SU1097881A1 - Проходна печь скоростного струйного нагрева металла - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к термической обработке металлических изделий в нагревательных печах и может быть использовано в металлургической и других отрасл х промышленности . Известны проходные печи скоростного нагрева металла, содержащие футерованную рабочую камеру из одинаковых по конструкции секций, горелочные устройства, транспортирующую систему и борова дл  отвода дыма из печи 1. . Недостатками известных конструкций  вл ютс  ограниченна  стойкость кладки секдий, работающих при предельных температурах , и низкий термический КПД, который , как правило, не превышает 20/о. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  проходна  печь скоростного струйного нагрева металла, содержаща  футерованную рабочую камеру, состо щую из секций с системой транспортировки, горелочные устройства с металлическими соплами, диаметром , равным 0,15-0,030 рассто ни  между срезом сопел и транспортирующей системой и борова дл  отвода дыма 2. Недостаток данной конструкции заключаетс  в том, что оптимизаци  конструктивных соотношений отдельных элементов печи выполнена с целью обеспечени  максимальной величины только конвективного теплового потока без учета лучистой составл ющей теплообмена. В результате при высокотемпературном (1100- 1250°С) нагреве металла, когда роль конвекции -падает с ростом температуры металла, наблюдаетс  неоправданное увеличение расхода топлива . Кроме того, печь имеет узкий диапазон применени , поскольку предназначена дл  нагрева металла ограниченного сортамента и ее конструктивные параметры жестко св заны с размером заготовки. Цель изобретени  - снижение удельного расхода топлива. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в проходной печи скоростного струйного нагрева металла, содержащей футерованную рабочую камеру, состо щую из низкотемпературных и высокотемпературных секций с 7истем ой транспортировкиГгорелочнь1ё устройства с металлическими соплами диаметром , равным 0,015-0,030 рассто ни  между срезом сопел и транспортирующей системой, и борова дл  отвода дыма, отношение суммарной выхо.дной площади сопел к площади продольного сечени  рабочей камеры печи, нормального к ос м сопел , выполнено равным 0,001-0,004, при этом сопла в высокотемпературных секци х установлены на рассто нии от транспортирующей системы в 2-5 раз .больше, чем в низкотемпературных секци х; диаметры со ,пел в низкотемпературных секци х равны 0,015-0,020, а в высокотемпературных секци х 0,,03 рассто ни  от среза сопел до транспортирующей системы. Эффективным средством интенсификации конвективного и суммарного теплообмена в печи  вл етс  способ струйно-факельного отоплени , при котором используетс  система гор щих газовоздушных струй, вытекающих из сопел, расположенных в кладке печи и направленных непосредственно на поверхность нагреваемого металла. Высокие- технико-экономические показатели при данном способе отоплени  обеспечиваютс  при использовании сопловой системы , в которой отнощение суммарной выходной площади сопел к площади продольного сечени  рабочей камеры печи; нормального к ос м сопел, должно быть выполнено равным 0,001-0,004. При значени х меньших 0,01 расход топлива, поступающий в камеру печи, недостаточен дл  поддержани  температурного уровн , необходимого дл  устойчивого горени  факелов, стабилизаци  горени  которых при высоких скорост х осуществл етс  за счет подсоса продуктов сгорани  из рабочего пространства печи. При значени х больших 0,004 растут температуры газа и кладки, увеличиваютс  потери тепла с уход щими газами и снижаетс  КПД печи. Максимальный уровень конвективной теплоотдачи от факела наблюдаетс  при заверщении процесса горени  у поверхности металла при начальной скорости истечени  смеси до 300 м/сецс и температуре газа в печи 1200-1500°С. Дл  этого диаметр сопел должен находитс  в пределах 0,015- 0,02 и 0,02-0,03 от величины рассто ни  Н между срезом сопел и транспортирующей системой соответственно дл  низкотемпературных и высокотемпературных секций. При большем диаметре сопел длина факела превышает рассто ние до поверхности нагрева и теплоотдача уменьшаетс  из-за снижени  температуры струи в точке удара при неполном сгорании топлива. При меньшем диаметре сопел топливо в струе вь1горит раньше чем стру  достигнет поверхности нагрева и далее ее скорость и температура падают за счет перемешивани  с более холодным окружающим газом, что также,приводит к снижению теплоотдачи. Экспериментально установлено, что проЦесс нагрева металла до 700-800°С в низкотемпературных секци х печи выгоднее вести при минимальном рассто нии между соплами и металлом, которое в в большинстве практических случаев составл ет 0,1 - 0,3 м. Из-за малой толщины излучающего сло  газов на таком рассто нии определ ющую роль в теплообмене играет конвективна  составл юща , дол  которой достигает 70% от суммарного теплового потока. Однако при увеличении температуры поверхности металла в процессе нагрева конвективный тепловой поток снижаетс  быстрее, чем лучистый и дол  конвекции в суммарном теплообмене снижаетс  до 50%. При температурах металла, превышающих 800°С, суммарный тепловой поток растет по мере увеличени  рассто ни  между соплами и металлом за счет роста лучистого теплового потока, величина которого зависит от степени черноты газового объема и растет с ростом толщины излучающего сло  газа между металлом и кладкой. Поэтому сопла в высокотемпературной секции должны быть установлены на рассто нии от транспортирующей системы в 2-5 раз больще, чем в низкотемпературной секции. При меньщем рассто нии величина суммарного теплового потока на металл на 15-20% ниже. При больщем рассто нии между соплами и тепловоспринимающей поверхностью растет объем кладки, увеличиваютс  потери тепла через ее поверхность и ухудщаетс  равномерность нагрева металла из-за сокращени  числа сопел.

На фиг. I представлены секции проходной печи дл  скоростного струйного нагрева металла, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, поперезный разрез.

Печь состоит из футерованной рабочей камеры 1, горелочного устройства 2 с металлическими соплами 3, транспортирующей системы 4 и боровов 5 дл  отвода дыма из печи. Нагреваемые издели  размещены в рабочей камере на роликах транспортирующей системы.

Печь работает следующим образом.

Нагреваемый металл последовательно проходит через низкотемпературные секции, в которых его нагревают до 180°С, и высокотемпературные секции, нагрева сь до 1250°С Газовоздущна  смесь, подаваема  через систему сопел 3 соскоростью до 300 м/с, сгорает в рабочем пространстве секций. Процесс горени  завершаетс  в момент удара

О тепловоспринимающую поверхность, образовавшиес  струи продуктов сгорани  при максимальной температуре и высокой скорости смывают поверхность металла и, отдав 5 ему тепло, удал ютс  через общие дл  нескольких секций зонные борова. Транспортирующее устройство 4, выполненное в виде косорасположенных роликов печного рольганга , передвигает заготовку через секции печи, непрерывно враща  их вокруг продоль ных осей, что обеспечивает равномерностьнагрева заготовок по периметру. Заготовка нагреваетс  от 20 до 800°С в низкотемпературной , а затем до 1250°С высокотемпературной зонах печи. После нагрева заго5 товки подаютс  на дальнейшую обработку.

Указанные параметры процесса обеспечиваютс  при отнощении суммарной выходной площади сопел к площади продольного сечени  рабочей камеры печи, нормального к ос м сопел, - 0,004. Так, дл  печи с площадью горизонтального сечени  рабочей камеры 1:5 объема печи, суммарна  выходна  площадь сопел составит 0,004х х1,5 0,006 объема печи.

Рассто ние между соплами и транспор5 тирующей системой в низкотемпературной секции печи должно составл ть, например, 0,3 м. Тогда в высокотемпературной секции это рассто ние составит 0,6 м.

Диаметр сопел горелочного устройства в низкотемпературных и высокотемпера0 турных секци х изготовл ют равным соот ветственно 0,02 и 0,025 от рассто ни  между соплами и транспортирующей системой. Тогда диаметры сопел будут соответственно равны 0,02 0,3 0,006м и 0,025 0,6 0,015м.

Такое оборудование проходных печей обеспечивает скоростной нагрев металла при низком удельном расходе топлива.

Применение предлагаемого изобретени  обеспечивает снижение удельного расхода топлива на 20-30% и увеличение производительности печи на 10-15%.

Claims (1)

1. ПРОХОДНАЯ ПЕЧЬ СКОРОСТНОГО СТРУЙНОГО НАГРЕВА МЕТАЛЛА, содержащая футерованную рабочую камеру, состоящую из низкотемпературных и высокотемпературных секций с системой транспортировки, горелочные устройства с металлическими соплами диаметром, равным 0,015—0,030 расстояния между срезом сопел и транспортирующей системой, и борова для отвода дыма, отличающаяся тем, что, с целью снижения удельного расхода топлива, отношение суммарной выходной, площади сопел к площади продольного сечения рабочей камеры печи, нормального к осям сопел, выполнено равным 0,001 — 0,004, при этом сопла в высокотемпературных секциях установлены на расстоянии от транспортирующей системы в 2—5 раз большем, чем в низкотемпературных ’ секциях; диаметры сопел в низкотемпературных секциях равны 0,015-0,02, а в высоко- _β температурных секциях 0,02-0,03 расстояния sg от среза сопел до транспортирующей системы.

   SU п„ 1097881