y una chimenea (no se muestra en el dibujo) . La válvula de cierre 14 (15) tiene dos estados: abierto y cerrado. En el estado abierto, la válvula 14 (15) asegura la alimentación de combustible gaseoso desde el canal 16 al quemador 8 (9); en el estado cerrado, la válvula 14 (15) suspende la alimentación de combustible a la boquilla y al mismo tiempo obstaculiza la salida de los productos de combustión que llegan a la ventana 17 (18) boquilla del quemador 8 (9) desde el espacio calentado 3 del horno 1 y y dirige estos productos de combustión a través del canal 27 (28) y de la ventana superior de introducción y salida 23 (24) hacia el espacio interior 21 (22) de la boquilla 19 (20) . La válvula de cierre de tres pasos 31 (32) tiene también dos estados: el primero y el segundo. En el primer estado, la válvula 31 (32) asegura la unión de la ventana inferior de introducción y salida 25 (26) de la boquilla 19 (20) a través del racor 29 (30) con el canal 34 de salida de los productos enfriados de combustión desde la boquilla 19 (20) . En el segundo estado, la válvula 31 (32) asegura la unión de la ventana inferior de introducción y salida 25 (26) de la boquilla 19 (20) a través del racor 29 (30) con el canal de 33 de alimentación de aire frió a las boquillas 19, 20. El canal 27 (28) de la boquilla 19 (20) con el quemador encendido, respectivamente, 8 (9) sirve para la alimentación de aire calentado desde la boquilla 19 (20) al quemador 8 (9), y con la boquilla desconectada 8 (9) por el canal 27 (28) se hacen pasar los productos de la combustión a la boquilla 19 (20) desde el espacio de trabajo 3 de horno 1. De este modo, el aire calentado en el espacio interior 21, 22 de la boquilla 19, 20 se mueve en cada boquilla de abajo hacia arriba (según la figura 1), y los productos calientes de combustión se mueven de arriba abajo en el espacio interior 21, 22 de la boquilla 19, 20. Para la limpieza de los elementos de transferencia de calor de la costra y su remoción de la boquilla 8 (9) en la parte inferior de cada boquilla está prevista una ventana 35 (36) , y en la parte superior de cada boquilla hay una escotilla 37 (38) para el llenado de nuevos elementos de transferencia de calor. La remoción o el llenado de los elementos que transfieren calor por las escotillas 37 (38) y las ventanas 35 (36) requiere un tiempo aproximadamente de 20-30 minutos y se realiza prácticamente de manera habitual durante el mantenimiento del horno 1 en las pausas entre las operaciones de tratamiento térmico de metal. Para el control del trabajo del dispositivo de calentamiento del horno 1 hay un bloque de control 39, cuyas salidas 40, 41, 42 y 43 están unidas a las entradas de control de las válvulas, respectivamente, 31, 14, 15 y 32. Para asegurar el encendido sincrónico con la alimentación de combustible a los quemadores 8, 9 de la mezcla de combustible y de aire calentado, el bloque de control 39 tiene unas uniones correspondientes con los dispositivos de encendedor de los quemadores 8, 9 (no se muestra en la figura 1) . El bloque de control 39 establece los ciclos del funcionamiento de los quemadores 8, 9 y de las boquillas regeneradoras 19, 20.

El sistema del calentamiento del aire y su alimentación al quemador 8 (9) en la cantidad necesaria incluye en este caso el canal 33 de alimentación de aire desde el exterior, el canal 34 de salida hacia afuera de los productos enfriados de combustión y dos boquillas regeneradoras 19, 20, cada una de las cuales tiene un espacio interior 21, 22 con dos ventanas de introducción y de salida 23, 25 y 24, 26, lleno con un volumen determinado de una capa de esferas de corindón como elementos de transferencia de calor. Las ventanas de introducción y salida 23 - 26 de las boquillas regeneradoras 19, 20 están unidas del modo indicado arriba con el canal 33 de alimentación de aire desde el exterior, con la ventana de salida 17, 18 del espacio calentado del horno 1, con los quemadores 8, 9 y con el canal 34 de salida de los productos enfriados de combustión. Los detalles de la ejecución de la mejor variante de la invención, el llenado de las boquillas regeneradoras con los elementos de transferencia de calor, los cálculos de los parámetros de las boquillas regeneradoras y el trabajo del dispositivo se indican abajo .

Otras variantes de la realización de la invención El sistema de control y conmutación del dispositivo de calentamiento del horno de llama según la segunda variante (figura 1) incluye el bloque de control 39 y las válvulas 14, 15, 31, 32 y está destinado a la realización de las uniones necesarias de los canales 33, 34 arriba indicados con las ventanas mencionadas de las boquillas 19, 20 y el mantenimiento de un régimen de impulso de trabajo de las boquillas regeneradoras 19, 20 y los quemadores 8, 9. El sistema de control y conmutación hecho de esta manera asegura la posibilidad de que los quemadores 8 (9) y las boquillas regeneradoras 19 (20) desempeñen funciones variables cíclicamente. A saber, se garantiza que en un ciclo del trabajo del dispositivo de calentamiento del horno de llama de 1 cada una de las boquillas regeneradoras indicadas desempeñe la función de medio para que los productos calientes de la combustión calienten a los elementos de transferencia de calor, y en el otro ciclo la función del medio para que los elementos de transferencia de calor calienten al aire calentado en el ciclo anterior. También se asegura que en un ciclo de trabajo del dispositivo de calentamiento del horno de llama de 1 cada uno de los quemadores desempeñe la función de quemador, y en el otro ciclo la función de ventana de salida de los productos de combustión desde el espacio calentado. En calidad de elementos de transferencia de calor cargados en el espacio interior 21, 22 de las boquillas 19, 20, en un ejemplo concreto de la realización del dispositivo (tambén como en la mejor variante de realización de la invención, como se indica arriba) , se usan esferas de corindón con un diámetro de 20 mm fabricadas a partir de un orHeynopa clasificado con alto contenido de refractario hiperaluminoso (AI2O3 hasta 96-98%) . La forma esférica y el diámetro de los elementos de transferencia de calor se encuentran dentro de los limites de 18 hasta 23 mm lo cual suministra una transferencia máxima de calor con una mínima resistencia hidráulica de la boquilla y con gastos mínimos de energía eléctrica en el movimiento del aire y de los productos de combustión [ I . . Distergeft, G.M. Druzhinin, P.S. Maslov. Sobre la cuestión de la elección del diámetro óptimo de esferas para la boquilla del sistema regenerador de calentamiento de los hornos caloríferos. Unidades automatizadas de horno y tecnologías que ahorran energía en la metalurgia. Materiales de la 2 conferencia científica-práctica en metalurgia. 2-5 de diciembre 2002, , p. 142-144]. Conforme a los datos de una serie de investigadores nacionales y extranjeros las esferas de corindón son más eficaces desde el punto de vista de la temperatura máxima de calentamiento del aire con un volumen minimo de la boquilla a ocuparse. El volumen requerido de la capa de esferas de corindón con las que se llena el espacio interior 21, 22 de cada boquilla 19, 20, corresponden a la correlación: V = K · a · Bi, (1) donde: V es el volumen de la capa de elementos de transferencia de calor, que llenan el espacio interior de la boquilla regeneradora, m3; K es el coeficiente de proporcionalidad, que depende del tipo de combustible, de tipo y de la dimensión de los elementos de transferencia de calor, de la temperatura del aire y de los productos de combustión en las ventanas de introducción y salida de la boquilla regeneradora, de la duración del ciclo de trabajo del dispositivo de calentamiento del horno de llama, h; a es el coeficiente de exceso de aire, seleccionado en dependencia del régimen requerido de procesamiento térmico en el horno de llama, el cual sobrepasa el valor de 2.0 y el cual se establece preferiblemente en el rango de hasta 6.0, magnitud adimensional; Bi es el consumo de combustible (de gas o de combustible liquido) por quemador con a = 1, m3/h. El coeficiente de proporcionalidad K = 0.00097±20%, h con las siguientes condiciones: - el combustible es gas natural; los elementos de transferencia de calor son esferas de corindón de 20 mm de diámetro; - el calentamiento del aire en la boquilla 20 (19) desde la temperatura 20 °C en la ventana inferior de introducción y de salida 26 (25) hasta una temperatura de 700÷1250°C en la ventana superior de introducción y de salida 24 (23) de las boquillas 20 (19); - la temperatura de los productos de combustión 19 (20), enfriados en la boquilla llega a 900 ÷ 1450°C en la ventana superior de introducción y salida 23 (24) y 200°C en la ventana inferior de introducción y salida 25 (26) de esta boquilla 19 (20); - la duración del ciclo de trabajo del dispositivo de calentamiento del horno de llama es de 30-45 segundos La duración del ciclo de trabajo del dispositivo de calentamiento del horno de llama es igual al tiempo, durante el cual a través de una de las boquillas regeneradoras (por ejemplo, 20) pasa un flujo de aire calentado dirigido a uno de los quemadores (respectivamente, 9) , en el cual este aire se combuste en mezcla con el combustible. En este mismo tiempo de duración de un ciclo a través de otro quemador (8) del espacio calentado 3 del horno de llama 1 se evacúan los productos de combustión, los cuales pasan a través de otra boquilla regeneradora (19), calentándola sus elementos de transferencia de calor, después de lo cual los productos enfriados de combustión se llevan a un sistema de chimenea (canal 33) . Al usar el horno de llama 1 según la figura 1, la temperatura en el espacio calentado 3 es prácticamente igual a la temperatura de los productos de combustión en la ventana superior de introducción y salida 23 (24) de la boquilla 19 (20) a consecuencia de la transmisión directa de los productos de combustión desde el espacio calentado 3 a la boquilla 19 (20) a través del quemador 8 (9) y un canal corto 27 (28). Con otro diseño del horno de llama y un alargamiento del canal (27, 28), la temperatura de los productos de combustión a la entrada de la boquilla regeneradora puede ser respectivamente más baja que la temperatura en el espacio calentado del horno (no se muestra en las figuras 1 a 12) . En otras condiciones iguales para los elementos de transferencia de calor de otro tipo hechos en forma de mamposteria de ladrillo, el valor del coeficiente de proporcionalidad considerado será 15-20 veces más para el de las esferas de corindón arriba indicadas (0.01455÷0.0194±20% h) [Yu.Ya. Abramenkov, T.S.Sysoeva, Análisis teórico de la aplicación del aprovechamiento regenerador centralizado de calor para hornos caloríferos, Ministerio de Educación y Ciencia de Ucrania / Academia Nacional Metalúrgica de Ucrania, Dniepropetrovsk, 2002, p. 186-195]. Es decir, el volumen de la boquilla regeneradora aumenta en el mismo número de veces . La definición del valor del coeficiente de proporcionalidad K se realiza dependiendo de la temperatura del aire y de los productos de combustión en las ventanas de introducción y de salida de la boquilla regeneradora y de la duración del ciclo de trabajo del dispositivo de calentamiento del horno de llama, tomando en cuenta los datos disponibles [por ejemplo, I .M. Distergeft, G . M . Druzhinin, V I . Shcherbinin, Experiencia de VNIIMT en la elaboración de sistemas regeneradores de calentamiento para los unidades metalúrgicas, "Acero", 2000, N'7, p. 86] . De aquí en adelante en la descripción se usa el valor de coeficiente de proporcionalidad K = 0.00097 h, correspondiente a las condiciones arriba indicadas.

Poniendo en la correlación (1) el valor indicado arriba de K, el valor establecido Bl y el valor requerido a, se obtiene la cantidad buscada V de volumen de una capa de elementos de transferencia de calor instalados en el espacio interior 21 (22) de la boquilla 19 (20) . En el gráfico de la figura 5 se citan valores de las cantidades de los volúmenes de los elementos de transferencia de calor para los diferentes valores Bi y a. En particular, al consumir gas natural a 80 m3/h para garantizar a = 3.0, el volumen V de la capa de elementos de transferencia de calor es igual a 0.232 m3. Y con un a = 6.0 el volumen V buscado es igual a 0.46 m3. El volumen V de la capa de los elementos de transferencia de calor es el volumen de trabajo (útil) de la boquilla regeneradora 19 (20) e incluye en si, en este caso, tanto el volumen de los elementos de transferencia de calor como los intervalos entre ellos. Al consumir (combustión) gas natural a 20 m3/h por quemador, el volumen de los elementos de transferencia de calor para diferentes coeficientes a es igual: a) a = 1. o, V = 9.7 ? 10 - 5 ? 1.0 ? 20 = = 0.0194 ™m3; . b) a = 3. o, V = 9.7 ? 10 " 5 ? 3.0 ? 20 = 0.0582 ™m3; . c) a = 4. 2, V = 9.7 ? 10 " 5 ? 4.2 ? 20 = 0.082 m ™3; . d) a = 6. o, V = 9.7 ? 10 " 5 ? 6.0 20 = 0.120 m3 En el caso de consumo de gas natural por quemador en una cantidad de, por ejemplo, 40 m3/h al trabajar con un coeficiente a = 3.0 el volumen buscado de los elementos de transferencia de calor es igual a 0.116 m3. El volumen V de la capa de los elementos de transferencia de calor es igual al producto de la sección transversal del espacio interior de la boquilla regeneradora por la altura de la capa de los elementos de transferencia de calor: V = S-H (2) donde: S es el área de la sección transversal del espacio interior de la boquilla regeneradora, m2; H es la altura de la capa de los elementos de transferencia de calor en el espacio interior de la boquilla regeneradora, m. Para la realización de la presente invención en el horno 1 que tiene una boquilla regeneradora (19, 20) concreta con una sección transversal conocida fija S, se determina la altura necesaria de la capa de los elementos de transferencia de calor mediante la correlación: H = K · a · Bi / S , (3) donde K, a, Bl y S son magnitudes definidas arriba.

Con valores altos requeridos del coeficiente de exceso de aire, es decir, con grandes consumos de aire, para la disminución de la resistencia hidráulica al movimiento del aire en la boquilla regeneradora, 19, 20, hasta valores de 300÷400 mm de la columna de agua y la disminución de la potencia utilizada del medio de tiro para alimentación del aire, la altura H de la capa de las esferas se limita por un valor igual a 0.6÷0.7 M, haciendo la cámara de revestimiento de la boquilla con una sección transversal S aumentada, que corresponde a la correlación : S = K · a · Bi / H , (4) Donde todas las magnitudes se definieron arriba. Las correlaciones (3), (4) son análogas de la correlación (1) y se usan en los casos necesarios en vez de la correlación (1) al calcular el volumen de la capa de los elementos de transferencia de calor en las boquillas 19 (20) a través de los parámetros del volumen (el área, la altura) . La determinación del área necesaria de sección transversal S de la boquilla regeneradora y de la altura H de la capa de los elementos de transferencia de calor se realiza tomando en cuenta su influencia en las características de la boquilla regeneradora [ I . M . Distergeft y otr., Sistemas regeneradores de calentamiento para los hornos caloríferos en la producción de laminación y de forja (Historia del desarrollo, teoría y práctica), Compendio de trabajos científicos, termotecnología metalúrgica, tomo 5, Ministerio de Educación y Ciencia de Ucrania / Academia Nacional metalúrgica de Ucrania, Dniepropetrovsk, 2002, p. 47÷48] . El cálculo del volumen requerido de los elementos de transferencia de calor según la correlación (1) se hace en dependencia del consumo de combustible Bi, es decir, de la cantidad de combustible, alimentado al quemador 8 (9) por la unidad de tiempo. El consumo de aire, alimentado en este caso a la boquilla regeneradora 19 (20), depende del tipo y de la cantidad de combustible que se combuste en el quemador por unidad de tiempo y se determina mediante un método conocido. En caso de usar en calidad de combustible, por ejemplo, mezclas de gases de alto horno y natural (valor calórico de 2000 kcal/m3) , con ot=1.05- 1.15 se alimenta aire al quemador en una cantidad de 2.25 veces más en volumen que combustible. Al usar en calidad de combustible gas natural, el consumo del aire que asegura a de manera análoga, es diez veces mayor del consumo del gas natural consumido. Por ejemplo, al consumir gas natural 80 m3/h a por la boquilla, la cantidad del aire dada en la boquilla, es igual a 80 x 10 = 800 m3/n. En caso de ser necesario garantizar el funcionamiento del horno 1 con diferentes valores del coeficiente de exceso de aire, variables durante el proceso, (realización de la segunda variante del método propuesto) , que se encuentran, por ejemplo, en los limites entre 2.5y 4.5, el volumen V de la capa de los elementos de transferencia de calor, dispuesta en la boquilla regeneradora 19 (20), se determina según la correlación (1) para el valor máximo requerido de a igual en este caso a 4.5. Los cambios requeridos del coeficiente de exceso de aire durante el trabajo del horno 1 con las boquillas regeneradoras 19, 20 (figura 1) , que tienen un volumen fijo de elementos de transferencia de calor, pueden suministrarse, por ejemplo, cambiando la cantidad de aire alimentada a la boquilla regeneradora (19, 20) en la unidad de tiempo por el canal 33 por medio de un regulador correspondiente o un ventilador con convertidor de tiristor (no se muestra en la figura 1) .

En la figura 7 se muestra la ejecución y la conexión del dispositivo de calentamiento del horno de llama según la figura 1 de la boquilla regeneradora 44, realizada según la segunda variante de la boquilla, lo cual garantiza la posibilidad de la regulación del valor del coeficiente de exceso de aire directamente durante el tratamiento térmico de metal (la segunda variante del método propuesto de tratamiento térmico de metal) . La boquilla regeneradora 44 (figura 7) se incluye en el dispositivo de calentamiento de manera similar a la boquilla 19 (figura 1).

La boquilla regeneradora 44 (figura 7) contiene tres secciones 45, 46 y 47 del espacio interior de esta boquilla llenas de elementos de transferencia de calor, instaladas una debajo de la otra, de tal manera que el espacio interior completo (máximo) de la boquilla 44 se compone de todas las tres secciones indicadas. La sección superior 45 y la sección media 46 también se unen entre si por el espacio adicional 48 que está bajo la carga. La sección media 46 y la sección inferior 47 también se unen entre si por el espacio adicional 49 que está bajo la carga. La sección inferior 47 tiene su espacio 50 por debajo de carga. Cada espacio 48, 49 y 50, por debajo de carga, tiene su ventana de introducción y salida, respectivamente, 51, 52 y 53, provistas a su vez de una correspondiente válvula de cierre 54, 55 y 56. La ventana de introducción y salida de la sección superior 45 es la ventana superior de introducción y de salida 57 de la boquilla 44. Las ventanas de introducción y salida 51÷53 de los espacios 48÷50 de por debajo de la carga con sus válvulas de cierre 54÷ 56 son ventanas de introducción y de salida de la boquilla 44. El papel de la ventana inferior de introducción y de salida generalizada 58 de la boquilla 44 lo cumple un punto común de unión de las tuberías 59, 60 y 61 entre sí, las cuales van desde las válvulas de cierre, respectivamente, 54, 55 y 56; el punto se une través del racor 29 con la válvula de cierre de tres entradas 31, el cual asegura en un primer estado la unión de la ventana de introducción y de salida inferior 58 de la boquilla 44 con el canal 34 de salida de los productos enfriados de combustión desde la boquilla 44 o en un segundo estado la unión de la ventana 58 de la boquilla 44 con el canal 33 de alimentación de aire frío a la boquilla 44. La entrada 62 de la válvula de cierre de tres pasos 31, de acuerdo con la figura 1, se une a la salida 40 del bloque de control 39. La ventana superior de introducción y salida 57 de la boquilla 44 (figura 7) se une con la ayuda del canal 27 al canal de 12 del quemador 8 y a través de este canal con la ventana de salida 17 del quemador 8 la cual sale al espacio calentado 3 del horno 1 con el metal precesado térmicamente 6. Cada una de las secciones 45, 46, 47 del espacio interior de boquilla 44 se llena con una capa, de un volumen determinado, de elementos de transferencia de calor, cuyo volumen total corresponde a la correlación: Vmax = K · amax · Bi, (5) donde: Vmax es el volumen total de las capas de los elementos de transferencia de calor de todas las secciones del espacio interior de la boquilla regeneradora 44, m3; K es el coeficiente de proporcionalidad, que depende del tipo de combustible, del tipo y tamaño de los elementos de transferencia de calor, de la temperatura del aire y de los productos de combustión en las ventanas de introducción y de salida de la boquilla regeneradora, de la duración del ciclo de trabajo del dispositivo de calentamiento del horno de llama, h; ctmax es el coeficiente máximo de exceso de aire de la boquilla regeneradora 44, seleccionado en dependencia del régimen requerido de procesamiento térmico en el horno de llama, y sobrepasa el valor de 2.0, el cual se ajusta preferiblemente en el rango de hasta 6.0, magnitud adimensional; ?? es el consumo de combustible (de gas o de combustible liquido), por boquilla regeneradora 44, con a = 1, m3/h. El coeficiente máximo de exceso de aire de la boquilla regeneradora 44 y los coeficientes de exceso de aire para cada sección (45, 46, 47) del espacio interior de esta boquilla están relacionados entre si por la correlación : amax = ? a? , (6) donde i es el valor seleccionado del coeficiente de exceso de aire de la sección i del espacio interior de la boquilla regeneradora 44, magnitud adimensional; i es el número ordinal del espacio interior de la boquilla regeneradora 44, asume los valores de 1 hasta n, y n es igual al número de secciones del espacio interior de la boquilla regeneradora, n = 3 para un boquilla concreta 44; El volumen de la capa elementos de transferencia de calor que llenan cada una de las secciones 45, 46, 47 del espacio interior de la boquilla 44 corresponde a la correlación : Vi = K · cu · Bi, (7) donde Vi es el volumen de la capa de elementos de transferencia de calorde la sección i del espacio interior de la boquilla regeneradora 44, m3; la variable i y los factores K, Bi ya se definieron arriba en las aclaraciones de las correlaciones (6) M (5) . La conexión al funcionamiento del horno de una u otra combinación de las secciones 45-47 de la boquilla 44 se asegura por medio del encendido y apagado de las válvulas de cierre correspondientes 5456. Las válvulas indicadas pueden conmutarse a mano o pueden conectarse con el sistema de control (no se muestra en los dibujos) .

Los volúmenes de los elementos de transferencia de calor en las secciones 45-47 de la boquilla regeneradora 44 dependen de los parámetros requeridos del régimen de procesamiento térmico de metal y de los valores establecidos para su realización, de la cantidad de secciones de la boquilla (en este caso n = 3), que es la máxima para todo el espacio interior de la boquilla, del valor del coeficiente de exceso de aire y de los valores de los coeficientes de exceso de aire ai para cada sección de la boquilla. Los valores del coeficiente de proporcionalidad K y del consumo de combustible (gas natural) por boquilla regeneradora 44 con a = 1, se presumirán en particular como K = 0.00097 h, Bi = 40 m3/h, como se indicó más arriba para el ejemplo de uso de la boquilla regeneradora 19 (20) . Para la realización de la segunda variante de tres etapas del método de procesamiento térmico del metal, en el cual se hace primero el calentamiento hasta 400 °C con un coeficiente de exceso de aire a = 1.35 (primera etapa), luego se calienta hasta 1200°C con un a = 3.3 (segunda etapa) , después de lo cual (en la tercera etapa) se lleva a cabo el tratamiento térmico con un coeficiente a elevado hasta el valor de 6.5; es posible usar una boquilla regeneradora 44 de tres secciones con sus parámetros tal como se indican abajo. Al realizar la primera etapa de la segunda variante del método en la boquilla 44 (figura 7) se usa solamente la primera sección (superior) 45 con un coeficiente ai = 1.35 (la válvula 54 se enciende, las válvulas 55, 56 se desconectan) . En la segunda etapa, a la sección 45 se añade una segunda sección 46 con un coeficiente a2 = 1.95 (la válvula 55 se enciende, las válvulas 54, 56 se desconectan) En la tercera etapa al trabajo del horno se incluye también una tercera sección 47 con un coeficiente 0:3 = 3.2 (la válvula 56 se enciende, las válvulas 54, 55 se desconectan) . En el último caso el valor máximo omax es igual a 6.5 para la boquilla 44 en total tomando en cuenta la correlación (6) . Para este caso los volúmenes de elementos de transferencia de calor de cada una de las tres secciones 45-47 y de todo el espacio interior de la boquilla 44 en total se encuentran en concordancia con las correlaciones (7) y (5) y son iguales a: a) primera sección 45, ai = 1.35, Vi = 9.7 x 10 " 5 x 1.35 x 40 = 0.0524 m3; b) segunda sección 46, a2 = 1.95, V2 = 9.7 x 10 ~ 5 x 1.95 x 40 = 0.0757 m3; c) tercera sección 47, a3 = 3.2, V3 = 9.7 x 10 " 5 x 3.2 x 40 = 0.124 m3; d) toda la boquilla regeneradora 44, Omax = 6.5, Vmax = 9.7 x 10 " 5 x 6.5 x 40 = 0.252 m3. La boquilla regeneradora 63 (figuras 8a y 8b) está hecha según la tercera variante de boquilla la cual también garantiza la posibilidad de regulación del valor del coeficiente de exceso de aire directamente durante el tratamiento térmico de metal al realizar la segunda variante del método propuesto de tratamientos térmico de metal. La boquilla 63 también se conecta al dispositivo de calentamiento de manera análoga a la boquilla 19 (figura 1) . La boquilla regeneradora 63 según la figura 8b contiene tres espacios internos 64, 65 y 66 puestos uno al lado del otro y llenos de elementos de transferencia de calor interior. Cada uno de los espacios interiores 64, 65, 66 tiene su carcasa hecha de mamposteria de ladrillo refractario, hermético a los gases y su espacio debajo de la carga, respectivamente, 67, 68 y 69 (el espacio bajo carga 69 del espacio interior 66 no se ve en la figura 8b). Cada espacio bajo carga 67, 68 y 69 tiene su ventana de introducción y salida, respectivamente, 70, 71 y 72, provista, a su vez, de una válvula de cierre correspondiente 73, 74 y 75 (la ventana 72 y la válvula 75 no son visibles en la figura 8a) . El espacio interior completo (máximo) de la boquilla 63 está compuesto de todos los tres espacios interiores 64÷66 indicados. Las ventanas superiores de introducción y salida 76, 77 y 78 de los espacios interiores, respectivamente, 64, 65 y 66, se unen con la ventana superior de introducción y salida 79 de la boquilla 63. Las ventanas de introducción y salida 70-72 de los espacios bajo la carga 67÷69 con sus válvulas de cierre 73÷75 son ventanas de introducción y de salida de la boquilla 63. El papel de la ventana inferior generalizada de introducción y salida 80 de la boquilla 63 se desempeña por el punto común de la unión entre si de las tuberías 81, 82 y 83 (último en la figura 8a, no es visible) , que van desde las válvulas de cierre, respectivamente, 73, 74 y 75, unida a través del racor 29 con la válvula de cierre 31 que asegura en el primer estado la unión de la ventana inferior de introducción y salida 80 de la boquilla 63 con el canal 34 de salida de los productos enfriados de combustión desde la boquilla 44 o en el segundo estado la unión de la ventana 80 de la boquilla 63 con el canal 33 de alimentación de aire frío a la boquilla 63. La entrada 62 de la válvula de cierre 31, en concordancia con la figura 1, se une con la salida 40 del bloque de control 39. La ventana superior de introducción y salida 79 de la boquilla 63 se une con ayuda del canal 27 al canal 12 de la boquilla 8 y a través de este canal con la ventana de salida 17 de la boquilla 8 que sale al espacio calentado 3 del horno 1 con el metal térmicamente procesado 6. La conexión para el funcionamiento del horno de una u otra combinación de los espacios interiores 64-66 de la boquilla 63 se logra mediante conexión (desconexión) de las válvulas de cierre correspondientes 73-75. Las válvulas pueden conmutarse manualmente o pueden conectarse al sistema de control (no se muestra en las figuras 8a y 8b) . Cada uno los espacios interiores 64, 65, 66 de la boquilla 63 está lleno con una capa de volumen determinado de elementos de transferencia de calor, cuyo volumen total corresponde a la correlación: Vmax K · Otmax donde: Vmax es el volumen total de las capas de elementos de transferencia de calor de todos los espacios interiores de la boquilla regeneradora 63, m3; K es el coeficiente de proporcionalidad, que depende del tipo de combustible, del tipo y tamaño de los elementos de transferencia de calor, de la temperatura del aire y de los productos de combustión en las ventanas de introducción y de salida de la boquilla regeneradora, de la duración del ciclo de trabajo del dispositivo de calentamiento del horno de llama, h; GCmax es el coeficiente máximo de exceso de aire de la boquilla regeneradora 63, seleccionado en dependencia del régimen requerido del procesamiento térmico en el horno de llama, el cual sobrepasa el valor de 2.0 y el cual se ajusta preferiblemente en el rango de hasta 6.0, magnitud adimensional; ?? es el consumo de combustible (de gas o de combustible liquido) por boquilla regeneradora 63, con un a = 1, m3/h. El coeficiente máximo de exceso de aire de la boquilla regeneradora 63 y los coeficientes de exceso de aire para cada esacio interior (64, 65, 66) de esta boquilla se relacionan entre si por la siguiente correlación : (9) donde ai es el valor escogido del coeficiente de exceso de aire del espacio interior i de la boquilla regeneradora 63, magnitud adimensional; i es el número ordinal del espacio interior de la boquilla regeneradora 63, asume los valores de 1 hasta n, y n es igual al número de secciones del espacio interior de la boquilla regeneradora, n = 3 para una boquilla concreta 63; El volumen de la capa de los elementos de transferencia de calor que llenan cada uno de los espacios interiores 64, 65, 66 de la boquilla 63, corresponde a la correlación: Vi = K · cii · Bi, (10) donde Vi es el volumen de la capa de elementos transferencia de calor del espacio interior i de boquilla regeneradora 63, m3; la variable i y los miembros K, Bi ya se definieron arriba en las aclaraciones para las correlaciones (9) y (8) . Al calcular en los casos necesarios los parámetros (área, altura) del volumen de la capa de elementos de transferencia de calor en las boquillas 44, 63 pueden aplicarse las correlaciones del tipo (3), (4), que son los análogos de las correlaciones (5), (7), (8), (10) y que se usan en vez de ellos. El volumen de los elementos de transferencia de calor de la boquilla regeneradora 63 depende de los parámetros requeridos del régimen de tratamiento térmico de metal y los valores establecidos para realización, de la cantidad de los espacios internos 64-66 de la boquilla (en este caso n = 3) , del valor máximo del coeficiente de exceso de aire y de los valores de los coeficientes de exceso de aire ai para cada espacio interior de la boquilla. Se asumen los valores A = 0.00097 h, Bi = 40 m3/h, como se indicado arriba para el ejemplo de uso de la boquilla regeneradora 44. Entonces para la realización de la segunda variante de tres etapas del método de tratamiento térmico de metal, en la cual primero se realiza el calentamiento del metal hasta 400°C con un coeficiente de exceso de aires a = 1.35 (primera etapa), luego se calienta hasta 1200 °C con a = 3.3 (segunda etapa) , después de lo cual (en la tercera etapa) se realiza el tratamiento térmico con un coeficiente a elevado hasta el valor de 6.5; es posible usar la boquilla regeneradora 63 con unos parámetros como los indicados abajo. Al realizar la primera etapa del método en la boquilla 63 se usa el primer espacio interior 64 con un coeficiente ai = 1.35, en la segunda etapa a éste se adicona un segundo espacio 65 con un coeficiente a2 = 1.95, en la tercera etapa al trabajo del horno se conecta también un tercer espacio interior 66 con un coeficiente a3 = 3.2. Con esto, el valor máximo del coeficiente ocmax es igual a 6.5 para la boquilla 63 en total (tercera etapa del método) teniendo en cuenta la correlación (9) . En la segunda etapa del método se usará un valor máximo para esta etapa del coeficiente de exceso de aire a = 3.3, que es igual a la suma de los coeficientes del primero y del segundo espacios interiores de la boquilla 63. Los volúmenes de los elementos de transferencia de calor de cada uno de los tres espacios interiores 64-66 y de todo el espacio interior de la boquilla 63 en total, en concordancia con las correlaciones (10) y (8), tendrán los valores: Vi = 0.0524 m3; V2 = 0.0757 m3; V3 = 0.124 m3; Vmax = 0.252 m3 Las secciones de la boquilla regeneradora 44 y los espacios interiores de la boquilla 63 pueden hacerse en una carcasa común para cada boquilla o en diferentes carcasas, unidas una con otra mediante tuberías (no se muestra en las figuras 7 y 8a-8b) . Cada una de las boquillas regeneradoras 44, 63 (figuras 7 y 8a-8b) puede usarse en el dispositivo de calentamiento del horno 1 (figura 1) en vez de la boquilla 19 (20) indicada en la figura 1, unida con el quemador 8 ( 9) . Las boquillas regeneradoras 19, 20, 44, 63 pueden empotrarse a la carcasa del horno 1, como se muestra en la figura 1, o se hacen por separado de la carcasa del horno 1 (no se muestra en las figuras 1, 7 y 8a-8b) .

Las boquillas regeneradoras 19, 20 pueden sustituirse por una boquilla regeneradora giratoria [Hornos para el calentamiento del metal, redacción de N.N. Dobrojotov, M.L., Editorial científico-técnica estatal, 1941, p. 247, figura 276; también http : //www . j aspergmbh . de/deutsch/ecoreg_funktion . htm] . La boquilla regeneradora giratoria está hecha por separado de la carcasa del horno 1 y tiene por lo menos dos secciones, cada una de las cuales desempeña la función de una de las boquillas 19, 20. En una sección de la boquilla giratoria los productos de combustión calientan a los elementos de transferencia de calor, en la otra sección se calienta el aire. Al girar la boquilla giratoria después de terminar cada ciclo de trabajo del mecanismo de calentamiento, la función de las secciones cambia, y la misma boquilla regeneradora giratoria seccionada desempeña la función de sistema de conmutación (no se muestra en la figura 1) . En la figura 6 se muestra un diagrama de bloques simplificado del dispositivo de calentamiento del horno de llama con calentamiento directo según la tercera variante con dos quemadores, dos boquillas regeneradoras y una válvula de cierre de cuatro pasos 136 en un sistema de control y conmutación. La válvula 136 contiene cuatro entradas-salidas 137, 138, 139 y 140 y un registro que adopta dos posiciones de trabajo. En la posición 141 el registro une las entradas - salidas 137 - 138 y 139-140 entre si de dos en dos de la válvula de cierre de cuatro pasos 136, y en la posición 142 (punteado) el registro las entradas - salidas 140 - 137 y 138 - 139 entre sí de dos en dos de la válvula 136. La entrada-salida 137 de la válvula 136 a través del racor 29 se une con la ventana inferior de introducción - salida 25 de la boquilla 19. La entrada-salida 138 de la válvula 136 se une con el canal 34 de salida de los productos enfriados de combustión de las boquillas 19 (20) . La entrada-salida 139 de la válvula 136 a través del racor 30 se une con la ventana inferior de introducción y salida 26 de la boquilla 20. La entrada-salida 140 de la válvula 136 se une con el canal 33 de alimentación de aire frío a las boquillas 19, 20. El bloque de control 39 en la figura 6 no se muestra, pero en la hechura examinada del dispositivo de calentamiento del horno de llama, sus salidas 41 y 42 están unidas, respectivamente, con las entradas de control de las válvulas 14 y 15, la salida 43 no está involucrada, y la salida 40 está unida con la entrada de control de la válvula 136 (no se muestra en la figura 6) . Un diseño así del dispositivo es más fácil de realizar que el diseño mostrado en la figura 1 y ha adquirido buena reputación en varios años de trabajo. Se conoce también el esquema del dispositivo de calentamiento de la empresa "JASPER G.m.b.H." con una válvula de cierre de cuatro pasos (136) [http : //www. jaspergmbh. de/deutsch/pulsreg_funktion . htm] .

Cualquiera de las variantes del dispositivo propuesto de calentamiento puede ser el dispositivo de calentamiento del horno de llama con calentamiento indirecto. Asi, en la figura 9 se muestra el diseño del horno 1 (figura 1) con calentamiento indirecto. En este horno con calentamiento indirecto (figura 9) las ventanas de salida 17 (18) de las boquillas 8, 9 se unen con el tubo de radiación 143, cuyo espacio interior es el espacio calentado 144 del horno 1. En este caso, el tubo de radiación 143 está situado en el espacio de trabajo 145 del horno 1, en el cual está ubicado el metal procesado 6. Para garantizar la cobertura del volumen necesario del espacio de trabajo 144, el tubo de radiación 143 puede tener uno o varios pliegues en forma de U (no se muestra en la figura 9) . En la figura 10 se indica un esquema de diseño del horno 1 mostrado en la figura 6, pero con calentamiento indirecto. En este caso, en el espacio calentado 3 con los quemadores 8, 9 se encuentra el crisol 146, dentro del cual, en el espacio 147 de trabajo, se encuentra ubicado el metal procesado 6. El crisol 146 con una tapa desmontable se muestra esquemáticamente en la figura 10. En lo demás, el diseño de los hornos con calentamiento indirecto es similar al diseño de los hornos con calentamiento directo.

El dispositivo arriba descrito de calentamiento del horno de llama (figuras 1, 6, 7, 8a-8b, 9, 10) es uno de los bloques de quemadores (o un módulo de dispositivo de calentamiento) del horno de llama 1 con calentamiento directo o indirecto, el cual tiene dos quemadores 8, 9 y dos boquillas regeneradoras 19, 20 (ó 44, 63) situadas simétricamente con respecto al eje vertical del horno. Además, cada boquilla regeneradora 19 ó 20 (44, 63) garantiza la alimentación de aire calentado solamente a uno de los quemadores 8 ó 9. En el horno 1 pueden haber varios bloques de éstos, situados uno detrás de otro a lo largo del horno. De ser necesario, cada una de las boquillas 19, 20 (44, 63) puede destinarse a la alimentación de aire calentado al mismo tiempo a varios quemadores, situados junto a esta boquilla a un lado del horno 1 (no se muestra en la figura 10) . La cantidad de tales quemadores depende de la potencia térmica de un quemador particular de un tipo escogido y se determina por los parámetros requeridos del horno proyectado para el procesamiento térmico de metal.

El bloque de quemadores (módulo del dispositivo de calentamiento) también puede hacerse de otra manera, por ejemplo, disponiendo ambos quemadores y ambas boquillas regeneradoras a un lado del horno, además, al otro lado del horno se sitúa un bloque de quemadores idéntico (no se muestra en la figura 10) . El bloque de quemadores según la primera variante de la invención puede contener solamente un quemador y una boquilla regeneradora (según cualquiera de sus variantes c propuestas) con un sistema correspondiente de control y conmutación. El diseño de un bloque asi se describe arriba en la sección del estado de la técnica en la descripción de la invención [véase también I .M. Distergeft, G . M . Druzhinin, V. I. Shcherbinin, Experiencia del VNIIMT en la elaboración de sistemas regeneradores de calentamiento para unidades metalúrgicas, "Acero", 2000, »7 , p. 86-87, dibujo 2]. Además, en el bloque de quemadores según la primera variante de la invención que tiene solamente un quemador, el sistema de calentamiento de aire y su alimentación en la cantidad necesaria puede ser hacerse sin el uso de las boquillas regeneradoras y con el uso de un horno eléctrico o un recuperador de gas para el calentamiento del aire en un régimen continuo (no se muestra en las figuras 1, 6, 7,8a-8b, 9, 10). Un ejemplo de realización del dispositivo de calentamiento (bloque de quemadores) según la primera variante de la invención con un quemador y sin uso de las boquillas regeneradoras también es la instalación experimental descrita abajo por medio de las figuras 11 y 12. El horno 1 puede tener varios bloques de quemadores descritos arriba (no se muestra en las figuras 1, 6-12).

Son posibles también las siguientes variantes de realización del horno (no se muestra en las figuras 1, 6-12) . cuando el horno es estrecho, todos los bloques de quemadores pueden situarse a un lado del horno; si el horno es ancho, los bloques de quemadores pueden situarse a ambos lados del horno, en orden de ajedrez ó rigurosamente uno contra el otro; en un horno muy ancho es posible la variante de la ubicación de los quemadores en la bóveda plana ó, si la bóveda no es plana, en estrechamientos de bóveda (asi llamado calentamiento frontal) ; cuando se requiere calentamiento bilateral, por ejemplo, de una lámina de metal que se mueve mediante rodillos, los quemadores pueden situarse sobre y bajo el metal procesado indicado (una boquilla regeneradora sirve dos boquillas a un lado del horno, que se sitúan sobre y bajo el metal procesado) ; la piedra de quemador puede situarse perpendicularmente a la pared del horno ó en ángulo; la piedra de quemadores puede situarse en paralelo al metal procesado ó en ángulo; desde la boquilla regeneradora puede salir un canal a un quemador o al mismo tiempo a varios, no obstante pueden salir varios canales, cada uno a su quemador; los bloques regeneradores pueden ser empotrados parcialmente ó por completo en la mamposteria de las paredes (como en figura 1), o pueden ser completamente extraibles .

Las realizaciones arriba descritas del bloque de quemadores, de las boquillas regeneradoras y del sistema de conmutación pueden ser usadas al realizar la primera segunda y tercera variantes del dispositivo de calentamiento del horno de llama. La cantidad, la disposición y el orden de conexión-desconexión de los quemadores del horno 1 por parte del bloque de control 39 al usar los tipos de los bloques de quemadoreses arriba indicados se determinan por la necesidad de asegurar la distribución exigida de temperatura en el volumen del espacio calentado 3 del horno 1. En calidad de las válvulas 14, 15, 31, 32, 44, 136 se usan válvulas electromagnéticas.

De ser necesario se usa un dispositivo para el calentamiento preliminar de combustible lo cual disminuye el consumo (no se muestra en la figura 1). En los dispositivos descritos puede usarse combustible liquido, por ejemplo, mazut o combustible de mazut agua (sistema dispersivo preparado mediante método mecánico a base de mazut y agua) , y también combustible artificial combinado, que también es un sistema dispersivo de combustible tipo coloide que se crea a base de carbón de cualquier marca, agua y aditivo que dan al combustible propiedades establecidas [patente de la Federación Rusa N> 2144059 de 10.01.2000r . ] . En la figura 1 se representa y se describe arriba un horno con solera extraible para calentamiento de metal con deformación. Las variantes propuestas de la invención pueden aplicarse también en los hornos de cámara y de paso de producción de laminación, hornos de fusión, hornos calcinadores, hornos de Martin, hornos de la industria del vidrio, en pozos caloríferos. Sobre la solera 5 del horno 1 pueden ubicarse productos no metálicos, sometidos a tratamiento térmico.

En las figuras 11 y 12 se muestra un esquema de instalación experimental que es un horno combinado (gas-eléctrico) para el tratamiento térmico de metales, sus aleaciones, también piezas no metálicas; el horno incluye un espacio calentado de trabajo para la ubicación de las piezas a procesar, con ventanas de introducción y salida al espacio de los productos de combustión de combustible; la ventana de introducción de productos de combustión se une con la salida de la cámara de alta temperatura de combustión, cuya entrada se une con la salida del sistema de alimentación de la mezcla de aire y de combustible con un valor determinado del coeficiente de exceso de aire, y el sistema de alimentación de la mezcla de aire y de combustible se diseña para asegurar la posibilidad de alimentación de aire en una cantidad que garantice un valor del coeficiente de exceso de aire que supere 2.0 y se ajuste preferiblemente en el rango de hasta 6.0. La instalación experimental según las figuras 11, 12 contiene un hornillo eléctrico 84 (figura 12) con calentadores de carburo de silicio y una temperatura máxima de trabajo de 1400 °C, una cámara de alta temperatura de combustión 109, un sistema de preparación de gas y un sistema de control control y regulación (figuras 11, 12) . El horno 84 tiene un bloque de control sin contacto (no se muestra en las figuras 11,12). El sistema de preparación de gas y el sistema de control y regulación son la variante de diseño del sistema de alimentación de mezclas de aire y de combustible a la cámara de alta temperatura de combustión 109, hecho para asegurar la posibilidad de alimentación de aire y de combustible en las cantidades que aseguren un valor del coeficiente de exceso de aire que supere 2.0 y se ajuste preferiblemente en el rango de hasta 6.0. En el espacio interior 85 del horno eléctrico 84 está situada una mufla 86 hecha de cristal de cuarzo, cuya cavidad interior forma un espacio calentado de trabajo para la ubicación del metal a tratar. El extremo trasero 87 de la mufla 86 se suelda, el extremo delantero 88 está provisto con un tapón (tapa) 89 con salidas 90 de una termocupla de contacto 95 y de un tubo de conducción de gas 91. El tubo de conducción de gas 91 para introducción de los productos de combustión a la mufla 86 se hace también de cristal de cuarzo y al mismo tiempo es un portaherramientas sobre la cual se fijan desde arriba un barquillo 92 para la muestra 93 del metal a procesar y un generador de torbellinos 94 de chamota. El generador de torbellinos 94 se destina a garantizar condiciones constantes de intercambio térmico exterior a lo largo de la muestra 93. Desde abajo hacia el tubo portaherramientas 91 se sujeta una termocupla de control 95, cuya junta soldada está situado directamente sobre la muestra 93.

El tubo de conducción de gas 91 garantiza la alimentación a través de si de los productos de combustión de la mezcla de aire y de gas natural hacia el extremo trasero 87 de la mufla 86, donde los productos de combustión se dan vuelta en corriente contraria y pasan a través del generador de torbellinos 94, rodean la muestra 93 de metal y salen de la mufla 86 a través del tubo de extracción de gas 96 situado sobre el extremo delantero 88 de la mufla 86. El tubo de extracción de gas 96 se une al gasoducto 99 que está provisto con una válvula de cierre 100 y una primera bujía 101 para escape del gas. El horno eléctrico 84 también está equipado con una termocupla reguladora 97 de graduación ??30/6 (B) , que tiene salidas 98. El sistema de preparación del gas (figura 11) está destinado a la preparación y la alimentación a la mufla 86 del horno 84 de los productos de combustión de la mezcla de aire y gas natural para el calentamiento de la muestra 93, y también para la alimentación de argón con el fin de soplado de la mufla 86 antes y después del calentamiento de la muestra 93. El sistema de preparación del gas incluye una línea 102 de gas natural de presión baja, con la cual, a través del racor 103, están unidos consecutivamente una válvula de cierre conectada 104, un medidor de consumo de gas natural 105 (rotámetro) , una válvula de cierre 106 y un medidor de consumo de las mezclas de aire y de gas natural 107, cuya salida está unida con la entrada 108 de una cámara de alta temperatura de combustión 109 con un catalizador de platino y un calentador eléctrico. La linea de alimentación de aire incluye (figura 11) una pipa con aire comprimido a través de una válvula de cierre 111, un estabilizador de presión de aire comprimido 112 y un medidor de consumo de aire 113 (rotámetro) (conectados consecutivamente) , éste último unido con la entrada 114 de la válvula de cierre 106. De la entrada 114 de la válvula 106 va un gasoducto 115 unido a través de la válvula de cierre 106 con una segunda bujía 117 de escape de gas. Además, las líneas de alimentación de gas natural y aire antes de los medidores de consumo 105, 113, están unidas con el estabilizador 118 de presión del aire y del gas natural (borbotador) . La salida 119 de la cámara de combustión de alta temperatura 109 a través de la línea de gas calentada 120 está uñad con el tubo de conducción de gas 91, ubicada parcialmente en la mufla 86. La línea de alimentación de argón (figura 11) contiene una pipa 121 con argón unida a través de la válvula de cierre 122 con una entrada 123 del medidor de consumo 107, conectado en la entrada de la cámara de combustión de alta temperatura 109. El sistema de control y regulación incluye un sensor de temperatura del horno (termocupla 97), un sensor de temperatura de la muestra (termocupla 95) , sensores de consumo del aire, de gas natural y de productos de combustión (113, 105, 107) y un sensor de presión 124 en la mufla 86, instalado en el gasoducto 99 unido con el tubo de extracción 96 de la mufla 86. Además, el sistema de control y de regulación contiene un microregulador 125 (ordenador personal) , un indicador 126 del coeficiente de consumo de aire del tipo "Alfa", cromatógrafo de gases 127 tipo LHM-80 y termostato 128 con un sensor electroquímico de oxígeno (SEQ) en los productos de combustión. El indicador 126 del tipo "Alfa", cromatógrafo de gases 127 es un termostato con temperatura 800-810°C, dentro del cual se encuentran un catalizador de platino y un sensor electroquímico con conductividad iónica de oxígeno, hecho de dióxido de circonio. En el termostato del indicador 126 la mezcla de gas y aire llega consecutivamente primero al catalizador, donde reacciona hasta un estado de de equilibrio y después al sensor electroquímico, cuya signal depende de la concentración de oxígeno en los productos de combustión.

El microregulador 125 se une mediante una linea de comunicación 129 con las salidas 90 de la termocupla 95, mediante una linea de comunicación 130 con la salida del indicador 126 del coeficiente de consumo de aire y mediante una linea de comunicación 131 con las salidas 98 de la termocupla 97. En las lineas de comunicación indicadas se usan transformadores analogo-digitales (no se muestran en las figuras 11,12). La entrada del indicador 126 del coeficiente de consumo de aire se une mediante el gasoducto 132 con la entrada 114 de la válvula de cierre 106. La entrada del cromatógrafo de gases 127 se une por medio de los gasoductos 133 y 115 también con la entrada 114 de la válvula 106, y se une por el gasoducto 134 y el gasoducto 99 con el tubo de extracción de gas 96 de la mufla 86. Con este mismo tubo 96 se une el termostato 128 por el gasoducto 135 con el sensor electroquímico del oxígeno. Para el control de la composición de los productos de combustión se prevén tres dispositivos: a la entrada a la mufla 86 está el indicador 126 del coeficiente de consumo de aire, a la salida de la mufla está el cromatógrafo de gases 127 (contenido de 02, N2, C02) y el termostato 128 (contenido de oxígeno) . Para medir la presión en la mufla 86 se prevé un manómetro con forma de U (sensor de presión 124), y para la conservación de la presión excesiva hay una válvula 100 sobre la segunda bujía 101.

La realización del diseño del sistema de alimentación de la mezcla de aire y de combustible que garantiza la posibilidad de alimentación de aire y de combustible en las cantidades que aseguran un valor de coeficiente de exceso de aire que supera el valor de 2.0 y ajustado preferiblemente en el rango de hasta 6.0, consiste en que este sistema incluye, en particular, del modo arriba indicado, unos medios tales unidos de medición y regulación de los flujos de gas y aire, como los medidores de consumo del gas natural 105, de aire 113, de la mezcla de aire y gas natural 107, el indicador 126 de coeficiente de consumo de aire, la válvula 116, la segunda bujía 117 de escape de gas. Otros elementos arriba descritos del sistema de alimentación de la mezcla de aire y de combustible se destinan a garantizar la estabilidad exigida de mantenimiento del valor establecido del coeficiente de exceso de aire.

En la tabla siguiente se cita una caracterización breve de los instrumentos: Parámetro a Tipo y signo Rango ¦ de Exactitud medir característico (número medición ordinal ) 2 3 4 5 Temperatura Termocupla (97) PR30/6 300÷1600°C ± 4°C (V) Consumo Rotámetros (113; 105, 0.063 m3/h 107) 0.1 m3/h en Clase 4 RM-0.063 GUZ aire RM-0.1 GUZ Composición Cromatógrafo (127) 0÷100 % ± 1% del (H2, 02, N2, LHM-80 total CH4, CO, C02) Transformador De la serie ADAM-5000 0÷100 mV No más de analogo- (Taiwan) 0.1% digitales relativo Concentración Termostato (128) (SEQ) 0÷20% Clase 5 de 02 en producto de combustión ?' Parámetro a Tipo y signo Rango de Exactitud medir característico (número medición ordinal ) 6 Peso Balanza VLA-200-M 0÷200 g 0.0001 g (en los ensayos con titanio) Balanza VLKT -' 500 0÷500 g ±0.005 g (en los ensayos con acero) El dispositivo de calentamiento del horno de llama funciona, y el método de procesamiento térmico de metal en el horno de llama con calentamiento directo o indirecto (o el método de combustión de una mezcla de combustible y de aire calentado en el horno de llama con calentamiento directo o indirecto) se realiza del modo siguiente . Ejemplo 1. Sobre la solera 5 del horno 1 (figura 1) se encuentran colocados piezas de aleación de titanio Ti - 6 Al - 4V. Se considera que el horno 1 se encuentra en estado de funcionamiento, el espacio a calentar 3 se calienta hasta una temperatura de trabajo de 1270°C. Los elementos de transferencia de calor en el espacio interior 22 de la boquilla regeneradora 20 son calentados por los productos de combustión que pasaban a través de esta boquilla en el ciclo anterior de su trabajo. En el ciclo considerado de trabajo, la válvula de cierre de dos pasos 14 está cerrada, la válvula de cierre de dos pasos 15 está abierta, la válvula de chque 31 se encuentra en el primer estado, la válvula de cierre 32 se encuentra en el segundo estado. Al quemador 9 por el canal 16 a través de la válvula abierta 15 llega combustible gaseoso, y por el canal 28 el aire calentado desde la boquilla 20, el cual llega a la boquilla 20 desde el canal 33 de alimentación de aire exterior frió a través de la válvula 32, el racor 30 y la ventana inferior 26 de esta boquilla. En la ventana de salida 18 del quemador 9 actúa una llama de la combustión en ella de la mezcla de combustible y de aire calentado. Los productos calientes de combustión se trasladan por el espacio calentado 3, calentando al metal 6, a la ventana de salida 17 del quemador 8 el cual desempeña el rol de ventana de salida de los productos de combustión desde el espacio 3. A través del canal 27, los productos calientes de combustión llegan al espacio interior 21 de la boquilla 19 y calientan a los elementos de transferencia de calor que se encuentran en el mismo. Los productos de combustión que han perdido la alta temperatura llegan a través del espacio de debajo de carga del quemador 8, la ventana inferior 25, el racor 29 y la válvula 31 al canal 34 de salida de los productos enfriados de combustión. Se muestra la dirección de movimiento del combustible, del aire y de los productos de combustión en este ciclo en la figura 1 mediante flechas. Al usar el horno 1 en la variante con la válvula de cuatro pasos (figura 6) , el trabajo del horno pasa similarmente al descrito, con excepción de que en vez de válvulas de dos pasos 31 y 32 se usa una válvula de cierre de cuatro pasos 136. En el ciclo dado de trabajo del dispositivo de calentamiento de un horno de llama se cierra la válvula 14, se abre la válvula 15, el registro de la válvula 136 se encuentra en la posición 141. La dirección del movimiento del combustible, del aire y de los productos de combustión en este ciclo se muestran mediante flechas correspondientes en la figura 6. Al usar el horno 1 en la variante mostrada en la figura 7 (con una boquilla regeneradora 44 de tres secciones en vez de la boquilla 19), el trabajo del horno pasa de manera similar al descrito, tomando en cuenta la presencia de las válvulas de cierre 54, 55, 56. Con las válvulas 54, 55 desconectadas y la válvula 56 conectada, las direcciones del movimiento del combustible, del aire y de los productos de combustión en este ciclo se muestran mediante flechas correspondientes en la figura 7. En caso del uso en el horno 1 de una boquilla regeneradora 63 con tres espacios interiores 64, 65, 66 (figura 8b) y con las válvulas 73, 74, 75 conectadas, las direcciones del movimiento del combustible, del aire y de los productos de combustión en este ciclo corresponden a las flechas en la figura 8a. En los casos indicados, los flujos del aire y de los productos de combustión pasan a través de todas las tres secciones 45, 46 47 conectadas al trabajo de la boquilla 44 o a través de todos los tres espacios interiores 64, 65 66 de la boquilla 63 con coeficientes máximos de exceso del aire para estas boquillas .

Al usar el horno de 1 calentamiento indirecto en las realizaciones mostradas en las figuras 9, 10, el trabajo del sistema de control y conmutación y de las boquillas regeneradoras se realiza tal como se indica arriba. La diferencia consiste solamente en que en el horno con calentamiento indirecto mediante el tubo de radiación 143 (figura 9) los productos de combustión pasan a través del espacio calentado 144 del tubo de radiación 143, sin llegar al espacio de trabajo 145 del horno 1, donde se encuentra instalado el metal a procesar 6, y en el horno con calentamiento indirecto con crisol 147 (figura 10) , los productos de combustión, al igual que en el horno de calentamiento directo, se encuentran en el espacio calentado 3 del horno 1, sin llegar al crisol 147 con el metal a tratar 6. A través de un tiempo determinado, igual, por ejemplo, a 30 - 45 segundos, el bloque de control 39 pasa la válvula 14 al estado abierto, la válvula 15 al estado cerrado, la válvula 31 se pasa al segundo estado, y la válvula 32 al primer estado. Además, el quemador 9 se desconecta, el quemador 8 se conecta. En este ciclo siguiente de trabajo al quemador 8 por el canal 16 llega el combustible gaseoso, y por el canal 27 el aire calentado desde la boquilla 19, que llega a la boquilla 19 desde el canal 33 de alimentación de aire exterior frío a través de la válvula 31, el racor 29 y la ventana inferior 25 de esta boquilla. En la ventana de salida 17 de la boquilla 8 actúa la llama por la combustión en ella de la mezcla de combustible y de aire calentado. Los productos calientes de la combustión se mueven por el espacio calentado 3, calentando al metal 6, hacia la ventana de salida 18 del quemador 9 la cual desempeña el papel de ventana de salida de los productos de combustión desde el espacio 3. A través del canal 28 los productos calientes de la combustión llegan al espacio interior 22 de la boquilla 20 y calientan a los elementos de transferencia de calor que se encuentran en el mismo. Los productos enfriados de combustión a través del espacio de debajo de la carga de la boquilla 9, la ventana inferior 26, el racor 30 y la válvula 32 llegan al canal 34 de salida de los productos enfriados de combustión. La dirección del movimeinto del combustible, del aire y de los productos de la combustión en este ciclo de trabajo del dispositivo de calentamiento es opuesta a las flechas citadas en la figura 1. Al usar el horno 1 según la variante mostrada en la figura 7 (con boquilla regeneradora 44 de tres secciones), el trabajo del horno en el ciclo descrito transcurres de manera similar al arriba descrito, tomando en cuenta la presencia de las válvulas de cierre 54, 55, 56. Con las válvulas 54, 55 desconectadas y la válvula 56 desconectada, las direcciones del movimiento del combustible, del aire y de los productos de combustión en este ciclo son opuestos a las flechas representadas en la figura 7. Al usar en el horno 1 la boquilla regeneradora 63 con tres espacios interiores 64, 65, 66 (figura 8b) y con las válvulas conectadas 73, 74 75, las direcciones del movimiento del combustible, del aire y de los productos de la combustión en este ciclo son opuestas a las flechas dibujadas en la figura 8a. En estos casos los flujos de aire y de los productos de combustión pasan a través de todas las tres secciones 45, 46 47, conectadas al trabajo, de la boquilla 44 o a través de todos los tres espacios interiores 64, 65 66 de la boquillas 63 con coeficientes máximos del exceso del aire para las boquillas 44 y 63. La combustión de la mezcla de combustible y de aire calentado en los dos ciclos examinados del trabajo del dispositivo de calentamiento transcurre con un coeficiente establecido del exceso del aire, cuyo significado en el ejemplo presente es igual a 3.0 (para las boquillas 19, 20, figura 1) . Esto se determina mediante la correlación dada de las cantidades de combustible y de aire calentado, que llegan al quemador 8 ó 9. La cantidad de aire calentado, requerido para garantizar el coeficiente establecido de exceso de aire y que llega al quemador 8 (9), se garantiza por el volumen de elementos de transferencia de calor que se encuentran en el espacio interior 21 (22) de la boquilla regeneradora 19 (20) . El volumen de los elementos de transferencia de calor que se encuentran en cada boquilla, corresponde a la correlación arriba indicada (1). El consumo del gas natural alcanzó 80 m3/h, el volumen de elementos de transferencia de calor alcanzó 0.464 m3. Los elementos de transferencia de calor son esferas de corindón con un diámetro de 20 mm. Con la temperatura de trabajo en el horno de 1270°C, la temperatura de los productos de combustión enfriados en la boquilla regeneradora es de 200 °C. La temperatura del aire frío alimentado a las boquillas regeneradoras 19, 20. es de 20-25°C. La temperatura del aire calentado es de 1050 °C. En el presente ejemplo de trabajo del dispositivo de calentamiento del horno de llama, del trabajo de la boquilla regeneradora (19, 20) y de la realización de método de tratamiento térmico de metal (con un coeficiente de exceso de aire igual a 3.2) la merma de la aleación de titanio Ti - 6 Al - 4V es de 0.082 g/cm2 (figura 4) . El horno de llama indicado puede trabajar también con un mayor coeficiente de exceso de aire, en particular igual a 6.5, con temperaturas en el horno de 800-1600 °C. En las boquillas regeneradoras usadas en la actualidad, que están compuestas de esferas de corindón, el volumen de los elementos de transferencia de calor es de tres a seis veces menor y la merma de metal en el horno con tales boquillas es casi dos veces mayor que en el ejemplo descrito 1. Abajo se citan más ejemplos de realización del método de tratamiento térmico de metal. Ejemplo 2. En la instalación experimental (figuras 11, 12) se calentaron muestras de acero (St 10) con un diámetro de 8 mm y una longitud de 60 mm en los productos de combustión de gas natural con diferentes valores del coeficiente de exceso de aire, a saber: a es igual a 0.71; 1.08; 1.4; 1.96; 2.67; 3.6; 4.4; 6.5, y también en la atmósfera de aire que corresponde al valor del coeficiente de exceso de aire, igual al infinito (8) (figura 2) . Antes del comienzo del calentamiento de la muestra 93 se pesó en una balanza electrónica y se puso en la mufla de cuarzo 86, en el barquillo 92 de chamota. La mufla 86 se cerró herméticamente con el tapón 89 (con tubos de conducción de gas 91 y de extracción de gas 96 y también con una termocupla 97) y se sopló con argón de la pipa 121. La terminación del soplado se determinó mediante análisis del contenido de oxigeno en el argón después de la mufla 86 según indicaciones del termostato 128 con el sensor electroquímico de oxígeno. Al mismo tiempo se ajustó una correlación establecida de aire y de gas natural (coeficiente de exceso de aire) por medio de los sensores de consumo (rotámetros) 113 y 105, del indicador 126 de coeficiente de consumo del aire y del cromatógrafo de gases 127 con el escape de la mezcla de gas-aire por la bujía 117. El horno 84 se calentó hasta una temperatura de 300°C. Después de esto la mufla 86 se puso en el horno 84. Como resultado de una termometría preliminar del horno 84 se determinó una zona isotérmica con una temperatura de 1250°C, cuya longitud alcanzó 250 mm. En los ensayos la mufla 86 se puso en el horno 84 de tal modo para que la muestra 93 se encontrara en esta zona isotérmica del horno 84. Al lograr unas indicaciones de la termocupla de control 95 de más de 250°C se suspendió la alimentación de argón a la mufla 86, la bujía 117 se recubrió con la válvula de cierre 116, a la mufla 86 se alimentaron los productos de combustión que llegan a la cámara de la combustión 109 por un gasoducto térmicamente protegido 120. La correlación aire-gas natural se controló por medio de un cromatografo 127 según el contenido de oxígeno en la mezcla inicial y según las indicaciones del indicador 126 del coeficiente de consumo de aire. La composición del gas (productos de combustión) en la mufla 86 s controló según las indicaciones del cromatografo 127 y del termostato 128. La presión en la mufla 86 se midió con el sensor de presión 124 y se mantuvo en exceso por medio de la válvula 100 en la bujía 101. El consumo de gas a través de la mufla 86 se mantuvo constante e igual a 1.37 1/minuto. Dado consumo se escogió como resultado de experimentos preliminares de las condiciones: - igualdad de composición del gas a la entrada y la salida del horno 84 (ausencia de cambio de composición del gas por cuenta del desplazamiento de la masa de oxígeno al metal) ; - la productividad de la cámara de combustión 109 El régimen de temperatura del tratamiento térmico de la muestra 93 en el horno eléctrico 84 incluyó el calentamiento de la muestra 93 en la mufla 86 en la atmósfera de los productos de combustión del gas natural desde 300°C hasta 1200°C con una velocidad de 6 grados/minutos y un templado isotérmico con una duración de 2 horas a una temperatura de 1200 °C. Después del templado se sacó la mufla 86 del horno 1 para el enfriamiento al aire, sin dejar de alimentar los productos de combustión. A una temperatura, según las indicaciones de la termocupla 95, de menos de 900°C se suspendió la alimentación de los productos de combustión a la mufla 86 y se hizo un soplado con argón de la mufla 86. La muestra 93 se enfrió hasta una temperatura de 300°C según la termocupla 95, luego la alimentación de argón se suspendió y la mufla cerrada 86 se enfrió hasta la temperatura ambiente. La muestra oxidada 93 retirada de la mufla 86 se pesó otra vez. El peso de la muestra en el estado inicial y en el estado oxidado se hizo en un empaque de polietileno para evitar pérdidas de una parte de la costra. Según los resultados del peso de la muestra 93 antes y después del calentamiento se determinó la merma del metal .

Los resultados obtenidos se presentan en las figuras 2 y 3. De los datos presentados en la figura 2, se concluye que con el aumento del coeficiente de exceso de aire desde 2.0 hasta 6.0 y más, la merma del metal se reduce desde 0.165 g/cm2 hasta 0.105 g/cm2 ó en 36%, alcanzando prácticamente un nivel de la merma que tiene lugar al calentar el metal en la atmósfera del aire. El punto "X" en la figura 2 corresponde a un valor del coeficiente de exceso de aire, igual al infinito. Además se produce un cambio de la composición de los productos de combustión (figura 3): la concentración del gas carbónico C02 y los vapores del agua H20 se reduce en 50%, la concentración del oxigeno 02 aumenta en 70%. Es evidente, que lo determinante en la reducción de merma del metal es la reducción de la concentración de los vapores de agua y no el aumento de la concentración de oxigeno . Ejemplo 3. Por medio del método, descrito en el ejemplo 2, se realizo el calentamiento de las muestras 93 de las mismas dimensiones de la aleación de titanio Ti -6 Al - 4V en los productos de combustión del gas natural a los valores distintos del coeficiente de exceso de aire, a saber: a es igual 0.71; 1.09; 2.3; 3.2; 4.6, y también en el atmosfera del aire (a=8, el punto "X" en la gráfica de la figura 4) . Los resultados de los experimentos presentados en la figura 4 muestran el descenso de la merma de las muestras de la aleación de titanio mencionada desde 0.1 g/cm2 hasta 0.033 g/cm2 ó en 67%, aumentando el coeficiente de exceso de aire desde 2.0 hasta 6.0. Ejemplo 4. Se usó un banco de prueba de fuego [I .M. Distergeft, G . M. Druzhinin, V. I . Shcherbinin, La experiencia de VNIIMT en la elaboración de los sistemas regeneradores de calentamiento para las unidades metalúrgicos, "Acero", 2002, N'7, p. 84-90], equipado con un bloque de quemadores, hecho de manera similar al mostrado en la figura 1. Este bloque de quemadores incluye dos boquillas regeneradoras (19, 20), cada uno de las cuales está unida con un quemador (8, 9) y se llena con elementos de transferencia de calor del tipo de esferas de corindón con un diámetro de 20 mm. En el banco de prueba indicado se calentaron muestras con unas dimensiones de 6 x 50 x 100 mm hechos de aleaciones de titanio BT-5-1 y BT-20 con unos valores del coeficiente de exceso de aire iguales a 1.17 - 1.20 y con unos valores de a igual a 2.20. La temperatura de calentamiento de las muestras es de 1200°C, la temperatura de aire calentado es de 900 °C, el tiempo de templado es de 2 horas. El combustible es gas natural. La duración del ciclo del régimen de trabajo de impulso es de 45-60 s. Los resultados de los experimentos demostraron que al calentar las muestras indicadas el aumento del coeficiente de exceso de aire hasta un valor que supera el valor de 2.0, conduce a una reducción de la cantidad de la capa saturada con gas (de merma de metal) en las muestras de la aleación BT-20 desde 164 micrómetros hasta 137 micrómetros (es decir en un 16.5 %) y a una disminución de 1 contenido de hidrógeno en la capa superficial de la muestra desde 0.023 % hasta 0.021 %., es decti en un 8 % . Para las muestras de la aleación BT-5-1 el espesor de la capa saturada con gas disminuye desde 89 micrómetros hasta 45 micrómetros (en 49.5 %), y el contenido de hidrógeno en la capa superficial de la muestra disminuye desde 0.073 % hasta 0.06 %, (una reducción en 18 %) . Ejemplo 5. En el horno de cámara calorífero similar al horno según la figura 1, equipado con un sistema regenerador de calentamiento, se llevaron a cabo dos ensayos de calentamiento de dos lingotes con un diámetro de 800 mm y una longitud de 4000 mm, hechos de una aleación de titanio BT-1-0 con unos coeficientes de exceso de aire a iguales a 1.5 y 2.8 - 3.5. El combustible es gas natural. La temperatura a la salida del metal del horno correspondió a 1200 °C. La temperatura de aire calentado es 1050 °C. Con el aumento del coeficiente de exceso de aire desde 1.5 hasta el valor en los limites de 2.8 - 3.5, el tiempo de calentamiento de los lingotes se redujo desde 9.5 h hasta 7.5 h (en un 21 %). Se mejoró la uniformidad del calentamiento, puesto que se disminuyó el salto térmico en la longitud y el diámetro del lingote, el cual no superó ±10 °C. La merma de metal se redujo con esto a casi 1.5 veces. Ejemplo 6. El procesamiento térmico de metal en el horno de llama de cámara 1 (figura 1) con boquillas regeneradoras 44 ó 63 (figura 7, 8a), se basa en la combustión de un mezcla de gas natural y de aire calentado se realizó en tres etapas: calentamiento de dos lingotes con un diámetro de 800 mm y una longitud de 4000 mm de una aleación de titanio BT-1-0 durante 120 minutos hasta una temperatura intermedia de 400 °C con un coeficiente de exceso de aire, por ejemplo, de 1.35 (que no sobrepasa el valor de 2.0), el calentamiento siguiente durante 240 minutos a una temperatura de trabajo 1200°C con un aumento constante gradual o escalonado del coeficiente de exceso de aire hasta un valor del coeficiente de exceso de aire igual a 3.3, y un templado de dos horas a la temperatura de trabajo indicada manteniendo constante el coeficiente de exceso de aire en el valor establecido de 3.3. El tiempo total del calentamiento fue de 8 horas. La merma del metal se redujo en comparación con el ejemplo 5 en 15 %. Durante la realización del método de tratamiento térmico de tres etapas en el horno de cámara según la figura 1, en el cual el régimen de temperatura-calor cambia en el tiempo, y los productos procesado se encuentran en un sitio (no se mueven) , en cada boquilla regeneradora el coeficiente de consumo del aire se cambia con el tiempo. En un horno de paso, cuando los productos tratados se mueven y pasan por zonas en cada una de las cuales se mantiene una temperatura constante, el método de tratamiento térmico de tres etapas se realiza un poco diferente . En la primera zona según el paso de las piezas a procesar, o sea en la zona metódica done la temperatura del horno debe ser relativamente baja (para que al tratar el metal en éste no se desarrollen tensiones térmicas considerables, y el metal no se agriete) , se usa una boquilla (o boquillas) regeneradora con un coeficiente de exceso de aire cercano a 1. En la zona de soleamiento, donde la temperatura del horno tiene un valor máximo, y en la zona maleable (la zona de templado) se utilizan boquillas regeneradoras con un coeficiente de exceso de aire de más de dos. En comparación con los métodos conocidos disminuye la merma de metal y de la hidrogenación de las aleaciones no ferrosas, y también se disminuye el consumo de energía eléctrica en el bombeo de aire y de los productos de combustión a las zonas del horno, lo cual se garantiza al procesar tanto metales como productos no metálicos. Ejemplo 7. Se distingue del ejemplo 6 en que el templado del metal se realiza a una temperatura de trabajo con un valor variable del coeficiente de exceso de aire que supera el valor de 2.0 y que puede establecerse preferiblemente en el rango de hasta 6.0. En particular, el templado se lleva a cabo con un valor del coeficiente de exceso de aire, variable desde 3.3 hasta 6.0 en 2.5 horas. La calidad del metal corresponde a la calidad obtenida en el ejemplo 6. Ejemplo 8. El método de tratamiento térmico de acero y de metales no ferrosos en el horno de llama, se basa en la combustión de una mezcla de combustible líquido o gaseoso y de aire calentado con un valor determinado de coeficiente de exceso de aire se realiza de la misma manera que se indica en el ejemplo . En este caso se calentó a una temperatura de 1200 °C unas muestras con dimensiones de 6 x 50 x 100 mm hechas de aleaciones de titanio BT-5-1 con un valor del coeficiente de exceso de aire que superaba el valor de 6.0, en particular con a igual a 6.5 - 7.0. El resultado es una merma y una hidrogenación del metal que se encuentran en el nivel mínimo posible para el calentamiento de gas. Este efecto, que se logra cuando existen requerimientos altos para la calidad del metal, compensa los gastos de un consumo elevado de aire calentado y de un consumo excesivo de energía eléctrica, necesarios para el trabajo con valores tales del coeficiente de exceso de aire. Ejemplo 9. Al combustir una mezcla de combustible líquido o gaseoso y de aire calentado en el horno de llama 1 con calentamiento directo (figuras 1, 6, 7, 8a-8b) durante el tratamiento de productos metálicos y no metálicos, en particular durante la cocción de productos cerámicos, con un coeficiente de exceso del aire mayor que 2.0, tiene lugar una alimentación desde el quemador 8 (9) al espacio interior 3 del horno 1 de volúmenes elevados de aire. Además, por cuenta del aumento de la velocidad de movimiento de los productos de combustión en el espacio interior 3 del horno 1 aumenta el componente de convección de intercambio térmico. Esto da lugar a una reducción del tiempo de transferencia de calor de los productos de combustión a las piezas procesadas en el horno de llama, y a un aumento en la productividad del tratamiento térmico. La reducción del tiempo del calentamiento alcanza 20 % lo cual para los metales calentados garantiza una disminución adicional de merma, la descarburación y la hidrogenacion por cuenta la reducción del tiempo de tratamiento térmico.

Aplicabilidad industrial Al usar las soluciones técnicas propuestas que permiten, con unos valores elevados de los coeficientes de exceso de aire obtener altas temperaturas en los productos de combustión (hasta 1200°C y más) , se garantiza una economía sustancial de combustible. Con cada 100°C de calentamiento del aire de combustión puede obtenerse hasta 5 % de economía de combustible. Por ejemplo, con una temperatura del espacio de trabajo del horno de 1250°C y una temperatura de calentamiento del aire en la boquilla regeneradora de 1050°C, la economía es de 50 % en comparación con el uso de aire no calentado . El uso de las invenciones asegura también la reducción de la descarburación del acero sin las consecuencias negativas arriba indicadas de un calentamiento con poca oxidación que se lleva a cabo con valores de a menores que 1.0. La reducción de hidrogenacion al usar el método y el dispositivo propuestos tiene lugar al calentar (fundir) no sólo titanio sino también otros metales y aleaciones como, por ejemplo, magnesio y aluminio. El acero es susceptible de hidrogenarse y la reducción de su hidrogenación al usar la invención desempeña un papel importante positivo para productos de acero con una responsabilidad especial.

Claims

o 144 REIVINDICACIONES

1. Método de procesamiento térmico de metal en un horno de llama con calentamiento directo o indirecto, basado en la combustión de una mezcla de combustible liquido o gaseoso y de aire calentado, con un valor determinado del coeficiente de exceso de aire, caracterizado porque la combustión de la mezcla indicada de combustible y aire se lleva a cabo cuando el valor del coeficiente de exceso de aire sobrepasa un valor igual a 2.0 y se ajusta preferiblemente en el rango hasta 6.0.

2. Método de procesamiento térmico de metal en un horno de llama con calentamiento directo o indirecto, basado en la combustión de una mezcla de combustible liquido o gaseoso y aire calentado, el método incluye el calentamiento del metal hasta una temperatura intermedia, el calentamiento subsiguiente del metal hasta una temperatura de trabajo y el mantenimiento a la temperatura de trabajo, llevándose a cabo la combustión de la mezcla señalada de combustible y aire calentado, por lo menos, durante el calentamiento del metal hasta la temperatura intermedia con un coeficiente de exceso de aire que no sobrepasa el valor de 2.0, caracterizado porque el calentamiento del metal que se está procesando hasta la temperatura de trabajo se lleva a cabo aumentando el coeficiente de exceso de aire hasta un valor que sobrepasa 2.0 y se encuentra preferiblemente en el rango hasta 6.0, y el mantenimiento a la temperatura de trabajo se realiza con un valor constante o variable del coeficiente de exceso de aire que sobrepasa 2.0 y se encuentra preferiblemente en el rango hasta 6.0.

3. Método de quema de la mezcla de combustible liquido o gaseoso y de aire calentado en el horno de llama con calentamiento directo o indirecto con un valor determinado del coeficiente de exceso de aire, caracterizado porque la combustión de la mezcla indicada de combustible y aire se lleva a cabo con un valor del coeficiente de exceso de aire que sobrepasa el valor de 2.0 y se ajusta preferiblemente en el rango hasta 6.0.

4. Dispositivo para el calentamiento de un horno de llama con un calentamiento directo o indirecto, que incluye un espacio susceptible de calentarse con una ventana de salida de los productos de combustión, por lo menos un quemador para la combustión del combustible gaseoso o liquido en la mezcla con el aire calentado en una proporción determinada de combustible y de aire calentado la cual se caracteriza por el valor correspondiente del coeficiente de exceso de aire, y un sistema de calentamiento de aire y de su suministro a cada quemador en una cantidad necesaria, caracterizado porque el sistema de calentamiento de aire y de su suministro a cada quemador en una cantidad necesaria está hecha estructuralmente garantizando la posibilidad de calentamiento y suministro de aire en un cantidad que asegura el valor del coeficiente de exceso de aire que sobrepase el valor de 2.0 y se ajuste preferiblemente en el rango hasta 6.0.

5. Dispositivo para el calentamiento de un horno de llama con un calentamiento directo o indirecto, que incluye un espacio susceptible de calentarse, dos quemadores para la combustión de combustible gaseoso o liquido en mezcla con aire calentado en una proporción determinada de combustible y de aire calentado que se caracteriza por el valor correspondiente del coeficiente de exceso de aire, un canal de suministro de combustible gaseoso o liquido, un canal de salida hacia afuera de los productos de combustión enfriados, un sistema de calentamiento del aire y de su suministro a cada quemador que tienen un canal de suministro de aire desde · afuera y dos boquillas regeneradoras, cada una de las cuales tiene un espacio interno con dos ventanas de introducción-salida, que está lleno con una capa de elementos de transferencia de calor con un volumen determinado, y un sistema de control y conmutación de los canales, los quemadores y las boquillas regeneradoras señalados el cual está hecho con la posibilidad de que los quemadores y las boquillas regeneradoras cumplan funciones variables de forma cíclica, a saber: cada una de las boquillas regeneradoras en un ciclo de trabajo del dispositivo de calentamiento del horno de llama cumple la función de medio para calentamiento de los elementos señalados de transferencia de calor por parte de los productos calientes de combustión; en otro ciclo cumplen la función de medio para el calentamiento del aire por parte de los elementos de transferencia de calor calentados en el ciclo anterior, y cada uno de los quemadores en un ciclo de trabajo del dispositivo de calentamiento del horno de llama cumple la función de quemador y en el otro ciclo la función de ventana de salida de los productos de combustión desde el espacio calentado, caracterizado porque el espacio interno de cada boquilla regeneradora se llena por una capa de elementos de transferencia de calor, el volumen del cual corresponde a la relación: V = K · a · Bi, donde: V es el volumen de la capa de elementos de transferencia de calor que llenan el espacio interno de la boquilla regeneradora, m3; K es el coeficiente de proporcionalidad que depende del tipo de combustible, del tipo y el tamaño de los elementos de transferencia de calor, de la temperatura del aire y de los productos de combustión en las ventanas de introducción y salida de la boquilla regeneradora, de la duración del ciclo de trabajo del dispositivo de calentamiento del horno de llama, h; a es el coeficiente de exceso de aire seleccionado en dependencia del régimen requerido del procesamiento térmico en el horno de llama, el cual sobrepasa el valor de 2.0 y se ajusta preferiblemente en el rango hasta 6.0, magnitud adimensional ; y Bi es el consumo de combustible (de gas o de combustible liquido) en el quemador con a = 1 m3/h.

6. Dispositivo para el calentamiento de un horno de llama con un calentamiento directo o indirecto, que incluye un espacio a calentar, dos quemadores para la combustión del combustible gaseoso o liquido en una mezcla con aire calentado en una proporción determinada de combustible y de aire calentado, caracterizado por el valor correspondiente del coeficiente de exceso de aire, y dos boquillas regeneradoras, cada una de las cuales tiene un espacio interno con dos ventanas de introducción y salida, lleno de una capa de elementos para transferencia de calor de determinado volumen, cada uno de los quemadores está conectado con el canal de suministro del combustible gaseoso o liquido a través de la válvula y también está unido con una de las ventanas de introducción y salida de una de las boquillas regeneradoras, la otra ventana de introducción y salida de cada boquilla está unida con el canal de suministro de aire y con el canal de retiro de los productos de la combustión a través de una válvula de inversión de tres entradas individual para cada boquilla o a través de una válvula de inversión común para ambas boquillas, caracterizado porque el espacio interno de cada boquilla regeneradora está lleno de una capa de elementos de transferencia de calor, el volumen de la cual corresponde a la relación: V = K · a · Bi, donde: V es el volumen de la capa de elementos de transferencia de calor que llenan el espacio interno de la boquilla regeneradora, m3; K es el coeficiente de proporcionalidad que depende del tipo de combustible, el tipo y tamaño de los elementos de transferencia de calor, de la temperatura del aire y de los productos de combustión en las ventanas de introducción y salida de la boquilla regeneradora, de la duración del ciclo de trabajo del dispositivo de calentamiento del horno de llama, h; a es el coeficiente de exceso de aire seleccionado en dependencia del régimen requerido del procesamiento térmico en el horno de llama, el cual sobrepasa el valor de 2.0 y se ajusta preferiblemente en el rango hasta 6.0, magnitud adimensional; Bi es el consumo de combustible (de gas o de combustible liquido) en el quemador donde a = 1 m3/h.

7. Boquilla regeneradora del horno de llama con calentamiento directo o indirecto, el cual se calienta con la mezcla a quemar de combustible liquido o gaseoso y de aire calentado en una proporción determinada de combustible y de aire calentado, se caracteriza por el valor correspondiente del coeficiente de exceso de aire; la boquilla incluye un espacio interior con dos ventanas de introducción y salida, el cual está lleno de una capa de elementos para la transferencia de calor con volumen determinado, caracterizada porque el espacio interior de la boquilla regeneradora está lleno de una capa de elementos para la transferencia de calor, volumen de la cual corresponde a la relación: V = K · a · Bi, donde: V es el volumen de la capa de elementos para la transferencia de calor que llenan el espacio interior de la boquilla regeneradora, m3; K es el coeficiente de proporcionalidad que depende del tipo de combustible, del tipo y tamaño de los elementos para la transferencia de calor, de la temperatura del aire y de los productos de combustión en las ventanas de introducción y salida de la boquilla regeneradora, y la duración del ciclo de trabajo del dispositivo de calentamiento del horno de llama, h; a es el coeficiente de exceso de aire, seleccionado en dependencia del régimen requerido del procesamiento térmico en el horno de llama, el cual sobrepasa el valor de 2.0 y se ajusta preferiblemente en el rango hasta 6.0, magnitud adimensional ; Bi es el consumo de combustible (de gas o de combustible liquido) que llega a la boquilla regeneradora, donde a = 1 m3/h.

8. Boquilla regeneradora del horno de llama con calentamiento directo o indirecto el cual se calienta con la mezcla a quemar de combustible liquido o gaseoso y de aire calentado en una proporción determinada de combustible y de aire calentado, se caracteriza por el valor correspondiente del coeficiente de exceso de aire; la boquilla incluye un espacio interior lleno de elementos para la transferencia de calor el cual se une con el espacio bajo la boquilla ubicado debajo del primer espacio, y el espacio interior indicado tiene en la parte superior una ventana de introducción y salida, y el espacio bajo la boquilla indicado tiene otra ventana de introducción y salida con una válvula de cierre, caracterizada la boquilla porque el espacio interior lleno de elementos para la transferencia de calor está hecho en forma de varias, por lo menos dos, secciones ubicadas una debajo de la otra, cada una de las cuales, a excepción de la sección más inferior, está unida con la sección subyaciente con ayuda del espacio adicional bajo la boquilla ubicado entre estas secciones, cada una de las cuales tiene una ventana de introducción y salida con una válvula de cierre adicional, cada sección del espacio interior está llena de una capa de elementos para la transferencia de calor con un volumen determinado, correspondiendo el volumen total de los cuales a la relación : Vmax - K · 0Cmax · Bi, donde: Vmax es el volumen total de las capas de los elementos de transferencia de calor de todas las secciones del espacio interno de la boquilla regeneradora, m3; K es el coeficiente de proporcionalidad que depende del tipo de combustible, del tipo y tamaño de los elementos de transferencia de calor, de la temperatura del aire y de los productos de la combustión en las ventanas de introducción y salida de la boquilla regeneradora, de la duración del ciclo de trabajo del dispositivo de calentamiento del horno de llama, h; amax es el coeficiente máximo de exceso de aire de la boquilla regeneradora, seleccionado en dependencia del régimen requerido del procesamiento térmico en el horno de llama, el cual sobrepasa el valor de 2.0 y el cual se ajusta preferiblemente en el rango hasta 6.0, magnitud adimensional; Bi es el consumo de combustible (de gas o de combustible liquido) , que le corresponde a una boquilla regeneradora, donde a = 1 m3/h; relacionándose entre si el coeficiente máximo de exceso de aire de la boquilla regeneradora y los coeficientes del exceso de aire para cada sección del espacio interior de la boquilla regeneradora por la relación: O-max ? &i , Donde ai es el valor seleccionado del coeficiente de exceso de aire de la sección i del espacio interno de la boquilla regeneradora, magnitud adimensional ; i es el número ordinal de la sección del espacio interior de la boquilla regeneradora, asume valores de 1 hasta n, y n donde n es igual al número de secciones del espacio interior de la boquilla regeneradora; y el volumen de la capa de elementos de transferencia de calor que llenan cada una de las secciones del espacio interior corresponde a la relación: Vi = K · cu · Bi, donde Vi es el volumen de la capa de los elementos de transferencia de calor de la sección i del espacio interior de la boquilla regeneradora, m3; (la variable i y los miembros K, Bi se definen arriba) .

9. Boquilla regeneradora del horno de llama con calentamiento directo o indirecto, el cual se calienta con la mezcla a quemar del combustible liquido o gaseoso y de aire calentado en una proporción determinada de combustible y de aire calentado la cual se caracteriza por el valor correspondiente del coeficiente de exceso de aire; la boquilla incluye un primer espacio interior que está lleno con una capa de elementos de transferencia de calor con un volumen determinado; el espacio interior tiene dos ventanas de introducción y salida, la superior de las cuales está unida con la ventana superior de introducción y salida de la boquilla regeneradora, y la inferior tiene una primera válvula de cierre, caracterizada porque la boquilla regeneradora está dotada, por lo menos, con un espacio interior adicional que está lleno de una capa de elementos de transferencia de calor con un volumen determinado y el cual tiene su espacio bajo la boquilla y ventanas de introducción y salida superior e inferior, la superior de las cuales está unida con la ventana superior de introducción y salida de la boquilla regeneradora, y la inferior está dotada de una válvula de cierre adicional, correspondiendo el volumen total de las capas de los elementos de transferencia de calor de todos los espacios interiores de la boquilla regeneradora a la relación: Vmax = · OCmax * ??G , donde : Vmax es el volumen total de las capas de los elementos de transferencia de calor de todos los espacios interiores de la boquilla regeneradora, m3; K es el coeficiente de proporcionalidad que depende del tipo de combustible, del tipo y tamaño de los elementos de transferencia de calor, de la temperatura del aire y de los productos de combustión en las ventanas de introducción y salida de la boquilla regeneradora, de la duración del ciclo de trabajo del dispositivo de calentamiento del horno de llama, h; amax es el coeficiente máximo de exceso de aire de la boquilla regeneradora, seleccionado en dependencia del régimen requerido del procesamiento térmico en el horno de llama, el cual sobrepasa el valor 2.0 y el cual se ajusta preferiblemente en el rango hasta 6.0, magnitud adimensional; Bi es el consumo de combustible (de gas o de combustible liquido) , que corresponde a la boquilla regeneradora, donde a = 1 m3/h; relacionándose entre si el coeficiente máximo de exceso de aire de la boquilla regeneradora y los coeficientes del exceso de aire para cada espacio interior de la boquilla regeneradora por la siguiente relación: O-max — ?" &i donde GCÍ es el valor seleccionado del coeficiente de exceso de aire del espacio interior i de la boquilla regeneradora, magnitud adimensional; i es el número ordinal del espacio interior de la boquilla regeneradora, asume valores de 1 hasta n, donde n es igual al número de espacios interiores de la boquilla regeneradora; y el volumen de la capa de los elementos de transferencia de calor que llenan cada uno de los espacios interiores, corresponde a la relación: Vi = K · ai · Bi, donde Vi es el volumen de la capa de los elementos de transferencia de calor del espacio interior i de la boquilla regeneradora, m3; (la variable i y los miembros K, Bi se definen arriba) . RESUMEN El grupo de invenciones incluye métodos de tratamiento térmico de metal y un método de combustión de una mezcla de combustible liquido o gaseoso y de aire calentado en el horno de llama con calentamiento directo o indirecto, y también unos dispositivos de calentamiento y unas boquillas regeneradoras para la realización de los métodos. Las invenciones se refieren a la metalurgia y al diseño de maquinaria y pueden usarse tanto para el tratamiento térmico de metales (fusión, calentamiento para deformación, procesamiento térmico) , y para la cocción, el secamiento (y otro tratamiento térmico) de productos no metálicos, por ejemplo, de la cerámica. La esencia de cada una de las invenciones refleja nuevas características técnicas que aseguran valores del coeficiente de exceso de aire (a) en una mezcla de combustible y de aire calentado que superan un valor de 2.0 y que se ajustan preferiblemente en un rango de hasta 6.0. Al usar las invenciones el resultado técnico es la disminución de la merma de metal en el proceso de su tratamiento en un horno de llama con calentamiento directo o indirecto y en la disminución del nivel de hidrogenación de metales, incluso de las aleaciones de aluminio, titanio, hierro. Al usar las invenciones en hornos con calentamiento indirecto, el resultado técnico es el aumento en el tiempo de servicio de los tubos de radiación y de los crisoles. Los datos obtenidos experimentalmente por los autores de la invención dan fe de que el resultado técnico indicado se logra debido al suministro de una composición correspondiente de la atmósfera (fase gaseosa) de los productos de combustión de la mezcla de aire caliente con combustible liquido o gaseoso con valores del coeficiente de exceso de aire (a) que sobrepasan un valor de 2.0.