UA52556C2 - A method for heating billets in the walking beam furnace - Google Patents

Description

Опис винаходу

Винахід належить до металургійної теплотехніки, зокрема до багатозонних печей з крокуючим подом для 2 нагрівання метану перед обробкою тиском і може бути використаний в методичних нагрівальних печах металургії, машинобудування та інших галузей промисловості.

Відомий спосіб нагрівання металу, що реалізується в нагрівальній печі з подачею високошвидосних струменів продуктів згорання на поверхню металу, що нагрівається із сопел швидкісних газозапальних пристроїв, які встановлені у склепінні печі (Авторське свідоцтво СРСР Моб4571, кл.С2103/00,1977). 70 Недоліком даного способу нагрівання є низька ефективність використання тепла палива у печі (ККД складає 26-3195), великі втрати тепла з димовими газами, що віддалять, температура яких складає 1150-12009С, низька якість нагрівання металу через місцеве перегрівання.

Найбільш близьким за технічною сутністю і досягнутому результату до заявленого способу є спосіб нагрівання заготовок, що реалізується у печі з пристроєм, який підвищує тиск продуктів згорання, що включає т розміщення металлу на поду, подачу палива у пальники з подальшим його спалюванням, подачу струменя теплоносія через ряди сопел у склепінні і продуктів згорання із високотемпературних зон до методичної зони, відбір відпрацьованих продуктів згорання на початку методичної зони, нагрівання повітря за рахунок тепла відпрацьованих продуктів згорання, подачу підігрітого повітря в пальники, до того ж проводять відбір продуктів згорання, що відходять перед димовою трубою і димососом створюють необхідний тиск, відбирають 20 інжектором продукт згорання із високотемпературних зон у трубопроводи і подають по ним продукти згорання в якості теплоносія у сопла на склепінні методичної зони |(Патент США Мо3801267 кл.432-171 (г2789/02), 1974).

Недоліком відомого способу нагрівання є підвищена питома витрата палива, втрати металу з окалиною, брак під час прокатки, низька експлуатаційна стійкість поду печі.

Це пояснюється наступним. Продукти згорання відбирають у трубопроводи із високотемпературних зон с 29 (зварювальних і томильних), які повністю виключаються із процесу теплопередачі до металу у цих зонах Ге) пропорційно кількості відібраних із цих зон продуктів згорання, понижуються швидкості протитечійного руху газів і металу, падає конвективна тепловіддача Пониження інтенсивності руху газів приводить до підвищення градієнта температур в робочому просторі, появі застійних зон, нерівномірності нагрівання металу і видачі у прокат заготовок з різницею температури по довжині, вище припущеною за технологією. шо 30 Крім того, відбір продуктів згорання із зварювальних і томильних зон інжектором в трубопроводи понижує юю тиск у цих зонах. Зі зміщенням лінії кульового таску вище рівня поду у печі з крокуючим подом через зазори між рухомими і нерухомими частинами поду починається інтенсивне підсосування атмосферного повітря, о підстужування нижніх граней заготовок, їх жолоблення і довільне кантування, що спричиняє швидке зношування і Ге руйнування поду. Прокатка деформованих підстужених заготовок ускладнена і супроводжується великим

Зо відсотком браку. юю

Через високу температуру поверхні заготовок у них зонах підвищення концентрації кисню в газовій атмосфері біля поду різко підсилює процеси окалиноутворення, збільшуються втрати металу з окалиною.

Підсосування повітря і підстужування заготовок нарівні з погіршенням теплообмінних процесів у робочому « просторі обумовлює необхідність підвищення теплової потужності зварювальних томильних зон, що З7З 70 супроводжується підвищенням витрати палива на нагрівання металу. Форсування роботи високотемпературних с зон збільшує небезпеку перегрівання і оплавлення верхніх граней заготовок, які повернені до факелів, що є "з додатковою причиною втрати металу і одержання браку при прокатці.

Задачами, на вирішення яких направлено цей винахід, є зміна способу нагрівання заготовок у печі з крокуючим подом шляхом подачі підігрітого повітря в кількості 60-100905 від номінальної витрати палива у піч через сопла склепіння першого ряду від початку методичної зони при витраті палива та піч 30-3590 від і-й номінального, послідовного включення рядів сопел склепіння в напрямку руху металу при пониженні витрати ко палива на піч на кожні 60-10095 і східчастого збільшення на ту ж величину подачі підігрітого повітря у методичну зону, посадового відключення рядів склепіння у напрямку, протилежному рухові металу, при і-й збільшенні витрати палива на піч на кожні 60-10095 і східчастого зменшення на ту ж величину подачі підігрітого 1 50 повітря в методичну зону, що дозволяє підвищити ефективність використання тепла продуктів згорання у робочому просторі за рахунок підвищення швидкостей протитечійного руху газів у металі, знизити с нерівномірність нагрівання заготовок за рахунок інтенсифікації процесів тепломасопереносу у газовій фазі, виключити підсоси повітря через подану по всій довжині печі і підстужування заготовок, скоротити питому витрату палива, втрати металу з окалиною, брак при прокатці, підвищити експлуатаційну стійкість йоду печі. 59 Технічний результат досягається тим, що у способі нагрівання заготовки у печі з крокуючим подом, що

ГФ) включає розміщення металу на поду, подачу палива в пальники з подальшим його спалюванням, подачу юю струменя теплоносія через ряди сопел склепіння і продуктів згорання із високотемпературних зон у методичну зону, відбір відпрацьованих продуктів згорання на початку методичної зони, нагрівання повітря за рахунок тепла відпрацьованих продуктів згорання, подачу підігрітого повітря у пальники, згідно винаходу при витраті 60 палива на піч 30-3595 від номінального виконують подачу підігрітого повітря через сопла склепіння першого ряду від початку методичної зони у кількості 60-10095 від номінальної втрати палива на піч зі зниженням виграш палива на піч на кожні 60-10095 східчасто збільшують на ту ж величину подачу підігрітого повітря у методичну зону шляхом послідовного включення рядів сопел склепіння в напрямку руху металу, а з підвищенням витрати палива на піч на кожні 60-10095 східчасто зменшують на ту ж величину подачу підігрітого повітря у методичну бо зону шляхом послідового відключення радів сопел склепіння в напрямку, протилежному руху металу.

Між сукупністю істотних ознак винаходу та досягнутим технічним результатом існує причинно-наслідковий зв'язок, тому що саме подача підігрітого повітря у кількості 60-10095 від номінальної витрати палива на піч через сопла склепіння першого ряду від початку методичної зони при витраті палива на піч 30-3595 від Номінального, послідовне включення рядів сопел склепіння в напрямку руху металу при зменшенні витрати палива на піч на кожні 60-10095 і східчасте збільшення на ту ж величину подач підігрітого повітря у методичну зону, послідовне виключення рядів сопел склепіння в напрямку, протилежному рухові металу, при збільшенні витрат палива на піч на кожні 60-10095 і східчасте зменшення на ту ж величину подачі підігрітого повітря у методичну зону дозволило інтенсифікувати тепловіддачу від газів до металу і підвищити ступінь засвоєння /о металом тепла продуктів згорання у робочому просторі, утворити аеродинамічний бар'єр високотемпературних продуктів згорання із зварювальних і томильних зон біля склепіння методичної зони у димопад та змістити їх потік до рівня металу, підтримувати оптимальне розподілення тиску біля году печі по всій її довжині, попередити підсосування холодного повітря у печі і вибивання пічних газів через нещільність поду при зниженні теплової потужності печі до 30-3595 і менше. Інтенсифікація теплообміну, підвищення ступеню утилізації тепла 7/5 продуктів згорання у робочому просторі, виключення підсосів холодного повітря сприяє зниженню питомих втрат палива на нагрівання металу. Відсутність підстужування заготовок холодним повітрям зі сторони поду попереджує їх деформування і мимовільну кантівку у процесі нагрівання і передчасний вихід із ладу елементів поду. Крім того, відпадає необхідність формування зварювальних і томильних зон, перевитрата палива у них, забезпечується видача у прокат рівномірно нагрітих, недеформованих заготовок, без оплавляння поверхонь і 2о перепалу, що підвищує вихід придатної продукції при прокатці. Процес нагрівання металу протікає у середовищі продуктів згорання з мінімальною концентрацією кисню, обумовленою тільки умовами повного спалювання палива у межах робочого простору, що різко знижує швидкість окалиноутворення і зменшує втрати металу з окалиною.

Оскільки заявлена сукупність істотних ознак дозволяє вирішити поставлену задану, обумовлену відмінними сч ов Ознаками, запропонований винахід відповідає критерію "Позитивний ефект" за наявності різниці у результаті при о використанні його і прототипу.

Для визначення відповідності заявленого технічного рішення критерію "Винахідницький рівень" проведено пошук в науково-технічній літературі і патентній документації (головний індекс С2109/00; 3/00; 9/70; 11/00; 1/74; г2789/20; 9/02; 1/26; Е2707/00; 19/00; 13/12). Оскільки відомих технічних рішень з подібними ознаками, Ге зо які б виконували заявлену функцію не виявлено, заявлене технічне рішення відповідає критерію "Винахідницький рівень". о

Спосіб здійснюється наступним чином. Заготовки, що надійшли на нагрівання через вікно посаду ю розташовують на поду печі і переміщують уздовж робочого простору до вікна видач. В пальники зварювальних томильних зон подають паливо, спалюють його з повітрям, яке підігрівають у повітронагрівачі за рахунок тепла, с

Зб ДИМОВИХ газів, що виходять із печі. Тривалість нагрівання металу і температури у зонах встановлюють за ю технологічною інструкцією. Продукт згорання із томильних і зварювальних зон подають по робочому просторові у методичну зону, відбирають у димопад, нагрівають за рахунок їх тепла у підігрівачу повітря і виганяють на димову трубу.

При зниженні витрати палива на піч до 30-3595 від номінального у першому від вікна посаду ряду сопел на « бклепінні методичної печі подають підігріте у підігрівачу повітря у кількості 60-10095 від номінальної витрати шщ с палива у піч. Номінальну витрату палива встановлюють за паспортом печі для її проектної продуктивності. Зі зниженням витрати палива на піч на 60-10095 відносно рівня витрати при включені першого ряду сопел ;» виконують подачу підігрітого повітря у другий від вікна посаду ряд сопел у кількості 60-10095 від номінальної витрата палива на піч. Аналогічно здійснюють подачу підігрітого повітря у наступні ряди сопел за ходом руху

Металу при скороченні витрати палива на 60-10095 відносно його величини при включенні кожного попереднього «сл ряду. Із підвищенням витрати палива на піч на 60-10095 відносно його величини при включенні останнього за ходом металу ряду сопел зупиняють подачу до нього підігрітого повітря. ю Аналогічно здійснюють почергове відключення подачі підігрітого повітря у наступні в напрямку вікна посаду «сл ряди сопел при перевищенні витрати палива на піч 60-10095 від рівня витрати при їх включенні на подачу 5р повітря, а при витраті палива 30-3595 від номінального відключають подачу підігрітого повітря у перший від о початку методичної зони ряд сопел.

Ф Подача струменів підігрітого повітря через перший від початку методичної зони ряд сопел при витраті палива на піч більш, як 3595, через наступні по ходу руху металу ряди сопел при зниженні витрат палива на піч менш, ніж на 6095 відносного його величини при включенні попереднього, а також припинення подачі підігрітого в повітря в останній за ходом металу і попередні ряди оводових сопел виграш палива на піч рівня витрати при їх включенні більш ніж на 100956 приводить до неприпустимого росту тиску в робочому просторі, інтенсивним

Ф) вибиванням пічних газів через вікно видачі заготовок та нещільності кладки, що призводить до розпалу і ка деформації металоконструкції печі, росту витрат палива через збільшення тепловтрат.

Подача підігрітого повітря лише в перший за ходом металу ряд сопел при витратах палива на піч менше ніж бо ЗО7о, через кожен наступний рад сопел при зниженні витрат палива більше, ніж на 10095 відносно його рівня при включенні попереднього ряду і припинення подачі підігрітого повітря в ряди сопел склепіння зворотній послідовності при перевищенні витрат палива на піч його величина при включенні відповідного ряду менше, ніж на 6095, не дозволяє підтримувати мінімально необхідний рівень тиску на подині методичної зони й виключити підсмоктування холодного повітря через зазори між рухомими й нерухомими частинами году вздовж методичної 65 Зони, що приводить до підстужування заготовок та зниження їх температури на вході до зварювальної зони, перевитрати палива в ній.

При подачі підігрітого повітря в кожен ряд сопел склепіння в кількості менше, ніж бОбо від номінальної витрати палива на піч, через недостатню кількість руху струменів повітря вони не дозволяють стабілізувати тиск в методичній зоні ї забезпечиш відтиснення потоку високотемпературних продуктів згорання в металі, що нагрівається, знижується ефективність утилізації тепла продуктів згорання в методичній зоні, що нарівні з підсмоктуванням повітря погіршує паливовикористання.

При подачі повітря в кожен ряд сопел склепіння у кількості більшій, ніж 10095 від номінальної витрати палива на піч, високошвидкісні жорсткі струмені повітря досягають рівня металу, відбувається їхнє змішування з продуктами згорання, складається неприйнятно великий аеродинамічний опір проходу потоку газів на їх виході 7/о З печі, що веде до зниження температурного напору від газів до металів методичній зоні й зростанню тиску в печі, погіршується нагрівання металу в методичній зоні і збільшується вибивання пічних газів, збільшуються витрати палива у зварювальні зони.

Сутність винаходу пояснюється графічними матеріалами, де на Фіг.1, 2 зображена схема розміщення устаткування печі з крокуючим ходом, яка містить робочий простір 1, пальники 2, повітронагрівач 3, вентилятор 4, димопад 5, вікна б посаду та 7 видачі заготовок, крокуючий під 8 з розміщеними на ньому заготовками 9, колектора 10 і 11 підводу підігрітого повітря в зварювальну і томильну зони з регулюючими дроселями 12 і 13, колекторів 14 і 15 підводу газу до пальників зварювальної і томильної зони з регулюючими дроселями 16 і 17, колектор 18 подачі підігрітого повітря до методичної зони з клапанами 19 на відводах до рядів сопел 20 склепіння.

Заготовки 9, що поступили для нагрівання через посад 6, розміщують на крокуючому поду 8 і переміщають вздовж робочого простору 1 печі до вікна видачі 7. В пальники 2 зварювальної і томильної зон подають паливо через колектори 14 та 15 і спалюють його з підігрітим в підігрівальнику З повітрям, який подають через колектори 10 та 11. Подану повітря і палива до зварювальної зони регулюють дроселями 12 та 16, до томильної зони-дроселями 13 та 17. Відпрацьовані продукти згорання відбирають на початку методичної зони черев сч

ДдИимопад 5 в повітронагрівач З, куди вентилятором 4 подають повітря для підігрівання теплом продуктів згорання. Охолоджені продукти згорання евакуюють на димову трубу. З допомогою втратовимірювача і) контролюють витрату палива на піч і за її величини 30-3590 від номінальної відкривають клапан 19 на відводі від колектора 18 до першого ряду сопел 20 склепіння і подають через нього підігріте повітря в кількості 60--10090 від номінальної витрати палива на піч. З подальшим зменшенням витрати палива на кожні 6010095 виконують «(о відкривання чергових клапанів 19 на наступних за ходом металу відводах підігрітого повітря від колектора 18 до рядів сопел 20 склепіння. З підвищенням витрати палива на піч на кожні 60-10095 відносно його величини при о включенні відповідних радів сопел виконують закриття клапанів 19 на відводах від колектора 18 зворотного юю порядку. При витраті палива на піч більше як 30-3595 від номінального закривають клапан 19 на відводі до першого ряду сопел 20. см

Дослідно-промислові випробування способу виконувались на реконструйованій печі з крокуючим подом юю

МПС-250/150-6 комбінату "Криворіжсталь". В печі виконують нагрівання вуглецевих, низьколегованих та легованих заготовок до 1180-1092 перед прокаткою на стані.

Проектний розподіл пальників за зонами (за ходом металу): | й ІІ зони - по 40 пальників (5 рядів в кожній « зоні по 8 пальників в кожному); ШІ й ІМ зони - по 16 штук (2 ряди в кожній зоні по 8 пальників); М зона - 8 пальників в один ряд по ширині печі 12,9м. Підігрівання повітря до 200-300 «С виконують в повітронагрівачу, - с відбір димових газів виконують зі склепіння на початку печі. Паспортна (номінальна) витрата природного газу "» на піч складає 8200м/годину. " Для реалізації запропонованого способу і проведення випробувань | зону перевели на методичний режим роботи. Для цього газопровід на першу за ходом металу зону був відключений, з пальників цієї зони було демонтовано газові сопла й установлено повітряні спрямовуючі стакани; на кожному з 5 відводів від колектора о подай повітря до цієї зони змонтовано двохпозиційний клапан ("відкрито-закрито"). Для регулювання тиску в ко колекторі підігрітого повітря на зону (до 5,5кПа) й контролю витрати повітря в ряди сопел використовувались встановлені за проектом регулюючий дросель на підводі повітря в зону і щитовий витратовимірювач. Контроль о витрат газу на опалення печі здійснюється витратовимірювачем на щиті КВП та А. Параметри теплового режиму с 20 підтримувались з допомогою систем автоматики у відповідності з діючою технологічною інструкцією. На видачі заготовок з печі виконувались вимірювання температури металу пірометром "Смотрич-7-04" і виконувався відбір щи проб окалини з заготовок.

Результати порівняльних випробувань запропонованого способу за різних параметрів включення й виключення рядів повітряних сопел склепіння вздовж зони й базового способу наведеш в таблиці. 55 Аналіз даних таблиці показує, що використання запропонованого способу в порівнянні з прототипом

Ф! дозволяє забезпечити якісне нагрівання заготовки, попередити місцеве перегрівання й підстужування металу, довільну кантовку заготовок в печі, знизити питому витрату палива на нагрівання на 15-1795, зменшити втрати о металу з окалиною на 242595, підвищити експлуатаційну стійкість подини на 35-4095, на ту ж величину збільшити міжремонтний період роботи агрегату й зменшити витрати на його ремонт.

Таблиця б5

Спосіб Включення і Виклю-чення |Виклю-чення | Витрати Нагріто Темпе-ратура (Середні Питомі |Втрати нагрівання виключення першого |чергового чергового підігрітого заго-товок, металу на витрати витрати |/|металу з ряду сопел ряду сопел ряду сопел повітря вссоплі шт. видачі, С газу на умовного (окалиною,

Витрати палива на по ходу проти ходу ряду піч, палива, кг піч металу при металу при мЗ/час кгу,т. ІЙ 5 З 9о зниженні. |У підвищені 5 З т що від М Витрати витрати що від ІМ номі-нального ) /час палива палива номі-нальної | /час витрати палива д фо лю010060000006000воою ло пвоио 0лвою 0 вл о2вт вю)во000во00100во0ввооллвво | мвомо | ово дви тля в фю)500100105000001090вюю лож 0пвомо леви вве ооо тв Бвювий 17771711 лев 0 пивоню лев) вію ооо

Джерела інформації прийняті до уваги при розгляді матеріалів заявки: 1. Авт. Свід. СРСР Моб45971, МКИ С2103/00, опубл. 1977р. 2. Патент США Мо3801267, МКИ г2789/00 (НКИ 432-171), опубл. 1974р. « щі ' пебстрєть | ГадЗ падітея : І? дк я й рі ноя с

Й в, ІЯ за ! о ку яю 1--573 о к й ь ій | А га ! є ук і : х І и І-й й С ее :. «Й. 2-3 ях. й й іс), зо ! рені І рЯв вх КЕ ЕБУ ЕЛЕ ВИ в ЗЛ

І я ї

Я а до мл и, ю й ь - й х Й вче ко І:

РІЯТаля и о ШИН ді: с -у | а р КА Я, БЕ 5 солей Бо іі

Мети ра КВ аа у жк, ІС); 9 рова кити т пл т пт

Я ре» їх ах иа З - З -- ---4 . а

Фіг 1 г поєд т т ок з У ЕІ НТ п ія 15 се і вті -- як і кі і, й цей З А, Е вк, . з сі ' До ВВЕ М. ВИ, БА

Кк ?2а ще 4) і | мк й А | вач жк і; ; й «ву

Гщи з МО оспкютхтттняя Я Я 25:53

Дело ри опи КАК (ФІ ДЛ о КК ик

Фіг.2 бо

Claims (1)

1. Формула винаходу Спосіб нагрівання заготовок у печі з крокуючим подом, що включає розміщення металу на поду, подачу 65 палива в пальники з подальшим його спалюванням, подачу струменя теплоносія через ряди сопел склепіння і продуктів згорання із високотемпературних зон у методичну зону, відбір відпрацьованих продуктів згорання на початку методичної зони, нагрівання повітря за рахунок тепла відпрацьованих продуктів згорання, подачу підігрітого повітря в пальники, який відрізняється тим, що при витраті палива на піч 30-3595 від номінальної здійснюють подачу підігрітого повітря Через сопла склепіння першого ряду від початку методичної зони в кількості 60-1009о від номінальної витрати палива на піч, зі зниженням витрати палива на піч на кожні 60-10090 східчасто збільшують на ту ж величину подачу підігрітого повітря у методичну зону шляхом послідовного включення рядів сопел склепіння в напрямку руху металу, а з підвищенням витрати палива на піч на кожні 60-10095 східчасто зменшують на ту ж величину подачу підігрітого повітря у методичну зону шляхом послідовного відключення рядів сопел склепіння в напрямку, протилежному напрямку руху металу.

   0. й й й 0. Офіційний бюлетень "Промислоава власність". Книга 1 "Винаходи, корисні моделі, топографії інтегральних мікросхем", 2005, М 4, 15.04.2005. Державний департамент інтелектуальної власності Міністерства освіти і науки України. с щі 6) (Се) ІФ) ІФ) с І в)

   - . и? 1 іме) 1 1 4) іме) 60 б5