RU2684006C1

RU2684006C1 - Recuperative heating well

Info

Publication number: RU2684006C1
Application number: RU2018125372A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Николаевич Макаров; Юлия Михайловна Павлова; Виктория Валерьевна Окунева
Priority date: 2018-07-10
Filing date: 2018-07-10
Publication date: 2019-04-03

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: invention relates to devices for heating metal ingots prior to rolling. Recuperative heating well comprises chamber made in the form of rectangular parallelepiped, limited by lined walls, furnace bottom and moving cover, burners located on frontal and right from front side walls. Chamber is additionally equipped with burners installed on the left from the front side wall, besides, each burner is installed on the common axis with the burner located on the right on the right from the front side wall.

EFFECT: reduced time of ingot heating in the furnace, increased efficiency, reduced fuel consumption due to reduced time of ingot ingress in the furnace.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для нагрева слитков металла перед прокаткой.The invention relates to devices for heating metal ingots before rolling.

Известен рекуперативный нагревательный колодец, состоящий из камеры, выполненной в форме прямоугольного параллелепипеда, ограниченной футерованными стенами, подом, снабженного перемещаемой крышкой и горелкой (Кривандин В.А., Егоров А.В. Тепловая работа и конструкции печей черной металлургии. - М.: Металлургия, 1989. 462 с).A recuperative heating well is known, consisting of a chamber made in the shape of a rectangular parallelepiped limited by lined walls, a hearth, equipped with a movable cover and a burner (Krivandin V.A., Egorov A.V. Thermal work and designs of ferrous metallurgy furnaces. - M .: Metallurgy, 1989.446 s).

Недостатком данной конструкции является неравномерность распределения температур, как по длине камеры, так и по высоте слитков. Для выравнивания температуры по высоте слитки выдерживают в камере колодца дополнительное время, что приводит к снижению производительности колодца и дополнительному расходу топлива.The disadvantage of this design is the uneven distribution of temperatures, both along the length of the chamber and the height of the ingots. To equalize the temperature along the height of the ingot, additional time is kept in the well chamber, which leads to a decrease in well productivity and additional fuel consumption.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является рекуперативный нагревательный колодец, содержащий камеру, выполненную в форме прямоугольного параллелепипеда, ограниченную футерованными стенами, подом и перемещаемой крышки, горелки, расположенные на фронтальной и одной из боковых стен. (RU, №2637199, кл. C21D 9/70, 2017 г.).The closest in technical essence to the claimed one is a regenerative heating well, containing a chamber made in the form of a rectangular parallelepiped, bounded by lined walls, a hearth and a movable lid, burners located on the front and one of the side walls. (RU, No. 2637199, CL C21D 9/70, 2017).

Недостатком данного рекуперативного нагревательного колодца является неравномерность тепловыделения и температуры по длине факелов горелок, расположенных на одной из боковых стен и, как следствие, неравномерность распределения тепловых потоков и температур по боковым поверхностям слитков, расположенных параллельно осям факелов. Горение топлива начинается у среза горелки, продолжается по длине факела и заканчивается в его конце у противоположной боковой стены. По длине факела сгорает все топливо, поступающее в горелку. Большая часть топлива сгорает на участке от среза горелки до середины факела. Эта часть факела характеризуется большим тепловыделением и температурой. Меньшая часть топлива догорает от середины до конца факела у противоположной боковой стены. Это часть факела характеризуется меньшим тепловыделением и меньшей температурой. Мощность теплового излучения участка факела по длине факела пропорциональна количеству сгоревшего топлива и тепловыделения на данном участке факела.The disadvantage of this recuperative heating well is the uneven heat and temperature along the length of the torches of the burners located on one of the side walls and, as a result, the uneven distribution of heat flows and temperatures along the side surfaces of the ingots parallel to the axes of the torches. The combustion of fuel begins at the cut of the burner, continues along the length of the torch and ends at its end at the opposite side wall. All fuel entering the burner burns along the length of the torch. Most of the fuel burns in the area from the cut of the burner to the middle of the torch. This part of the torch is characterized by high heat and temperature. A smaller portion of the fuel burns out from the middle to the end of the torch at the opposite side wall. This part of the torch is characterized by less heat and a lower temperature. The thermal radiation power of the flame section along the length of the flame is proportional to the amount of burnt fuel and heat generation in this section of the flame.

В первой половине факела от среза горелки до середины выделяется 60-65% мощности факела и, соответственно, 60-65% мощности потока теплового излучения факела. Во второй половине от середины до конца факела выделяется 35-40% его мощности и мощности его теплового излучения. В первой половине факела выделяется в 1,5 раза большая мощность, чем во второй половине факела. Вследствие неравномерного распределения мощности по длине факела боковые поверхности слитков, расположенные напротив первой половины факела у боковой стены с горелками, получают от факела в 1,5 раза большие тепловые потоки излучения по сравнению с боковыми поверхностями слитков, расположенных напротив второй половины факела у боковой стены, противоположной боковой стене с горелками. Слитки, расположенные у боковой стены с горелками, ввиду падающих на них больших тепловых потоков излучений нагреваются быстрее слитков, расположенных у противоположной боковой стене. Для выравнивания температуры слитков расположенных у противоположной стены с горелками боковой стены, слитки выдерживают в камере дополнительное время с включенными верхним и нижним факелами. Работа колодца во время выдержки с включенными верхними и нижними факелами приводит к дополнительному расходу топлива и увеличению времени нагрева слитков.In the first half of the torch, from the cut of the burner to the middle, 60-65% of the power of the torch and, accordingly, 60-65% of the power of the flow of thermal radiation from the torch are allocated. In the second half from the middle to the end of the torch, 35–40% of its power and the power of its thermal radiation are released. In the first half of the torch, 1.5 times more power is released than in the second half of the torch. Due to the uneven distribution of power along the length of the torch, the side surfaces of the ingots located opposite the first half of the torch near the side wall with burners receive 1.5 times greater heat fluxes from the torch compared to the side surfaces of the ingots opposite the second half of the torch near the side wall, opposite side wall with burners. The ingots located near the side wall with the burners, due to the large heat fluxes of radiation incident on them, heat up faster than the ingots located at the opposite side wall. To equalize the temperature of the ingots located on the opposite wall with the burners of the side wall, the ingots are kept in the chamber for additional time with the upper and lower flares turned on. The operation of the well during holding with the upper and lower flares turned on leads to additional fuel consumption and an increase in the heating time of the ingots.

Технической задачей изобретения является разработка новой конструкции рекуперативного колодца с возможностью равномерного нагрева слитков.An object of the invention is to develop a new design of a regenerative well with the possibility of uniform heating of the ingots.

Техническим результатом является уменьшение времени нагрева слитков в печи, повышение производительности, снижение расхода топлива за счет уменьшения времени пребывания слитков в печи.The technical result is to reduce the heating time of the ingots in the furnace, increase productivity, reduce fuel consumption by reducing the residence time of the ingots in the furnace.

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что рекуперативный нагревательный колодец, содержит камеру, выполненную в форме прямоугольного параллелепипеда, ограниченную футерованными стенами, подом и перемещающейся крышкой, горелки, расположенные на фронтальной и правой от фронтальной боковой стенах. Согласно изобретению камера дополнительно снабжена горелками, установленными на левой от фронтальной боковой стене, причем каждая горелка установлена на общей оси с расположенной, напротив, на правой от фронтальной боковой стене горелкой.The task and the specified technical result are achieved by the fact that the regenerative heating well contains a chamber made in the form of a rectangular parallelepiped, limited by lined walls, a hearth and a moving lid, burners located on the front and right of the front side walls. According to the invention, the chamber is further provided with burners mounted on the left side of the front side wall, each burner mounted on a common axis with a burner located opposite to the front side wall.

Наличие горелок, расположенных на левой от фронтальной стены боковой стене, причем каждая горелка установлена на общей оси с расположенной, напротив, на правой от фронтальной стены боковой стене горелкой, позволяет создать узкие короткие факелы напротив каждой из боковых обращенных друг к другу поверхностей слитков. Мощность факелов горелок, расположенных на правой от фронтальной и левой от фронтальной боковых стенах, одинакова и факелы равномерно нагревают расположенные у правой от фронтальной и левой от фронтальной боковых сторон слитки. Совместная работа факела горелки, расположенной в верхней части колодца, и факелов горелок, расположенных в нижней части колодца на правой от фронтальной и левой от фронтальной боковых стенах, обеспечивают равномерность нагрева всех четырех боковых поверхностей слитков и приводит к уменьшению времени нагрева слитков, повышению производительности, снижению расхода топлива.The presence of burners located on the side wall left of the front wall, each burner mounted on a common axis with the burner located opposite the side wall on the right side of the front wall, allows creating narrow short flares opposite each of the side facing surfaces of the ingots. The power of the torches of the burners located on the right of the front and left from the front side walls is the same and the torches evenly heat the bars located at the right of the front and left of the front side of the ingot. The combined operation of the torch torch located in the upper part of the well and torch torches located in the lower part of the well on the right of the frontal and left of the frontal side walls ensures uniform heating of all four side surfaces of the ingots and reduces the time of heating the ingots, increasing productivity, lower fuel consumption.

При установке каждой из горелок на левой от фронтальной стены боковой стене ниже оси расположенной, напротив, на правой от фронтальной стены боковой стене горелки факелы приблизятся к поду, что вызовет перегрев его футеровки и увеличение тепловых потерь через под. При установке каждой из горелок на левой от фронтальной стены боковой стене выше оси расположенной, напротив, на правой от фронтальной стены боковой стене горелки факелы удаляются от нижней части слитков и приближаются к верхней их части, обогреваемой верхним факелом, создаваемым горелкой, расположенной на фронтальной стене. В результате приближения нижних факелов к верхнему увеличиваются тепловые потоки на верхнюю часть слитков и скорость их нагрева и уменьшаются тепловых потоки на нижнюю часть слитков и скорость их нагрева, появляется неравномерность нагрева слитков по их высоте, что приводит к дополнительному расходу топлива, снижению производительности нагревательного колодца.When installing each of the burners on the side wall left of the front wall below the axis located, on the contrary, on the right side of the burner side wall of the burner, the torches will approach the hearth, which will cause its lining to overheat and increase heat loss through the hearth. When each of the burners is installed on the side wall left of the front wall above the axis located, on the contrary, on the side wall of the burner located on the right side of the front wall, the torches are removed from the lower part of the ingots and approach the upper part, heated by the upper torch created by the burner located on the front wall . As the lower flares approach the upper one, the heat fluxes to the upper part of the ingots and their heating rate increase and the heat fluxes to the lower part of the ingots and their heating rate decrease, uneven heating of the ingots by their height appears, which leads to additional fuel consumption, lowering the productivity of the heating well .

Устройство поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема рекуперативного нагревательного колодца, на фиг. 2 - вид сверху в разрезе А-А, на фиг. 3 - вид сбоку в разрезе Б-Б, кривые - изотермы факела, °С.The device is illustrated by drawings, where in FIG. 1 is a diagram of a regenerative heating well; FIG. 2 is a top view in section AA, in FIG. 3 is a side view in section BB, curves are the isotherms of the torch, ° C.

Рекуперативный нагревательный колодец состоит из камеры 1, выполненной в форме прямоугольного параллелепипеда. Камера 1 с боков ограничена футерованными стенами: фронтальной стеной 2, правой от фронтальной боковой стеной 3, левой от фронтальной боковой стеной 4, задней стеной 5. Сверху камера 1 ограничена перемещаемой крышкой 6, снизу подом 7. В фронтальной стене 2 в верхней части камеры 1 колодца установлена горелка 8, которая создает над слитками 9 верхний факел 10. В нижней части камеры 1 колодца в правой от фронтальной боковой стене 3 и левой от фронтальной боковой стенах 4 над подом 7, на расстоянии 0,25-0,30 высоты стен от пода 7, установлены горелки 11, которые формируют нижние факелы 12. В нижней части камеры 1 на фронтальной стене 2 расположен канал 13 для удаления продуктов сгорания из камеры 1 колодца.The regenerative heating well consists of a chamber 1 made in the shape of a rectangular parallelepiped. The chamber 1 is bounded on the sides by lined walls: the front wall 2, right of the front side wall 3, left of the front side wall 4, rear wall 5. At the top, chamber 1 is limited by a movable cover 6, bottom hearth 7. In the front wall 2 at the top of the chamber 1 of the well, a burner 8 is installed, which creates an upper torch 10 over the ingots 9. In the lower part of the chamber 1 of the well, to the right of the front side wall 3 and left of the front side walls 4 above the bottom 7, at a distance of 0.25-0.30 of the height from the hearth 7, burners 11 are installed, which ormiruyut torches bottom 12. The bottom of the chamber 1 on the front wall 2 is arranged a channel 13 for removing combustion products from the chamber 1 of the well.

Рекуперативный нагревательный колодец работает следующим образом. Нагреваемые слитки 9 при открытой перемещающейся крышке 6 устанавливают на под 7 камеры 1, после чего крышкой 6 закрывают камеру 1 колодца. Газ и воздух поступают в установленную на фронтальной стене 2 камеры 1 горелку 8. В горелке 8 формируется газовоздушная смесь, которая истекает из горелки 8, зажигается и создает над слитками 9 верхний факел 10. Одновременно газ и воздух поступают в установленные над подом 7 в правой от фронтальной боковой стены 3 и левой от фронтальной боковой стены 4 горелки 11. При сгорании газовоздушной смеси образуются нижние факелы 12. Образующиеся при горении газовоздушных смесей в верхнем факеле 10 и нижних факелах 12 продукты сгорания выводятся из камеры 1 колодца через канал 13.A regenerative heating well operates as follows. Heated ingots 9 with an open moving lid 6 are installed on under 7 of the chamber 1, after which the lid 6 closes the chamber 1 of the well. Gas and air enter the burner 8 installed on the front wall of the chamber 2 of the chamber 1. In the burner 8 a gas-air mixture is formed, which flows out of the burner 8, ignites and creates an upper flame above the ingots 9. At the same time, gas and air enter the air burners installed above the hearth 7 on the right from the front side wall 3 and the left of the front side wall 4 of the burner 11. Lower flares are formed upon combustion of the gas-air mixture 12. The combustion products formed during combustion of gas-air mixtures in the upper flare 10 and the lower flares 12 are removed from the chamber 1 to lodtsa through channel 13.

Нижние короткие факелы 12 одинаковой мощности и температуры находятся между слитками 9. Нижние короткие факелы 12 равномерно нагревают каждую их боковых поверхностей слитков 8, обращенные друг к другу и к осям симметрии факелов 12. Верхний факел 10 нагревает боковые поверхности слитков 9, обращенных к продольной оси симметрии колодца, а нагретые факелами 12 правая от фронтальной боковая стена 3 и левая от фронтальной боковая стена 4 нагревают обращенные к ним боковые поверхности слитков 9, что приводит к равномерному нагреву всех четырех поверхностей слитков 9. Мощность нижних факелов 12 такова, что потоки их теплового излучения на поверхность слитков 9 не вызывают оплавление поверхности слитков. Так как нижние короткие факелы 12 нагревают нижние части слитков 9, а верхний факел 10 нагревает верхние части слитков 9, то слитки 9 равномерно нагреваются по высоте. В результате равномерного нагрева всех четырех боковых поверхностей слитков 9 уменьшается общее время нагрева до заданной температуры, повышается производительность колодца, снижается расход топлива.The lower short flares 12 of the same power and temperature are between the ingots 9. The lower short flares 12 evenly heat each of their side surfaces of the ingots 8, facing each other and to the axes of symmetry of the flames 12. The upper torch 10 heats the side surfaces of the ingots 9, facing the longitudinal axis symmetry of the well, and heated by torches 12, the right side wall 3 from the front and the side wall 4 left from the front heat the side surfaces of the ingots 9 facing them, which leads to uniform heating of all four surfaces the rest of the ingots 9. The power of the lower torches 12 is such that the fluxes of their thermal radiation to the surface of the ingots 9 do not cause fusion of the surface of the ingots. Since the lower short torches 12 heat the lower parts of the ingots 9, and the upper torch 10 heats the upper parts of the ingots 9, the ingots 9 are uniformly heated in height. As a result of uniform heating of all four side surfaces of the ingots 9, the total heating time to a predetermined temperature decreases, the well productivity increases, and fuel consumption decreases.

В настоящее время изобретение находится на стадии технического предположения.Currently, the invention is at the stage of technical assumption.

Claims

A regenerative heating well, comprising a chamber in the shape of a rectangular parallelepiped limited by lined walls, a hearth and a moving lid, burners located on the front and right of the front side walls, characterized in that the chamber is additionally equipped with burners mounted on the left of the front side wall moreover, each burner is mounted on a common axis with a burner located, on the contrary, on the right of the front side wall.