RU2496889C1 - Method for low-oxidation heating of metal products - Google Patents

Method for low-oxidation heating of metal products Download PDF

Info

Publication number
RU2496889C1
RU2496889C1 RU2012130598/02A RU2012130598A RU2496889C1 RU 2496889 C1 RU2496889 C1 RU 2496889C1 RU 2012130598/02 A RU2012130598/02 A RU 2012130598/02A RU 2012130598 A RU2012130598 A RU 2012130598A RU 2496889 C1 RU2496889 C1 RU 2496889C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oxidation
low
zone
products
oxidation zone
Prior art date
Application number
RU2012130598/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Владимирович Курносов
Леонид Александрович Шульц
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
Priority to RU2012130598/02A priority Critical patent/RU2496889C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2496889C1 publication Critical patent/RU2496889C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Tunnel Furnaces (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.SUBSTANCE: method for low-oxidation heating of metal products in an oven with aerodynamic separation of lower low-oxidation and upper oxidation zones in burners of the low-oxidation zone involves combustion of gas and air in the ratio providing production of incomplete-combustion products in the form of exogas that is supplied to location zone of a heated product with excess air factor in the range of 0.4-0.6; gas and air is burnt in burners of the oxidation zone in the ratio providing production of incomplete-combustion products that are supplied to oxidation zone of the oven with excess air factor in the range of 3.0-5.0. Exit velocity of incomplete combustion products supplied to the low-oxidation zone of the oven is set equal to exit velocity of incomplete-combustion products supplied to the oxidation zone of the oven; with that, smaller part of incomplete-combustion products of the low-oxidation zone is burnt in recuperators of the low-oxidation zone and evacuated from the oven, and larger part of incomplete-combustion products of the low-oxidation zone is supplied to the oxidation zone, in which they are additionally burnt, and as a result, heat is transferred to the heated product, and then, they are evacuated through recuperators of the oxidation zone.EFFECT: improving quality of heated metal owing to using exogas for screening of the heated product, which is obtained for in the combustion chamber of a special burner and provides exclusion of combustion on surface of the heated metal product and formation on its surface of local oxidation zones on metal.1 dwg

Description

Изобретение относится к энерго- и ресурсосберегающим технологиям в металлургии и машиностроении и может быть использовано для нагрева металла в нагревательных и термических печах перед его обработкой давлением и при термообработке изделий.The invention relates to energy and resource-saving technologies in metallurgy and mechanical engineering and can be used to heat metal in heating and thermal furnaces before it is processed by pressure and during heat treatment of products.

В высокотемпературных печах прокатного и кузнечно-штамповочного производств, работающих на природном газе, необходимый состав атмосферы над металлом может быть получен весьма простым и экономичным путем - за счет рационального комбинированного использования топлива. В основе этого метода лежит идея постадийного использования природного газа в две или более различные в технологическом и теплотехническом отношениях стадии: на первой - природный газ в частично окисленном виде применяют в качестве контролируемой атмосферы и в той или иной степени - топлива печи, во второй - топлива печи. В потенциале постадийный способ использования природного газа позволяет не только оптимизировать состав и физико-химические свойства атмосферы печи и добиться резкого снижения окисления стали, но и значительно уменьшить выбросы оксидов азота, сильно загрязняющих окружающую среду.In high-temperature furnaces for rolling and forging and stamping operations operating on natural gas, the necessary composition of the atmosphere above the metal can be obtained in a very simple and economical way - due to the rational combined use of fuel. The basis of this method is the idea of the step-by-step use of natural gas in two or more different technological and thermotechnical stages: on the first - natural gas in a partially oxidized form is used as a controlled atmosphere and to one degree or another - furnace fuel, in the second - fuel ovens. Potentially, a step-by-step method of using natural gas allows not only to optimize the composition and physicochemical properties of the furnace atmosphere and to achieve a sharp decrease in steel oxidation, but also to significantly reduce emissions of nitrogen oxides, which are highly polluting the environment.

Известен способ малоокислительного нагрева металлических изделий в безокислительной печи (JP 2004093123, опубл. 25.03.2004), которая состоит из камеры неполного сгорания топлива, снабженной пламенной горелкой, на которую подается топливо с недостатком кислорода для поддержания восстановительной атмосферы в камере печи, а также из камеры дожигания продуктов неполного сгорания, которая располагается внутри камеры неполного сгорания топлива. Камера дожигания продуктов неполного сгорания оснащена горелкой, на которую подается топливо с избытком кислорода.A known method of non-oxidative heating of metal products in a non-oxidizing furnace (JP 2004093123, publ. March 25, 2004), which consists of an incomplete fuel combustion chamber equipped with a flame burner, to which fuel with a lack of oxygen is supplied to maintain a reducing atmosphere in the furnace chamber, as well as chamber for the afterburning of products of incomplete combustion, which is located inside the chamber of incomplete combustion of fuel. The afterburner of incomplete combustion products is equipped with a burner, to which fuel with an excess of oxygen is supplied.

К недостаткам этого способа относится наличие дополнительных элементов, размещаемых в рабочем пространстве печи, к которым относится камера дожигания продуктов неполного сгорания, необходимых для осуществления способа.The disadvantages of this method include the presence of additional elements placed in the working space of the furnace, which include the afterburner of incomplete combustion products necessary for the implementation of the method.

Прототипом предложенного изобретения является способ сжигания топлива в нагревательной печи (RU 2309991, опубл. 10.11.2007), в котором дожигание продуктов неполного сгорания осуществляют путем подачи высокоскоростного, сильно закрученного потока окислителя под высоким давлением в дожигательное устройство, имеющее вид однопроводной (с заглушенным подводом газа) плоскопламенной радиационной горелки. Вследствие сильной крутки в дожигательном устройстве происходит распад вихря и тем самым создается сильное разрежение, обеспечивающее подачу продуктов неполного сгорания в область дожигания. Первую стадию сжигания осуществляют в настильном факеле, распространяющемся вдоль поверхности нагреваемого металла, при значении коэффициента расхода окислителя 0,48-0,55 и при степени обогащения воздуха кислородом 0,35-0,45.The prototype of the proposed invention is a method of burning fuel in a heating furnace (RU 2309991, publ. 10.11.2007), in which the afterburning of products of incomplete combustion is carried out by supplying a high-speed, highly swirling oxidizer stream under high pressure to a afterburner having the form of a single-wire (with a muffled supply gas) of a flat flame radiation burner. Due to the strong twisting in the afterburning device, the vortex decays and thereby creates a strong vacuum, which provides the supply of products of incomplete combustion in the afterburning area. The first stage of combustion is carried out in a spreading plume spreading along the surface of the heated metal, with an oxidizer consumption coefficient of 0.48-0.55 and an oxygen enrichment rate of 0.35-0.45.

К недостаткам этого способа относится возможность возникновения локальных зон окисления на поверхности нагреваемого металла, что приводит к ухудшению качества получаемого продукта.The disadvantages of this method include the possibility of localized oxidation zones on the surface of the heated metal, which leads to a deterioration in the quality of the resulting product.

В предложенном изобретении достигается технический результат, заключающийся в повышении качества нагреваемого металла за счет использования для экранирования нагреваемого изделия экзогаза, получаемого в камере горения специализированной горелки и обеспечивающего исключение горения на поверхности нагреваемого металлического изделия и образования на его поверхности локальных зон окисления на металле.In the proposed invention, a technical result is achieved, which consists in improving the quality of the heated metal due to the use of exogas for shielding the heated product obtained in the combustion chamber of a specialized burner and ensuring the exclusion of burning on the surface of the heated metal product and the formation of local oxidation zones on the metal on its surface.

Указанный технический результат достигается следующим образом.The specified technical result is achieved as follows.

В способе малоокислительного нагрева металлических изделий в печи с аэродинамическим разделением нижней малоокислительной и верхней окислительной зон в горелках малоокислительной зоны сжигают газ и воздух в соотношении, обеспечивающем получение продуктов неполного сгорания в виде экзогаза. Экзогаз подают в место расположения нагреваемого изделия с коэффициентом избытка воздуха в диапазоне 0,4-0,6.In the method of low-oxidation heating of metal products in a furnace with aerodynamic separation of the lower low-oxidation and upper oxidation zones in the burners of the low-oxidation zone, gas and air are burned in a ratio ensuring the production of incomplete combustion products in the form of exogas. Exogas is supplied to the location of the heated product with a coefficient of excess air in the range of 0.4-0.6.

В горелках окислительной зоны сжигают газ и воздух в соотношении, обеспечивающем получение продуктов полного сгорания, которые подают в окислительную зону печи с коэффициентом избытка воздуха в диапазоне 3,0-5,0.In the burners of the oxidizing zone, gas and air are burned in a ratio that ensures the production of complete combustion products, which are supplied to the oxidizing zone of the furnace with an excess air coefficient in the range of 3.0-5.0.

Скорость истечения продуктов неполного сгорания, поступающих в малоокислительную зону печи, равна скорости истечения продуктов полного сгорания, поступающих в окислительную зону печи.The flow rate of incomplete combustion products entering the oxidizing zone of the furnace is equal to the flow rate of the products of complete combustion entering the oxidizing zone of the furnace.

Меньшую часть продуктов неполного сгорания малоокислительной зоны дожигают в рекуператорах малоокислительной зоны и эвакуируют из печи.A smaller part of the products of incomplete combustion of the low-oxidation zone is burned up in recuperators of the low-oxidation zone and evacuated from the furnace.

Большую часть продуктов неполного сгорания малоокислительной зоны направляют в окислительную зону, в которой проводят их дожигание с передачей выделившейся теплоты нагреваемому изделию и дальнейшую эвакуацию из печи через рекуператоры окислительной зоны.Most of the products of incomplete combustion of the non-oxidizing zone are sent to the oxidizing zone, in which they are burned to transfer the released heat to the heated product and further evacuation from the furnace through the oxidizing zone recuperators.

При этом соотношение продуктов неполного сгорания малоокислительной зоны, дожигаемой в рекуператорах малоокислительной зоны, и продуктов неполного сгорания малоокислительной зоны, направляемой в окислительную зону, равно масс.% (10-30):(70-90).In this case, the ratio of products of incomplete combustion of a low-oxidation zone, burned in recuperators of a low-oxidation zone, and products of incomplete combustion of a low-oxidation zone, directed to the oxidation zone, is equal to mass% (10-30) :( 70-90).

Изобретение поясняется чертежом, на котором схематически представлен разрез печи малоокислительного нагрева, реализующей предложенный способ.The invention is illustrated in the drawing, which schematically shows a section of a furnace of low oxidative heating that implements the proposed method.

Печь включает следующие элементы: горелку-экзогенератор 1, горелку 2 с высоким коэффициентом избытка воздуха, рекуператоры 3, 4 включающие устройства дожигания, систему 5 подачи первичного воздуха, систему 6 подачи вторичного воздуха, нагреваемое металлическое изделие 7, корпус 8 печи, выходы 9, 10 дымовых газов, входы 11, 12 подачи газа.The furnace includes the following elements: burner-exogenerator 1, burner 2 with a high coefficient of excess air, recuperators 3, 4 including afterburners, primary air supply system 5, secondary air supply system 6, heated metal product 7, furnace body 8, outputs 9, 10 flue gases, gas inlets 11, 12.

Способ по предложенному изобретению осуществляется следующим образом.The method according to the proposed invention is as follows.

Предлагаемый способ малоокислительного нагрева построен на принципе аэродинамического разделения малоокислительной и окислительной зон печи нагрева.The proposed method of low-oxidation heating is based on the principle of aerodynamic separation of low-oxidation and oxidation zones of the heating furnace.

В горелки-экзогенераторы 1 и горелки-теплогенераторы 2 подается газ соответственно через входы 11, 12 подачи газа.Gas is supplied to exogenous burner 1 and heat generator 2 burner, respectively, through gas supply inlets 11, 12.

Горелки 1 и 2 оборудованы индивидуальными рекуператорами 3, 4 с встроенными устройствами дожигания продуктов неполного горения.Burners 1 and 2 are equipped with individual recuperators 3, 4 with integrated afterburners for incomplete combustion products.

Воздух, подаваемый на горение, разделяется на два потока. Первичный воздух из системы 5 поступает в горелки 1 и 2 для сжигания газа, а вторичный воздух из системы 6 поступает в устройства дожигания рекуператоров 3 и 4.Combustion air is split into two streams. Primary air from system 5 enters the burners 1 and 2 for gas combustion, and secondary air from system 6 enters the afterburners of recuperators 3 and 4.

В камерах горения горелок 1 производится сжигание газа с недостатком подогретого в рекуператорах 3 первичного воздуха с получением экзогаза, который направляется в нижнюю малоокислительную зону печи с коэффициентом избытка воздуха 0,4-0,6, экранируя металл нагреваемого изделия 7 от воздействия на него продуктов полного горения верхней окислительной зоны печи.In the combustion chambers of burners 1, gas is burned with a lack of primary air heated in recuperators 3 to produce exogas, which is sent to the lower low-oxidation zone of the furnace with an air excess coefficient of 0.4-0.6, shielding the metal of the heated product 7 from exposure to complete products burning of the upper oxidizing zone of the furnace.

Продукты неполного сгорания малоокислительной зоны в количестве 70-90 масс.% поступают в верхнюю окислительную зону печи с коэффициентом избытка воздуха 3,0-5,0, где происходит их дожигание в рекуператорах 4 с передачей выделившейся теплоты в виде излучения нагреваемому изделию и последующее удаление через выходы 10.The products of incomplete combustion of the low-oxidation zone in the amount of 70-90 wt.% Enter the upper oxidation zone of the furnace with an excess air coefficient of 3.0-5.0, where they are burned out in recuperators 4 with the transfer of the released heat in the form of radiation to the heated product and subsequent removal through outputs 10.

Часть продуктов неполного сгорания малоокислительной зоны - экзогаз в количестве 10-30 масс.% - поступает в рекуператоры 3 нижней зоны печи, оборудованные устройствами дожигания продуктов неполного сгорания, в которых происходит нагрев воздуха и газа, поступающих на горение.Some of the products of incomplete combustion of the low-oxidation zone - exogas in the amount of 10-30 wt.% - enter the recuperators 3 of the lower zone of the furnace, equipped with devices for the afterburning of products of incomplete combustion, in which the air and gas supplied to combustion are heated.

Для уменьшения зоны смешения восстановительного - экзогаза, и окислительного потоков, с целью исключения диффузии кислорода из окислительной зоны к поверхности нагреваемого изделия скорости истечения потоков задаются равными, за счет чего нагреваемое изделие всегда омывается потоком восстановительных газов, что обеспечивает малоокислительный нагрев изделия.To reduce the mixing zone of the reducing - exogas and oxidative flows, in order to prevent oxygen diffusion from the oxidizing zone to the surface of the heated product, the flow rates are set equal, due to which the heated product is always washed by the flow of reducing gases, which ensures low-oxidative heating of the product.

Claims (2)

1. Способ малоокислительного нагрева металлических изделий в печи с аэродинамическим разделением нижней малоокислительной и верхней окислительной зон, включающий сжигание газа и воздуха в горелках малоокислительной зоны в соотношении, обеспечивающем получение продуктов неполного сгорания в виде экзогаза и подачу его в зону расположения нагреваемого изделия с коэффициентом избытка воздуха в диапазоне 0,4-0,6, и сжигание газа и воздуха в горелках окислительной зоны в соотношении, обеспечивающем получение продуктов полного сгорания и подачу его в окислительную зону печи с коэффициентом избытка воздуха в диапазоне 3,0-5,0, отличающийся тем, что скорость истечения продуктов неполного сгорания, подаваемых в малоокислительную зону печи, равна скорости истечения продуктов полного сгорания, подаваемых в окислительную зону печи, причем меньшую часть продуктов неполного сгорания малоокислительной зоны дожигают в рекуператорах малоокислительной зоны и эвакуируют из печи, а большую часть продуктов неполного сгорания малоокислительной зоны направляют в окислительную зону для их дожигания с передачей выделившейся теплоты нагреваемым изделиям и дальнейшей эвакуации из печи через рекуператоры окислительной зоны.1. The method of low-oxidation heating of metal products in a furnace with aerodynamic separation of the lower low-oxidation and upper oxidation zones, including the combustion of gas and air in the burners of the low-oxidation zone in a ratio that ensures the production of incomplete combustion products in the form of exogas and its supply to the area of the heated product with an excess coefficient air in the range of 0.4-0.6, and the combustion of gas and air in the burners of the oxidizing zone in a ratio that ensures the receipt of products of complete combustion and under I can smell it in the oxidation zone of the furnace with an excess air coefficient in the range of 3.0-5.0, characterized in that the rate of expiration of the products of incomplete combustion supplied to the low-oxidation zone of the furnace is equal to the velocity of the outflow of products of complete combustion supplied to the oxidation zone of the furnace, a smaller part of the products of incomplete combustion of the low-oxidation zone is burned up in recuperators of the low-oxidation zone and evacuated from the furnace, and most of the products of incomplete combustion of the low-oxidation zone are sent to the oxidation zone for their Ozhiganov evolved heat transfer from the heated articles, and further evacuation of the furnace through the oxidizing zone recuperators. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что соотношение продуктов неполного сгорания малоокислительной зоны, дожигаемой в рекуператорах малоокислительной зоны, и продуктов неполного сгорания малоокислительной зоны, направляемой в окислительную зону, равно (10-30):(70-90) мас.%. 2. The method according to claim 1, characterized in that the ratio of products of incomplete combustion of an oxidizing zone burned in recuperators of an oxidizing zone to products of incomplete combustion of an oxidizing zone sent to an oxidizing zone is (10-30) :( 70-90) wt .%.
RU2012130598/02A 2012-07-19 2012-07-19 Method for low-oxidation heating of metal products RU2496889C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012130598/02A RU2496889C1 (en) 2012-07-19 2012-07-19 Method for low-oxidation heating of metal products

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012130598/02A RU2496889C1 (en) 2012-07-19 2012-07-19 Method for low-oxidation heating of metal products

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2496889C1 true RU2496889C1 (en) 2013-10-27

Family

ID=49446743

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012130598/02A RU2496889C1 (en) 2012-07-19 2012-07-19 Method for low-oxidation heating of metal products

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2496889C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU268468A1 (en) * FURNACE WITH FROZEN
SU132251A1 (en) * 1960-02-16 1960-11-30 В.П. Михеев Flame gas furnace for non-oxidative metal heating
US4373702A (en) * 1981-05-14 1983-02-15 Holcroft & Company Jet impingement/radiant heating apparatus
SU1647031A1 (en) * 1988-06-30 1991-05-07 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт "Теплопроект" Method for non-oxidizing heating
JP2004093123A (en) * 2002-08-15 2004-03-25 Jfe Steel Kk Non-oxidation furnace and its control method
RU2309991C2 (en) * 2005-10-11 2007-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт стали и сплавов" (технологический университет) Fuel combustion method in heating furnace and heating furnace for performing the same

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU268468A1 (en) * FURNACE WITH FROZEN
SU132251A1 (en) * 1960-02-16 1960-11-30 В.П. Михеев Flame gas furnace for non-oxidative metal heating
US4373702A (en) * 1981-05-14 1983-02-15 Holcroft & Company Jet impingement/radiant heating apparatus
SU1647031A1 (en) * 1988-06-30 1991-05-07 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт "Теплопроект" Method for non-oxidizing heating
JP2004093123A (en) * 2002-08-15 2004-03-25 Jfe Steel Kk Non-oxidation furnace and its control method
RU2309991C2 (en) * 2005-10-11 2007-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт стали и сплавов" (технологический университет) Fuel combustion method in heating furnace and heating furnace for performing the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO20051955L (en) Method and apparatus for heat treatment
CN103697469A (en) Pulverized coal flame preheating low NOx burner system
CN104864392A (en) Total-oxygen coal powder MILD combustion method and device used by same
KR20120094949A (en) Method for heating a blast furnace stove
AU2001287819A1 (en) Method for heating metallurgical products
JP2007271188A (en) Combustion method of burner
JP4650106B2 (en) Sintering apparatus and sintering method
RU2496889C1 (en) Method for low-oxidation heating of metal products
CN104132343A (en) Radiant tube combustor
CN206269123U (en) For direct flame-type or the gaseous fuel burners of controlled atmosphere formula reheating furnace
CN113154874B (en) Heating furnace low NOx combustion control method based on gas fuel
MX2020004481A (en) Nitrogen oxide (nox) emission reduction in an oxy-combustion furnace.
WO2014024153A1 (en) Heat-recovery combustion apparatus in particular for ceramic kilns
CN102798129A (en) Efficient thermal oxidation furnace for low afterburning-amount smoke constant-speed grading reaction
KR102498262B1 (en) How to Reduce Nitrogen Oxides in a Strip Processing Furnace
CN108700293A (en) Industrial furnace
RU2005131257A (en) METHOD FOR BURNING FUEL IN A HEATING FURNACE AND A HEATING FURNACE FOR ITS PERFORMANCE
CN207555590U (en) A kind of micro- oil type pure oxygen steady burning burner burner
JP2011195386A (en) Glass melting furnace and exhaust gas treatment method in glass melting furnace
CN101561140B (en) Wide-flame burner nozzle
RU172550U1 (en) Non-oxidizing heating furnace
GB697734A (en) Improvements in and relating to the heat treatment of metals
CN203657449U (en) Vertical vanadium-nitrogen alloy calcining kiln capable of utilizing exhaust gas carbon monoxide
CN210219808U (en) Environment-friendly organic waste gas combustion device
KR102498261B1 (en) Method for reducing nitrogen oxides in strip processing furnaces

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170720