WO2007097663A9 - Procédés et dispositifs destinés au traitement thermique de métaux - Google Patents

Procédés et dispositifs destinés au traitement thermique de métaux

Info

Publication number
WO2007097663A9
WO2007097663A9 PCT/RU2007/000083 RU2007000083W WO2007097663A9 WO 2007097663 A9 WO2007097663 A9 WO 2007097663A9 RU 2007000083 W RU2007000083 W RU 2007000083W WO 2007097663 A9 WO2007097663 A9 WO 2007097663A9
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
air
nozzle
regenerative
heating
fuel
Prior art date
Application number
PCT/RU2007/000083
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2007097663A1 (fr
Inventor
Igor Mikhaylovich Distergeft
Ilia Igorevich Distergeft
Original Assignee
Igor Mikhaylovich Distergeft
Ilia Igorevich Distergeft
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
Priority to UAA200811585A priority Critical patent/UA96752C2/ru
Application filed by Igor Mikhaylovich Distergeft, Ilia Igorevich Distergeft filed Critical Igor Mikhaylovich Distergeft
Priority to EP07747823A priority patent/EP1995333B1/de
Priority to AU2007218345A priority patent/AU2007218345B2/en
Priority to CN2007800147485A priority patent/CN101432449B/zh
Priority to MX2008010969A priority patent/MX2008010969A/es
Priority to BRPI0708293-2A priority patent/BRPI0708293A2/pt
Priority to CA002643298A priority patent/CA2643298A1/en
Priority to JP2008556272A priority patent/JP2009528444A/ja
Publication of WO2007097663A1 publication Critical patent/WO2007097663A1/ru
Publication of WO2007097663A9 publication Critical patent/WO2007097663A9/ru
Priority to IL193643A priority patent/IL193643A/en
Priority to US12/197,577 priority patent/US20110294082A1/en
Priority to NO20084075A priority patent/NO20084075L/no

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D19/00—Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium
    • F28D19/04—Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium using rigid bodies, e.g. mounted on a movable carrier
    • F28D19/041—Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium using rigid bodies, e.g. mounted on a movable carrier with axial flow through the intermediate heat-transfer medium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/06—Surface hardening
    • C21D1/08—Surface hardening with flames
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34—Methods of heating
    • C21D1/52—Methods of heating with flames
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56—Continuous furnaces for strip or wire
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C1/00—Combustion apparatus specially adapted for combustion of two or more kinds of fuel simultaneously or alternately, at least one kind of fuel being either a fluid fuel or a solid fuel suspended in a carrier gas or air
    • F23C1/08—Combustion apparatus specially adapted for combustion of two or more kinds of fuel simultaneously or alternately, at least one kind of fuel being either a fluid fuel or a solid fuel suspended in a carrier gas or air liquid and gaseous fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L15/00—Heating of air supplied for combustion
    • F23L15/02—Arrangements of regenerators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/06—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity heated without contact between combustion gases and charge; electrically heated
    • F27B9/068—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity heated without contact between combustion gases and charge; electrically heated heated by radiant tubes, the tube being heated by a hot medium, e.g. hot gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/14—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment
    • F27B9/20—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment the charge moving in a substantially straight path tunnel furnace
    • F27B9/24—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment the charge moving in a substantially straight path tunnel furnace being carried by a conveyor
    • F27B9/2407—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment the charge moving in a substantially straight path tunnel furnace being carried by a conveyor the conveyor being constituted by rollers (roller hearth furnace)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/30—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B9/36—Arrangements of heating devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • F27D17/004—Systems for reclaiming waste heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D19/00—Arrangements of controlling devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0001—Heating elements or systems
    • F27D99/0033—Heating elements or systems using burners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0073—Seals
    • F27D99/0076—Furnace car seals, i.e. seals used in continuous furnaces or kilns for preventing gas or heat exchange between heating chamber and the area comprising driving means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D17/00—Regenerative heat-exchange apparatus in which a stationary intermediate heat-transfer medium or body is contacted successively by each heat-exchange medium, e.g. using granular particles
    • F28D17/005—Regenerative heat-exchange apparatus in which a stationary intermediate heat-transfer medium or body is contacted successively by each heat-exchange medium, e.g. using granular particles using granular particles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0001—Heating elements or systems
    • F27D99/0033—Heating elements or systems using burners
    • F27D2099/0053—Burner fed with preheated gases
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Definitions

  • the group of inventions relates to metallurgy and mechanical engineering and can be used in the heat treatment of metals (melting, deformation heating, heat treatment) in direct (direct) heating flame furnaces heated by gaseous or liquid fuel, in which the products of fuel combustion come into contact with the heated material ( product), that is, with a charge, and in indirect flame furnaces, in which heat is transferred from the flame and combustion products to the heated material or product (charge) through metal wall of radiant tubes or crucibles.
  • the invention can also be used for roasting, drying and other heat treatment of non-metallic products, such as ceramics.
  • the disadvantage of this method is the loss of waste of a significant amount of the processed metal located in the working space of the furnace, due to the oxidizing atmosphere of the combustion products affecting the processed metal, since the working space where the metal is located is also the heated space of the furnace [decree. above V.F. Kopytov, pp. 5-6, 162-163].
  • Medvedeva The study of oxidation and decarburization of steels in the products of natural gas combustion, a collection of metal heating and the operation of heating furnaces, collection of scientific books Mb, Metallurgizdat, Sverdlovsk Branch, 1960, p. 87, Fig. 6].
  • decarburization can extend to a depth of up to 3.0 mm.
  • Decarburization of the surface layers of steel products leads to a decrease in hardness, a decrease in resistance to cyclic loads and a deterioration in the cutting ability of the tool. Removing the decarburized layer in the finished products by continuous cleaning and grinding leads to physical loss of metal and an increase in the cost of production.
  • the disadvantage is that when heating, for example, titanium alloys by the specified method, in addition to a significant waste of metal, there is a hydrogen entrapment of products to a considerable depth. So the hydrogen content in a sample with a diameter of 30 mm from a Ti-5Al-l, 7V alloy when heated for 10 hours in an electric furnace and a flame furnace heated by natural gas with an air excess coefficient ⁇ equal to 1.25, increases from 0.007% to 0.025%, then - yes, 3.6 times. [S.N. Khomov, M.A. Grigoriev, S.M. Shulkin, Encouraging titanium alloys when heated in flame furnaces, Light alloy technology, N ° 2, 1980, pp. 57–62].
  • the method is based on burning a mixture of gaseous fuel and air, includes supplying fuel with subsequent incomplete combustion with primary air flow (excess) coefficients (Ot 1 equal to 0.30-0.40) above the intermediate chamber bottom
  • the specified method comprises the operation, which consists in the fact that when incompletely burning 60-100% of the fuel above the intermediate hearth in the under-pod space of the final heating chamber and holding in the heating zone, only secondary air is supplied to the part of the burners, in the rest
  • burners burn fuel with ⁇ equal to 1, O5 ⁇ 1Do, completely shut off in the burner holding zone, with incomplete burning above the intermediate hearth 10 ⁇ 60% of the fuel in the under-water space of the holding zone, completely burn the fuel with air flow (excess) coefficients close to stoichiometric values, and in the heating zone at
  • the method includes supplying a jet of compressed air (primary fuel-air mixture) into the fuel volume (heated space) inside the fuel jet and mixing hot, that is, heated secondary air to the primary fuel-air mixture in the specified furnace volume, which
  • the method includes feeding into the combustion volume of the air-fuel mixture and secondary air and burning them with excess air coefficients in the range of 0.75 ⁇ l, 5, while to the air-fuel mixture containing 0, l ⁇ 0.2 cubic meters of heated or unheated primary air per 1 MJ of fuel energy, secondary air is mixed at a temperature of 700 ⁇ 1400 ° C in an amount of 0, l ⁇ 0.2 cubic meters per 1 MJ of energy.
  • the considered method with ⁇ equal to O, 75 ⁇ 1D ensures the production of a low-oxidizing environment in the combustion products, and with a equal to l, 0 ⁇ l, 5 provides an oxidizing environment.
  • the choice of the type of medium in the furnace is determined by its need for processing the corresponding product.
  • the disadvantages of this method in the case of its use for heat treatment of metal are due to the composition of the combustion products (when using an oxidizing medium, i.e.
  • the metal being processed, located in the working space outside the radiation pipe is not in the atmosphere of the combustion products and is not exposed to fumes and / or hydrogen distillation. However, there is a burnout of the metal of the inner walls of the radiation pipe located in the heated
  • Another variation of the prototype method is a method of heat treatment of metal in an indirect heating flame furnace, in which a mixture of fuel and heated air is burned in the heated space of a radiation pipe [I. M. Distergeft, G. M. Druzhinin, V. I. Shcherbinin, Experience VNIIMT in the development of regenerative diseases
  • Burnout which occurs especially at elevated temperatures, leads to the loss of metal during its heat treatment, and the hydrogenation of metals, mainly non-ferrous (for example, titanium and its alloys), worsens the properties of these metals.
  • the method includes at least three stages of heating (step heating): heating at low temperatures (to an intermediate temperature of 650-850 0 C) with holding at an intermediate temperature, heating at 335 high temperatures (that is, at temperatures higher than 85O 0 C) to the working temperature with holding at the working temperature.
  • the specified well-known multi-stage method of heat treatment of metals can be used for indirect heating using muffles (for example, a radiation pipe or crucible).
  • muffles for example, a radiation pipe or crucible.
  • the objective of the invention is the first and second variants of the methods
  • heat treatment of metal in a direct or indirect flame furnace heating with direct heating is a reduction in the waste of the processed metal and a decrease in the level of hydrogenation of the processed metals, including alloys of aluminum, titanium, iron, and with indirect heating, an increase in the service life of the muffle (radiation pipe, crucible),
  • the object of the invention is to increase the productivity of the furnace and improve the quality of heat treatment of metal and non-metal products.
  • high-temperature industrial direct heating furnaces mainly tunnel furnaces, used for firing, in particular, zirconia products [RF patent N ° 2099661], including supplying a stream of compressed air (primary fuel-air mixture) to the combustion chamber (heated space) and mixing
  • the method is a method of burning fuel in a tunnel furnace
  • 385 direct heating [RF patent N ° Ns 2166161], including the combustion of a mixture of fuel and air in a heated space (furnace volume) and the transfer of combustion products into the working space of the furnace.
  • the method includes feeding into the combustion chamber a volume of air-borne air and secondary air and their combustion at excess air coefficients within
  • the considered method with ⁇ equal to O, 75 ⁇ 1D ensures the production of a low-oxidizing environment in the combustion products, and with ⁇ equal to l, 0 ⁇ l, 5 provides an oxidizing environment.
  • the choice of the type of medium in the furnace is determined by its need for processing the corresponding product. The method is used in the annealing of ceramic products and can
  • the result of the limited speed of movement of the combustion products is also the uneven distribution of temperatures, both in the working space of the furnace and in the charge (subjected to heat treatment of products), which reduces the quality of heat treatment of products.
  • the objective of the third variant of the invention is a method - a method of burning
  • a mixture of liquid or gaseous fuel and heated air at a certain value of the coefficient of excess air is to increase the productivity of the furnace and improve the quality of heat treatment of metal and nonmetallic products, as well as reduce fumes, decarburization and hydrogenation of heated
  • indirect heating uses regenerative flame furnaces equipped with appropriate heating devices for these furnaces.
  • regenerators alternately heated by the products of combustion, and also alternately heating the air supplied to them, which flows further into the burners (two-cycle pulsed operation mode of the heating device of the flame furnace).
  • the device contains connecting nozzles and channels with cross over (shut-off) valves, suitably connected to regenerators, burners, and a flue system.
  • the stoichiometric ratio of the volumes of combusted gas fuel and heated air in the device ( ⁇ "1) is ensured by
  • the metal to be treated When using the specified indirect heating device in a flame furnace, the metal to be treated is placed in the working space outside the radiation pipe, is not in the atmosphere of the combustion products, and is not
  • the device is a device for heating a flame furnace with an open flame (direct heating) for non-oxidative heating of steel billets [above.
  • regenerative nozzles in one cycle of the operation of a heating device of a flame furnace is a means for heating said heat transfer elements with hot combustion products, in another cycle a means for heating air with heat transfer elements heated in a previous cycle.
  • the device contains a control and switching system
  • 510 including channels with valves, appropriately connected to regenerative nozzles, burners, and a smoke exhauster, providing alternate movement of combustion products and air through regenerative nozzles, supplying heated air to at least one of the two burners, and exhausting combustion products, i.e., management system and
  • the device includes a heated, it is the same working space (combustion chamber), operating in a two-cycle pulse mode, a regenerative burner for burning gas fuel in
  • regenerative nozzles of heat transfer elements provide heating of the required amount of air per unit time to maintain the required coefficient of excess air.
  • the regenerative nozzle in one operation cycle of the heating device of the flame furnace is a means for heating the heat transfer elements located in it 550 hot combustion products, after cooling in the nozzle leaving in the flue, in another cycle - a means for heating the air with heat transfer elements heated in the previous cycle.
  • the device comprises a control and switching system, including channels and valves, configured to implement a regenerative nozzle
  • the control and switching system provides in one cycle the movement through the regenerative nozzle of the combustion products from the pre-mixer chamber to heat the heat transfer elements of the nozzle, and the discharge of the cooled combustion products of this cycle into the gas duct, and in the other cycle, the flow through the regenerative nozzle to
  • control and switching system is configured to perform cyclically variable functions by the regenerative nozzle.
  • the objective of the invention is a device for heating a direct or indirect flame furnace according to the first embodiment, is to reduce the waste and the level of hydrogen pickup of metals during their heat treatment in flame furnaces (with direct heating of the charge) and increase the service life of the muffle (radiation pipe, crucible), reduce operational
  • the device is a device for heating a direct flame heating furnace
  • the specified device includes a heated space, which is also a working space for placing a heated metal, two burners for burning gas or liquid fuels mixed with
  • 600 preheated air at a certain ratio of fuel and heated air, characterized by the corresponding value of the coefficient of excess air, a system for heating the air and supplying it to each burner in the required quantity, a channel for supplying gas or liquid fuel, a channel for outputting cooled combustion products, and
  • $ 60 is also a control and switching system.
  • the system for heating the air and supplying it to each burner in the required quantity includes a channel for supplying external air and two regenerative nozzles, each of which has an internal space with two input / output windows, filled with a layer of heat transfer elements of a certain volume.
  • 610 regenerative nozzles in one cycle of the operation of the heating device of the flame furnace is a means for heating these heat transfer elements by hot combustion products, in another cycle, by means for heating air by heat transfer elements heated in the previous cycle.
  • control and switching system is configured to carry out cyclically variable functions by burners and regenerative nozzles.
  • control and switching system ensures in each cycle of the heating device of the flame furnace the connection of the gas or liquid fuel supply channel to one of the burners, the connection of the other burner to one of the input-output windows of the interior of one of the regenerative nozzles, the connection of the other from the input output windows of this
  • the volume of the layer of heat transfer elements in the form of corundum balls filling the inner space of each regenerative nozzle determines the productivity by supplying heated air to each burner and the coefficient of excess air providing an oxidizing atmosphere in the heated space in which
  • the disadvantage of the described prototype of the second and third variants of the invention is a device for heat treatment of metal in a direct flame heating furnace is the loss of a significant amount of metal into waste due to the oxidizing atmosphere of the combustion products ( ⁇
  • 640 is approximately equal to 1) and hydrogen picking up metals.
  • Another type of prototype device of the second and third embodiment of the invention is a metal heat treatment device in indirect flame furnace [I. M. Distergeft, G. M. Druzhinin, V. I. Shcherbinin, VNIIMT experience in the development of regenerative systems
  • the specified device includes a heated space in the form of a radiation pipe with two burners for burning gas or liquid fuel in a mixture with pre-heated air at a certain ratio of fuel and heated air, characterized
  • the heating system of air and supplying it to each burner in the required quantity the channel for supplying gas or liquid fuel, the channel for outputting cooled combustion products to the outside, as well as the control and switching system.
  • 655 number includes an air supply channel and two regenerative nozzles, each of which has an internal space with two input-output windows, filled with a layer of heat transfer elements of a certain volume.
  • Each of the regenerative nozzles in one cycle of the operation of the heating device of the flame furnace is a means for
  • heating said heat transfer elements with hot combustion products in another cycle, means for heating air with heat transfer elements heated in the previous cycle.
  • Each of the burners in one cycle of the device for heating the flame furnace performs the function of a burner, and in another cycle of the device for heating the flame furnace
  • control and switching system is configured to carry out cyclically variable functions by burners and regenerative nozzles. Namely, the control and switching system provides in each cycle of operation of the heating device
  • each regenerative nozzle determines the coefficient of excess air, providing an oxidizing atmosphere in the heated space inside the radiation pipe. Subjected to heat treatment, the metal is placed in the working space outside the radiation pipe.
  • a device for heat treatment of metal in a flame indirect heating furnace is the presence of metal fumes of the walls of the radiation pipe located in the heated space of the indirect heating furnace, which reduces the life of the radiation pipe, increases operating costs and the cost of processing
  • the result is a lower value of the convective component of heat transfer, an increased heating time of the processed metal and nonmetallic products, and reduced furnace productivity.
  • the result of the limited velocity of the combustion products is also the uneven distribution
  • the objective of the invention is the heating device of the flame furnace according to the second and third options is for direct heating furnace reduction 705 levels of waste and the level of hydrogenation of cages (processed metals), including alloys of aluminum, titanium, iron, and for an indirect heating furnace, increase the life of the radiation pipe (crucible), reduce operating costs and the cost of metal processing.
  • the object of the invention is to increase the productivity of the furnace and
  • regenerative flame furnaces for the heat treatment of metals heated by a combustible mixture of liquid or gaseous fuels and heated air
  • regenerative nozzles are used, each of which includes an internal space with two input and output windows
  • the design of the regenerative nozzles and the principles of their operation are the same for the known types of flame furnaces of direct and indirect heating.
  • the regenerative nozzle is designed for two-cycle operation. In one cycle nozzle
  • the nozzle 72Q is a means for heating the heat transfer elements with combustion products of the combusted mixture, and in another cycle, the nozzle is a means for heating the air with heat transfer elements.
  • the input / output windows are connected through an appropriate switching system (flip,
  • shut-off valves with a channel for supplying hot combustion products from the heated space of the flame furnace, a channel for discharging cooled combustion products, an air channel and a channel for supplying heated air to the burner.
  • the regenerative nozzle in one cycle of operation carries out the function of a means for heating said heat transfer elements with combustion products, in another cycle it is a means for heating heated air
  • the structural drawback of the regenerative nozzle under consideration, as well as the aforementioned nozzles, is the presence in its inner space of heat transfer elements in a certain volume, which ensures heating in the nozzle of the amount of air that
  • the task of the group of inventions is three options regenerative nozzles for a flame furnace direct or indirect heating,
  • heated by a mixture of liquid or gas fuel and heated air is to improve the quality of the metal subjected to heat treatment (cages) by reducing the waste of metal during its heat treatment in a flame furnace and reducing the level of hydrogen pickup of metals, including aluminum, titanium and iron alloys.
  • the objective of the inventions - three options for regenerative nozzles for a flame furnace is to increase the productivity of the furnace and improve the quality of heat treatment of products.
  • a method of heat treating metal in a direct or indirect heating flame furnace (the first variant of the method), based on burning a mixture of liquid or gaseous fuel and heated air at a certain value of the excess air coefficient, differs in that the said mixture of fuel and air is burned at a value
  • a method of heat treatment of metal in a flame furnace of direct or indirect heating heating (second variant of the method), based on burning a mixture of liquid or gaseous fuel and heated air,
  • the heat-treated metal to a working temperature is produced by increasing the coefficient of excess air to a value exceeding the value of 2.0 and which is mainly in the range up to 6.0, and exposure at operating temperature is carried out at a constant or variable
  • heating heating (the first version of the furnace device), including a heated space with a window for the output of combustion products, at least one burner for burning gas or liquid fuel mixed with heated air at a certain ratio of fuel and heated air, characterized by the corresponding value of the coefficient
  • the system for heating the air and supplying it to each burner in the required amount differs in that the system for heating the air and supplying it to each burner in the required amount is structurally designed to allow heating and supply of air in an amount that provides the value of the coefficient of excess air ,
  • each of the burners in one cycle of operation of the heating device of the flame furnace, the burner functions, and in the other cycle, the functions of the window for removing combustion products from the heated space, characterized in that the inner space of each regenerative nozzle is filled with such a layer of heat transfer elements,
  • V K « ⁇ - B b
  • V is the volume of the layer of heat transfer elements filling the inner 880 space of the regenerative nozzle, m 3 ;
  • K is the proportionality coefficient, depending on the type of fuel, the type and size of the heat transfer elements, the temperature of the air and combustion products in the input and output windows of the regenerative nozzle, the duration of the cycle of operation of the heating device of the flame furnace, h; 885 ⁇ - coefficient of excess air, selected depending on the desired heat treatment in a flame furnace, exceeding the value of 2.0 and set mainly in the range up to 6.0, dimensionless value;
  • a heating device for a direct or indirect heating flame furnace including a heated space, two burners for burning gas or liquid fuel mixed with heated air at a certain ratio of fuel and heated air, characterized by the corresponding value
  • each of the burners through a valve is connected to the gas or liquid fuel supply channel, and is also connected to one of input / output windows
  • the other input / output window of each nozzle is connected to the air supply channel and to the exhaust duct through an individual three-way changeover valve for each nozzle or through a four-way change-over valve common to both nozzles, characterized in that the internal space of each
  • V K - Ci - B b
  • V is the volume of the layer of heat transfer elements filling the inner space of the regenerative nozzle, m 3 ;
  • K - coefficient of proportionality depending on the type of fuel, type and size of heat transfer elements, air temperature and combustion products in the input-output windows of the regenerative nozzle, duration
  • ⁇ is the coefficient of excess air, selected depending on the desired heat treatment in a flame furnace, in excess of 2.0 and set mainly in the range up to 6.0, dimensionless value;
  • Regenerative nozzle of a direct or indirect heating flame furnace (the first version of the nozzle) heated by a combustible mixture of liquid or gaseous fuel and heated air at a certain ratio of fuel and heated air, characterized by
  • V K - ⁇ “ Bi,
  • V is the volume of the layer of heat transfer elements filling the inner space of the regenerative nozzle, m 3 ; 935 K - proportionality coefficient, depending on the type of fuel, type and size of heat transfer elements, air temperature and combustion products in the input-output windows of the regenerative nozzle, the duration of the cycle of operation of the heating device of the flame furnace, h; ⁇ is the coefficient of excess air, selected depending on 940 the required heat treatment in a flame furnace, in excess of 2.0 and set mainly in the range up to 6.0, dimensionless value;
  • Regenerative nozzle of a direct or indirect heating flame furnace (second nozzle version) heated by a combustible mixture of liquid or gaseous fuel and heated air at a certain ratio of fuel and heated air characterized by the corresponding coefficient of excess air, including 950 internal space filled with mesh transmitting elements and connected with the sub-nozzle space below it, moreover, the specified internal space has in the upper part one input / output window, and the specified sub-nozzle space has another input / output window with a shut-off valve, characterized in that
  • the interior space filled with heat transfer elements is made in the form of several at least two sections located one below the other, each of which, with the exception of the lowest section, is connected to the underlying section by means of an additional attachment space located between these sections, each of which
  • each section of the internal space is filled with a certain volume by a layer of heat-transmitting elements, the total volume of which corresponds to the ratio:
  • V max the total volume of layers of heat transfer elements of all sections of the inner space of the regenerative nozzle, m;
  • K is the proportionality coefficient depending on the type of fuel, type and size of 970 heat transfer elements, air temperature and combustion products in the input and output windows of the regenerative nozzle, the duration of the operation cycle of the heating device of the flame furnace, h;
  • ⁇ X max maximum coefficient of excess air of the regenerative nozzle, selected depending on the required heat treatment 975 in a flame furnace, exceeding the value 2.0 and installed mainly in the range up to 6.0, dimensionless value;
  • Vi K ⁇ a 1 - Bi, 995
  • Vj is the volume of the layer of heat transfer elements of the i-th section of the inner space of the regenerative nozzle, m 3 ; variable i and members K, B 1 are defined above.
  • V max the total volume of layers of heat transfer elements of all the internal spaces of the regenerative nozzle, m 3 ;
  • K is the proportionality coefficient, depending on the type of fuel, the type and size of the heat transfer elements, the temperature of the air and combustion products in the input and output windows of the regenerative nozzle, duration 1025 of the operation cycle of the heating device of the flame furnace, h; axis - the maximum coefficient of excess air of the regenerative nozzle, selected depending on the required heat treatment in a flame furnace, exceeding the value of 2.0 and installed mainly in the range up to 6.0, dimensionless
  • ots - the selected value of the coefficient of excess air of the i-th internal 1040 space of the regenerative nozzle the value is dimensionless;
  • i - serial number of the inner space of the regenerative nozzle takes values from 1 to p, and n is equal to the number of internal spaces of the regenerative nozzle; and the volume of the layer of heat transfer elements filling each of 1045 internal spaces corresponds to the ratio:
  • Vj is the volume of the layer of heat transfer elements of the i-th internal
  • 1110 pipes, crucibles provides an increase in the service life of muffles, as well as a corresponding reduction in operating costs and the cost of heat treatment of metals.
  • IZO substitution by the proposed method of the known method of heat treatment of metals in electric furnaces.
  • the second variant of the method of heat treatment of metals in a flame furnace of direct or indirect heating three-stage heating with a variable value of ⁇ ) in comparison with the one-stage first option (with a constant
  • 1135 value ⁇ is more economical.
  • the metal surface temperature when heated to an intermediate temperature, when the metal surface temperature is sufficiently low (for example, for steel no more than 650 ⁇ 800 ° C and the oxidation process is weak, it is impractical to increase the coefficient of excess air and spend
  • the first version of a device for heating a direct or indirect heating flame furnace is the most common of the proposed devices, which makes it possible to solve the problem due to the fact that the heating system of air and supplying it to each burner in the required amount is structurally designed to allow heating and
  • 1155 air supply in an amount providing a coefficient of excess air in excess of 2.0 and set mainly in the range up to 6.0.
  • This option provides for the use of at least one burner in a flame furnace, the supply of heated air to which can be provided both by means of
  • the second variant of the device for heating a flame furnace, direct or indirect heating corresponds to the optimal problem solving of the invention
  • 1170 proposed methods of heating a flame furnace with an excess air coefficient ⁇ exceeding the value of 2.0 (mainly up to 6.0).
  • the third embodiment of a device for heating a direct or indirect heating flame furnace corresponds to the design of a flame furnace, which includes two alternately burning
  • the first version of the regenerative nozzle corresponds to the most common of the proposed designs of such nozzles, providing the implementation of the proposed methods of heating a direct flame furnace
  • the second variant of the regenerative nozzle is the design of the regenerative nozzle with the placement of several
  • the third option for the regenerative nozzle is the design
  • the second and third variants of the regenerative nozzle can be used when implementing the second variant of the thermal method processing metals in a flame furnace direct or indirect heating, including three-stage heating with a variable value of ⁇ .
  • FIG. L is a block diagram of a device for heating a direct heating flame furnace for implementing the first and second variants of the invention, a device with regenerative nozzles according to the first embodiment;
  • figure 2 is a graph of the dependence of the burning of metal (ordinate axis, g / cm) on the coefficient of excess air ⁇ (abscissa axis, dimensionless value) at 1240 heating of samples of steel St 10;
  • fig.Z is a graph of the concentration of oxygen O 2 , carbon dioxide CO 2 and water vapor H 2 O (ordinate axis,%) on the coefficient of excess air ⁇ (abscissa axis, dimensionless value);
  • figure 4 is a graph of the dependence of the fume of metal (ordinate axis, g / cm) from 1245 coefficient of excess air ⁇ (abscissa axis, dimensionless value) when heating samples of titanium alloy Ti - 6 Al - 4V;
  • 5 is a graph of the volume of heat transfer elements of the
  • FIG. 6 is a simplified block diagram of a device for heating a direct heating flame furnace according to the third embodiment, with two burners, two regenerative nozzles, each of which is made according to the first
  • FIG. 1255 variant of the regenerative nozzle, and a four-way change-over valve in the switching system is a diagram of a regenerative nozzle according to its second embodiment with sequential placement and interconnection of sections of the inner space of the regenerative nozzle for operation at 1260 different coefficients of excess air ⁇ that change during operation;
  • Fig. 8 is a diagram of a regenerative nozzle according to a third embodiment with parallel arrangement of internal spaces of the regenerative nozzle for operation at various air excess coefficients ⁇ that vary during operation.
  • Fig.9 a device for heating an indirect flame furnace with a radiation pipe; figure 10 - device for heating a flame furnace indirect heating with a crucible; 11 - the left part of the experimental setup for 1270 implementation of the proposed method; Fig - the right part of the experimental setup for implementing the proposed method.
  • the furnace 1 shown in FIG. 1 for heat (thermal) metal processing with a constant value of the excess air coefficient that is not changed during the heat treatment corresponds to the first and second versions of a heating device for a direct heating flame furnace, including two burners, two regenerative nozzles, each of which 1280 is made according to the first embodiment of the regenerative nozzle, and two three-way change-over valves in the control and switching system.
  • the furnace 1 is placed on the foundation 2 and contains a heating device, including a heated (it is also working) space 3, in which a platform (hearth) 5 with heat-treated metal 6 is placed on the wheels (rails) or rollers 4.
  • the furnace 1 can be loaded for heat treatment of products from ferrous or non-ferrous metals and their alloys.
  • the heating device contains burners located in the masonry of the furnace 1: the first burner 8 on the left, the second burner on the right 9. Each burner (8, 9) contains burner stone (respectively, 10, 11), ignition device (in the drawing
  • 1300 is the source of the burner flame, and when the burner is off, it acts as a window for removing hot combustion products from the working (heated) space 3 of furnace 1.
  • Each of the nozzles 19, 20 is made in the form of a lined chamber with an inner space 21, 22 filled with heat transfer elements, for example, in the form of a layer of corundum or metal balls.
  • the inner space 21, 22 of each nozzle 19, 20 has an upper input-output window 23, 24 and a lower input-output window 25, 26.
  • each nozzle 19 (20) Heat transfer elements in the inner space 21 (22) of each nozzle 19 (20) are laid on a grate, under which there is a nozzle space with a lower input-output window 25 (26).
  • Each of the regenerative nozzles shown in FIG. 19 (20) relates to the first embodiment of the nozzle as an invention. She is done
  • 1315 is structurally such that it contains in its inner space 21 (22) a volume of heat transfer elements corresponding to the invention, which provides the required coefficient of excess air greater than 2.0 and which is mainly in the range of up to 6.0. In these nozzles (19, 20) no means are provided for changing the indicated volume
  • Each of the nozzles 19, 20 is, in one cycle of the operation of the heating device of the flame furnace, a means for heating the heat transfer elements, in particular corundum balls, with hot combustion products, in
  • the upper input-output window 23 (24) of the nozzle 19 (20) is connected via a channel 27 (28) to the channel 12 (13) of the burner 8 (9) and through this channel to the exit window 17 (18) ) burners 8 (9).
  • nozzles 19 (20) are connected via a branch pipe 29 (30) through a controlled three-way valve 31 (32) to the supply channel 33 from outside the "cold”, unheated air (air source, fan not shown), and to the channel 34 of the output of chilled products combustion connected to a smoke exhauster and a chimney (not shown in the drawing).
  • the shutoff valve 14 has two states - open and closed. In the open state, the valve 14 (15) provides the supply of gaseous fuel from the channel 16 to the burner 8 (9), in the closed state, the valve 14 (15) stops the supply of fuel to the burner, while simultaneously preventing the output of the burner 8 (9) entering the window 17 (18) ) combustion products from
  • the three-way changeover valve 31 (32) also has two states - the first and second. In the first state, valve 31 (32) provides a connection
  • valve 31 (32) provides the connection of the lower input-output window 25 (26) of the nozzle 19 (20) through the pipe 29 (30) with the channel 33 for supplying cold air nozzles 19, 20.
  • a window 35 (36) is provided in the lower part of each nozzle, and in
  • each nozzle has a hatch 37 (38) for filling new heat transfer elements.
  • Removing or filling the heat transfer elements with the help of hatches 37 (38) and windows 35 (36) requires a time of the order of 20-30 minutes and is usually carried out usually when the furnace 1 is serviced in the interval between metal heat treatment operations.
  • control unit 39 To control the operation of the heating device of the furnace 1 there is a control unit 39, the outputs 40, 41, 42 and 43 of which are connected to the control inputs of the valves, respectively, 31, 14, 15 and 32. To ensure ignition synchronous with the fuel supply to the burners 8, 9 a mixture of fuel and heated air, the control unit 39 has corresponding connections with
  • the control unit 39 sets the cyclical operation of the burners 8, 9 and regenerative nozzles 19, 20.
  • the system for heating the air and supplying it to the burner 8 (9) in the required quantity in this case includes a channel 33 for supplying external air,
  • the control and switching system of the heating device of the flame furnace according to the second embodiment includes a control unit 39 and
  • each of these regenerative nozzles is implemented in one operation cycle of the heating device of the flame furnace 1 as a means for heating the heat transfer elements with hot combustion products, in another cycle, the functions of the means for heating the air heated in the previous cycle
  • each of the burners in one cycle of operation of the heating device of the flame furnace 1 of the burner function is also ensured, and in another cycle - the function of the window of the output of combustion products from the heated space.
  • the required volume of a layer of corundum balls, filled in the inner space 21, 22 of each nozzle 19, 20, corresponds to the ratio:
  • V K - ⁇ - Bi, (1)
  • V is the volume of the layer of heat transfer elements filling the inner space of the regenerative nozzle, m 3 ;
  • K - proportionality coefficient depending on the type of fuel, type and size of heat transfer elements, air temperature and combustion products in the input and output windows of the regenerative nozzle, the duration of the cycle of operation of the heating device of the flame furnace, h;
  • ⁇ is the coefficient of excess air, selected depending on 1435 the required heat treatment in a flame furnace, in excess of 2.0 and set mainly in the range up to 6.0, dimensionless value;
  • the temperature of the combustion products cooled in the nozzle 19 (20) is 900 ⁇ 1450 ° C in the upper input-output window 23 (24) and 200 0 C in the lower input-output window 25 (26) of this nozzle 19 (20);
  • the duration of the operation cycle of the heating device of the flame furnace is equal to the length of time during which a stream of heated air passes through one of the regenerative nozzles (for example, 20), directed to one of the burners (9, respectively), in which this air
  • combustion products are discharged, which pass through another regenerative nozzle (19), heating its heat transfer elements, after which the cooled combustion products are fed into the flue system (channel 33 )
  • the temperature in the heated space 3 is practically equal to the temperature of the combustion products in the upper input / output window 23 (24) of the nozzle 19 (20) due to the direct transfer of combustion products from the heated space 3 to nozzle 19 (20) through burner 8 (9) and short channel 27 (28).
  • the temperature of the combustion products at the entrance to the regenerative nozzle may be correspondingly lower than the temperature in the heated space of the furnace (not shown in the drawings).
  • output windows of the regenerative nozzle and the duration of the operation cycle of the heating device of the flame furnace are made taking into account the available data [for example, I.M.Distergeft, G.M. Druzhinin, V.I.Sherbinin, VNIIMT experience in the development of regenerative heating systems for metallurgical units, Steel, 2000, N ° 7, p. 86].
  • the graph of figure 5 shows the values of the volumes of heat transfer elements for various values of B 1 and ⁇ .
  • the volume of the layer of heat transfer elements V is 0.232 m 3 .
  • the desired volume V is 0.46 m 3 .
  • the volume V of the layer of heat transfer elements is the working (useful) volume of the regenerative nozzle 19 (20) and includes in this case both the volume of the heat transfer elements themselves and the gaps between them.
  • the desired volume of heat transfer elements is 0.116 m 3 .
  • the volume of the layer of heat transfer elements V is equal to the product of the cross-sectional area of the inner space of the regenerative
  • S is the cross-sectional area of the inner space of 1515 regenerative nozzles, m 2 ;
  • H is the height of the layer of heat transfer elements in the inner space of the regenerative nozzle, m
  • the required height of the layer of heat transfer elements is determined by the ratio:
  • the height H of the layer of balls is limited to a value of 0.6 ⁇ 0.7 m, performing a lined nozzle chamber with an enlarged cross section S, which corresponds to the ratio:
  • Relations (3), (4) are analogues of relation (1) and are used, if necessary, instead of relation (1) when calculating the volume of the layer of heat transfer elements in nozzles 19 (20) through the parameters
  • Determination of the required cross-sectional area S of the regenerative nozzle and the height H of the layer of heat transfer elements is made taking into account their influence on the characteristics of the regenerative nozzle [I.M.Disterheft et al., Regenerative heating systems for
  • the 1550 to the ratio (1) is made depending on the fuel consumption B 1 , that is, on the amount of fuel supplied to the burner 8 (9) unit of time.
  • the flow rate of air supplied to the regenerative nozzle 19 (20) depends on the type and amount of fuel burned by the burner per unit time and determined in a known manner. In case of use as
  • the volume V of the layer of heat transfer elements located in the regenerative nozzle 19 (20) is determined by the ratio (1) for the maximum required value of ⁇ , equal in this case to 4.5.
  • the volume of heat transfer elements can be provided, for example, by changing the amount of air supplied per unit time to the regenerative nozzle (19, 20) through channel 33 using an appropriate controller or fan with a thyristor converter (not shown in the drawings).
  • Fig. 7 shows the implementation and inclusion in the heating device of the flame furnace of Fig. 1 of the regenerative nozzle 44, made according to the second embodiment of the nozzle, providing the ability to adjust the value.
  • the coefficient of excess air directly in the process of heat treatment of metal (the second option of the proposed method of heat
  • the regenerative nozzle 44 of FIG. 7 is included in the heating device similarly to the nozzle 19 (FIG. 1).
  • the regenerative nozzle 44 (Fig. 7) contains three sections of 45, 46 and 47 of the internal space of this nozzle filled with heat transfer elements located one below the other, so that the full (maximum) 1585 the inner space of the nozzle 44 are all three of these sections.
  • the upper section 45 and the middle section 46 are interconnected by an additional nozzle space 48.
  • the middle section 46 and the lower section 47 are also interconnected by an additional nozzle space 49.
  • the lower section 47 has its own
  • Each nozzle space 48, 49 and 50 has its own input / output window, 51, 52 and 53, respectively, provided, in turn, with a corresponding shut-off valve 54, 55 and 56.
  • the upper input / output window of the upper section 45 is
  • the input-output windows 51 ⁇ 53 of the nozzle spaces 48 ⁇ 50 with their shut-off valves 54 ⁇ 56 are the input-output windows of the nozzle 44.
  • the common point plays the role of the generalized lower input-output window 58 of the nozzle 44 interconnecting pipelines 59, 60 and 61, coming from the shut-off
  • the input 62 of the three-way valve 31, in accordance with Fig. 1, is connected to the output 40 of the control unit 39.
  • the upper input-output window 57 of the nozzle 44 (Fig. 7) is connected via a channel 27 to a channel 12 of the burner 8 and through this channel to an outlet
  • Each of the sections 45, 46, 47 of the internal space of the nozzle 44 is filled with a certain volume by a layer of heat transfer elements, the total volume of which corresponds to the ratio:
  • V max K • ⁇ max • B 1 , (5)
  • V max the total volume of layers of heat transfer elements of all sections of the inner space of the regenerative nozzle 44, m;
  • 1625 nozzles 44 selected depending on the desired heat treatment in a flame furnace, exceeding a value of 2.0 and installed mainly in the range up to 6.0, dimensionless value;
  • OCj is the selected value of the coefficient of excess air of the i-th section of the inner space of the regenerative nozzle 44, the value is dimensionless; i - serial number of the regenerative internal space section
  • V the volume of the layer of heat transfer elements of the i-th section of the inner
  • shut-off valves 54 ⁇ 56 are 1655 shut-off valves 54 ⁇ 56. These valves can be switched manually or can be included in the control system (not shown in the drawings).
  • the volumes of heat transfer elements in sections 45 ⁇ 47 of the regenerative nozzle 44 depend on the required parameters of the metal heat treatment mode and the values of the number of nozzle sections set for its implementation
  • K 0.00097 h
  • B 1 40 m 3 / h.
  • a three-section regenerative nozzle 44 can be used with its parameters listed below.
  • the maximum value of the coefficient ⁇ max is 6.5 for the nozzle 44 as a whole, taking into account relation (6).
  • the volumes of heat transfer elements of each of the three sections 45 ⁇ 47 and the entire internal space of the nozzle 44 as a whole in accordance with the relations (7) and (5) are equal to:
  • 1690 Regenerative nozzle 63 (Fig. 8) is made according to the third embodiment of the nozzle, which also provides the ability to adjust the coefficient of excess air directly during the heat treatment of the metal when implementing the second variant of the proposed method of heat treatment of metal. Nozzle 63 is also included in the heating device
  • the regenerative nozzle 63 of FIG. 8 contains three inner spaces 64, 65 and 66 arranged adjacent to each other by heat transfer elements. Each of the inner spaces 64, 65, 66 has its own gas tight lined with refractory brick
  • each nozzle space 67, 68 and 69 has its own input / output window, respectively, 70, 71 and 72, equipped, in turn, with a corresponding shut-off valve 73, 74 and 75 (window 72 and
  • valve 75 is not visible in FIG. 8).
  • Full (maximum) internal the nozzle space 63 is made up of all three of the indicated internal spaces 64 ⁇ 66.
  • the upper input-output windows 76, 77 and 78 of the internal spaces, respectively, 64, 65 and 66 are connected to the upper input-output
  • the outlet window 79 of the nozzle 63 is the input-output windows 70 ⁇ 72 of the nozzle spaces 67 ⁇ 69 with their shut-off valves 73 ⁇ 75 are the input-output windows of the nozzle 63.
  • the role of the generalized lower input-output window 80 of the nozzle 63 is performed by a common connection point pipelines 81, 82 and 83 (the latter in FIG.
  • the inlet 62 of the changeover valve 31, in accordance with FIG. 1, is connected to the output 40 of the control unit 39.
  • the upper input-output window 79 of the nozzle 63 is connected via a channel 27 to a channel 12 of the burner 8 and through this channel to an exit window 17
  • Each of the internal spaces 64, 65, 66 of the nozzle 63 is filled with a certain volume by a layer of heat transfer elements, the total volume of which corresponds to the ratio:
  • V max K. ⁇ max - B b (8)
  • Vsh ah the total volume of layers of heat transfer elements of all the internal spaces of the regenerative nozzle 63, m 3 ; 1740 K - proportionality coefficient, depending on the type of fuel, type and size of heat transfer elements, air temperature and combustion products in the input and output windows of the regenerative nozzle, the duration of the operation cycle of the heating device of the flame furnace, h; axis - the maximum coefficient of excess air of regenerative 1745 nozzle 63, selected depending on the required heat treatment in a flame furnace, exceeding the value 2.0 and installed mainly in the range up to 6.0, dimensionless value;
  • the volume of the layer of heat transfer elements filling each of the internal spaces 64, 65, 66 of the nozzle 63 corresponds to the ratio:
  • Vj is the volume of the layer of heat transfer elements of the i-th internal space of the regenerative nozzle 63, m 3 ;
  • variable i and members K, B 1 are defined above, in the explanations to
  • regenerative nozzle 63 can be used with its parameters indicated below.
  • the nozzle 63 uses
  • the maximum value of the coefficient ⁇ max is 6.5 for the nozzle 63 as a whole
  • the sections of the regenerative nozzle 44 and the internal spaces of the nozzle 63 can be made in one housing common to each nozzle or in
  • Each of the regenerative nozzles 44, 63 can be used in the heating device of the furnace 1 (FIG. 1) instead of the nozzle 19 (20) shown in FIG. 1 connected to the burner 8 (9).
  • Regenerative nozzles 19, 20, 44, 63 can be integrated into the furnace body 1, as shown in Fig. L, or can be made separately from the furnace body 1 (not shown in the drawings).
  • Regenerative nozzles 19, 20 can be replaced by one rotating regenerative nozzle [Furnaces for metal heating, ed. N.N.
  • the rotating regenerative nozzle is made separately from the furnace body 1 and has at least two sections, each of which performs the function of one of the nozzles 19, 20. In one section of the rotating nozzle
  • FIG. 6 shows a simplified block diagram of a device for heating a direct-burning flame furnace according to a third embodiment with two burners, two regenerative nozzles and a four-way valve 136 in the control and switching system.
  • Valve 136 contains four inlet-outlets 137, 138, 138 and l40 and a damper that accepts two operating positions.
  • the damper connects the inputs / outputs 137-138 and 139-140 of the four-way valve 136 in pairs, and at position 142 (dashed), the damper connects the valve inputs and outputs 140-137 and 138-139 of the valve 136 in pairs. - the output 137 of the valve 136 through the pipe 29 is connected to the lower input-output window 25 of the nozzle 19. Inlet-outlet
  • valve 136 is connected to a channel 34 for output of cooled products of combustion from nozzles 19 (20).
  • the inlet-outlet 139 of the valve 136 through the pipe 30 is connected to the lower input-output window 26 of the nozzle 20.
  • the inlet-outlet 140 of the valve 136 is connected to the channel 33 for supplying the nozzles 19, 20 of cold air.
  • the control unit 39 in Fig.6 is not shown, but with the considered design
  • any of the variants of the proposed heating device may be a heating device of a flame furnace indirect
  • FIG.9 shows the implementation of the furnace 1 (Fig.l) with indirect heating.
  • the exit windows 17 (18) of the burners 8, 9 are connected to the radiation pipe 143, the interior of which is the heated space 144 of the furnace 1.
  • the radiation pipe 143 is located in the working space 145 of the furnace 1, at
  • the radiation pipe 143 may have one or more U-shaped bends (not shown in the drawings). shown).
  • Figure 10 shows a diagram of the implementation of the furnace 1, shown in figure 6, but with indirect heating. Moreover, in the heated burners 8, 9
  • each regenerative nozzle 19 or 20 (44, 63) provides the supply of heated
  • each of the nozzles 19, 20 can be designed to supply heated air simultaneously to several burners located near this nozzle on one side of the furnace 1 (not shown in the drawing).
  • 1875 of such burners depends on the thermal power of an individual burner of the selected type and is determined by the required parameters of the designed furnace for heat treatment of metal.
  • the burner unit (heating device module) can be made in another form, for example, with the location of both burners and both
  • the burner unit according to the first embodiment of the invention may contain only one burner and one regenerative nozzle (according to any of its proposed variants) with an appropriate control system and
  • the furnace 1 may have several of the burner blocks described above (not shown in the 1900 drawings).
  • furnace variants are also possible (not shown in the drawings): when the furnace is narrow, all burner blocks can be located on one side of the furnace; 1905; if the furnace is wide, the burner blocks can be located on both sides of the furnace, staggered or strictly opposite each other; in a very wide furnace, it is possible to arrange the burners on a flat arch or, if the arch is not flat, then on the arched clamps (the so-called end heating); 1910 when two-sided heating is required, for example, a sheet of metal moving on rollers, the burners can be located above and below the specified metal being processed (one regenerative nozzle serves two burners on one side of the furnace, which are located above and below the metal being processed); 1915 the burner stone may be perpendicular to the furnace wall or at an angle; the burner stone may be parallel to the metal being machined or at an angle to it; from the regenerative nozzle one channel can go out to one burner 1920 or several burners at once, but several channels can go out, each to its own burner; regenerative
  • the above-described versions of the burner block, regenerative 1925 nozzles and switching systems can be used in the implementation of the first, second and third versions of the device for heating a flame furnace.
  • valves 14, 15, 31, 32, 44, 136 are used solenoid valves.
  • a device is used for pre-heating the fuel, which reduces its consumption (not shown in the drawing).
  • liquid fuel for example, fuel oil or water-oil fuel (dispersed system, prepared mechanically based on fuel oil and water), as well as artificial composite fuel, which is also a dispersed fuel system of a colloidal type, created on the basis of 1940 coal any brand, water and additives that give the desired properties to the fuel [RF patent JNb 2144059 from 01/10/2000].
  • Figure l shows and describes the hearth furnace for heating metal under deformation.
  • the proposed variants of the invention can also be applied in chamber and passage furnaces of rolling 1945 production, in smelters, kilns, open-hearth furnaces, glass melting furnaces, and in heating wells.
  • On the hearth 5 of the furnace 1 can be placed subjected to heat treatment of non-metallic products.
  • 11 and 12 show a diagram of the experimental setup, which is a combined (gas-electric) furnace for thermal 1950 processing of metals, their alloys, as well as non-metallic products, including a heated workspace for placing workpieces with windows for input and output of fuel combustion products into it, a window for input of combustion products is connected to the output of the high-temperature combustion chamber, the input of which is connected to the output
  • the experimental setup of FIG. 12, contains an electric furnace 84 (FIG. 12) with silicon carbide heaters and a maximum operating temperature of 1400 ° C, a high-temperature combustion chamber 109, a gas preparation system, and a control and regulation system (FIG. 12,).
  • Furnace 84 has a contactless control unit (not shown in the drawings).
  • the gas preparation system and the control and regulation system are a variant of the design of the system for supplying a mixture of air and fuel to the high-temperature combustion chamber 109, which is made possible to supply air and fuel to
  • a muffle 86 made of quartz glass, the inner cavity of which
  • the rear end 87 of the muffle 86 is sealed, the front end 88 is equipped with a plug (plug) 89 with the terminals 90 of the contact thermocouple 95 and the gas supply pipe 91.
  • the gas supply pipe 91 for introducing combustion products into the muffle 86 is also made of quartz glass and
  • Turbulator 94 is designed to provide constant conditions of external heat transfer along sample 93.
  • a control thermocouple 95 is attached to the holder tube 91 below, the junction of which is located directly on
  • the gas supply pipe 91 interferes with the flow of combustion products of a mixture of air and natural gas through it to the rear end 87 of the muffle 86, where the combustion products are reversed, pass through a turbulator 94, a metal sample 93 is wound around and exit the muffle 86 through
  • the gas outlet pipe 96 is connected to a gas line 99 provided with a shutoff valve 100 and a first gas discharge candle 101.
  • the electric furnace 84 is also equipped with a regulating thermocouple 97 graduation ⁇ 30 / 6 (B), which has conclusions 98.
  • the gas preparation system (Fig. 11) is designed to prepare and supply to the muffle 86 of the furnace 84 combustion products of a mixture of air and natural gas for heating the sample 93, as well as to supply argon to purge the muffle 86 before and after heating the sample 93.
  • the gas preparation system includes line 102 of natural gas low pressure, through which
  • the pipe 103 is connected in series with a shut-off valve 104, a natural gas flow meter 105 (rotameter), a shut-off valve 106 and a flow meter of a mixture of air and natural gas 107, the output of which is connected to the input 108 of the high-temperature combustion chamber 109 with a platinum catalyst and an electric heater.
  • the air supply line includes (Fig. 11) a cylinder 110 with compressed air through the shut-off valve 111 connected in series, a pressure regulator of compressed air 112 and an air flow meter 113 (rotameter) connected to the inlet 114 of the shut-off valve 106. From the inlet 114 of the valve 106 gas line 115, through a shutoff valve 116 connected to
  • the supply lines of natural gas and air in front of the flow meters 105, 113 are connected to the stabilizer 118 air pressure and natural gas (barbator).
  • the output 119 of the high-temperature combustion chamber 109 through a heated gas line 120 is connected to a gas supply pipe 91, partially located in
  • the argon supply line (Fig. 11) contains a cylinder 121 with argon through a shut-off valve 122 connected to the input 123 of the flow meter 107 connected to the input of the high-temperature combustion chamber 109.
  • the control and regulation system includes a sensor
  • control and regulation system includes a microcontroller 125 (personal
  • Alpha indicator 126 is a thermostat with a temperature of 800 ⁇ 810 ° C, inside of which there is a platinum catalyst and an electrochemical sensor
  • the gas-air mixture is first supplied to the catalyst, where it reacts to an equilibrium state, and then to the electrochemical sensor, the signal of which depends on the concentration of oxygen in the combustion products.
  • the microcontroller 125 is connected by a communication line 129 to the terminals 90 of the thermocouple 95, a communication line 130 to the output of the indicator 126 of the air flow coefficient and a communication line 131 to the terminals 98 of the thermocouple 97.
  • Analog-to-digital converters are used in the indicated communication lines (not shown in the drawing) .
  • the input of the indicator 126 of the air flow coefficient is connected by a gas line 132 to the input 114 of the shut-off valve 106.
  • the input of the gas chromatograph 127 by means of gas pipelines 133 and 115 is also connected to the inlet 114 of the valve 106, and the gas pipe 134 and the gas pipe 99 is connected to the exhaust pipe 96 of the muffle 86. With the same pipe 96 is connected
  • 2050 is a U-shaped pressure gauge (pressure sensor 124), and to maintain excess pressure there is a valve 100 on the second candle 101.
  • this system includes, in particular, the above-mentioned connected means of measuring and regulating gas and air flows, such as flow meters of natural gas 105, air FROM, mixtures air and natural gas 107, indicator 126 air flow rate,
  • the heating device of the flame furnace works, and the method of thermal processing of metal 2070 in a flame furnace of direct or indirect heating (or a method of burning a mixture of fuel and heated air in a flame furnace of direct or indirect heating) is carried out as follows.
  • Example 1 On the hearth 5 of furnace 1 (Fig. 1), articles from a titanium alloy Ti - 6 Al - 4V are placed. We believe that the furnace 1 is in working condition,
  • the heat transfer elements in the inner space 22 of the regenerative nozzle 20 are heated by the combustion products passing through this nozzle in the previous cycle of its operation.
  • the two-way shut-off valve 14 is closed, the two-way shut-off valve 15 is open,
  • rocker valve 31 is in the first state, rocker valve 32 - in the second state.
  • Gaseous fuel enters the burner 9 through the channel 16 through the open valve 15, and heated air from the nozzle 20 enters the nozzle 20 from the external cold air supply channel 33 through the valve 32, the nozzle 30, and the lower window 26 of this nozzle through the channel 28.
  • the output window 18 of the burner 9 acts a flame from burning in it a mixture of fuel and heated air. Hot combustion products move through the heated space 3, heating the metal 6, to the exit window 17 of the burner 8, which acts as a window for the output of combustion products from space 3. Through the channel 27, the hot combustion products enter the internal
  • the furnace When using the furnace 1 in the embodiment with a four-way valve (Fig. 6), the furnace operates in the same way as described, except that instead of the two-way valves 31 and 32, a four-way change-over valve 136. is used.
  • valve 15 heating the flame furnace valve 14 is closed, valve 15 is open, the valve flap 136 is in position 141.
  • the directions of movement of fuel, air and combustion products in this cycle are shown by the corresponding arrows in Fig.6.
  • the furnace operates as described, taking into account the presence of shut-off valves 54, 55, 56. With the valves 54, 55 turned off and the valve 56 turned on, the directions of movement of fuel, air and combustion products in this cycle are shown corresponding arrows in Fig.7.
  • 2120 regenerative nozzles are carried out as described above. The only difference is that in the indirect heating furnace with a radiation pipe 143 (Fig. 9), the combustion products pass through the heated space 144 of the radiation pipe 143, without getting into the working space 145 of the furnace 1, where the processed metal 6 is placed, and in the indirect furnace
  • control unit 39 puts the valve 14 in the open state, the valve 15 - in
  • valve 2130 is a closed state, valve 31 is placed in a second state, and valve 32 is in a first state.
  • this burner 9 is turned off, the burner 8 is turned on.
  • gaseous fuel enters burner 8 through channel 16, and heated air from nozzle 19 enters nozzle 19 from external cold air supply channel 33 through channel 27
  • valves 54, 55, 56 With the valves 54, 55 turned off and the valve 56 turned on, the directions of movement of fuel, air and combustion products in this cycle are opposite to the arrows shown in Fig. 7.
  • regenerative nozzle 63 in the furnace 1 with three internal spaces 64, 65, 66 (Fig. 8) and with directional valves 73, 74, 75 turned on
  • 2170 heat transfer elements located in each nozzle corresponds to the above ratio (1).
  • the consumption of natural gas amounted to 80 m / h, the volume of heat transferring elements - 0.464 m 3 .
  • the temperature of the cold air supplied to the regenerative nozzles 19, 20 is 20 ⁇ 25 ° C.
  • the temperature of the heated air is 1050 0 C.
  • the fume of the titanium alloy Ti - 6 Al - 4V is 0.082 g / cm 2 (Fig. 4).
  • the specified flame furnace can work with a larger coefficient of excess air, in particular, equal to 6.0 ⁇ 6.5, at temperatures in the furnace 800 ⁇ 1600 ° C.
  • a larger coefficient of excess air in particular, equal to 6.0 ⁇ 6.5, at temperatures in the furnace 800 ⁇ 1600 ° C.
  • sample 93 was weighed on an electronic balance and placed in a quartz muffle 86, in a boat 92 made of fireclay.
  • the muffle 86 was hermetically sealed with a plug 89 (with a gas inlet 91 and gas outlet 96 tubes, as well as a thermocouple 97) and purged with argon from cylinder 121.
  • the air-to-natural gas ratio was monitored using a chromatograph 127 by the oxygen content in the initial mixture and by the readings of indicator 126 of the air flow coefficient.
  • the composition of the gas (combustion products) in the muffle 86 was controlled according to indications
  • the temperature regime of heat treatment of sample 93 in an electric furnace 84 included heating of sample 93 in a muffle 86 in an atmosphere of products
  • Example 3 The method described in example 2, held heating
  • Example 4 An experimental fire stand was used [I. M. Distergeft, G. M. Druzhinin, V. I. Shcherbinin, VNIIMT experience in the development of regenerative heating systems for metallurgical units, “Steel”, 2002, JN ° 7, p.84 - 2265 90], equipped with one burner unit, made similar to that shown in Fig.l.
  • This burner unit includes two regenerative nozzles (19, 20), each of which is connected to one burner (8, 9) and is filled with heat transfer elements in the form of corundum balls with a diameter of 20 mm.
  • samples were heated with dimensions of 6 x 50 x 100 mm,
  • 2270 made of titanium alloys BT-5-1 and BT-20 with values of air excess coefficient ⁇ equal to l, 17 ⁇ l, 20, and with values of ⁇ equal to 2.20.
  • the heating temperature of the samples is 1200 0 C
  • the temperature of the heated air is 900 0 C
  • the exposure time is 2 hours.
  • Fuel is natural gas. Duration of a cycle of a pulse operating mode 45-6Oc. results
  • the thickness of the gas-saturated layer decreases from 89 ⁇ m to 45 ⁇ m (by 49.5%), and the hydrogen content in the surface layer of the sample decreases from 0.073% to 0.06%, (decrease by
  • Example 5 In a chamber heating furnace, similar to the furnace in 2285 Fig. L, equipped with a regenerative heating system, two experiments were performed on heating two workpieces with a diameter of 800 mm and a length of 4000 mm from BT-IO titanium alloy with air excess coefficients ⁇ equal to 1, 5 and 2.8 - 3.5. Fuel is natural gas. The temperature at the outlet of the metal from the furnace corresponded to 1200 0 C. The temperature of the heated air was 1050 0 C. With a 2290 increase in the coefficient of excess air from 1.5 to a value of 2.8 ⁇ 3.5, the time for heating the billets decreased from 9.5 hours to 7.5 hours (21%). The uniformity of heating has improved, since the temperature difference along the length and diameter of the workpiece, which did not exceed ⁇ 10 ° C, decreased. In this case, the metal burn decreased by almost 1.5 times. 2295 Example 6. Heat treatment of metal in a chamber flame furnace 1
  • the methodical zone where the furnace temperature should be relatively low (during metal processing, so that significant thermal
  • Example 7 It differs from example 6 in that the metal exposure at
  • operating temperature is carried out at a variable value of the coefficient of excess air in excess of 2.0 and set mainly in the range up to 6.0.
  • the exposure is carried out at a value of the coefficient of excess air, varying from 3.3 to 6.0 in 2.5 hours.
  • the quality of the metal is consistent
  • Example 8 A method of heat treatment of steel and non-ferrous metals in a flame furnace, based on burning a mixture of liquid or gaseous fuel and heated air at a certain value of the coefficient of excess air, is carried out as described in the example
  • Example 9 When burning a mixture of liquid or gaseous fuels and
  • inventions also reduces the decarburization of steel without the above negative consequences of low oxidative heating, carried out at values of ⁇ less than 1.0.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
  • Furnace Details (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Air Supply (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)
  • Tunnel Furnaces (AREA)
  • Muffle Furnaces And Rotary Kilns (AREA)

Description

Способы и устройства для тепловой обработки металла
Область техники Группа изобретений относится к металлургии и машиностроению и может быть использована при тепловой обработке металлов (плавление, нагрев под деформацию, термообработка) в отапливаемых газообразным или жидким топливом пламенных печах прямого (непосредственного) нагрева, при котором продукты сгорания топлива соприкасаются с нагреваемым материалом (изделием), то-есть, с садкой, и в пламенных печах косвенного нагрева, в которых тепло от пламени и продуктов сгорания к нагреваемому материалу или изделию (садке) передаётся через стенки металлических радиационных труб или тиглей. Изобретения также могут быть использованы при обжиге, сушке и другой термической обработке неметаллических изделий, например, керамики.
Предшествующий уровень техники
Известен способ нагрева (тепловой обработки) стали в нагревательных пламенных печах прямого нагрева (печи с открытым пламенем), основанный на сжигании смеси газообразного топлива и воздуха в отапливаемом пространстве, являющемся одновременно рабочим пространством печи, при котором для полного использования (сжигания) топлива его сжигают с коэффициентом избытка воздуха, близком к единице (α = 1,0), то - есть, при нормальном стехиометрическом соотношении топлива и воздуха [В.Ф.Копытов, Нагрев стали в печах, Металлургиздат, M., 1955, стр.152- 153]. При этом в случае использования в качестве топлива, например, смеси доменного и природного газов (калорийность 2000 ккал/м3), при α = 1,05-1,15 воздуха в горелку подают в 2,25 раза больше по объему, чем топлива, а при использовании в качестве топлива природного газа, при этом же α, расход воздуха примерно в десять раз больше по объему, чем природного газа.
Недостатком способа является потеря на угар значительного количества обрабатываемого металла, расположенного в рабочем пространстве печи, вследствие окислительной атмосферы продуктов сгорания, воздействующих на обрабатываемый металл, так как рабочее пространство, где расположен металл, является одновременно и отапливаемым пространством печи [указ. выше В.Ф.Копытов, стр.5-6, 162- 163].
При нагреве стали в кузнечных, прокатных и термических печах прямого нагрева угар металла может достигать 2÷5 %, что, в масштабах производства стали в России, составляет потерю более 2 млн тонн стали в год. При этом появляются дополнительные затраты на механическую обработку, очистку изделий от окалины различными способами: гидросбивами, травлением, пескоструйными аппаратами, щетками и т.д. Кроме угара металла, при тепловой (термической) обработке металлов прямым нагревом путем сжигания в рабочем пространстве печи топлива с коэффициентом избытка воздуха в диапазоне 0,9÷l,2 имеет место максимальное обезуглероживание поверхностных слоев стальных заготовок [K.M.Пaxaлyeв, В.И.Медведева, Исследование окисления и обезуглероживания сталей в продуктах сгорания природного газа, сборник Нагрев металла и работа нагревательных печей, сб.науч.тр. Мб, Металлургиздат, Свердловское отделение, 1960, стр.87, рис.6]. В зависимости от марки стали и температуры нагрева обезуглероживание может распространяться на глубину до 3,0 мм. Обезуглероживание поверхностных слоев стальных изделий приводит к снижению твердости, уменьшению сопротивления циклическим нагрузкам и ухудшению режущих способностей инструмента. Удаление обезуглероженного слоя в уже готовых изделиях путем сплошной зачистки и шлифовки приводит к физическим потерям металла и увеличению себестоимости продукции. Недостатком является и то, что при нагреве, например, сплавов из титана по указанному способу, кроме значительного угара металла, имеет место наводораживание изделий на значительную глубину. Так содержание водорода в образце диаметром 30 мм из сплава Ti-5Al-l,7V при нагреве за 10 часов в электропечи и пламенной печи, отапливаемой природным газом с коэффициентом избытка воздуха α равным 1,25, увеличивается с 0,007% до 0,025%, то - есть, в 3,6 раза. [С.Н.Хомов, М.А.Григорьев, С.М.Шулькин, Наводораживание титановых сплавов при нагреве в пламенных печах, Технология легких сплавов, N°2, 1980, cтp.57÷62].
Желание использовать пламенные печи прямого и косвенного нагрева вместо электрических обусловлено более низкой себестоимостью тепловой обработки в пламенных печах. Однако, производство деформируемых титановых полуфабрикатов с использованием известных пламенных печей прямого нагрева требует значительного увеличения припусков на механическую обработку и затрат на контроль содержания водорода вблизи поверхности и по сечению термически обрабатываемого изделия. Превышение концентрации водорода над максимально и безопасно допустимыми значениями приводит к снижению ударной вязкости, повышению склонности металла к замедленному разрушению. Для удаления излишков водорода из металла используется длительный вакуумный отжиг, что приводит к значительному удорожанию готовой продукции.
Для снижения угара металла и уменьшения обезуглероживания сталей предложен и используется способ тепловой обработки (нагрева) стали в пламенных печах прямого нагрева, основанный на сжигании смеси газообразного топлива и воздуха, при котором топливо сжигают с коэффициентом избытка воздуха, меньшим единицы (так называемый безокислительный или малоокислительный нагрев) [К.М.Пахалуев, В.И.Медведева, Исследование окисления и обезуглероживания сталей в продуктах сгорания природного газа, сборник Нагрев металла и работа нагревательных печей, сб.науч.тр. N°6, Металлургиздат, Свердловское отделение, 1960, cтp.91, а также указ. выше В.Ф.Копытов, стр.185]. Недостатком малоокислительного нагрева является повышение в продуктах сгорания содержания угарного газа (СО) вследствие неполного сгорания топлива. Это вызывает необходимость герметизации всей конструкции пламенной печи, обеспечение газоплотности футеровки стен, 95 свода печи и отводных каналов, а также создание устройств дожигания продуктов сгорания, что приводит к существенным капитальным затратам и перерасходу топлива.
В соответствии с опубликованными результатами исследования процессов окисления металлов при пламенном нагреве, количество
100 окислившегося металла при температурах более 8000C увеличивается и стабилизируется с ростом коэффициента избытка воздуха α в диапазоне от 0,8 до 1,6 [К.М.Пахалуев, В.И.Медведева, Исследование окисления и обезуглероживания сталей в продуктах сгорания природного газа, сборник Нагрев металла и работа нагревательных печей, сб.науч.тр. JYsб,
105 Металлургиздат, Свердловское отделение, 1960, cтp.80÷91]. Ранее аналогичные исследования проведены в диапазоне значений коэффициента α, равном 0,88÷l,32 [М.А.Глинков, Прокатные и кузнечные печи, Объединенное научно-техническое издательство Свердловск-Москва, 1936, cтp.44]. Согласно этим публикациям, имеет место стабилизация величины
ПО угара на максимальном уровне при достижении коэффициентом избытка воздуха значений 1,2÷1,6. При этом угар металла увеличивается также с ростом температуры нагрева. Сложилось убеждение [указ. выше В.Ф.Копытов, стр.182, а также М.А.Касенков, Нагревательные устройства кузнечного производства, Машгиз, 1962, cтp.159-160], что при сжигании
115 топлива с коэффициентом избытка воздуха, большем 1,1÷1,2, величина угара не изменяется. Это объясняют тем, что "скорость образования окалины не зависит от коэффициента избытка воздуха, так как процессом окисления начинает управлять не интенсивность подхода молекул окисляющих газов к поверхности изделий, а диффузия кислорода через
120 поверхностный слой окалины к металлу" [указ. выше В.Ф.Копытов, стр.182], а также тем, что "наступает насыщение кислородом слоя окалины, отчего дальнейшее повышение содержания кислорода в печных газах не оказывает заметного влияния на скорость окисления" [указ. выше М.А.Касенков, стр.159-160].
125 Кроме того, известно, что коэффициент избытка воздуха при смешении топлива с холодным воздухом (комнатной температуры) имеет предельные значения по условиям воспламенения (αпp) [Гайнуллин Ф.Г. и др., Природный газ как моторное топливо на транспорте, M.: Недра, 1986, стр.34]. Значение коэффициента αпp составляет для метана - 2,0, пропана - 1,7,
130 природного газа l,8÷2,0, бензина 1,65÷1,75. Следовательно (как указано в описании к патенту РФ Ns 2098717), при таких значениях коэффициента избытка воздуха будут существовать локальные зоны, в которых топливовоздушная смесь не будет гореть, что снижает экономичность энергетических установок и поэтому на практике способ сжигания топлива с
135 указанными коэффициентами избытка холодного воздуха не нашел широкого применения.
Использование процесса пламенного нагрева при увеличенных коэффициентах избытка воздуха и отсутствии его предварительного подогрева затруднено снижением при этом температуры продуктов
14Q сгорания и, соответственно, рабочей температуры печи, вследствие подачи к горелке и в топку больших объемов "холодного" воздуха, температура которого (20÷30°C) во много раз меньше температуры продуктов сгорания.
Известен способ отопления печи с камерами предварительного нагрева, окончательного нагрева и выдержки металла [патент РФ Ns 2139944],
145 являющийся способом тепловой обработки стали в пламенных печах прямого нагрева с подогревом вторичного воздуха. Способ основан на сжигании смеси газообразного топлива и воздуха, включает подачу топлива с последующим неполным его сжиганием с коэффициентами расхода (избытка) первичного воздуха (Ot1 равно 0,30-0,40) над промежуточным подом камеры
150 окончательного нагрева, подачу вторичного воздуха для полного дожигания всего объема продуктов неполного сгорания, подогрев первичного воздуха под высокотеплопроводным промежуточным подом с поддержанием температуры продуктов полного сгорания в рабочем пространстве камеры предварительного нагрева не более 500-5500C, неполным сжиганием 10-100%
155 общего расхода потребляемого топлива в камере окончательного нагрева над промежуточным подом, полным сжиганием под промежуточным подом оставшейся части топлива и дожиганием вторичным воздухом продуктов неполного сгорания, поступающих из надподового пространства, при суммарном пропорционировании расходов топлива и воздуха, близком к
160 стехиометрическим значениям (α2 равно 1 ,05÷ 1 , 10).
Указанный способ содержит операцию, заключающуюся в том, что при неполном сжигании над промежуточным подом 60÷100% топлива в подподовом пространстве камеры окончательного нагрева и выдержки в зоне нагрева в часть горелок подают только вторичный воздух, в остальных
165 горелках топливо сжигают с α равным 1,O5÷1ДO, в зоне выдержки горелки полностью отключают, при неполном сжигании над промежуточным подом 10÷60% топлива в подподовом пространстве зоны выдержки осуществляют полное сжигание топлива с коэффициентами расхода (избытка) воздуха, близкими к стехиометрическим значениям, а в зоне нагрева - при
170 существенных избытках воздуха (α равно l,10÷2,00), используя избыточный воздух в качестве вторичного для дожигания продуктов неполного сгорания.
То - есть, в способе тепловой обработки металла по патенту РФ N° 2139944 проводится сжигание топливо-воздушной смеси при коэффициенте избытка вторичного воздуха до 2,0. В описании к данному изобретению
175 избыток воздуха, соответствующий α, равному l,10÷2,00, именуется существенным избытком воздуха. Кроме того, в описании указано, что "отключение подачи топлива на часть горелок подподового пространства камеры окончательного нагрева обусловлено тем, что в противном случае для обеспечения полного сгорания топлива и дожигания продуктов неполного
180 сгорания в горелки подподового пространства было бы необходимо подавать вторичный воздух с коэффициентами расхода более 2,0, что сопряжено с существенным обеднением газовоздушной смеси (менее 5% топлива) и возможным погасанием горелок". Это также соответствует сложившемуся убеждению об отсутствии необходимости и даже невозможности использовать
185 при нагреве металлов высокие значения коэффициента избытка вторичного воздуха.
Известен способ сжигания природного газа в высокотемпературных промышленных печах прямого нагрева, преимущественно туннельных, применяемых для обжига, в частности, цирконистых изделий [патент РФ JMs
190 2099661], являющийся способом тепловой обработки металла в пламенной печи. Способ включает подачу в топочный объем (отапливаемое пространство) внутри струи топлива струи сжатого воздуха (первичная топливо-воздушная смесь) и подмешивание горячего, то-есть, подогретого вторичного воздуха к первичной топливо-воздушной смеси в указанном топочном объеме, что
195 обеспечивает некоторое определенное значение коэффициента избытка воздуха.
Согласно описанию к патенту РФ N° 2099661, результатом использования такого способа является создание окислительной среды продуктов сгорания в рабочем канале (рабочем пространстве) печи с
200 обрабатываемыми изделиями, являющемся продолжением топочного объема. При этом сводится к минимуму выброс угарного газа (СО) в атмосферу (как указано выше, имеющий место также при малоокислительном нагреве со значениями коэффициента избытка воздуха, меньшими единицы). То - есть, подтверждается упомянутое выше предубеждение об отсутствии уменьшения
205 окислительной способности продуктов сгорания при повышенных значениях коэффициента избытка воздуха.
Известен также способ сжигания топлива в туннельной печи [патент РФ Ns 2166161], являющийся способом отопления пламенной туннельной печи прямого нагрева, включающим сжигание смеси топлива и воздуха в
210 отапливаемом пространстве (топочном объеме) и передачу продуктов сгорания в рабочее пространство печи. Этот способ применяется при отжиге керамических изделий и может быть использован для отопления пламенной печи при тепловой обработке металла. Способ включает подачу в топочный объем топливовоздушной смеси и вторичного воздуха и их сжигание при коэффициентах избытка воздуха, находящихся в пределах 0,75÷l ,5, при этом к топливовоздушной смеси, содержащей 0,l÷0,2 кyб.м подогретого или неподогретого первичного воздуха на 1 МДж энергии топлива, подмешивают вторичный воздух при температуре 700÷1400°C в количестве 0,l÷0,2 куб.м на 1 МДж энергии. Рассматриваемый способ при α, равном O,75÷1Д обеспечивает получение в продуктах сгорания малоокислительной среды, а при а, равном l,0÷l,5 обеспечивает получение окислительной среды. Выбор типа среды в печи определяется ее необходимостью для обработки соответствующего продукта. Недостатками указанного способа в случае его использования для тепловой обработки металла являются обусловленные составом продуктов сгорания (при использовании окислительной среды, т.е. при α равном l,0÷l,5) максимальный уровень угара металла, особенно при повышенных температурах, а также (при использовании малоокислительной среды) наводораживание, например, титана и его сплавов, повышенное содержание угарного газа вследствие неполного сгорания топлива, вызывающее необходимость герметизации конструкции пламенной печи и требующее существенных капитальных затрат, и перерасход топлива.
Как указано в описании рассматриваемого способа по патенту РФ N° 2166161, диапазон значений α, равный 0,75÷l,5, является достаточным для промышленной практики, что также соответствует упомянутому выше сложившемуся убеждению об отсутствии необходимости использования более высоких значений коэффициента α при тепловой обработке металлов, а также соответствует отсутствию в технической литературе данных по нагреву металла в пламенных печах при значениях коэффициента избытка воздуха, больших l,6÷2,0. Известен также способ тепловой обработки металла в пламенной печи косвенного нагрева, при котором производят отделение продуктов сгорания от нагреваемого металла, в частности, используют муфелирование пламени -
245 сжигание смеси топлива и воздуха в отапливаемом пространстве внутри радиационной трубы (муфеля) [патент США _Ns 4878480, F24C 003/00, 126/91 А, 431/353, 432/209], а нагрев металла в рабочем пространстве вне радиационной трубы производят путем излучения от внешних стенок нагретой изнутри радиационной трубы.
250 При использовании такого способа косвенного нагрева обрабатываемый металл, размещенный в рабочем пространстве вне радиационной трубы, не находится в атмосфере продуктов сгорания и не подвергается угару и/или наводораживанию. Однако, имеет место угар металла внутренних стенок радиационной трубы, расположенных в отапливаемом
255 пространстве и подверженных воздействию продуктов сгорания. Это снижает срок службы радиационной трубы, увеличивает эксплуатационные расходы и себестоимость обработки металла, что является недостатком описанного способа косвенного радиационного нагрева в пламенной печи.
Известен другой способ тепловой обработки металла в пламенной печи
260 косвенного нагрева, где сжигание смеси топлива и воздуха производят в отапливаемом пространстве вне металлического тигля (муфеля), в рабочем пространстве которого расположен обрабатываемый металл, а нагрев металла в рабочем пространстве внутри тигля производят путем излучения от внутренних стенок тигля [например, заявка на патент на изобретение РФ Ns
265 93052328, опублик. 27.09.1996г.]. Рабочее пространство тигля иногда заполняется защитным газом. Этот способ косвенного нагрева также имеет аналогичный вышеуказанному недостаток, заключающийся в снижении срока службы тигля, внешние металлические стенки которого подвержены воздействию продуктов сгорания.
270 Наиболее близким к предложенному (прототипом) является способ отопления регенеративных нагревательных колодцев [авторское свидетельство СССР N° 1257110], являющийся фактически способом тепловой обработки металла в пламенной печи прямого нагрева в виде регенеративного колодца, основанным на сжигании смеси топлива и предварительно нагреваемого
275 регенераторами воздуха. В этом способе сжигание смеси топлива и воздуха производят непосредственно в рабочем пространстве печи. Согласно примеру выполнения этого способа, в горелку подают 3800 куб.м/час доменного газа и 120 куб.м/час природного газа, а также 4150 куб.м/час нагретого воздуха, что обеспечивает коэффициент избытка воздуха α,
280 равный примерно 1,1. Другой разновидностью способа - прототипа является способ тепловой обработки металла в пламенной печи косвенного нагрева, по которому сжигание смеси топлива и нагретого воздуха производят в отапливаемом пространстве радиационной трубы [И.М.Дистергефт, Г.М.Дружинин, В.И.Щербинин, Опыт ВНИИМТ в разработке регенеративных
285 систем отопления для металлургических агрегатов, "Сталь", 2000, N°7, стр.87- 88, pиc.5]. Нагрев металла в рабочем пространстве производят путем конвекции от внешних стенок нагретой изнутри радиационной трубы.
В указанных разновидностях прототипа первого варианта изобретения-способа, за счет предварительного нагрева воздуха
290 обеспечивается, по сравнению со способами-аналогами, повышение температуры продуктов сгорания и, соответственно, рабочей температуры печи, и снижение расхода топлива.
Недостатком способа - прототипа тепловой обработки металла в пламенной печи прямого нагрева является максимальный уровень угара
295 и/или наводораживания металла, расположенного в отапливаемом рабочем пространстве пламенной печи. Угар, имеющий место особенно при повышенных температурах, ведет к потере металла при его тепловой обработке, а наводораживание металлов, преимущественно цветных (например, титана и его сплавов), ухудшает свойства этих металлов. Это
300 обусловлено, как подтверждают практика и приведенные выше результаты исследований, соответствующим известным составом продуктов сгорания, включающих определенное содержание углекислого газа, паров воды и кислорода (окислительная среда), которые при воздействии на нагретый при тепловой обработке металл и обеспечивают наличие угара и
305 наводораживания металлов.
Недостатком способа-прототипа тепловой обработки металла в пламенной печи косвенного нагрева является обусловленное указанными в предыдущем абзаце причинами наличие угара металла стенок муфеля, расположенных в отапливаемом пространстве печи косвенного нагрева
310 (внутренних поверхностей радиационной трубы или внешних поверхностей тигля), что ведет к снижению срока службы радиационной трубы (тигля), увеличению эксплуатационных расходов и себестоимости обработки металла.
Кроме того, при использовании ограниченных значений коэффициента
315 избытка воздуха в данном способе тепловой обработки металла в пламенной печи имеет место подача в отапливаемое пространство печи (и в радиационную трубу) ограниченных объемов топливо-воздушной смеси, что ограничивает и скорость перемещения продуктов сгорания в отапливаемом пространстве или внутри радиационной трубы. Результатом является
320 пониженное значение конвективной составляющей теплообмена, увеличенное время нагрева обрабатываемых металлических и неметаллических изделий и пониженная производительность печи. Результатом ограниченной скорости перемещения продуктов сгорания является также неравномерность распределения температур как по рабочему пространству печи, так и по садке
325 (подвергаемым тепловой обработке изделиям), что снижает качество тепловой обработки изделий.
Известна другая разновидность способа-прототипа, являющаяся многоэтапным способом тепловой обработки металла в пламенной печи с открытым пламенем (прямой нагрев), основанным на сжигании смеси
330 топлива и предварительно нагреваемого воздуха при коэффициенте избытка воздуха до 1,2 [указ. выше М.А.Касенков, стр.173-174, 162, 160]. Способ включает, по крайней мере, три этапа нагрева (ступенчатый нагрев): нагрев при низких температурах (до промежуточной температуры 650-8500C) с выдержкой при промежуточной температуре, нагрев при 335 высоких температурах (то - есть, при температурах, больших, чем 85O0C) до рабочей температуры с выдержкой при рабочей температуре.
Недостатком этой разновидности способа-прототипа с многоэтапной тепловой обработкой металла при прямом нагреве, также является высокий уровень угара металла, особенно при повышенных
340 температурах, и наводораживание, особенно, цветных металлов, то - есть, соответствующее ухудшение свойств металлов.
Указанный известный многоэтапный способ тепловой обработки металлов может быть использован и при косвенном нагреве с использованием муфелей (например, радиационной трубы или тигля).
345 Недостатком многоэтапного способа-прототипа тепловой обработки металла в пламенной печи косвенного нагрева является угара металла стенок муфеля (радиационной трубы, тигля), расположенных в отапливаемом пространстве печи косвенного нагрева, что снижает срок службы муфеля и увеличивает эксплуатационные расходы и себестоимость обработки
350 металла.
Кроме того, при использовании ограниченных значений коэффициента избытка воздуха в многоэтапном способе тепловой обработки металла в пламенной печи также имеет место подача в отапливаемое пространство печи (или в радиационную трубу) ограниченных объемов топливо-воздушной
355 смеси, что ограничивает и скорость перемещения продуктов сгорания в отапливаемом пространстве или внутри радиационной трубы. Результатом является пониженное значение конвективной составляющей теплообмена, увеличенное время нагрева обрабатываемых металлических и неметаллических изделий и пониженная производительность печи.
360 Результатом ограниченной скорости перемещения продуктов сгорания является также неравномерность распределения температур, как по рабочему пространству печи, так и по садке (подвергаемым тепловой обработке изделиям), что снижает качество тепловой обработки изделий.
Задачей изобретений - первого и второго вариантов способов
365, тепловой обработки металла в пламенной печи прямого или косвенного нагрева является при прямом нагреве снижение угара обрабатываемого металла и снижение уровня наводораживания обрабатываемых металлов, в том числе сплавов алюминия, титана, железа, а при косвенном нагреве — повышение срока службы муфеля (радиационной трубы, тигля),
370 уменьшение эксплуатационных расходов и себестоимости обработки металла. Кроме того, задачей изобретения является увеличение производительности печи и повышение качества тепловой обработки металлических и неметаллических изделий.
Известен уже упомянутый выше способ сжигания природного газа в
375 высокотемпературных промышленных печах прямого нагрева, преимущественно туннельных, применяемых для обжига, в частности, цирконистых изделий [патент РФ N° 2099661], включающий подачу в топочный объем (отапливаемое пространство) внутри струи топлива струи сжатого воздуха (первичная топливо-воздушная смесь) и подмешивание
380 горячего, то-есть, подогретого вторичного воздуха к первичной топливо- воздушной смеси в указанном топочном объеме при некотором определенном значении коэффициента избытка воздуха.
Наиболее близким к предложенному третьему варианту изобретения-способа является способ сжигания топлива в туннельной печи
385 прямого нагрева [патент РФ N° Ns 2166161], включающий сжигание смеси топлива и воздуха в отапливаемом пространстве (топочном объеме) и передачу продуктов сгорания в рабочее пространство печи. Способ включает подачу в топочный объем тошшвовоздушной смеси и вторичного воздуха и их сжигание при коэффициентах избытка воздуха, находящихся в пределах
390 0,75÷l,5. Рассматриваемый способ при α, равном O,75÷1Д обеспечивает получение в продуктах сгорания малоокислительной среды, а при α, равном l,0÷l,5 обеспечивает получение окислительной среды. Выбор типа среды в печи определяется ее необходимостью для обработки соответствующего продукта. Способ применяется при отжиге керамических изделий и может
395 быть использован для отопления пламенной печи также при тепловой обработке металла, а также при косвенном нагреве обрабатываемых изделий с использованием радиационной трубы или тигля.
При использовании значений коэффициента избытка воздуха не более 1,5 в данном способе имеет место подача в отапливаемое пространство печи
400 (или в радиационную трубу) ограниченных объемов топливо-воздушной смеси, что ограничивает и скорость перемещения продуктов сгорания в отапливаемом пространстве и радиационной трубе. Результатом является пониженное значение конвективной составляющей теплообмена, увеличенное время нагрева обрабатываемых металлических и неметаллических изделий и
405 пониженная производительность печи. Результатом ограниченной скорости перемещения продуктов сгорания является также неравномерность распределения температур, как по рабочему пространству печи, так и по садке (подвергаемьм тепловой обработке изделиям), что снижает качество тепловой обработки изделий.
410 Недостатками указанного способа в случае его использования для тепловой обработки металла являются обусловленные составом продуктов сгорания (при использовании окислительной среды, то - есть, при α равном l,0÷l,5) максимальный уровень угара металла, особенно при повышенных температурах, а также (при использовании малоокислительной среды)
415 наводораживание, например, титана и его сплавов, повышенное содержание угарного газа вследствие неполного сгорания топлива, вызывающее необходимость герметизации конструкции пламенной печи и требующее существенных капитальных затрат, и перерасход топлива.
Задачей третьего варианта изобретения— способа — способа сжигания
420 в пламенной печи смеси жидкого или газообразного топлива и нагретого воздуха при определенном значении коэффициента избытка воздуха является увеличение производительности печи и повышение качества тепловой обработки металлических и неметаллических изделий, а также снижение угара, обезуглероживания и наводораживания нагреваемых
425 металлов. Для реализации вышеописанных известных способов тепловой обработки металлов и неметаллов в пламенных печах с прямым или косвенным нагревом, а также способа сжигания смеси жидкого или газообразного топлива и нагретого воздуха в пламенной печи прямого или
430 косвенного нагрева используются регенеративные пламенные печи, снабженные соответствующими устройствами отопления этих печей.
Известно [патент РФ N° 2190170] устройство отопления пламенной печи прямого нагрева, включающее рабочую камеру (отапливаемое, оно же рабочее пространство) с окнами (каналами) вывода горячих продуктов
435 сгорания, две горелки для сжигания газового топлива в смеси с предварительно нагретым воздухом при стехиометрическом соотношении топлива и нагретого воздуха, характеризуемом значением коэффициента избытка нагретого воздуха, равным единице, и систему нагрева воздуха и подачи его в каждую горелку в необходимом количестве, включающую два
440 регенератора, поочередно нагреваемые продуктами сгорания, и также поочередно нагревающие подаваемый в них воздух, поступающий далее в горелки (двухцикловый импульсный режим работы устройства отопления пламенной печи). Для обеспечения попеременного движения продуктов сгорания и воздуха через регенераторы и вывода в дымоотводящую систему
445 продуктов сгорания устройство содержит соединительные патрубки и каналы с перекидными (запорными) клапанами, соответствующим образом подключенные к регенераторам, горелкам и дымоотводящей системе. Стехиометрическое соотношение объемов сжигаемых газового топлива и нагретого воздуха в устройстве (α « 1) обеспечивается его
450 соответствующим конструктивным выполнением, в частности, соотношениями параметров, характеризующих поперечные сечения трубопроводов подачи топлива и воздуха в горелки. Другой конструктивной особенностью устройства, обеспечивающей подачу в горелки % нагретого воздуха в необходимом количестве, является
455 выполнение регенеративной насадки, объем ее внутреннего пространства, необходимый объем (масса) заполняющих это пространство теплопередающих элементов, материал этих элементов, например, огнеупорный кирпич [В.А.Баум и др., Металлургические печи, M., 1951, стр.665] или металл [вышеуказ. М.А.Касенков, Нагревательные устройства
460 кузнечного производства, Маштиз, 1962, стр.296].
Недостатком этого устройства тепловой обработки металла с прямым нагревом, конструкция которого обеспечивает сжигание смеси топлива и воздуха при стехиометрическом их соотношении (α = 1), является потеря значительного количества металла на угар вследствие
465 окислительной атмосферы продуктов сгорания в отапливаемом (рабочем) пространстве и наводораживание металлов.
Известно также устройство тепловой обработки металла в пламенной печи косвенного нагрева [патент США N° 4878480], включающее отапливаемое пространство в виде радиационной трубы с двумя горелками для
470 сжигания газового топлива в смеси с воздухом, снабженной окнами вывода продуктов сгорания.
При использовании в пламенной печи указанного устройства косвенного нагрева обрабатываемый металл размещен в рабочем пространстве вне радиационной трубы, не находится в атмосфере продуктов сгорания и не
475 подвергается угару и/или наводораживанию. Однако имеет место угар металла внутренних стенок радиационной трубы, расположенных в отапливаемом пространстве и подверженных воздействию продуктов сгорания. Это снижает срок службы радиационной трубы, увеличивает эксплуатационные расходы и себестоимость обработки металла, что является недостатком описанного
480 устройства.
Известно другое устройство тепловой обработки металла в пламенной печи косвенного нагрева [заявка на патент на изобретение РФ N° 93052328, опублик. 27.09.1996г., C21C 5/28], включающее отапливаемое пространство с окном вывода продуктов сгорания (емкость ковша), несколько горелок для
485 сжигания газового топлива в смеси с воздухом при определенном соотношении топлива и нагретого воздуха и размещенный в отапливаемом пространстве тигель с подвергаемым расплавлению металлическим ломом. Это устройство имеет недостаток, заключающийся в снижении срока службы тигля, внешние металлические стенки которого подвержены
490 воздействию продуктов сгорания, и, соответственно, в повышении эксплуатационных расходов и себестоимости обработки металла.
Наиболее близким к первому варианту изобретения-устройства является устройство отопления пламенной печи с открытым пламенем (прямой нагрев) для безокислительного нагрева стальных заготовок [вышеуказ.
495 М.А.Касенков, Нагревательные устройства кузнечного производства, Машгиз, 1962, cтp.296-297, фиг.178], включающее отапливаемое, оно же рабочее пространство с окнами (каналами) вывода горячих продуктов сгорания, две работающие попеременно в циклическом импульсном режиме горелки для сжигания газового топлива в смеси с предварительно нагретым
500 воздухом при соотношении топлива и нагретого воздуха, характеризуемом значением коэффициента избытка нагретого воздуха, меньшим единицы (малоокислительный нагрев), и систему нагрева воздуха и подачи его поочередно по крайней мере в одну из горелок в необходимом количестве, включающую два регенератора (регенеративные насадки), каждая из
505, регенеративных насадок в одном цикле работы устройства отопления пламенной печи является средством для нагрева указанных теплопередающих элементов горячими продуктами сгорания, в другом цикле - средством для нагрева воздуха нагретыми в предыдущем цикле теплопередающими элементами. Устройство содержит систему управления и коммутации,
510 включающую каналы с клапанами, соответствующим образом подключенные к регенеративным насадкам, горелкам и дымососу, обеспечивающую попеременное движение продуктов сгорания и воздуха через регенеративные насадки, подачу нагретого воздуха по крайней мере в одну из двух горелок и отвод в дымосос продуктов сгорания, то - есть, система управления и
515 коммутации выполнена с возможностью осуществления регенеративными насадками циклически изменяемых функций.
Конструктивным выполнением рассматриваемого устройства, обеспечивающим подачу в горелки нагретого воздуха в необходимом для малоокислительного нагрева количестве (при заданном коэффициенте
520 избытка воздуха, меньшем единицы), является наличие во внутреннем пространстве каждой регенеративной насадки теплопередающих элементов в виде металлических труб или шариков, объем (масса) которых достаточна для нагрева требуемого количества воздуха в единицу времени.
Обеспечение указанным устройством— прототипом малоокислительного
525 процесса нагрева металла уменьшает угар металла, но не предотвращает наводораживание, например, титана и его сплавов, а также имеет недостаток, заключающийся в повышенном содержании угарного газа вследствие неполного сгорания топлива в отапливаемом пространстве. Это вызывает необходимость герметизации конструкции пламенной печи, что
530 требует повышенных капитальных затрат, а реализованное в указанном устройстве дожигание продуктов сгорания в нижней части регенераторов вызывает перерасход топлива.
Другой разновидностью прототипа первого варианта изобретения является опытное устройство отопления пламенной печи прямого нагрева
535 [И.М.Дистергефт, Г.М.Дружинин, В.И.Щербинин, Опыт ВНИИМТ в разработке регенеративных систем отопления для металлургических агрегатов, "Сталь", 2000, N°7, стр.86-87, pиc.2]. Устройство включает отапливаемое, оно же рабочее пространство (камера горения), работающую в двухцикловом импульсном режиме регенеративную горелку для сжигания газового топлива в
540 смеси с воздухом, газоход для отвода охлажденных продуктов сгорания в одном цикле работы, боров для отвода горячих продуктов сгорания в другом цикле работы, а также систему нагрева воздуха и подачи его в регенеративную горелку в импульсном режиме в необходимом количестве, включающую регенеративную насадку. Наличие во внутреннем пространстве
545 регенеративной насадки теплопередающих элементов обеспечивает нагрев требуемого количества воздуха в единицу времени для поддержания необходимого коэффициента избытка воздуха. Регенеративная насадка в одном цикле работы устройства отопления пламенной печи является средством для нагрева размещенных в ней теплопередающих элементов 550 горячими продуктами сгорания, после охлаждения в насадке уходящими в газоход, в другом цикле - средством для нагрева воздуха нагретыми в предыдущем цикле теплопередающими элементами. Устройство содержит систему управления и коммутации, включающую каналы и клапаны, выполненную с возможностью осуществления регенеративной насадкой
555 циклически изменяемых функций. Система управления и коммутации обеспечивает в одном цикле движение через регенеративную насадку продуктов сгорания из форкамеры-смесителя для нагрева теплопередающих элементов насадки, и отвод в газоход охлажденных продуктов сгорания этого цикла, а в другом цикле - подачу через регенеративную насадку в
560 противоположном направлении нагреваемого воздуха, далее поступающего в регенеративную горелку в смеси с топливом для образования в камере сгорания продуктов сгорания, передаваемых через боров для полезного использования. Система управления и коммутации выполнена с возможностью осуществления регенеративной насадкой циклически изменяемых функций.
565 Недостатком этого прототипа первого варианта устройства тепловой обработки металла с прямым нагревом является потеря значительного количества металла садки на угар вследствие окислительной атмосферы продуктов сгорания и наводораживание металлов. При использовании в рассматриваемом устройстве косвенного нагрева недостатком является
570 наличие угара металла муфеля, что влечет уменьшение срока службы муфеля (радиационной трубы, тигля), увеличение эксплуатационных расходов и себестоимости обработки металла. Кроме того, вследствие использования ограниченных значений коэффициента избытка воздуха в устройстве отопления пламенной печи имеет место подача в отапливаемое пространство
575 печи или в радиационную трубу ограниченных объемов топливо-воздушной смеси, что ограничивает и скорость перемещения продуктов сгорания в отапливаемом пространстве и радиационной трубе. Результатом является пониженное значение конвективной составляющей теплообмена, увеличенное время нагрева обрабатываемых металлических и неметаллических изделий и
580 пониженная производительность печи. Результатом ограниченной скорости перемещения продуктов сгорания является также неравномерность распределения температур, как по рабочему пространству печи, так и по садке (подвергаемым тепловой обработке изделиям), что снижает качество тепловой обработки изделий.
585 Задачей изобретения - устройства отопления пламенной печи прямого или косвенного нагрева по первому варианту является снижение угара и уровня наводораживания металлов в процессе их тепловой обработки в пламенных печах (при прямом нагреве садки) и повышение срока службы муфеля (радиационной трубы, тигля), уменьшение эксплуатационных
590 расходов и себестоимости обработки металла (при косвенном нагреве садки), а также повышение производительности печи и качества тепловой обработки изделий.
Наиболее близким ко второму и третьему вариантам изобретения- устройства является устройство отопления пламенной печи прямого нагрева
595; [Г.М.Дружинин, И.М.Дистергефт, В.А.Леонтьев и др., Основные направления реконструкции кольцевой печи для нагрева заготовок, Сталь, 2005, N°3, cтp.65- 67, рис.l]. Указанное устройство включает отапливаемое пространство, являющееся и рабочим пространством для размещения нагреваемого металла, две горелки для сжигания газового или жидкого топлива в смеси с
600 предварительно нагретым воздухом при определенном соотношении топлива и нагретого воздуха, характеризуемом соответствующим значением коэффициента избытка воздуха, систему нагрева воздуха и подачи его в каждую горелку в необходимом количестве, канал подачи газового или жидкого топлива, канал вывода наружу охлажденных продуктов сгорания, а
60$ также систему управления и коммутации. Система нагрева воздуха и подачи его в каждую горелку в необходимом количестве включает канал подачи извне воздуха и две регенеративных насадки, каждая из которых имеет внутреннее пространство с двумя вводными-выводными окнами, заполненное слоем теплопередающих элементов определенного объема. Каждая из
610 регенеративных насадок в одном цикле работы устройства отопления пламенной печи является средством для нагрева указанных теплопередающих элементов горячими продуктами сгорания, в другом цикле - средством для нагрева воздуха нагретыми в предыдущем цикле теплопередающими элементами. Каждая из горелок в одном цикле работы устройства отопления
615 пламенной печи выполняет функцию горелки, а в другом цикле работы устройства отопления пламенной печи выполняет функцию окна вывода горячих продуктов сгорания из отапливаемого пространства. При этом система управления и коммутации выполнена с возможностью осуществления горелками и регенеративными насадками циклически изменяемых функций. А
620 именно, система управления и коммутации обеспечивает в каждом цикле работы устройства отопления пламенной печи соединение канала подачи газового или жидкого топлива с одной из горелок, соединение другой горелки с одним из вводных-выводных окон внутреннего пространства одной из регенеративных насадок, соединение другого из вводных-выводных окон этой
625 регенеративной насадки с каналом вывода наружу охлажденных продуктов сгорания, соединение канала подачи извне воздуха с одним из вводных- выводных окон внутреннего пространства другой из регенеративных насадок и соединение другого из вводных-выводных окон этой насадки с той из горелок, с которой соединен канал подачи газового или жидкого топлива.
630 Объем слоя теплопередающих элементов в виде корундовых шаров, заполняющих внутреннее пространство каждой регенеративной насадки, определяет производительность по подаче нагретого воздуха к каждой горелке и величину коэффициента избытка воздуха, обеспечивающую окислительную атмосферу в отапливаемом пространстве, в котором размещается
635 подвергаемый тепловой обработке металл.
Недостатком описанного прототипа второго и третьего вариантов изобретения - устройства тепловой обработки металла в пламенной печи прямого нагрева является потеря значительного количества металла на угар вследствие окислительной атмосферы продуктов сгорания (α
640 приблизительно равно 1) и наводораживание металлов.
Другой разновидностью устройства-прототипа второго и третьего варианта изобретения является устройство тепловой обработки металла в пламенной печи косвенного нагрева [И.М.Дистергефт, Г.М.Дружинин, В.И.Щербинин, Опыт ВНИИМТ в разработке регенеративных систем
645 отопления для металлургических агрегатов, "Сталь", 2000, N°7, cтp.87-88, pиc.5]. Указанное устройство включает отапливаемое пространство в виде радиационной трубы с двумя горелками для сжигания газового или жидкого топлива в смеси с предварительно нагретым воздухом при определенном соотношении топлива и нагретого воздуха, характеризуемом
650 соответствующим значением коэффициента избытка воздуха, систему нагрева воздуха и подачи его в каждую горелку в необходимом количестве, канал подачи газового или жидкого топлива, канал вывода наружу охлажденных продуктов сгорания, а также систему управления и коммутации. Система нагрева воздуха и подачи его в каждую горелку в необходимом
655 количестве включает канал подачи извне воздуха и две регенеративных насадки, каждая из которых имеет внутреннее пространство с двумя вводными-выводными окнами, заполненное слоем теплопередающих элементов определенного объема. Каждая из регенеративных насадок в одном цикле работы устройства отопления пламенной печи является средством для
660 нагрева указанных теплопередающих элементов горячими продуктами сгорания, в другом цикле - средством для нагрева воздуха нагретыми в предыдущем цикле теплопередающими элементами. Каждая из горелок в одном цикле работы устройства отопления пламенной печи выполняет функцию горелки, а в другом цикле работы устройства отопления пламенной
665 печи выполняет функцию окна вывода горячих продуктов сгорания из отапливаемого пространства. При этом система управления и коммутации выполнена с возможностью осуществления горелками и регенеративными насадками циклически изменяемых функций. А именно, система управления и коммутации обеспечивает в каждом цикле работы устройства отопления
670 пламенной печи соединение канала подачи газового или жидкого топлива с одной из горелок, соединение другой горелки с одним из вводных-выводных окон внутреннего пространства одной из регенеративных насадок, соединение другого из вводных-выводных окон этой регенеративной насадки с каналом вывода наружу охлажденных продуктов сгорания, соединение канала подачи
675 извне воздуха с одним из вводных-выводных окон внутреннего пространства другой из регенеративных насадок и соединение другого из вводных- выводных окон этой насадки с той из горелок, с которой соединен канал подачи газового или жидкого топлива. Объем слоя теплопередающих элементов в виде корундовых шаров, заполняющих внутреннее пространство
680 каждой регенеративной насадки, определяет величину коэффициента избытка воздуха, обеспечивающую окислительную атмосферу в отапливаемом пространстве внутри радиационной трубы. Подвергаемый тепловой обработке металл, размещен в рабочем пространстве вне радиационной трубы.
Недостатком описанного прототипа второго и третьего вариантов
685 изобретения - устройства тепловой обработки металла в пламенной печи косвенного нагрева является наличие угара металла стенок радиационной трубы, расположенных в отапливаемом пространстве печи косвенного нагрева, что ведет к снижению срока службы радиационной трубы, увеличению эксплуатационных расходов и себестоимости обработки
690 металла. Кроме того, вследствие использования ограниченных значений коэффициента избытка воздуха, в устройстве отопления пламенной печи имеет место подача в отапливаемое пространство печи или в радиационную трубу ограниченных объемов топливо-воздушной смеси, что ограничивает и скорость перемещения продуктов сгорания в отапливаемом пространстве и
695 радиационной трубе. Результатом является пониженное значение конвективной составляющей теплообмена, увеличенное время нагрева обрабатываемых металлических и неметаллических изделий и пониженная производительность печи. Результатом ограниченной скорости перемещения продуктов сгорания является также неравномерность распределения
700 температур как по рабочему пространству печи, так и по садке (подвергаемым тепловой обработке изделиям), что снижает качество тепловой обработки изделий.
Задачей изобретения - устройства отопления пламенной печи по второму и третьему вариантам является для печи прямого нагрева снижение 705 уровня угара и уровня наводораживания садки (обрабатываемых металлов), в том числе сплавов алюминия, титана, железа, а для печи косвенного нагрева - повышение срока службы радиационной трубы (тигля), уменьшение эксплуатационных расходов и себестоимости обработки металла. Кроме того, задачей изобретения является увеличение производительности печи и
710 повышение качества тепловой обработки изделий.
В регенеративных пламенных печах для тепловой обработки металлов, отапливаемых сжигаемой смесью жидкого или газообразного топлива и нагретого воздуха, используются регенеративные насадки, каждая из которых включает внутреннее пространство с двумя вводными-выводными окнами,
715 заполненное слоем теплопередающих элементов [например, вышеуказ. М.А.Касенков, cтp.296-297, фиг.178]. Конструкции регенеративных насадок и принципы их функционирования одинаковы для известных типов пламенных печей прямого и косвенного нагрева. Регенеративная насадка предназначена для осуществления работы в два цикла. В одном цикле насадка
72Q является средством для нагрева теплопередающих элементов продуктами сгорания сжигаемой смеси, а в другом цикле насадка является средством для нагрева воздуха теплопередающими элементами. При использовании регенеративной насадки в пламенной печи ее вводные-выводные окна соединены через соответствующую систему переключения (перекидные,
725 .запорные клапаны) с каналом подачи горячих продуктов сгорания из отапливаемого пространства пламенной печи, каналом отвода охлажденных продуктов сгорания, каналом подачи воздуха и каналом подачи нагретого воздуха в горелку.
Известные регенеративные насадки предназначены для
730 использования в пламенных печах для нагрева металлов при сжигании смеси топлива и воздуха в стехиометрическом их соотношении (α = 1), при малоокислительном нагреве (α меньше 1), а также при обычном для существующей практики диапазоне значений коэффициента избытка нагретого воздуха (как показано выше, не превышающих значение 2,0).
735 Этим обусловлен конструктивный недостаток каждой известной регенеративной насадки, заключающийся в наличии во внутреннем пространстве такой насадки теплопередающих элементов в определенном объеме, заданном обеспечением нагрева в насадке того количества воздуха, которое требуется для сжигания в горелке (горелках) смеси топлива и
740 воздуха при заданном значении коэффициенте избытка воздуха, находящемся в вышеуказанных пределах. В конечном итоге использование известных регенеративных насадок в пламенных печах для нагрева металлов обусловливает потерю значительного количества металла на угар вследствие окислительной атмосферы продуктов сгорания,
745 обезуглероживание поверхностных слоев стальных заготовок и наводораживание металлов.
Наиболее близкой к предложенным техническим решениям является регенеративная насадка пламенной печи, отапливаемой смесью жидкого или газообразного топлива и нагретого воздуха, включающая внутреннее
750 пространство с двумя вводными-выводными окнами, заполненное слоем теплопередающих элементов в виде металлических или корундовых шаров. Регенеративная насадка в одном цикле работы осуществляет функцию средства для нагрева указанных теплопередающих элементов продуктами сгорания, в другом цикле - является средством для нагрева воздуха нагретыми
755 в предыдущем цикле теплопередающими элементами [И.М.Дистергефт и др., Регенеративные системы отопления для нагревательных печей прокатного и кузнечного производств (история развития, теория и практика), сб. науч. тр. Металлургическая теплотехника, том 5, Министерство образования и науки Украины/Национальная металлургическая академия Украины,
760 Днепропетровск, 2002, cтp.44÷57].
Конструктивным недостатком рассматриваемой регенеративной насадки, как и вышеупомянутых насадок, является наличие в ее внутреннем пространстве теплопередающих элементов в определенном объеме, обеспечивающем нагрев в насадке того количества воздуха, которое
765 требуется для сжигания в горелке (горелках) смеси топлива и воздуха при заданном значении коэффициенте избытка воздуха, находящемся в обычных известных вышеуказанных пределах (значение α не более 2,0). Использование этой регенеративной насадки в пламенных печах прямого или косвенного нагрева металлов обусловливает потерю металла садки или
770 муфеля на угар и наводораживание металлов. Вследствие того, что указанная известная регенеративная насадка при использовании ее в пламенной печи из- за ограниченности объема теплопередающих элементов обеспечивает подачу в отапливаемое пространство печи или в радиационную трубу ограниченных объемов топливо-воздушной смеси, ограничивается скорость перемещения
775 продуктов сгорания в отапливаемом пространстве печи и в радиационной трубе. В результате имеют место пониженное значение конвективной составляющей теплообмена, увеличенное время нагрева обрабатываемых металлических и неметаллических изделий и пониженная производительность печи. Результатом ограниченной скорости перемещения продуктов сгорания
780 является также неравномерность распределения температур как по рабочему пространству печи, так и по садке (подвергаемым тепловой обработке изделиям), что снижает качество тепловой обработки изделий.
Задачей группы изобретений - трех вариантов регенеративной насадки для пламенной печи прямого или косвенного нагрева,
785, отапливаемой смесью жидкого или газового топлива и нагретого воздуха, является повышение качества подвергаемого тепловой обработке металла (садки) путем снижения угара металла в процессе его тепловой обработки в пламенной печи и снижения уровня наводораживания металлов, в том числе сплавов алюминия, титана и железа. При использовании регенеративных
790 насадок в печах прямого нагрева указанное снижение угара и наводораживания относится к обрабатываемым в печах металлам и изделиям (то - есть, к садке), а в печах косвенного нагрева - к металлическим стенкам радиационных труб или тиглей, при этом задачей изобретения является также повышение срока службы указанных радиационных труб и тиглей и
795 соответствующее снижение расходов на обработку металлов и себестоимости термической обработки этих металлов. Наконец, задачей изобретений - трех вариантов регенеративной насадки для пламенной печи является увеличение производительности печи и повышение качества тепловой обработки изделий.
800 Указанные задачи являются общими для всех предложенных изобретений и их вариантов.
Поставленные задачи решены с помощью представленных ниже новых технических решений: трех вариантов способа и нескольких устройств для осуществления способов — трех вариантов устройства отопления пламенной 805 печи и трех вариантов регенеративной насадки пламенной печи.
Раскрытие изобретения
Для решения вышеуказанных задач предложены нижеописанные способы и устройства, имеющие отличия по сравнению с их прототипами.
810 Способ тепловой обработки металла в пламенной печи прямого или косвенного нагрева (первый вариант способа), основанный на сжигании смеси жидкого или газообразного топлива и нагретого воздуха при определенном значении коэффициента избытка воздуха, отличается тем, что сжигание указанной смеси топлива и воздуха производят при значении
815 коэффициента избытка воздуха, превышающем значение 2,0 и устанавливаемом преимущественно в диапазоне до 6,0.
Способ тепловой обработки металла в пламенной печи прямого или косвенного нагрева нагрева (второй вариант способа), основанный на сжигании смеси жидкого или газообразного топлива и нагретого воздуха,
82Q включающий нагрев металла до промежуточной температуры, последующий нагрев металла до рабочей температуры и выдержку при рабочей температуре, при этом сжигание указанной смеси топлива и нагретого воздуха производят, по крайней мере, при нагреве металла до промежуточной температуры, при коэффициенте избытка воздуха, не
825 превышающем значения 2,0, отличается тем, что нагрев обрабатываемого металла до рабочей температуры производят при увеличении коэффициента избытка воздуха до значения, превышающего значение 2,0 и находящегося преимущественно в диапазоне до 6,0, а выдержку при рабочей температуре осуществляют при постоянном или изменяемом
830 значении коэффициента избытка воздуха, превышающем значение 2,0, и находящемся преимущественно в диапазоне до 6,0.
Способ сжигания смеси жидкого или газообразного топлива и нагретого воздуха в пламенной печи прямого или косвенного нагрева при определенном значении коэффициента избытка воздуха нагрева (третий
835 вариант способа) отличается тем, что сжигание указанной смеси топлива и воздуха производят при значении коэффициента избытка воздуха, превышающем значение 2,0 и устанавливаемом преимущественно в диапазоне до 6,0.
Устройство отопления пламенной печи прямого или косвенного
840 нагрева нагрева (первый вариант устройства печи), включающее отапливаемое пространство с окном вывода продуктов сгорания, по крайней мере одну горелку для сжигания газового или жидкого топлива в смеси с нагретым воздухом при определенном соотношении топлива и нагретого воздуха, характеризуемом соответствующим значением коэффициента
845 избытка воздуха, и систему нагрева воздуха и подачи его в каждую горелку в необходимом количестве отличается тем, что система нагрева воздуха и подачи его в каждую горелку в необходимом количестве выполнена конструктивно с обеспечением возможности нагрева и подачи воздуха в количестве, обеспечивающем значение коэффициента избытка воздуха,
850 превышающее значение 2,0 и устанавливаемое преимущественно в диапазоне до 6,0.
Устройство отопления пламенной печи прямого или косвенного нагрева (второй вариант устройства печи), включающее отапливаемое пространство, две горелки для сжигания газового или жидкого топлива в
855 смеси с нагретым воздухом при определенном соотношении топлива и нагретого воздуха, характеризуемом соответствующим значением коэффициента избытка воздуха, канал подачи газового или жидкого топлива, канал вывода наружу охлажденных продуктов сгорания, систему нагрева воздуха и подачи его . в каждую горелку, включающую канал подачи извне
860 воздуха и две регенеративных насадки, каждая из которых имеет внутреннее пространство с двумя вводными-выводными окнами, заполненное слоем теплопередающих элементов определенного объема, и систему управления и коммутации указанных каналов, горелок и регенеративных насадок, выполненную с возможностью осуществления горелками и регенеративными
865 насадками циклически изменяемых функций, а именно, осуществления каждой из регенеративных насадок в одном цикле работы устройства отопления пламенной печи функции средства для нагрева указанных теплопередающих элементов горячими продуктами сгорания, в другом цикле - функции средства для нагрева воздуха нагретыми в предыдущем цикле
870 теплопередающими элементами, и осуществления каждой из горелок в одном цикле работы устройства отопления пламенной печи функции горелки, а в другом цикле - функции окна вывода продуктов сгорания из отапливаемого пространства, отличается тем, что внутреннее пространство каждой регенеративной насадки заполнено таким слоем теплопередающих элементов,
875 объем которого соответствует соотношению:
V = K « α - B ь
где: V - объем слоя теплопередающих элементов, заполняющих внутреннее 880 пространство регенеративной насадки, м3;
К - коэффициент пропорциональности, зависящий от вида топлива, вида и размера теплопередающих элементов, температуры воздуха и продуктов сгорания во вводных-выводных окнах регенеративной насадки, длительности цикла работы устройства отопления пламенной печи, ч; 885 α - коэффициент избытка воздуха, выбираемый в зависимости от требуемого режима термической обработки в пламенной печи, превышающий значение 2,0 и устанавливаемый преимущественно в диапазоне до 6,0, безразмерная величина;
B1 — расход топлива (газа или жидкого топлива) на горелку при α = 1, м /ч. 890 Устройство отопления пламенной печи прямого или косвенного нагрева (третий вариант устройства печи), включающее отапливаемое пространство, две горелки для сжигания газового или жидкого топлива в смеси с нагретым воздухом при определенном соотношении топлива и нагретого воздуха, характеризуемом соответствующим значением
895 коэффициента избытка воздуха, и две регенеративных насадки, каждая из которых имеет внутреннее пространство с двумя вводными-выводными окнами, заполненное слоем теплопередающих элементов определенного объема, каждая из горелок через вентиль соединена с каналом подачи газового или жидкого топлива, а также соединена с одним из вводных-выводных окон
900 одной из регенеративных насадок, другое вводное-выводное окно каждой насадки соединено с каналом подачи воздуха и с каналом отвода продуктов сгорания через индивидуальный для каждой насадки трехвходовый перекидной клапан или через общий для обоих насадок четырехвходовый перекидной клапан,, отличается тем, что внутреннее пространство каждой
905 регенеративной насадки заполнено таким слоем теплопередающих элементов, объем которого соответствует соотношению:
V = K - Ci - B ь
910 где: V - объем слоя теплопередающих элементов, заполняющих внутреннее пространство регенеративной насадки, м3;
К — коэффициент пропорциональности, зависящий от вида топлива, вида и размера теплопередающих элементов, температуры воздуха и продуктов сгорания во вводных-выводных окнах регенеративной насадки, длительности
915 цикла работы устройства отопления пламенной печи, ч; α - коэффициент избытка воздуха, выбираемый в зависимости от требуемого режима термической обработки в пламенной печи, превышающий значение 2,0 и устанавливаемый преимущественно в диапазоне до 6,0, безразмерная величина;
920 B1 - расход топлива (газа или жидкого топлива) на горелку при α = 1 , м3/ч. Регенеративная насадка пламенной печи прямого или косвенного нагрева (первый вариант насадки), отапливаемой сжигаемой смесью жидкого или газообразного топлива и нагретого воздуха при определенном соотношении топлива и нагретого воздуха, характеризуемом
925 соответствующим значением коэффициента избытка воздуха, включающая внутреннее пространство с двумя вводными-выводными окнами, заполненное определенного объема слоем теплопередающих элементов, отличается тем, что внутреннее пространство регенеративной насадки заполнено таким слоем теплопередающих элементов, объем которого соответствует соотношению:
930
V = K - α « Bi,
где: V - объем слоя теплопередающих элементов, заполняющих внутреннее пространство регенеративной насадки, м3; 935 К - коэффициент пропорциональности, зависящий от вида топлива, вида и размера теплопередающих элементов, температуры воздуха и продуктов сгорания во вводных-выводных окнах регенеративной насадки, длительности цикла работы устройства отопления пламенной печи, ч; α - коэффициент избытка воздуха, выбираемый в зависимости от 940 требуемого режима термической обработки в пламенной печи, превышающий значение 2,0 и устанавливаемый преимущественно в диапазоне до 6,0, безразмерная величина;
B1 - расход топлива (газа или жидкого топлива), приходящийся на регенеративную насадку, при α = 1, м3/ч. 945 Регенеративная насадка пламенной печи прямого или косвенного нагрева (второй вариант насадки), отапливаемой сжигаемой смесью жидкого или газообразного топлива и нагретого воздуха при определенном соотношении топлива и нагретого воздуха, характеризуемом соответствующим значением коэффициента избытка воздуха, включающая 950 внутреннее пространство, заполненное тешюпередающими элементами и соединенное с расположенным под ним поднасадочным пространством, причем указанное внутреннее пространство имеет в верхней части одно вводное-выводное окно, а указанное поднасадочное пространство имеет другое вводное-выводное окно с запорным клапаном, отличается тем, что
955 заполненное теплопередающими элементами внутреннее пространство выполнено в виде нескольких, по крайней мере, двух, расположенных друг под другом секций, каждая из которых, за исключением самой нижней секции, соединена с нижележащей секцией с помощью расположенного между этими секциями дополнительного поднасадочного пространства, каждое из которых
960 имеет дополнительное вводное-выводное окно с дополнительным запорным клапаном, каждая секция внутреннего пространства заполнена определенного объема слоем 'теплопередающих элементов, суммарный объем которых соответствует соотношению:
965 Vm8x = K - Om8x - Bi,
где: Vmax - суммарный объем слоев теплопередающих элементов всех секций внутреннего пространства регенеративной насадки, м ;
К — коэффициент пропорциональности, зависящий от вида топлива, вида и 970 размера теплопередающих элементов, температуры воздуха и продуктов сгорания во вводных-выводных окнах регенеративной насадки, длительности цикла работы устройства отопления пламенной печи, ч;
<Xmax - максимальный коэффициент избытка воздуха регенеративной насадки, выбираемый в зависимости от требуемого режима термической 975 обработки в пламенной печи, превышающий значение 2,0 и устанавливаемый преимущественно в диапазоне до 6,0, безразмерная величина;
B1 - расход топлива (газа или жидкого топлива), приходящийся на регенеративную насадку, при α = 1, м3/ч; 980 при этом максимальный коэффициент избытка воздуха регенеративной насадки и коэффициенты избытка воздуха для каждой секции внутреннего пространства регенеративной насадки связаны между собой соотношением: Сlmах ^ OCi >
985 где α; - выбранное значение коэффициента избытка воздуха i-й секции внутреннего пространства регенеративной насадки, величина безразмерная; i - порядковый номер секции внутреннего пространства регенеративной насадки, принимает значения от 1 до п, причем п равно числу секций 990 внутреннего пространства регенеративной насадки; а объем слоя теплопередающих элементов, заполняющих каждую из секций внутреннего пространства, соответствует соотношению:
Vi = K ^ a1 - Bi, 995 где Vj - объем слоя теплопередающих элементов i-й секции внутреннего пространства регенеративной насадки, м3; переменная i и члены К, B1 определены выше.
Регенеративная насадка пламенной печи прямого или косвенного
1000 нагрева (третий вариант насадки), отапливаемой сжигаемой смесью жидкого или газообразного топлива и нагретого воздуха при определенном соотношении топлива и нагретого воздуха, характеризуемом соответствующим значением коэффициента избытка воздуха, включающая заполненное слоем определенного объема теплопередающих элементов первое
1005 внутреннее пространство с двумя вводными-выводными окнами, верхнее из которых соединено с верхним вводным-выводным окном регенеративной насадки, а нижнее имеет первый запорный клапан, отличается тем, что регенеративная насадка снабжена, по крайней мере, одним дополнительным, заполненным слоем определенного объема
1010 теплопередающих элементов, внутренним пространством со своим поднасадочным пространством и с верхним и нижним вводными-выводными окнами, верхнее из которых соединено с верхним вводным-выводным окном регенеративной насадки, а нижнее снабжено дополнительным запорным клапаном, при этом суммарный объем слоев теплопередающих элементов 1015 всех внутренних пространств регенеративной насадки соответствует соотношению:
Vmах — К • ССщах * B1n
1020 где: Vmax - суммарный объем слоев теплопередающих элементов всех внутренних пространств регенеративной насадки, м3;
К - коэффициент пропорциональности, зависящий от вида топлива, вида и размера теплопередающих элементов, температуры воздуха и продуктов сгорания во вводных-выводных окнах регенеративной насадки, длительности 1025 цикла работы устройства отопления пламенной печи, ч; остах - максимальный коэффициент избытка воздуха регенеративной насадки, выбираемый в зависимости от требуемого режима термической обработки в пламенной печи, превышающий значение 2,0 и устанавливаемый преимущественно в диапазоне до 6,0, безразмерная
1030 величина;
B1 - расход топлива (газа или жидкого топлива), приходящийся на регенеративную насадку, при α = 1, м /ч; при этом максимальный коэффициент избытка воздуха регенеративной насадки и коэффициенты избытка воздуха для каждого внутреннего 1035 пространства регенеративной насадки связаны между собой соотношением:
где оц - выбранное значение коэффициента избытка воздуха i-го внутреннего 1040 пространства регенеративной насадки, величина безразмерная; i - порядковый номер внутреннего пространства регенеративной насадки, принимает значения от 1 до п, причем п равно числу внутренних пространств регенеративной насадки; а объем слоя теплопередающих элементов, заполняющих каждое из 1045 внутренних пространств, соответствует соотношению:
Vi = К • оti • B1,
где Vj — объем слоя теплопередающих элементов i-го внутреннего
1050 пространства регенеративной насадки, м3 ; переменная i и члены К, B1 определены выше.
Новизну всех предложенных способов и устройств отражают введенные в прототипы новые технические признаки, связанные с обеспечением значений коэффициента избытка воздуха α, превышающих
1055 значение 2,0 и устанавливаемых преимущественно в диапазоне до 6,0. Для способов эти новые технические признаки являются новыми режимами осуществления предложенных способов, а для устройств - новыми конструктивными особенностями, описанными функционально для системы нагрева воздуха пламенной печи по первому варианту устройства
1060 отопления или характеризующими (для остальных вариантов устройств) объем теплопередающих элементов, расположенных во внутренних пространствах (или секциях) регенеративных насадок пламенных печей.
Основываясь на данных, экспериментально полученных авторами настоящего изобретения, приводим ниже новый, неожиданный с точки зрения
1065 уровня техники, непрогнозируемый ранее технический результат от использования предложенных технических решений, реализующих в печах прямого и косвенного нагрева сжигание топлива при высоких значениях коэффициента избытка воздуха (α больше 2,0). Полученный интересный технический результат позволяет по новому взглянуть на эффективность
1070 существующих методов борьбы с окалинообразованием, обезуглероживанием и наводораживанием металлов и указывает на существование комплексного подхода к решению этих проблем.
Использование всех предложенных вариантов способа и устройств для тепловой обработки в пламенной печи прямого или косвенного нагрева
1075 металлов и изделий (слитков, заготовок и т.п.) из стали и цветных металлов, в частности, титановых сплавов, обеспечивает, как показано в нижеприведенных примерах осуществления способа, значительное снижение по сравнению с прототипом угара металла: для стали Ст 10 до 40%, для титанового сплава Ti - 6 Al - 4V почти в 2,5 раза.
1080 Пониженный уровень угара металла при нагреве по предлагаемому изобретению соизмерим с уровнем угара, получаемым при нагреве в электрической печи в атмосфере воздуха; однако удельная стоимость затрат на нагрев 1 тонны изделий при отоплении печей природным газом в несколько раз ниже, чем удельная стоимость электрического нагрева [указ. выше
1085 М.А.Касенков, cтp.434-435, а также статья "Вопросы энергосбережения при нагреве изделий из титановых и алюминиевых сплавов перед обработкой давлением", Казяев M. Д., Маркин В. П., Лисиенко В. Г., Лошкарев H. Б., Киселев E. В., Савельев В. А., Цимерлинг В., Я., сборник Теплофизика и информатика в металлургии: проблемы и достижения, Материалы
1090 международной конференции к 300-летию металлургии Урала, 80-летию металлургического факультета и кафедры "Теплофизика и информатика в металлургии", Екатеринбург, 2000, cтp.265÷272].
Кроме этого, обеспечивается снижение наводораживания металлов и их сплавов, например, титана и титановых сплавов, магния и магниевых сплавов,
1095 стали.
Указанный технический результат в предложенных способах и устройствах прямого и косвенного нагрева достигается за счет обеспечения соответствующего состава атмосферы (газовой фазы) продуктов сгорания смеси горячего воздуха с жидким или газообразным топливом при
1100 предложенных значениях коэффициента избытка воздуха α, превышающих значение 2,0. В частности, выявленное уменьшение концентрации (парциального давления) паров воды, даже при увеличении .концентрации (парциального давления) кислорода, является причиной уменьшения угара и наводораживания металлов.
1105 Использование предложенных способов и устройств в отражательных пламенных печах прямого нагрева для плавки цветных металлов также позволит увеличить выход годного металла за счет уменьшения угара.
Использование предложенных способов и устройств в пламенных печах косвенного нагрева за счет снижения угара стенок муфелей (радиационных
1110 труб, тиглей) обеспечивает повышение срока службы муфелей, а также соответствующее снижение эксплуатационных расходов и себестоимости тепловой обработки металлов.
При тепловой обработке металлических и неметаллических изделий предложенными способами и устройствами в пламенных печах прямого или
1115 косвенного нагрева с коэффициентом избытка воздуха, большем 2,0, имеет место подача в отапливаемое пространство печи или в радиационную трубу увеличенных объемов воздуха. При этом за счет повышения скорости перемещения продуктов сгорания в отапливаемом пространстве печи и в радиационной трубе увеличивается конвективная составляющая теплообмена.
1120 Это обусловливает сокращение времени передачи тепла от продуктов сгорания к обрабатываемой в пламенной печи продукции и увеличение производительности печи. Сокращение времени нагрева обеспечивает дополнительное снижение угара, обезуглероживания и наводораживания нагреваемых металлов.
1125 За счет пониженной стоимости тепловой обработки металлов при пламенном нагреве и достигнутой соизмеримости уровней угара, получаемых предложенными способами и известным способом нагрева металлов в электрической печи в атмосфере воздуха, обеспечивается расширение области использования предложенного способа и реализующих его устройств,
ИЗО замещение предложенным способом известного способа термической обработки металлов в электрических печах. Второй вариант способа тепловой обработки металлов в пламенной печи прямого или косвенного нагрева (трехэтапный нагрев с переменным значением α) в сравнении с одноэтапным первым вариантом (с постоянным
1135 значением α) является более экономичным. На первом этапе осуществления второго варианта способа, при нагреве до промежуточной температуры, когда температура поверхности металла достаточно низка (например, для стали не более 650÷800°C и процесс окисления идет слабо, нецелесообразно увеличивать значение коэффициента избытка воздуха и тратить
1140 электроэнергию на подачу-удаление увеличенных количеств воздуха и продуктов сгорания. С увеличением температуры на втором и третьем этапах способа (нагрев до рабочей температуры и выдержка при рабочей температуре) угар возрастает (практически экспоненциально) и с ним уже следует бороться путем увеличения значения коэффициента избытка воздуха
1145 α и подачи в горелку соответствующего дополнительного количества нагретого воздуха. При этом затраты на электроэнергию перекрываются эффектом от снижения окисления металла в печи и соответствующего увеличения выхода годного металла. Аналогичный эффект имеет место и при тепловой обработке наводораживаемых металлов.
1150 Первый вариант устройства отопления пламенной печи прямого или косвенного нагрева является наиболее общим из предложенных устройств, обеспечивающим возможность решения поставленной задачи за счет того, что система нагрева воздуха и подачи его в каждую горелку в необходимом количестве конструктивно выполнена с обеспечением возможности нагрева и
1155 подачи воздуха в количестве, обеспечивающем значение коэффициента избытка воздуха, превышающее значение 2,0 и устанавливаемое преимущественно в диапазоне до 6,0. Этот вариант предусматривает использование в пламенной печи хотя бы одной горелки, подача нагретого воздуха в которую может быть обеспечена как с помощью поочередно
1160 работающих в импульсном режиме регенеративных насадок, так и использованием для нагрева воздуха рекуператора или электронагревателя в непрерывном режиме.
Второй вариант устройства отопления пламенной печи прямого или косвенного нагрева соответствует решающей задачу изобретения оптимальной
1165 конструкции пламенной печи, включающей две попеременно работающие на сжигание топлива горелки, две регенеративных насадки и систему управления и коммутации, осуществляющую поочередную работу каждой регенеративной насадки на нагрев подаваемого в горелки воздуха (циклический импульсный режим работы), каждая из насадок обеспечивает осуществление
1170 предложенных способов отопления пламенной печи при коэффициенте избытка воздуха α, превышающем значение 2,0 (преимущественно до 6,0).
Третий вариант устройства отопления пламенной печи прямого или косвенного нагрева соответствует решающей задачу изобретения конструкции пламенной печи, включающей две попеременно работающие на сжигание
1175 топлива горелки, две регенеративных насадки и перекидные клапаны (два трехвходовых или один хетырехвходовый), являющиеся одним из исполнений системы коммутации, обеспечивающей поочередную работу каждой регенеративной насадки на нагрев подаваемого в горелки воздуха в циклическом импульсном режиме, каждая из насадок обеспечивает
1180 осуществление предложенных способов отопления пламенной печи при коэффициенте избытка воздуха α, превышающем значение 2,0 (преимущественно до 6,0).
Предложенные варианты регенеративной насадки пламенной печи прямого или косвенного нагрева являются обеспечивающими решение
1185 поставленной задачи элементами (частями) предложенной пламенной печи для нагрева металла.
Первый вариант регенеративной насадки соответствует наиболее общей из предложенных конструкций таких насадок, обеспечивающей осуществление предложенных способов отопления пламенной печи прямого
1190 или косвенного нагрева при коэффициенте избытка воздуха α, превышающем значение 2,0 (преимущественно до 6,0) при указанном в формуле изобретения объеме теплопередающих элементов во внутреннем пространстве насадки.
Второй вариант регенеративной насадки представляет конструкцию регенеративной насадки с размещением друг под другом нескольких
1195 заполненных теплопередающими элементами секций внутреннего пространства регенеративной насадки, соединенных между собой дополнительными поднасадочными пространствами, так что указанные секции расположены последовательно относительно друг друга и хода через насадку потока нагреваемого воздуха или охлаждающихся продуктов
1200 сгорания сжигаемой смеси топлива и воздуха при указанном объеме теплопередающих элементов в каждой секции внутреннего пространства насадки. Наличие в каждом дополнительном поднасадочном пространстве каждой секции вводного-выводного окна с запорным клапаном обеспечивает возможность включения в работу той или другой
1205 последовательности секций и, соответственно, использование регенеративной насадки во втором варианте предложенного способа при различных коэффициентах избытка воздуха α, включая значения, превышающие значение 2,0 (преимущественно до 6,0).
Третий вариант регенеративной насадки - это конструкция
1210 регенеративной насадки с параллельным относительно друг друга и хода потоков газа размещением нескольких заполненных теплопередающими элементами внутренних пространств регенеративной насадки, каждое из которых имеет свое поднасадочное пространство и вводное-выводное окно с запорным клапаном. Наличие запорного клапана обеспечивает возможность
1215 включение и выключения из процесса нагрева воздуха любого из внутренних пространств насадки, то - есть, возможность применения этой насадки при различных изменяемых в процессе осуществления второго варианта предложенного способа значениях коэффициента избытка воздуха α, в том числе, превышающих значение 2,0 (преимущественно до 6,0).
1220 Таким образом, второй и третий варианты регенеративной насадки могут быть использованы при реализации второго варианта способа тепловой обработки металлов в пламенной печи прямого или косвенного нагрева, включающего трехэтапный нагрев с переменным значением α. Использование таких регенеративных насадок при нагреве с изменяемым значением
1225 коэффициента избытка воздуха α снижает тепловую инерцию насадки при изменении коэффициента α, так как конструкция этих насадок обеспечивает изменение величины коэффициента α путем физического изменения объема работающих теплопередающих элементов насадки. Это уменьшает влияние нагреваемого в насадке воздуха на температуру в печи,
1230 обеспечивает повышение стабильности поддержания заданного температурного режима термообработки металла.
Краткое описание чертежей Изобретение поясняется чертежами:
1235 фиг.l - блок-схема устройства отопления пламенной печи прямого нагрева для реализации первого и второго вариантов изобретения-устройства с регенеративными насадками по первому варианту их исполнения; фиг.2 - график зависимости угара металла (ось ординат, г/см ) от коэффициента избытка воздуха α (ось абсцисс, безразмерная величина) при 1240 нагреве образцов из стали Ст 10; фиг.З - график зависимости концентрации кислорода O2, углекислого газа CO2 и паров воды H2O (ось ординат, %) от коэффициента избытка воздуха α (ось абсцисс, безразмерная величина); фиг.4 — график зависимости угара металла (ось ординат, г/см ) от 1245 коэффициента избытка воздуха α (ось абсцисс, безразмерная величина) при нагреве образцов из титанового сплава Ti - 6 Al - 4V; фиг.5 — график зависимости объема теплопередающих элементов регенеративной насадки в виде корундовых шаров диаметром 20 мм (ось ординат, м3) от расхода топлива, в данном случае, природного газа (ось
1250 абсцисс, м3/ч) при значениях коэффициента избытка воздуха α в пределах от
2,0 до 7,0; фиг.6 — упрощенная блок-схема устройства отопления пламенной печи прямого нагрева по третьему варианту, с двумя горелками, двумя регенеративными насадками, каждая из которых выполнена по первому
1255 варианту регенеративной насадки, и четырехвходовым перекидным клапаном в системе коммутации; фиг.7 - схема регенеративной насадки по второму ее варианту с последовательным размещением и соединением между собой секций внутреннего пространства регенеративной насадки для работы при 1260 различных изменяемых в процессе работы коэффициентах избытка воздуха α; фиг.8 — схема регенеративной насадки по третьему ее варианту с параллельным друг другу размещением внутренних пространств регенеративной насадки для работы при различных изменяемых в процессе работы коэффициентах избытка воздуха α.
1265 фиг.9 - устройство отопления пламенной печи косвенного нагрева с радиационной трубой; фиг.10 - устройство отопления пламенной печи косвенного нагрева с тиглем; фиг.11 - левая часть схемы экспериментальной установки для 1270 осуществления предложенного способа; фиг.12 - правая часть схемы экспериментальной установки для осуществления предложенного способа.
Лучший вариант осуществления изобретения
1275 Представленная на фиг.l печь 1 для тепловой (термической) обработки металла работу с постоянным, не изменяемым в процессе термообработки значением коэффициента избытка воздуха, соответствует первому и второму вариантам устройства отопления пламенной печи прямого нагрева, включающего две горелки, две регенеративных насадки, каждая из которых 1280 выполнена по первому варианту регенеративной насадки, и два трехвходовых перекидных клапана в системе управления и коммутации. При этом оптимально реализуется первый вариант предложенного способа тепловой обработки металла при постоянном, не изменяемом в процессе термообработки значении коэффициента избытка воздуха α.
1285 Печь 1 поставлена на фундаменте 2 и содержит устройство отопления, включающее отапливаемое (оно же рабочее) пространство 3, в котором на колесах (рельсах) или катках 4 размещена платформа (подина) 5 с термически обрабатываемым металлом 6. В печь 1 могут быть загружены для термической обработки изделия из черных или цветных металлов и их сплавов. Для
1290 обеспечения герметизации отапливаемого пространства 3 между платформой 5 и стенкой отапливаемого пространства 3 имеются песочные замки (затворы) 7. Устройство отопления содержит размещенные в кладке печи 1 горелки: слева первая горелка 8, справа вторая горелка 9. Каждая горелка (8, 9) содержит горелочный камень (соответственно, 10, 11), запальное устройство (на чертеже
1295 не показаны) и канал (газовые фурмы) 12, 13 подачи газообразного топлива, соединенный через управляемый запорный двухвходовый клапан 14, 15 с каналом (общим трубопроводом) 16 подачи в печь 1 газового топлива.
В описываемой конструкции пламенной печи 1 выходное окно (горелочный камень) 17, 18 каждой горелки 8, 9 при включенной горелке
1300 является источником пламени горелки, а при выключенной горелке выполняет роль окна вывода горячих продуктов сгорания из рабочего (отапливаемого) пространства 3 печи 1.
В кладке печи 1 размещены две регенеративных насадки: слева относительно вертикальной оси симметрии печи насадка 19, справа - насадка
1305 20. Каждая из насадок 19, 20 выполнена в виде футерованной камеры с внутренним пространством 21, 22, заполненным теплопередающими элементами, например, в виде слоя корундовых или металлических шаров. Внутреннее пространство 21, 22 каждой насадки 19, 20 имеет верхнее вводное- выводное окно 23, 24 и нижнее вводное-выводное окно 25, 26.
1310 Теплопередающие элементы во внутреннем пространстве 21 (22) каждой насадки 19 (20) уложены на решетку, под которой находится поднасадочное пространство с нижним вводным-выводным окном 25 (26). Каждая из показанных на фиг.l регенеративных насадок 19 (20) относится к первому варианту насадки как изобретения. Она выполнена
1315 конструктивно так, что содержит в своем внутреннем пространстве 21 (22) соответствующий изобретению объем теплопередающих элементов, обеспечивающий требуемое значение коэффициента избытка воздуха, большее 2,0 и находящееся, преимущественно, в диапазоне до 6,0. В этих насадках (19, 20) не предусмотрено средств для изменения указанного объема
1320 теплопередающих элементов непосредственно в процессе термообработки металла.
Каждая из насадок 19, 20 является в одном цикле работы устройства отопления пламенной печи средством для нагрева теплопередающих элементов, в частности, корундовых шаров, горячими продуктами сгорания, в
1325 другом цикле - средством для нагрева воздуха нагретыми в предыдущем цикле теплопередающими элементами. Для обеспечения возможности такой работы насадок верхнее вводное-выводное окно 23 (24) насадки 19 (20) соединено с помощью канала 27 (28) с каналом 12 (13) горелки 8 (9) и через этот канал - с выходным окном 17 (18) горелки 8 (9). Нижнее вводное-выводное окно 25 (26)
1330 насадки 19 (20) с помощью патрубка 29 (30) соединено через управляемый перекидной трехвходовый клапан 31 (32) с каналом 33 подачи извне "холодного", неподогретого воздуха (источник воздуха, вентилятор не показаны), и с каналом 34 вывода охлажденных продуктов сгорания, соединенным с дымососом и дымовой трубой (на чертеже не показаны).
1335 Запорный клапан 14 (15) имеет два состояния - открытое и закрытое. В открытом состоянии клапан 14 (15) обеспечивает подвод газообразного топлива из канала 16 к горелке 8 (9), в закрытом состоянии клапан 14 (15) прекращает подвод топлива к горелке, одновременно препятствует выводу поступающих в окно 17 (18) горелки 8 (9) продуктов сгорания из
1340 отапливаемого пространства 3 печи 1 и направляет эти продукты сгорания через канал 27 (28) и верхнее вводное-выводное окно 23 (24) во внутреннее пространство 21 (22) насадки 19 (20). Перекидной трехвходовый клапан 31 (32) также имеет два состояния - первое и второе. В первом состоянии клапан 31 (32) обеспечивает соединение
1345 нижнего вводного-выводного окна 25 (26) насадки 19 (20) через патрубок 29 (30) с каналом 34 вывода охлажденных продуктов сгорания из насадки 19 (20). Во втором состоянии -клапан 31 (32) обеспечивает соединение нижнего вводного-выводного окна 25 (26) насадки 19 (20) через патрубок 29 (30) с каналом 33 подачи в насадки 19, 20 холодного воздуха.
1350 Канал 27 (28) насадки 19 (20) при включенной горелке, соответственно,
8 (9) служит для подачи из насадки 19 (20) в горелку 8 (9) нагретого воздуха, а при выключенной горелке 8 (9) по каналу 27 (28) передаются в насадку 19 (20) продукты сгорания из рабочего пространства 3 печи 1. Таким образом, нагреваемый во внутреннем пространстве 21, 22 насадки 19, 20 воздух
1355 движется в каждой насадке снизу вверх (по фиг.l), а горячие продукты сгорания перемещаются во внутреннем пространстве 21, 22 насадки 19, 20 сверху вниз.
Для чистки теплопередающих элементов от окалины и удаления их из насадки 8 (9) в нижней части каждой насадки предусмотрено окно 35 (36), а в
1360 верхней части каждой насадки имеется люк 37 (38) для засыпки новых теплопередающих элементов. Удаление или засыпка теплопередающих элементов с помощью люков 37 (38) и окон 35 (36) требует времени порядка 20-30 минут и практически осуществляется обычно при обслуживании печи 1 в перерыве между операциями термообработки металла.
1365 Для управления работой устройства отопления печи 1 имеется блок управления 39, выходы 40, 41, 42 и 43 которого соединены с управляющими входами клапанов, соответственно, 31, 14, 15 и 32. Для обеспечения синхронного с подачей топлива на горелки 8, 9 поджигания смеси топлива и нагретого воздуха блок управления 39 имеет соответствующие соединения с
1370 запальными устройствами горелок 8, 9 (на чертеже не показано). Блок управления 39 задает цикличность работы горелок 8, 9 и регенеративных насадок 19, 20. Система нагрева воздуха и подачи его в горелку 8 (9) в необходимом количестве в данном случае включает в себя канал 33 подачи извне воздуха,
1375 канал 34 вывода наружу охлажденных продуктов сгорания и две регенеративных насадки 19, 20, каждая из которых имеет внутреннее пространство 21, 22 с двумя вводными-выводными окнами 23, 25 и 24, 26, заполненное определенного объема слоем корундовых шаров как теплопередающих элементов. Вводные-выводные окна 23÷26 регенеративных
1380 насадок 19, 20 соединены вышеуказанным образом с каналом 33 подачи извне воздуха, выводным окном 17, 18 отапливаемого пространства печи I9 с горелками 8, 9 и каналом 34 вывода охлажденных продуктов сгорания. Подробности выполнения лучшего варианта изобретения, наполнения регенеративных насадок теплопередающими элементами, расчеты параметров
1385 регенеративных насадок и работа устройства имеются ниже.
Другие варианты осуществления изобретения
Система управления и коммутации устройства отопления пламенной печи по второму варианту (фиг.l) включает в себя блок управления 39 и
1390 клапаны 14, 15, 31, 32 и предназначена для осуществления необходимых соединений вышеуказанных каналов 33, 34 с упомянутыми окнами насадок 19, 20 и поддержания импульсного режима работы регенеративных насадок 19, 20 и горелок 8, 9. Выполненная таким образом система управления и коммутации обеспечивает возможность осуществления горелками 8(9) и регенеративными
1395 насадками 19(20) циклически изменяемых функций. А именно, обеспечивается осуществление каждой из указанных регенеративных насадок в одном цикле работы устройства отопления пламенной печи 1 функции средства для нагрева теплопередающих элементов горячими продуктами сгорания, в другом цикле - функции средства для нагрева воздуха нагретыми в предыдущем цикле
1400 теплопередающими элементами. Также обеспечивается осуществление каждой из горелок в одном цикле работы устройства отопления пламенной печи 1 функции горелки, а в другом цикле - функции окна вывода продуктов сгорания из отапливаемого пространства. В качестве теплопередающих элементов, загруженных во внутреннее
1405 пространство 21, 22 насадок 19, 20, в конкретном примере выполнения устройства (как и в лучшем, указанном выше, варианте осуществления изобретения) использованы корундовые шары диаметром 20 мм, изготовленные из классифицированного высокоглиноземистого огнеупора (Al2O3 до 96÷98 %). Шаровая форма и диаметр теплопередающих элементов в
1410 пределах от 18 до 23 мм обеспечивают максимальную теплопередачу при минимальном гидравлическом сопротивлении насадки и минимальных затратах электроэнергии на перемещение воздуха и продуктов сгорания [И.М.Дистергефт, Г.М.Дружинин, П.В.Маслов. К вопросу о выборе оптимального диаметра шаров для насадки регенеративной системы
1415 отопления нагревательных печей. Автоматизированные печные агрегаты и энергосберегающие технологии в металлургии. Материалы 2-й научно- практической конференции по металлургии. 2-5 декабря 2002, M., стр.142- 144]. Согласно данным ряда отечественных и зарубежных исследователей корундовые шары являются наиболее эффективными с точки зрения
1420 максимальной температуры подогрева воздуха при наименьшем занимаемом объеме насадки.
Требуемый объем слоя корундовых шаров, засыпанных во внутреннее пространство 21, 22 каждой насадки 19, 20, соответствует соотношению:
1425
V = K - α - Bi, (1)
где: V - объем слоя теплопередающих элементов, заполняющих внутреннее пространство регенеративной насадки, м3;
1430 К - коэффициент пропорциональности, зависящий от вида топлива, вида и размера теплопередающих элементов, температуры воздуха и продуктов сгорания во вводных-выводных окнах регенеративной насадки, длительности цикла работы устройства отопления пламенной печи, ч; α — коэффициент избытка воздуха, выбираемый в зависимости от 1435 требуемого режима термической обработки в пламенной печи, превышающий значение 2,0 и устанавливаемый преимущественно в диапазоне до 6,0, безразмерная величина;
B1 - расход топлива (газа или жидкого топлива) на горелку при α = 1 , м3/ч. Коэффициент пропорциональности К = 0,00097+20%, ч при следующих 1440 условиях:
- топливо - природный газ;
- теплопередающие элементы - корундовые шары диаметром 20 мм;
- нагрев воздуха в насадке 20 (19) от температуры 2O0C в нижнем вводном-выводном окне 26 (25) до температуры 700÷1250°C в верхнем
1445 вводном-выводном окне 24 (23) насадки 20 (19);
- температура охлаждаемых в насадке 19 (20) продуктов сгорания составляет 900÷1450°C в верхнем вводном-выводном окне 23 (24) и 2000C в нижнем вводном-выводном окне 25 (26) этой насадки 19 (20);
- длительность цикла работы устройства отопления пламенной печи 30- 1450 45 с.
Длительность цикла работы устройства отопления пламенной печи равна продолжительности времени, в течение которого через одну из регенеративных насадок (например, 20) проходит поток нагреваемого воздуха, направляемый в одну из горелок (соответственно, 9), в которой этот воздух
1455 сжигается в смеси с топливом. За это же время длительности цикла через другую горелку (8) из отапливаемого пространства 3 пламенной печи 1 отводятся продукты сгорания, которые проходят через другую регенеративную насадку (19), нагревая ее теплопередающие элементы, после чего охлажденные продукты сгорания подаются в дымоотводящую систему (канал 33).
1460 При использовании пламенной печи 1 по фиг.l температура в отапливаемом пространстве 3 практически равна температуре продуктов сгорания в верхнем вводном-выводном окне 23 (24) насадки 19 (20) вследствие прямой передачи продуктов сгорания из отапливаемого пространства 3 в насадку 19 (20) через горелку 8 (9) и короткий канал 27 (28). При другой
1465 конструкции пламенной печи и удлинении канала (27, 28) температура продуктов сгорания на входе в регенеративную насадку может быть соответственно ниже температуры в отапливаемом пространстве печи (на чертежах не показано).
При прочих равных условиях для теплопередающих элементов другого
1470 вида, выполненных в виде кирпичной кладки, значение рассматриваемого коэффициента пропорциональности будет в 15-20 раз больше вышеуказанного для корундовых шаров (0,01455÷0,0194±20% ч) [Ю.Я. Абраменков, Т.С.Сысоева, Теоретический анализ применения централизованной регенеративной утилизации тепла для нагревательных печей, Министерство
1475 образования и науки Украины/Национальная металлургическая академия Украины, Днепропетровск, 2002, стр.186-195]. То - есть, в такое же число раз увеличивается объем регенеративной насадки.
Определение значения коэффициента пропорциональности К в зависимости от температуры воздуха и продуктов сгорания во вводных-
1480 выводных окнах регенеративной насадки и длительности цикла работы устройства отопления пламенной печи производится с учетом имеющихся данных [например, И.М.Дистергефт, Г.М.Дружинин, В.И.Щербинин, Опыт ВНИИМТ в разработке регенеративных систем отопления для металлургических агрегатов, "Сталь", 2000, N°7, cтp.86].
1485 Далее в описании используется значение коэффициента пропорциональности К = 0,00097 ч, соответствующее вышеуказанным условиям.
Подставляя в соотношение (1) вышеуказанное значение К, заданное значение B1 и требуемое значение α, получаем искомую величину V объема
1490 слоя теплопередающих элементов, размещенных во внутреннем пространстве 21 (22) насадки 19 (20). На графике фиг.5 приведены значения величин объемов теплопередающих элементов для различных значений B1 и α. В частности, при расходе природного газа в 80 м3/ч для обеспечения α = 3,0 объем слоя теплопередающих элементов V равен 0,232 м3. А при α = 6,0 1495 искомый объем V равен 0,46 м3. Объем V слоя теплопередающих элементов является рабочим (полезным) объемом регенеративной насадки 19 (20) и включает в себя в данном случае, как объем самих теплопередающих элементов, так и промежутки между ними.
При расходе (сжигании) природного газа 20 м3/ч на горелку объем 1500 теплопередающих элементов для разных коэффициентов α равен: а) α = 1 ,0, V = 9,7 х 10 ~ 5 х 1,0 х 20 = 0,0194 м3; б) α = 3,0, V = 9,7 х 10 " 5 x 3,0 х 20 = 0,0582 м3; в) α = 4,2, V = 9,7 х 10 " 5 х 4,2 х 20 = 0,082 м3; г) α = 6,0, V = 9,7 х 10 " 5 X 6,0 20 = 0,120 м3.
1505 В случае расхода природного газа на горелку в размере, например, 40 м3/ч при работе с коэффициентом α = 3,0 искомый объем теплопередающих элементов равен 0,116 м3.
Объем слоя теплопередающих элементов V равен произведению площади поперечного сечения внутреннего пространства регенеративной
1510 насадки на высоту слоя теплопередающих элементов :
V = S-H (2)
где: S - площадь поперечного сечения внутреннего пространства 1515 регенеративной насадки, м2;
H - высота слоя теплопередающих элементов во внутреннем пространстве регенеративной насадки, м.
Для осуществления настоящего изобретения в печи 1, имеющей конкретную регенеративную насадку (19, 20) с известным фиксированным 1520 поперечным сечением S, определяют необходимую высоту слоя теплопередающих элементов по соотношению:
H = K - α - Bi / S , (3) 1525 где К, α, B1 и S — величины, определенные выше.
При высоких требуемых значениях коэффициента избытка воздуха, то- есть, при больших расходах воздуха, для снижения гидравлического сопротивления перемещению воздуха в регенеративной насадке 19, 20, до значений 300÷400 мм вод. ст. и снижения потребляемой мощности
1530 тягодутьевого средства подачи воздуха, высоту H слоя шаров ограничивают величиной, равной 0,6÷0,7 м, выполняя футерованную камеру насадки с увеличенным поперечным сечением S, которое соответствует соотношению:
S = К • α • Bi / H , (4)
1535 '* где все величины определены выше.
Соотношения (3), (4) являются аналогами соотношения (1) и используются в необходимых случаях вместо соотношения (1) при расчете объема слоя теплопередающих элементов в насадках 19 (20) через параметры
1540 объема (площадь, высота).
Определение необходимой площади поперечного сечения S регенеративной насадки и высоты H слоя теплопередающих элементов производится с учетом их влияния на характеристики регенеративной насадки [И.М.Дистергефт и др., Регенеративные системы отопления для
1545 нагревательных печей прокатного и кузнечного производств (история развития, теория и практика), сб. науч. тр. Металлургическая теплотехника, том 5, Министерство образования и науки Украины/Национальная металлургическая академия Украины, Днепропетровск, 2002, cтp.47÷48].
Расчет требуемого объема теплопередающих элементов по
1550 соотношению (1) производится в зависимости от расхода топлива B1, то-есть, от количества топлива, подаваемого в горелку 8 (9) единицу времени. Расход подаваемого при этом в регенеративную насадку 19 (20) воздуха зависит от вида и количества сжигаемого горелкой в единицу времени топлива и определяется известным способом. В случае использования в качестве
1555 топлива, например, смеси доменного и природного газов (калорийность 2000 ккал/ м3), при α = 1,05-1,15 воздуха в горелку подают в 2,25 раза больше по объему, чем топлива. При использовании в качестве топлива природного газа расход воздуха, обеспечивающий аналогичное α, в десять раз больше расхода сжигаемого природного газа. Например, при расходе
1560 природного газа 80 м3/ч на горелку количество подаваемого в насадку воздуха равно 80 х 10 = 800 м3/ч.
При необходимости обеспечить работу печи 1 с разными изменяемыми в процессе работы значениями коэффициента избытка воздуха (реализация второго варианта предложенного способа), находящимися, например, в
1565 пределах от 2,5 до 4,5, объем V располагаемого в регенеративной насадке 19 (20) слоя теплопередающих элементов определяют по соотношению (1) для максимального требуемого значения α, равного в данном случае 4,5. Требуемые изменения коэффициента избытка воздуха в процессе работы печи 1 с регенеративными насадками 19, 20 (фиг.l), имеющими фиксированный
1570 объем теплопередающих элементов, могут быть обеспечены, например, изменением количества подаваемого в единицу времени в регенеративную насадку (19, 20) воздуха по каналу 33 с помощью соответствующего регулятора или вентилятора с тиристорным преобразователем (на чертежах не показано).
1575 На фиг.7 показано выполнение и включение в отопительное устройство пламенной печи по фиг.l регенеративной насадки 44, выполненной по второму варианту насадки, обеспечивающему возможность регулировки значения . коэффициента избытка воздуха непосредственно в процессе термообработки металла (второй вариант предложенного способа тепловой
1580 обработки металла). Регенеративная насадка 44 по фиг.7 включена в устройство отопления аналогично насадке 19 (фиг.l).
Регенеративная насадка 44 (фиг.7) содержит три размещенных друг под другом заполненных теплопередающими элементами секции 45, 46 и 47 внутреннего пространства этой насадки, так что полное (максимальное) 1585 внутреннее пространство насадки 44 составляют все три указанные секции. Верхняя секция 45 и средняя секция 46 соединены между собой дополнительным поднасадочным пространством 48. Средняя секция 46 и нижняя секция 47 соединены между собой также дополнительным поднасадочным пространством 49. Нижняя секция 47 имеет свое
1590 понасадочное пространство 50. Каждое поднасадочное пространство 48, 49 и 50 имеет свое вводное-выводное окно, соответственно, 51, 52 и 53, снабженное, в свою очередь, соответствующим запорным клапаном 54, 55 и 56.
Верхнее вводное-выводное окно верхней секции 45 является
1595 верхним вводным-выводным окном 57 насадки 44. Вводные-выводные окна 51÷53 поднасадочных пространств 48÷50 с их запорными клапанами 54÷56 являются вводными-выводными окнами насадки 44. Роль обобщенного нижнего вводного-выводным окна 58 насадки 44 выполняет общая точка соединения между собой трубопроводов 59, 60 и 61, идущих от запорных
1600 клапанов, соответственно, 54, 55 и 56, соединенная через патрубок 29 с перекидным трехвходовым клапаном 31, обеспечивающим в первом состоянии соединение нижнего вводного-выводного окна 58 насадки 44 с каналом 34 вывода охлажденных продуктов сгорания из насадки 44 или во втором состоянии - соединение окна 58 насадки 44 с каналом 33 подачи в
1605 насадку 44 холодного воздуха.
Вход 62 перекидного трехвходового клапана 31, в соответствии с фиг.l, соединен с выходом 40 блока управления 39.
Верхнее вводное-выводное окно 57 насадки 44 (фиг.7) соединено с помощью канала 27 с каналом 12 горелки 8 и через этот канал - с выходным
1610 окном 17 горелки 8, выходящим в отапливаемое пространство 3 печи 1 с термически обрабатываемым металлом 6.
Каждая из секций 45, 46, 47 внутреннего пространства насадки 44 заполнена определенного объема слоем теплопередающих элементов, суммарный объем которых соответствует соотношению:
1615 Vmах = К • αmax • B1, (5)
где: Vmax - суммарный объем слоев теплопередающих элементов всех секций внутреннего пространства регенеративной насадки 44, м ;
1620 К - коэффициент пропорциональности, зависящий от вида топлива, вида и размера теплопередающих элементов, температуры воздуха и продуктов сгорания во вводных-выводных окнах регенеративной насадки, длительности цикла работы устройства отопления пламенной печи, ч;
CW - максимальный коэффициент избытка воздуха регенеративной
1625 насадки 44, выбираемый в зависимости от требуемого режима термической обработки в пламенной печи, превышающий значение 2,0 и устанавливаемый преимущественно в диапазоне до 6,0, безразмерная величина;
B1 — расход топлива (газа или жидкого топлива), приходящийся на
1630 регенеративную насадку 44, при α = 1, м3/ч.
Максимальный коэффициент избытка воздуха регенеративной насадки 44 и коэффициенты избытка воздуха для каждой секции (45, 46, 47) внутреннего пространства этой насадки связаны между собой соотношением:
1635 αmax = ∑ αi 5 (6)
где OCj - выбранное значение коэффициента избытка воздуха i-й секции внутреннего пространства регенеративной насадки 44, величина безразмерная; i - порядковый номер секции внутреннего пространства регенеративной
1640 насадки 44, принимает значения от 1 до п, причем п равно числу секций внутреннего пространства регенеративной насадки, п = 3 для конкретной насадки 44;
Объем слоя теплопередающих элементов, заполняющих каждую из секций 45, 46, 47 внутреннего пространства насадки 44, соответствует 1645 соотношению: Vi = K - (Xi - Bi, (7)
где V; - объем слоя теплопередающих элементов i-й секции внутреннего
1650 пространства регенеративной насадки 44, м3; переменная i и члены К, B1 определены выше, в пояснениях к соотношениям (6) и (5).
Включение в работу печи того или иного сочетания секций 45÷47 насадки 44 обеспечивается включением и выключением соответствующих
1655 запорных клапанов 54÷56. Указанные клапаны могут переключаться вручную или могут быть включены в систему управления (на чертежах не показано).
Объемы теплопередающих элементов в секциях 45÷47 регенеративной насадки 44 зависят от требуемых параметров режима тепловой обработки металла и заданных для его реализации значений количества секций насадки
1660 (в данном случае п = 3), максимального для всего внутреннего пространства насадки значения коэффициента избытка воздуха αmax и значений коэффициентов избытка воздуха Oq для каждой секции насадки. Значения коэффициента пропорциональности К и расхода топлива (природного газа), приходящегося на регенеративную насадку 44 при α = 1, примем, как указано
1665 выше для примера использования регенеративной насадки 19 (20), в частности, К = 0,00097 ч, B1 = 40 м3/ч.
Для реализации трехэтапного второго варианта способа тепловой обработки металла, при котором сначала ведут нагрев металла до 400°C при коэффициенте избытка воздуха α = 1,35 (первый этап), затем нагревают до
1670 1200°C при α = 3,3 (второй этап), после чего (на третьем этапе) ведут термообработку при коэффициенте α, повышаемом до значения 6,5, можно использовать трехсекционную регенеративную насадку 44 при нижеуказанных ее параметрах.
При осуществления первого этапа второго варианта способа в насадке
1675 44 (фиг.7) используется только первая (верхняя) секция 45 с коэффициентом Ot1 = 1,35 (клапан 54 включен, клапаны 55, 56 выключены). На втором .этапе к секции 45 добавляется вторая секция 46 с коэффициентом α2 = 1,95 (клапан 55 включен, клапаны 54, 56 выключены). На третьем этапе в работу печи включается также третья секция 47 с коэффициентом α3 = 3,2 (клапан 56
1680 включен, клапаны 54, 55 выключены). В последнем случае максимальное значение коэффициента αmax равно 6,5 для насадки 44 в целом с учетом соотношения (6). Для этого случая объемы теплопередающих элементов каждой из трех секций 45÷47 и всего внутреннего пространства насадки 44 в целом в соответствии с соотношениями (7) и (5) равны:
1685 а) первая секция 45, сц = 1,35, V1 = 9,7 х 10 ~ 5 х 1,35 х 40 = 0,0524 м3; б) вторая секция 46, α2 = 1,95, V2 = 9,7 х 10 ~ 5 х 1,95 х 40 = 0,0757 м3; в) третья секция 47, α3 = 3,2, V3 = 9,7 х 10 ~ 5 x 3,2 x 40 = 0,124 м3; г) вся регенеративная насадка 44, αmax = 6,5, Vmax = 9,7 х 10 ~ 5 х 6,5 х 40 = 0,252 м3.
1690 Регенеративная насадка 63 (фиг.8) выполнена по третьему варианту насадки, также обеспечивающему возможность регулировки значения коэффициента избытка воздуха непосредственно в процессе термообработки металла при реализации второго варианта предложенного способа тепловой обработки металла. Насадка 63 включена в устройство отопления также
1695 аналогично насадке 19 (фиг.1 ).
Регенеративная насадка 63 по фиг.8 содержит три размещенных рядом друг с другом заполненных теплопередающими элементами внутренних пространства 64, 65 и 66. Каждое из внутренних пространств 64, 65, 66 имеет свой газоплотный, футерованный огнеупорным кирпичем
1700 корпус и свое поднасадочное пространство, соответственно, 67, 68 и 69 (поднасадочное пространство 69 внутреннего пространства 66 на фиг.8 не видно). Каждое поднасадочное пространство 67, 68 и 69 имеет свое вводное-выводное окно, соответственно, 70, 71 и 72, снабженное, в свою очередь, соответствующим запорным клапаном 73, 74 и 75 (окно 72 и
1705 клапан 75 на фиг.8 не видны). Полное (максимальное) внутреннее пространство насадки 63 составляют все три указанные внутренние пространства 64÷66.
Верхние вводные-выводные окна 76, 77 и 78 внутренних пространств, соответственно, 64, 65 и 66 соединены с верхним вводным-
1710 выводным окном 79 насадки 63. Вводные-выводные окна 70÷72 поднасадочных пространств 67÷69 с их запорными клапанами 73÷75 являются вводными-выводными окнами насадки 63. Роль обобщенного нижнего вводного-выводного окна 80 насадки 63 выполняет общая точка соединения между собой трубопроводов 81, 82 и 83 (последний на фиг.8 не
1715 виден), идущих от запорных клапанов, соответственно, 73, 74 и 75, соединенная через патрубок 29 с перекидным клапаном 31, обеспечивающим в первом состоянии соединение нижнего вводного- выводного окна 80 насадки 63 с каналом 34 вывода охлажденных продуктов сгорания из насадки 44 или во втором состоянии - соединение окна 80 насадки
1720 63 с каналом 33 подачи в насадку 63 холодного воздуха. Вход 62 перекидного клапана 31, в соответствии с фиг.l, соединен с выходом 40 блока управления 39.
Верхнее вводное-выводное окно 79 насадки 63 соединено с помощью канала 27 с каналом 12 горелки 8 и через этот канал - с выходным окном 17
1725 горелки 8, выходящим в отапливаемое пространство 3 печи 1 с термически обрабатываемым металлом 6.
Включение в работу печи того или иного сочетания внутренних пространств 64÷66 насадки 63 обеспечивается включением (выключением) соответствующих запорных клапанов 73÷75. Клапаны могут переключаться
1730 вручную или могут быть включены в систему управления (на чертежах не показано).
Каждое из внутренних пространств 64, 65, 66 насадки 63 заполнено определенного объема слоем теплопередающих элементов, суммарный объем которых соответствует соотношению:
1735 Vmax = K . αmax - Bь (8)
где: Vщах - суммарный объем слоев теплопередающих элементов всех внутренних пространств регенеративной насадки 63, м3; 1740 К - коэффициент пропорциональности, зависящий от вида топлива, вида и размера теплопередающих элементов, температуры воздуха и продуктов сгорания во вводных-выводных окнах регенеративной насадки, длительности цикла работы устройства отопления пламенной печи, ч; остах - максимальный коэффициент избытка воздуха регенеративной 1745 насадки 63, выбираемый в зависимости от требуемого режима термической обработки в пламенной печи, превышающий значение 2,0 и устанавливаемый преимущественно в диапазоне до 6,0, безразмерная величина;
B1 — расход топлива (газа или жидкого топлива), приходящийся на 1750 регенеративную насадку 63, при α = 1, м3/ч.
Максимальный коэффициент избытка воздуха регенеративной насадки
63 и коэффициенты избытка воздуха для каждого внутреннего пространства
(64, 65, 66) этой насадки связаны между собой соотношением:
1755 αmax = ∑ αь (9)
где CCj - выбранное значение коэффициента избытка воздуха i-го внутреннего пространства регенеративной насадки 63, величина безразмерная; i - порядковый номер внутреннего пространства регенеративной насадки 1760 63, принимает значения от 1 до п, причем п равно числу секций внутреннего пространства регенеративной насадки, п = 3 для конкретной насадки 63;
Объем слоя теплопередающих элементов, заполняющих каждое из внутренних пространств 64, 65, 66 насадки 63, соответствует соотношению:
1765 Vi = K - CCi - Bi, (Ю) где Vj - объем слоя теплопередающих элементов i-го внутреннего пространства регенеративной насадки 63, м3; переменная i и члены К, B1 определены выше, в пояснениях к
1770 соотношениям (9) и (8).
При расчете в необходимых случаях параметров (площадь, высота) объема слоя теплопередающих элементов в насадках 44, 63 могут быть применены соотношения вида (3), (4), являющиеся аналогами соотношений (5), (7), (8), (10) и использующиеся вместо них.
1775 Объем теплопередающих элементов регенеративной насадки 63 зависит от требуемых параметров режима тепловой обработки металла и заданных для его реализации значений количества внутренних пространств 64÷66 насадки (в данном случае п = 3), максимального значения коэффициента избытка воздуха оtmах и значений коэффициентов избытка воздуха α; для каждого внутреннего
1780 пространства насадки. Примем значения К = 0,00097 ч, B1 = 40 м /ч, как указано выше для примера использования регенеративной насадки 44. Тогда для реализации трехэтапного второго варианта способа тепловой обработки металла, при котором сначала ведут нагрев металла до 400°C при коэффициенте избытка воздуха α = 1,35 (первый этап), затем нагревают до
1785 1200°C при α = 3,3 (второй этап), после чего (на третьем этапе) ведут термообработку при коэффициенте α, повышаемом до значения 6,5, можно использовать регенеративную насадку 63 при таких указанных ниже ее параметрах.
При осуществления первого этапа способа в насадке 63 используется
1790 первое внутреннее пространство 64 с коэффициентом Ci1 = 1,35, на втором .этапе к нему добавляется второе внутреннее пространство 65 с коэффициентом α2 = 1,95, на третьем этапе в работу печи включается также третье внутреннее пространство 66 с коэффициентом α3 = 3,2. При этом максимальное значение коэффициента αmax равно 6,5 для насадки 63 в целом
1795 (третий этап способа) с учетом соотношения (9). На втором этапе способа будет использоваться максимальное для этого этапа значение коэффициента избытка воздуха α = 3,3, равное сумме коэффициентов первого и второго внутренних пространств насадки 63. Объемы теплопередающих элементов каждого из трех внутренних пространств 64÷66 и всего внутреннего
1800 пространства 'насадки 63 в целом в соответствии с соотношениями (10) и (8) будут иметь значения: V1 = 0,0524 м3; V2 = 0,0757 м3; V3 = 0,124 м3; Vmax = 0,252 м3.
Секции регенеративной насадки 44 и внутренние пространства насадки 63 могут быть выполнены в одном общем для каждой насадки корпусе или в
1805 разных корпусах, соединенных друг с другом трубопроводами (на чертежах не показано).
Каждая из регенеративных насадок 44, 63 (фиг.7, 8) может быть использована в устройстве отопления печи 1 (фиг.l) вместо приведенной на фиг.l насадки 19 (20), соединенной с горелкой 8 (9).
1810 Регенеративные насадки 19, 20, 44, 63 могут быть встроены в корпус печи 1, как показано на фиг.l, или выполнены отдельно от корпуса печи 1 (на чертежах не показано).
Регенеративные насадки 19, 20 могут быть заменены одной вращающейся регенеративной насадкой [Печи для нагрева металла, ред. Н.Н.
1815 Доброхотов, M. Л., Гос. научно-техн. издат. 1941, cтp.247, фиг.276; а также http://www.jaspergmbh.de/deutsch/ecoreg_funktion.litm].
Вращающаяся регенеративная насадка выполнена отдельно от корпуса печи 1 и имеет по крайней мере две секции, каждая из которых выполняет функцию одной из насадок 19, 20. В одной секции вращающейся насадки
1820 теплопередающие элементы нагреваются продуктами сгорания, в другой секции нагревается воздух. При повороте вращающейся насадки по окончании каждого цикла работы устройства отопления функции секций меняются, причем функция системы коммутации осуществляется самой вращающейся секционированной регенеративной насадкой (на чертежах не показано).
1825 На фиг.6 показана упрощенная блок-схема устройства отопления пламенной печи прямого нагрева по третьему варианту с двумя горелками, двумя регенеративными насадками и четырехвходовым перекидным клапаном 136 в системе управления и коммутации. Клапан 136 содержит четыре входа- выхода 137, 138, 138 и l40 и заслонку, принимающую два рабочих положения.
1830 В положении 141 заслонка соединяет между собой попарно входы-выходы 137-138 и 139- 140 четырехвходового перекидного клапана 136, а в положении 142 (пунктир) заслонка соединяет между собой попарно входы-выходы 140-137 и 138-139 клапана 136. Вход-выход 137 клапана 136 через патрубок 29 соединен с нижним вводным-выводным окном 25 насадки 19. Вход-выход
1835 138 клапана 136 соединен с каналом 34 вывода охлажденных продуктов сгорания из насадок 19 (20). Вход-выход 139 клапана 136 через патрубок 30 соединен с нижним вводным-выводным окном 26 насадки 20. Вход-выход 140 клапана 136 соединен с каналом 33 подачи в насадки 19, 20 холодного воздуха. Блок управления 39 на фиг.6 не показан, но при рассматриваемом исполнении
1840 устройства отопления пламенной печи его выходы 41 и 42 соединены, соответственно, с управляющими входами клапанов 14 и 15, выход 43 не задействован, а выход 40 соединен с управляющим входом клапана 136 (на чертеже не показано). Такая конструкция устройства проще в исполнении, чем конструкция, показанная на фиг.l и положительно зарекомендовала себя за
1845 несколько лет работы. Известна также схема устройства отопления фирмы "JASPER G.m.В.Н." с четырехвходовым перекидным клапаном (136) [httр ://www.j аsреrgmbh. de/deutsch/pulsreg_funktion.htm] .
Любой из вариантов предложенного устройства отопления может представлять собой устройство отопления пламенной печи косвенного
1850 нагрева. Так, на фиг.9 показано выполнение печи 1 (фиг.l) с косвенным нагревом. В этой печи с косвенным нагревом (фиг.9) выходные окна 17 (18) горелок 8, 9 соединены с радиационной трубой 143, внутреннее пространство которой является отапливаемым пространством 144 печи 1. При этом радиационная труба 143 расположена в рабочем пространстве 145 печи 1, в
1855 котором размещен обрабатываемый металл 6. Для обеспечения охвата необходимого объема рабочего пространства 144 радиационная труба 143 может иметь один или несколько U-образных изгибов (на чертежах не показано). На фиг.10 приведена схема выполнения печи 1, показанной на фиг.6, но с косвенным нагревом. При этом в отапливаемом горелками 8, 9
1860 пространстве 3 находится тигель 146, внутри которого, в рабочем пространстве 147, размещен обрабатываемый металл 6. Тигель 146 со съемной крышкой показан на фиг.10 схематически. В остальном конструкция печей с косвенным нагревом аналогична конструкции печей с прямым нагревом.
Вышеописанное устройство отопления пламенной печи (фиг.l, 6, 7, 8,
1865 9, 10) представляет собой один из горел очных блоков (или модуль устройства отопления) пламенной печи 1 прямого или косвенного нагрева, имеющий две горелки 8, 9 и две регенеративных насадки 19, 20 (или 44, 63), расположенные симметрично относительно вертикальной оси печи. При этом каждая регенеративная насадка 19 или 20 (44, 63) обеспечивает подачу нагретого
1870 воздуха только в одну из горелок 8 или 9. В печи 1 может быть несколько таких блоков, расположенных один за другим вдоль печи. При необходимости каждая из насадок 19, 20 (44, 63) может быть предназначена для подачи нагретого воздуха одновременно в несколько горелок, расположенных возле этой насадки по одну сторону печи 1 (на чертеже не показано). Количество
1875 таких горелок зависит от тепловой мощности отдельной горелки выбранного типа и определяется требуемыми параметрами проектируемой печи для термической обработки металла.
Горелочный блок (модуль устройства отопления) может быть выполнен и в другом виде, например, с расположением обоих горелок и обоих
1880 регенеративных насадок по одну сторону печи, при этом по другую сторону печи располагается такой же горелочный блок (на чертеже не показано).
Горелочный блок по первому варианту изобретения может содержать только одну горелку и одну регенеративную насадку (по любому из предложенных ее вариантов) с соответствующей системой управления и
1885 коммутации. Конструкция такого блока описана выше, в разделе уровня техники описания изобретения [см. также И.М.Дистергефт, Г.М.Дружинин, В.И.Щербинин, Опыт ВНИИМТ в разработке регенеративных систем отопления для металлургических агрегатов, "Сталь", 2000, N°7, cтp.86-87, pиc.2]. 1890 Кроме того, в горелочном блоке по первому варианту изобретения, имеющем только одну горелку, система нагрева воздуха и подачи его в необходимом количестве может быть выполнена без использования регенеративных насадок, а с использованием для нагрева воздуха электропечи или газового рекуператора в непрерывном режиме (на чертежах не показано). 1895 Примером выполнения устройства отопления (горелочного блока) по первому варианту изобретения с одной горелкой и без использования регенеративных насадок является также описанная ниже экспериментальная установка по фиг.ll, 12.
Печь 1 может иметь несколько описанных выше горелочных блоков (на 1900 чертежах не показано).
Возможны также следующие варианты исполнения печи (на чертежах не показано): когда печь узкая, все горелочные блоки могут располагаться на одной стороне печи; 1905; если печь широкая, горелочные блоки могут быть расположены по обе стороны печи, в шахматном порядке или строго друг против друга; в очень широкой печи возможен вариант расположения горелок на плоском своде или, если свод не плоский, то на сводовых пережимах (так называемое торцевое отопление); 1910 когда требуется двухсторонний нагрев, например, листа металла, перемещаемого по роликам, то горелки могут располагаться над и под указанным обрабатываемым металлом (одна регенеративная насадка обслуживает две горелки на одной стороне печи, которые размещаются над и под обрабатывамым металлом); 1915 горелочный камень может располагаться перпендикулярно стене печи или под углом; горелочный камень может располагаться параллельно обрабатываемому металлу или под углом к нему; из регенеративной насадки может выходить один канал на одну горелку 1920 или сразу на несколько горелок, но может выходить и несколько каналов, каждый на свою горелку; регенеративные блоки могут быть встроены частично или полностью в кладку стен (как на фиг.l), или могут быть полностью выносными.
Вышеописанные исполнения горелочного блока, регенеративных 1925 насадок и системы коммутации могут быть использованы при реализации первого, второго и третьего вариантов устройства отопления пламенной печи.
Количество, расположение и порядок включения— выключения горелок печи 1 блоком управления 39 при использовании вышеуказанных видов горелочных блоков определяется необходимостью обеспечения требуемого 1930 распределения температуры по объему отапливаемого пространства 3 печи 1. В качестве клапанов 14, 15, 31, 32, 44, 136 используются электромагнитные клапаны.
При необходимости используется устройство для предварительного нагрева топлива, что снижает его расход (на чертеже не показано). 1935 В описанных устройствах может быть использовано жидкое топливо, например, мазут или водомазутное топливо (дисперсная система, приготовленная механическим способом на основе мазута и воды), а также искусственное композиционное топливо, также представляющее собой дисперсную топливную систему коллоидного типа, создаваемую на основе 1940 угля любой марки, воды и добавок, придающих топливу заданные свойства [патент РФ JNb 2144059 от 10.01.2000г.].
На фиг.l изображена и описана выше печь с выкатным подом для нагрева металла под деформацию. Предложенные варианты изобретения могут быть применены также в камерных и проходных печах прокатного 1945 производства, в плавильных, обжиговых печах, мартеновских, стекловаренных печах, в нагревательных колодцах. На подине 5 печи 1 могут быть размещены подвергаемые тепловой обработке неметаллические изделия.
На фиг.11 и 12 показана схема экспериментальной установки, являющейся комбинированной (газо-электрической) печью для тепловой 1950 обработки металлов, их сплавов, а также неметаллических изделий, включающей отапливаемое рабочее пространство для размещения обрабатываемых изделий с окнами ввода и вывода в него продуктов сгорания топлива, окно ввода продуктов сгорания соединено с выходом высокотемпературной камеры сгорания, вход которой соединен с выходом
1955 системы подачи смеси воздуха и топлива при определенном значении коэффициента избытка воздуха, причем система подачи смеси воздуха и топлива выполнена конструктивно с обеспечением возможности подачи воздуха в количестве, обеспечивающем значение коэффициента избытка воздуха, превышающее значение 2,0 и устанавливаемое преимущественно в
1960 диапазоне до 6,0.
Экспериментальная установка по фиг.l l, 12 содержит электрическую печь 84 (фиг.12) с карбидокремниевыми нагревателями и максимальной рабочей температурой 1400 0C, высокотемпературную камеру сгорания 109, систему газоприготовления и систему контроля и регулирования (фиг.ll, 12).
1965 Печь 84 имеет блок бесконтактного управления (на чертежах не показано). Система газоприготовления и система контроля и регулирования представляют собой вариант конструкции системы подачи в высокотемпературную камеру сгорания 109 смеси воздуха и топлива, выполненной с обеспечением возможности подачи воздуха и топлива в
1970 количествах, обеспечивающих значение коэффициента избытка воздуха, превышающее значение 2,0 и устанавливаемое преимущественно в диапазоне до 6,0.
Во внутреннем пространстве 85 электрической печи 84 расположен муфель 86, выполненный из кварцевого стекла, внутренняя полость которого
1975 образует отапливаемое рабочее пространство для размещения обрабатываемого металла. Задний конец 87 муфеля 86 запаян, передний конец 88 оборудован заглушкой (пробкой) 89 с выводами 90 контактной термопары 95 и газоподводящей трубки 91. Газоподводящая трубка 91 для ввода продуктов сгорания в муфель 86 также выполнена из кварцевого стекла и
1980 одновременно является державкой, на которой сверху закреплены лодочка 92 для образца 93 обрабатываемого металла и турбулизатор 94 из шамота. Турбулизатор 94 предназначен для обеспечения постоянных условий внешнего теплообмена вдоль образца 93. Снизу к трубке- державке 91 прикреплена контрольная термопара 95, спай которой расположен непосредственно на
1985 образце 93.
Газоподводящая трубка 91 обесечивает подачу через нее продуктов сгорания смеси воздуха и природного газа к заднему концу 87 муфеля 86, где продукты сгорания разворачиваются обратным током, проходят через турбулизатор 94, обтекают образец 93 металла и выходят из муфеля 86 через
1990 газовыводящую трубку 96, расположенную на переднем конце 88 муфеля 86.
Газовыводящая трубка 96 соединена с газопроводом 99, снабженном запорным клапаном 100 и первой свечой 101 для сброса газа. Электрическая печь 84 оснащена также регулирующей термопарой 97 градуировки ПP30/6(B), имеющей выводы 98.
1995 Система газоприготовления (фиг.11) предназначена для подготовки и подачи в муфель 86 печи 84 продуктов сгорания смеси воздуха и природного газа для нагрева образца 93, а также для подачи аргона с целью продувки муфеля 86 до и после нагрева образца 93. Система газоприготовления включает в себя линию 102 природного газа низкого давления, с которой через
2000 патрубок 103 соединены последовательно включенные запорный клапан 104, расходомер природного газа 105 (ротаметр), запорный клапан 106 и расходомер смеси воздуха и природного газа 107, выход которого соединен со входом 108 высокотемпературной камеры сгорания 109 с платиновым катализатором и электрическим нагревателем.
2005 Линия подачи воздуха включает (фиг.11) баллон 110 со сжатым воздухом, через последовательно включенные запорный клапан 111, стабилизатор давления сжатого воздуха 112 и расходомер воздуха 113 (ротаметр), соединенный со входом 114 запорного клапана 106. От входа 114 клапана 106 идет газопровод 115, через запорный клапан 116 соединенный со
2010 второй свечой 117 сброса газа. Кроме того, линии подачи природного газа и воздуха перед расходомерами 105, 113 соединены со стабилизатором 118 давления воздуха и природного газа (барбатером). Выход 119 высокотемпературной камеры сгорания 109 через обогреваемую газовую линию 120 соединен с газоподводящей трубкой 91, частично расположенной в
2015 муфеле 86.
Линия подачи аргона (фиг.11) содержит баллон 121 с аргоном, через запорный клапан 122 соединенный со входом 123 расходомера 107, включенного на входе высокотемпературной камеры сгорания 109.
Система контроля и регулирования включает в себя датчик
2020 температуры печи (термопара 97), датчик температуры образца (термопара 95), датчики расхода воздуха, природного газа и продуктов сгорания (ИЗ, 105, 107) и датчик давления 124 в муфеле 86, установленный на газопроводе 99, соединенном с газоотводящей трубкой 96 муфеля 86. Кроме того, система контроля и регулирования содержит микроконтроллер 125 (персональный
2025 компьютер), индикатор 126 коэффициента расхода воздуха типа "Альфа", газовый хроматограф 127 типа ЛXM-80 и термостат 128 с электрохимическим датчиком кислорода (ЭХД) в продуктах сгорания. Индикатор 126 типа "Альфа" представляет собой термостат с температурой 800÷810°C, внутри которого расположены платиновый катализатор и электрохимический датчик
2030 с кислород-ионной проводимостью, выполненный из диоксида циркония. В термостате индикатора 126 газовоздушная смесь последовательно поступает сначала на катализатор, где реагирует до равновесного состояния, а затем на электрохимический датчик, сигнал которого зависит от концентрации кислорода в продуктах сгорания.
2035 Микроконтроллер 125 соединен линией связи 129 с выводами 90 термопары 95, линией связи 130 - с выходом индикатора 126 коэффициента расхода воздуха и линией связи 131 - с выводами 98 термопары 97. В указанных линиях связи использованы аналого-цифровые преобразователи (на чертеже не показаны).
2040 Вход индикатора 126 коэффициента расхода воздуха соединен газопроводом 132 со входом 114 запорного клапана 106. Вход газового хроматографа 127 с помощью газопроводов 133 и 115 соединен также со входом 114 клапана 106, а газопроводом 134 и газопроводом 99 соединен с газоотводящей трубкой 96 муфеля 86. С этой же трубкой 96 соединен
2045 газопроводом 135 термостат 128 с электрохимическим датчиком кислорода.
Для контроля состава продуктов сгорания предназначено три прибора: на входе в муфель 86 -индикатор 126 коэффициента расхода воздуха, на выходе из муфеля - газовый хроматограф 127 (содержание O2, N2, CO2) и термостат 128 (содержание кислорода). Для измерения давление в муфеле 86
2050 предназначен U-образный манометр (датчик давления 124), а для поддержания давления избыточным имеется клапан 100 на второй свече 101.
Конструктивное выполнение системы подачи смеси воздуха и топлива, обеспечивающее возможность подачи воздуха и топлива в количествах, обеспечивающих значение коэффициента избытка воздуха, превышающее
2055 значение 2,0 и устанавливаемое преимущественно в диапазоне до 6,0, заключается в том, что эта система включает, в частности, вышеуказанным образом соединенные такие средства измерения и регулирования потоков газа и воздуха, как расходомеры природного газа 105, воздуха ИЗ, смеси воздуха и природного газа 107, индикатор 126 коэффициента расхода воздуха,
2060 клапан 116, вторая свеча 117 сброса газа. Другие вышеописанные элементы системы подачи смеси воздуха и топлива предназначены для обеспечения требуемой стабильности поддержания заданного значения коэффициента избытка воздуха.
Краткая характеристика контрольно-измерительных приборов
2065 приведена в таблице.
Figure imgf000070_0001
Устройство отопления пламенной печи работает, а способ тепловой 2070 обработки металла в пламенной печи прямого или косвенного нагрева (или способ сжигания смеси топлива и нагретого воздуха в пламенной печи прямого или косвенного нагрева) осуществляют следующим образом.
Пример 1. На подине 5 печи 1 (фиг.l) помещены изделия из титанового сплава Ti — 6 Al — 4V. Считаем, что печь 1 находится в рабочем состоянии,
2075 отапливаемое пространство 3 нагрето до рабочей температуры 127O0C.
Теплопередающие элементы во внутреннем пространстве 22 регенеративной насадки 20 нагреты продуктами сгорания, проходившими через эту насадку в предыдущем цикле ее работы. В рассматриваемом цикле работы запорный двухвходовый клапан 14 закрыт, запорный двухвходовый клапан 15 открыт,
2080 перекидной клапан 31 находится в первом состоянии, перекидной клапан 32 - во втором состоянии. В горелку 9 по каналу 16 через открытый клапан 15 поступает газообразное топливо, а по каналу 28 — нагретый воздух из насадки 20, поступающий в насадку 20 из канала 33 подачи наружного холодного воздуха через клапан 32, патрубок 30 и нижнее окно 26 этой насадки. В
2085 выходном окне 18 горелки 9 действует пламя от сжигания в ней смеси топлива и нагретого воздуха. Горячие продукты сгорания перемещаются по отапливаемому пространству 3, нагревая металл 6, к выходному окну 17 горелки 8, играющему роль окна вывода продуктов сгорания из пространства 3. Через канал 27 горячие продукты сгорания поступают во внутреннее
2090 пространство 21 насадки 19 и нагревают находящиеся в нем теплопередающие элементы. Потерявшие высокую температуру продукты сгорания через поднасадочное пространство горелки 8, нижнее окно 25, патрубок 29 и клапан 31 поступают в канал 34 вывода охлажденных продуктов сгорания. Направления перемещения топлива, воздуха и продуктов сгорания в этом
2095 цикле показаны на фиг.1 стрелками.
При использовании печи 1 в варианте с четырехвходовым клапаном (фиг.6), работа печи происходит аналогично описанному, за исключением того, что вместо двухвходовых клапанов 31 и 32 используется четырехвходовый перекидной клапан 136. В данном цикле работы устройства
2100 отопления пламенной печи клапан 14 закрыт, клапан 15 открыт, заслонка клапана 136 находится в положении 141. Направления перемещения топлива, воздуха и продуктов сгорания в этом цикле показаны соответствующими стрелками на фиг.6.
При использовании печи 1 в варианте, показанном на фиг.7 (с
2105 трехсекционной регенеративной насадкой 44 вместо насадки 19), работа печи происходит аналогично описанному, с учетом наличия запорных клапанов 54, 55, 56. При выключенных клапанах 54, 55 и включенном клапане 56 направления перемещения топлива, воздуха и продуктов сгорания в этом цикле показаны соответствующими стрелками на фиг.7. В случае
2110 использования в печи 1 регенеративной насадки 63 с тремя внутренними пространствами 64, 65, 66 (фиг.8) и при включенных клапанах 73, 74, 75 направления перемещения топлива, воздуха и продуктов сгорания в этом цикле соответствуют стрелкам на фиг.8. В указанных случаях потоки воздуха и продуктов сгорания проходят через все три включенных в работу секции 45,
2115 46, 47 насадки 44 или через все три внутренние пространства 64, 65, 66 насадки 63 при максимальных для этих насадок коэффициентах избытка воздуха.
При использовании печи 1 косвенного нагрева в исполнениях, показанных на фиг.9, 10, работа системы управления и коммутации и
2120 регенеративных насадок осуществляется, как указано выше. Разница заключается только в том, что в печи косвенного нагрева с радиационной трубой 143 (фиг.9) продукты сгорания проходят через отапливаемое пространство 144 радиационной трубы 143, не попадая в рабочее пространство 145 печи 1, где размещен обрабатываемый металл 6, а в печи косвенного
2125 нагрева с тиглем 147 (фиг.10) продукты сгорания, как и в печи прямого нагрева, находятся в отапливаемом пространстве 3 печи 1, не попадая в тигель 147 с обрабатываемым металлом 6.
Через определенное время, равное, например, 30 — 45 сек, блок управления 39 переводит клапан 14 в открытое состояние, клапан 15 - в
2130 закрытое состояние, клапан 31 переводится во второе состояние, а клапан 32 - в первое состояние. При этом горелка 9 отключается, горелка 8 включается. В этом следующем цикле работы в горелку 8 по каналу 16 поступает газообразное топливо, а по каналу 27 - нагретый воздух из насадки 19, поступающий в насадку 19 из канала 33 подачи наружного холодного воздуха
2135 через клапан 31, патрубок 29 и нижнее окно 25 этой насадки. В выходном окне 17 горелки. 8 действует пламя от сжигания в ней смеси топлива и нагретого воздуха. Горячие продукты сгорания перемещаются по отапливаемому пространству 3, нагревая металл 6, к выходному окну 18 горелки 9, играющему роль окна вывода продуктов сгорания из пространства 3. Через канал 28
2140 горячие продукты сгорания поступают во внутреннее пространство 22 насадки 20 и нагревают находящиеся в нем тегаюпередающие элементы. Охлажденные продукты сгорания через поднасадочное пространство горелки 9, нижнее окно 26, патрубок 30 и клапан 32 поступают в канал 34 вывода охлажденных продуктов сгорания. Направления перемещения топлива, воздуха и продуктов
2145 сгорания в этом цикле работы устройства отопления противоположны стрелкам, приведенным на фиг.l.
При использовании печи 1 в варианте, показанном на фиг.7 (с трехсекционной регенеративной насадкой 44), работа печи в описываемом цикле происходит аналогично вышеописанному, с учетом наличия запорных
2150 клапанов 54, 55, 56. При выключенных клапанах 54, 55 и включенном клапане 56 направления перемещения топлива, воздуха и продуктов сгорания в этом цикле противоположны стрелкам, изображенным на фиг.7. При использования в печи 1 регенеративной насадки 63 с тремя внутренними пространствами 64, 65, 66 (фиг.8) и при включенных клапанах 73, 74, 75 направления
2155 перемещения топлива, воздуха и продуктов сгорания в этом цикле противоположны стрелкам, изображенным на фиг.8. В этих случаях потоки воздуха и продуктов сгорания проходят через все три включенных в работу секции 45, 46, 47 насадки 44 или через все три внутренние пространства 64, 65, 66 насадки 63 при максимальных для насадок 44 и 63 коэффициентах избытка
216Q воздуха.
Сжигание смеси топлива и нагретого воздуха в обоих рассмотренных циклах работы устройства отопления происходит при установленном коэффициенте избытка воздуха, значение которого в настоящем примере равно 3,0 (для насадок 19, 20, фиг.l). Это определено заданным соотношением
2165 количеств топлива и нагретого воздуха, поступающих в горелку 8 или 9. Количество нагретого воздуха, требуемого для обеспечения установленного коэффициента избытка воздуха и поступающего в горелку 8 (9), обеспечивается объемом теплопередающих элементов, находящихся во внутреннем пространстве 21 (22) регенеративной насадки 19 (20). Объем
2170 теплопередающих элементов, находящихся в каждой насадке, соответствует вышеуказанному соотношению (1). Расход природного газа составил 80 м /ч, объем теплопередающих элементов - 0,464 м3. Теплопередающие элементы - корундовые шары диаметром 20 мм. При рабочей температуре в печи 127O0C температура охлажденных в регенеративной насадке продуктов сгорания
2175 составляет 200 0C. Температура холодного воздуха, подаваемого в регенеративные насадки 19, 20 составляет 20÷25°C. Температура нагретого воздуха - 1050 0C. В настоящем примере работы устройства отопления пламенной печи, работы регенеративной насадки (19, 20) и осуществления способа тепловой обработки металла (при коэффициенте избытка воздуха,
2180 равном 3,2) угар титанового сплава Ti - 6 Al - 4V составляет 0,082 г/см2 (фиг.4).
Указанная пламенная печь может работать и при большем коэффициенте избытка воздуха, в частности, равном 6,0÷6,5, при температурах в печи 800÷1600°C. В используемых в настоящее время регенеративных
2185 насадках, состоящих из корундовых шаров, объем теплопередающих элементов в три - шесть раз меньше, а угар металла в печи с такими насадками почти в два раза выше, чем в описанном примере 1.
Ниже приведены еще примеры осуществления способа тепловой обработки металла.
2190 Пример 2, На экспериментальной установке (фиг.ll, 12) проведен нагрев стальных образцов (Ст 10) диаметром 8 мм и длиной 60 мм в продуктах сгорания природного газа при различных значениях коэффициента избытка воздуха, а именно: α равно 0,71; 1,08; 1,4; 1,96; 2,67; 3,6; 4,4; 6,5, а также в атмосфере воздуха, что соответствует значению коэффициента избытка
2195 воздуха, равного бесконечности (∞) (см. фиг.2).
Перед началом нагрева образец 93 взвешивался на электронных весах и помещался в кварцевый муфель 86, в лодочку 92 из шамота. Муфель 86 герметично закрывался пробкой 89 (с газоподводящей 91 и газоотводящей 96 трубками, а также термопарой 97) и продувался аргоном из баллона 121.
2200 Окончание продувки определялось анализом на содержание кислорода в аргоне после муфеля 86 по показаниям термостата 128 с электрохимическим датчиком кислорода. Одновременно настраивалось заданное соотношение воздуха и природного газа (коэффициент избытка воздуха) с помощью датчиков расхода (ротаметров) 113 и 105, индикатора 126 коэффициента
2205 расхода воздуха и газового хроматографа 127 со сбросом газовоздушной смеси через свечу 117. Печь 84 разогревали до температуры 3000C. После этого муфель 86 помещался в печь 84. В результате предварительного термометрирования печи 84 была определена изотермическая зона при температуре 125O0C, длина которой составляла 250 мм. В опытах муфель 86
2210 помещался в печь 84 таким образом, чтобы образец 93 находился в этой изотермической зоне печи 84.
При достижении показаний контрольной термопары 95 более 25O0C прекращалась подача аргона в муфель 86, запорным клапаном 116 перекрывалась свеча 117, в муфель 86 подавались продукты сгорания,
2215 поступающие из камеры сгорания 109 по утепленному газопроводу 120. Соотношение воздух-природный газ контролировалось с помощью хроматографа 127 по содержанию кислорода в исходной смеси и по показаниям индикатора 126 коэффициента расхода воздуха. Состав газа (продуктов сгорания) в муфеле 86 контролировался по показаниям
2220 хроматографа 127 и термостата 128. Давление в муфеле 86 измерялось датчиком давления 124 и поддерживалось избыточным с помощью клапана 100 на свече 101. Расход газа через муфель 86 поддерживался постоянным и равным 1,37 л/мин. Данный расход был выбран в результате предварительных экспериментов из условий:
2225 - равенства состава газа на входе и выходе печи 84 (отсутствие изменения состава газа за счет стока массы кислорода в металл); - производительности камеры сгорания 109.
Температурный режим тепловой обработки образца 93 в электропечи 84 включал в себя нагрев образца 93 в муфеле 86 в атмосфере продуктов
2230 сгорания природного газа от 3000C до 12000C со скоростью 6 град/мин и изотермическую выдержку длительностью 2 часа при температуре 12000C. После выдержки муфель 86 извлекался из печи 1 для охлаждения на воздухе, без прекращения подачи продуктов сгорания. При температуре по показаниям термопары 95 менее 9000C прекращалась подача продуктов сгорания в муфель 2235 86 и производилась продувка муфеля 86 аргоном. Образец 93 охлаждался до температуры 3000C по термопаре 95, затем подача аргона прекращалась и закрытый муфель 86 охлаждался до комнатной температуры. Извлеченный из муфеля 86 окисленный образец 93 повторно взвешивался. Взвешивание образца в исходном и окисленном состоянии производилось в полиэтиленовой
2240 упаковке во избежание потери части окалины при взвешивании.
По результатам взвешивания образца 93 до и после нагрева определялся угар металла.
Полученные результаты представлены на фиг.2 и 3. Из данных, приведенных на фиг.2, следует, что при увеличении коэффициента избытка
2245 воздуха от 2,0 до 6,0 и более угар металла снижается с 0,165 г/см2 до 0,105 г/см или на 36%, практически достигая уровня угара, имеющего место при нагреве металла в атмосфере воздуха Точка "X" на фиг.2 соответствует значению коэффициента избытка воздуха, равному бесконечности. При этом происходит изменение состава продуктов сгорания (фиг.З): концентрация
2250 углекислого газа CO2 и паров воды H2O снижается на 50%, концентрация кислорода O2 увеличивается на 70%. Очевидно, что определяющим для снижения угара металла является не повышение концентрации кислорода, а снижение концентрации паров воды.
Пример 3. Способом, описанным в примере 2, проведен нагрев
2255 образцов 93 того же размера из титанового сплава Ti - 6 Al — 4 V в продуктах сгорания природного газа при различных значениях коэффициента избытка воздуха, а именно: α равно 0,71; 1,09; 2,3; 3,2; 4,6, а также в атмосфере воздуха (α = оо, точка "X" на графике фиг.4). Представленные на фиг.4 результаты экспериментов показывают снижение угара образцов указанного титанового
2260 сплава с 0,1 г/см2 до 0,033 г/см2 или на 67% при увеличении коэффициента избытка воздуха от 2,0 до 6,0.
Пример 4. Использован опытный огневой стенд [И.М.Дистергефт, Г.М.Дружинин, В.И.Щербинин, Опыт ВНИИМТ в разработке регенеративных систем отопления для металлургических агрегатов, "Сталь", 2002, JN°7, cтp.84- 2265 90], оснащенный одним горелочным блоком, выполненным аналогично показанному на фиг.l. Этот горелочный блок включает две регенеративных насадки (19, 20), каждая из которых соединена с одной горелкой (8, 9) и заполнена теплопередающим элементами в виде корундовых шаров диаметром 20 мм. На указанном стенде нагревали образцы размерами 6 х 50 х 100 мм,
2270 выполненные из титановых сплавов BT-5-1 и BT-20 при значениях коэффициента избытка воздуха α, равных l,17÷l,20, и при значениях α, равных 2,20. Температура нагрева образцов - 12000C, температура нагретого воздуха - 9000C, время выдержки - 2 часа. Топливо - природный газ. Длительность цикла импульсного режима работы 45-6Oc. Результаты
2275 экспериментов показали, что при нагреве указанных образцов увеличение коэффициента избытка воздуха до значения, превышающего значение 2,0, приводит к снижению величины газонасыщенного слоя (угара металла) на образцах из сплава BT-20 со 164 мкм до 137 мкм (т.е. на 16,5%) и снижению содержания водорода в поверхностном слое образца с 0,023% до 0,021%. ,т.e.
2280 на 8%. Для оøразцов из сплава BT-5-1 толщина газонасыщенного слоя уменьшается с 89 мкм до 45 мкм (на 49,5%), а содержание водорода в поверхностном слое образца снижается с 0,073% до 0,06%, (уменьшение на
Пример 5. В камерной нагревательной печи, аналогичной печи по 2285 фиг.l, оснащенной регенеративной системой отопления, провели два опыта по нагреву двух заготовок диаметром 800 мм и длиной 4000 мм из титанового сплава BT-I-O при коэффициентах избытка воздуха α, равных 1,5 и 2,8 - 3,5. Топливо - природный газ. Температура на выдаче металла из печи соответствовала 1200 0C. Температура нагретого воздуха - 1050 0C. При 2290 увеличении коэффициента избытка воздуха от 1,5 до значения в пределах 2,8÷3,5 время нагрева заготовок сократилось с 9,5 ч до 7,5 ч (на 21%). Улучшилась равномерность нагрева, так как уменьшился перепад температур по длине и диаметру заготовки, который не превышал ±10°C. Угар металла при этом сократился почти в 1,5 раза. 2295 Пример 6. Тепловая обработка металла в камерной пламенной печи 1
(фиг.l) с регенеративными насадками 44 или 63 (фиг.7, 8), основанная на сжигании смеси природного газа и нагретого воздуха, проведена в три этапа: нагрев двух заготовок диаметром 800 мм и длиной 4000 мм из титанового сплава BT-I-O в течение 120 мин до промежуточной
2300 температуры 400°C при коэффициенте избытка воздуха, например, 1,35 (не превышающем значение 2,0), последующий нагрев в течение 240 мин до рабочей температуры 1200°C при постепенном плавном или ступенчатом повышении коэффициента избытка воздуха до значения коэффициента избытка воздуха, равного 3,3, и двухчасовую выдержку при указанной
2305 рабочей температуре при постоянном поддержании коэффициента избытка воздуха на установленном значении 3,3. Общее время нагрева составило 8 часов. Угар металла снизился по сравнению с примером 5 на 15%.
При осуществлении трехэтапного способа тепловой обработки в камерной печи по фиг.l, в которой температурно-тепловой режим меняется во
2310 времени, а обрабатываемые изделия находятся на месте (не перемещаются), в каждой регенеративной насадке со временем изменяют коэффициент расхода воздуха.
В проходной печи, когда обрабатываемые изделия движутся и проходят зоны, в каждой из которых поддерживается постоянная температура,
2315: трехэтапный способ тепловой обработки осуществляется несколько иным образом.
В первой по ходу обрабатываемых изделий зоне - методической зоне, где температура печи должна быть относительно низкой (при обработке металла - для того, чтобы в металле не развивались значительные термические
2320 напряжения, и он не растрескивался), используют регенеративную насадку (насадки) с коэффициентом избытка воздуха, близким к единице. В сварочной зоне, где температура печи имеет максимальное значение, и в томильной зоне - зоне выдержки - ипользуются регенеративные насадки с коэффициентом избытка воздуха больше двух. По сравнению с известными способами 2325 снижается угар металла и наводораживание цветных сплавов, а также уменьшается расход электроэнергии на перекачку воздуха и продуктов сгорания по зонам печи, что обеспечивается при обработке как металлов, так и неметаллических изделий.
Пример 7. Отличается от примера 6 тем, что выдержку металла при
2330 рабочей температуре осуществляют при изменяемом значении коэффициента избытка воздуха, превышающем значение 2,0 и устанавливаемом преимущественно в диапазоне до 6,0. В частности, выдержку осуществляют при значении коэффициента избытка воздуха, изменяемого от 3,3 до 6,0 за 2,5 часа. Качество металла соответствует
2335 качеству, полученному в примере 6.
Пример 8. Способ тепловой обработки стали и цветных металлов в пламенной печи, основанный на сжигании смеси жидкого или газообразного топлива и нагретого воздуха при определенном значении коэффициента избытка воздуха, осуществляют так, как указано в примере
2340 4. При этом нагревали до температуры 1250 0C образцы размерами 6 х 50 х 100 мм, выполненные из титанового сплава BT-5-1 при значении коэффициента избытка воздуха, превышающем значение 6,0, в частности, при α равном 6,5÷7,0. Результат - угар и наводораживание металла находятся на минимально возможном для газового нагрева уровне. Этот
2345 достигаемый эффект при высоких требованиях к качеству металла перекрывает затраты на повышенный расход нагретого воздуха и перерасход электроэнергии, необходимые для работы при таких значениях коэффициента избытка воздуха.
Пример 9. При сжигании смеси жидкого или газообразного топлива и
2350 нагретого воздуха в пламенной печи 1 прямого нагрева (фиг Л, 6, 7, 8) в процессе обработки металлических и неметаллических изделий, в частности при обжиге керамических изделий, с коэффициентом избытка воздуха, большем 2,0, имеет место подача из горелки 8 (9) во внутреннее пространство 3 печи 1 увеличенных объемов воздуха. При этом за счет повышения скорости
2355 перемещения продуктов сгорания во внутреннем пространстве 3 печи 1 увеличивается конвективная составляющая теплообмена. Это обусловливает сокращение времени передачи тепла от продуктов сгорания к обрабатываемой в пламенной печи продукции и увеличение производительности тепловой обработки. Сокращение времени нагрева достигает 20%, что для нагреваемых 2360 металлов обеспечивает дополнительное снижение угара, обезуглероживания и наводораживания за счет уменьшения времени тепловой обработки.
Промышленная применимость При использовании предложенных технических решений,
2365 позволяющих при повышенных значениях коэффициентов избытка воздуха получать высокие температуры продуктов сгорания (до 1200 °C и более), обеспечивается существенная экономия топлива. Подогрев воздуха горения на каждые 1000C позволяет получить до 5% экономии топлива. Например, при температуре рабочего пространства печи 125O0C и температуре подогрева
2370 воздуха в регенеративной насадке 10500C экономия составляет 50% по сравнению с использованием неподогретого воздуха.
Использование изобретений обеспечивает также уменьшение обезуглероживания стали без вышеуказанных отрицательных последствий малоокислительного нагрева, проводимого при значениях α, меньших 1,0.
2375 Уменьшение наводораживания при использовании предложенных способа и устройств имеет место при нагреве (плавлении) не только титана, но и других металлов и сплавов, например, магния и алюминия. Сталь также подвержена наводораживанию и снижение ее наводораживания при использовании изобретения играет важную положительную роль для особо
2380 ответственных стальных изделий.

Claims

Формула изобретения
1. Способ тепловой обработки металла (6) в пламенной печи прямого (1) или косвенного нагрева, основанный на сжигании смеси жидкого или
2385 газообразного топлива и нагретого воздуха при определенном значении коэффициента избытка воздуха, отличающийся тем, что сжигание указанной смеси топлива и воздуха производят при значении коэффициента избытка воздуха, превышающем значение 2,0 и устанавливаемом преимущественно в диапазоне до 6,0.
2390 2. Способ тепловой обработки металла (6) в пламенной печи прямого
(1) или косвенного нагрева, основанный на сжигании смеси жидкого или газообразного топлива и нагретого воздуха, включающий нагрев металла до промежуточной температуры, последующий нагрев металла (6) до рабочей температуры и выдержку при рабочей температуре, при этом
2395 сжигание указанной смеси топлива и нагретого воздуха производят, по крайней мере, при нагреве металла (6) до промежуточной температуры, при коэффициенте избытка воздуха, не превышающем значения 2,0, отличающийся тем, что нагрев обрабатываемого металла (6) до рабочей температуры производят при увеличении коэффициента избытка воздуха
2400 до значения, превышающего значение 2,0 и находящегося преимущественно в диапазоне до 6,0, а выдержку при рабочей температуре осуществляют при постоянном или изменяемом значении коэффициента избытка воздуха, превышающем значение 2,0, и находящемся преимущественно в диапазоне до 6,0.
2405 3. Способ сжигания смеси жидкого или газообразного топлива и нагретого воздуха в пламенной печи прямого (1) или косвенного нагрева при определенном значении коэффициента избытка воздуха, отличающийся тем, что сжигание указанной смеси топлива и воздуха производят при значении коэффициента избытка воздуха, превышающем
2410 значение 2,0 и устанавливаемом преимущественно в диапазоне до 6,0.
4. Устройство отопления пламенной печи прямого (1) или косвенного нагрева, включающее отапливаемое пространство (3) с окном (17) вывода продуктов сгорания, по крайней мере, одну горелку (9) для сжигания газового или жидкого топлива в смеси с нагретым воздухом при определенном
2415 соотношении топлива и нагретого воздуха, характеризуемом соответствующим значением коэффициента избытка воздуха, и систему нагрева воздуха и подачи его в каждую горелку в необходимом количестве (33, 20), отличающееся тем, что система нагрева воздуха и подачи его в каждую горелку в необходимом количестве (33, 20) выполнена конструктивно с
2420 обеспечением возможности нагрева и подачи воздуха в количестве, обеспечивающем значение коэффициента избытка воздуха, превышающее значение 2,0 и устанавливаемое преимущественно в диапазоне до 6,0.
5. "Устройство отопления пламенной печи прямого (1) или косвенного нагрева, включающее отапливаемое пространство (3), две горелки (8, 9) для
2425 сжигания газового или жидкого топлива в смеси с нагретым воздухом при определенном соотношении топлива и нагретого воздуха, характеризуемом соответствующим значением коэффициента избытка воздуха, канал (16) подачи газового или жидкого топлива, канал (34) вывода наружу охлажденных продуктов сгорания, систему нагрева воздуха и подачи его в каждую горелку,
2430 включающую канал (33) подачи извне воздуха и две регенеративных насадки (19, 20), каждая из которых имеет внутреннее пространство (21, 22) с двумя вводными-выводными окнами (23, 25 и 24, 26), заполненное слоем теплопередающих элементов определенного объема, и систему (39, 14, 15, 31, 32) управления и коммутации указанных каналов, горелок и регенеративных
2435 насадок, выполненную с возможностью осуществления горелками и регенеративными насадками циклически изменяемых функций, а именно, осуществления каждой из регенеративных насадок (19, 20) в одном цикле работы устройства отопления пламенной печи (1) функции средства для нагрева указанных теплопередающих элементов горячими продуктами
2440 сгорания, в другом цикле - функции средства для нагрева воздуха нагретыми в предыдущем цикле теплопередающими элементами, и осуществления каждой из горелок (8, 9) в одном цикле работы устройства отопления пламенной печи функции горелки, а в другом цикле — функции окна вывода продуктов сгорания из отапливаемого пространства, отличающееся тем, что внутреннее 2445 пространство каждой регенеративной насадки (19, 20) заполнено таким слоем теплопередающих элементов, объем которого соответствует соотношению:
V = K » α » B ь
2450 где: V - объем слоя теплопередающих элементов, заполняющих внутреннее пространство (21, 22) регенеративной насадки (19, 20), м ;
К — коэффициент пропорциональности, зависящий от вида топлива, вида и размера теплопередающих элементов, температуры воздуха и продуктов сгорания во вводных-выводных окнах (23, 25 и 24, 26) регенеративной насадки
2455 (19, 20), длительности цикла работы устройства отопления пламенной печи, ч; α - коэффициент избытка воздуха, выбираемый в зависимости от требуемого режима термической обработки в пламенной печи, превышающий значение 2,0 и устанавливаемый преимущественно в диапазоне до 6,0, безразмерная величина;
2460 B1 - расход топлива (газа или жидкого топлива) на горелку (8, 9) при α = 1 , м3/ч.
6. Устройство отопления пламенной печи прямого (1) или косвенного нагрева, включающее отапливаемое пространство (3), две горелки (8, 9) для сжигания газового или жидкого топлива в смеси с нагретым воздухом при
2465 определенном соотношении топлива и нагретого воздуха, характеризуемом соответствующим значением коэффициента избытка воздуха, и две регенеративных насадки (19, 20), каждая из которых имеет внутреннее пространство (21, 22) с двумя вводными-выводными окнами (23, 25 и 24, 26), заполненное слоем теплопередающих элементов определенного объема,
2470 каждая из горелок (8, 9) через вентиль (14, 15) соединена с каналом (16) подачи газового или жидкого топлива, а также соединена с одним из вводных- выводных окон (25, 26) одной из регенеративных насадок (19, 20), другое вводное-выводное окно (23, 24) каждой насадки (19, 20) соединено с каналом (33) подачи воздуха и с каналом (34) отвода продуктов сгорания через
2475 индивидуальный для каждой насадки трехвходовый перекидной клапан (31, 32) или через общий для обоих насадок четырехвходовый перекидной клапан (136), отличающееся тем, что внутреннее пространство (21, 22) каждой регенеративной насадки (19, 20) заполнено таким слоем теплопередающих элементов, объем которого соответствует соотношению:
2480
V = K « α » Bь
где: V - объем слоя теплопередающих элементов, заполняющих внутреннее пространство (21, 22) регенеративной насадки (19, 20), м3;
2485 К - коэффициент пропорциональности, зависящий от вида топлива, вида и размера теплопередающих элементов, температуры воздуха и продуктов сгорания во вводных-выводных окнах (23, 25 и 24, 26) регенеративной насадки
(19, 20), длительности цикла работы устройства отопления пламенной печи, ч; α - коэффициент избытка воздуха, выбираемый в зависимости от
2490 требуемого режима термической обработки в пламенной печи, превышающий значение 2,0 и устанавливаемый преимущественно в диапазоне до 6,0, безразмерная величина;
B1 - расход топлива (газа или жидкого топлива) на горелку (8, 9) при α = 1, м3/ч.
2495 7. Регенеративная насадка (19, 20) пламенной печи прямого или косвенного нагрева, отапливаемой сжигаемой смесью жидкого или газообразного топлива и нагретого воздуха при определенном соотношении топлива и нагретого воздуха, характеризуемом соответствующим значением коэффициента избытка воздуха, включающая
2500 внутреннее пространство (21, 22) с двумя вводными-выводными окнами (23, 25 и 24, 26), заполненное определенного объема слоем теплопередающих элементов, отличающаяся тем, что внутреннее пространство (21, 22) регенеративной насадки (19, 20) заполнено таким слоем теплопередающих элементов,1 объем которого соответствует соотношению: 2505
V = K « α « Bi,
где: V - объем слоя теплопередающих элементов, заполняющих внутреннее пространство (21, 22) регенеративной насадки (19, 20), м3;
2510 К - коэффициент пропорциональности, зависящий от вида топлива, вида и размера теплопередающих элементов, температуры воздуха и продуктов сгорания во вводных-выводных окнах (23, 25 и 24, 26) регенеративной насадки
(19, 20), длительности цикла работы устройства отопления пламенной печи, ч; α - коэффициент избытка воздуха, выбираемый в зависимости от
2515 требуемого режима термической обработки в пламенной печи, превышающий значение 2,0 и устанавливаемый преимущественно в диапазоне до 6,0, безразмерная величина;
B1 - расход топлива (газа или жидкого топлива), приходящийся на регенеративную насадку (19, 20), при α = I5 м3/ч.
2520 8. Регенеративная насадка (44) пламенной печи прямого или косвенного нагрева, отапливаемой сжигаемой смесью жидкого или газообразного топлива и нагретого воздуха при определенном соотношении топлива и нагретого воздуха, характеризуемом соответствующим значением коэффициента избытка воздуха, включающая
2525 внутреннее пространство, заполненное теплопередающими элементами и соединенное с расположенным под ним поднасадочным пространством (50), причем указанное внутреннее пространство имеет в верхней части одно вводное-выводное окно (57), а указанное поднасадочное пространство имеет другое вводное-выводное окно (53) с запорным клапаном (56), отличающаяся
253Q тем, что заполненное теплопередающими элементами внутреннее пространство выполнено в виде нескольких, по крайней мере, двух, расположенных друг под другом секций (45, 46, 47), каждая из которых, за исключением самой нижней секции, соединена с нижележащей секцией с помощью расположенного между этими секциями дополнительного 2535 поднасадочного пространства (48, 49), каждое из которых . имеет дополнительное вводное-выводное окно (51, 52) с дополнительным запорным клапаном (54, 55), каждая секция (45, 46, 47) внутреннего пространства заполнена определенного объема слоем теплопередающих элементов, суммарный объем которых соответствует соотношению: 2540
Figure imgf000087_0001
где: Vmax — суммарный объем слоев теплопередающих элементов всех секций (45, 46, 47) внутреннего пространства регенеративной насадки (44), м3;
2545 К - коэффициент пропорциональности, зависящий от вида топлива, вида и размера теплопередающих элементов, температуры воздуха и продуктов сгорания во вводных-выводных окнах (51, 52, 53, 57) регенеративной насадки
(44), длительности цикла работы устройства отопления пламенной печи, ч; сtmах - максимальный коэффициент избытка воздуха регенеративной
2550 насадки (44), выбираемый в зависимости от требуемого режима термической обработки в пламенной печи, превышающий значение 2,0 и устанавливаемый преимущественно в диапазоне до 6,0, безразмерная величина;
B1 - расход топлива (газа или жидкого топлива), приходящийся на
2555 регенеративную насадку (44), при α = 1, м3/ч; при этом максимальный коэффициент избытка воздуха регенеративной насадки и коэффициенты избытка воздуха для каждой секции (45, 46, 47) внутреннего пространства регенеративной насадки (44) связаны между собой соотношением:
2560 где CCj — выбранное значение коэффициента избытка воздуха i-й секции внутреннего пространства регенеративной насадки (44), величина 2565 безразмерная; i - порядковый номер секции внутреннего пространства регенеративной насадки (44), принимает значения от 1 до п, причем п равно числу секций внутреннего пространства регенеративной насадки (44); а объем слоя теплопередающих элементов, заполняющих каждую из 2570 секций (45, 46, 47) внутреннего пространства, соответствует соотношению:
Figure imgf000088_0001
где V; - объем слоя теплопередающих элементов i-й секции внутреннего
2575 пространства регенеративной насадки (44), м3; переменная i и члены К, B1 определены выше.
9. Регенеративная насадка (63) пламенной печи прямого или косвенного нагрева, отапливаемой сжигаемой смесью жидкого или газообразного топлива и нагретого воздуха при определенном
2580 соотношении топлива и нагретого воздуха, характеризуемом соответствующим значением коэффициента избытка воздуха, включающая заполненное слоем определенного объема теплопередающих элементов первое внутреннее пространство (64) с двумя вводными-выводными окнами (70, 76), верхнее из которых (76) соединено с верхним вводным-выводным окном (79)
2585 регенеративной насадки (63), а нижнее (70) имеет первый запорный клапан (73), отличающаяся тем, что регенеративная насадка (63) снабжена, по крайней мере, одним дополнительным, заполненным слоем определенного объема теплопередающих элементов, внутренним пространством (65) со своим поднасадочным пространством (68) и с верхним (77) и нижним (71) вводными-
2590 выводными окнами, верхнее (77) из которых соединено с верхним вводным- выводным окном (79) регенеративной насадки (63), а нижнее (71) снабжено дополнительным запорным клапаном (74), при этом суммарный объем слоев теплопередающих элементов всех внутренних пространств (64, 65) регенеративной насадки (63) соответствует соотношению: 2595
Vmax = К • Сtтах * Blr,
где: Vmax - суммарный объем слоев теплопередающих элементов всех внутренних пространств (64, 65) регенеративной насадки (63), м3;
2600 К - коэффициент пропорциональности, зависящий от вида топлива, вида и размера теплопередающих элементов, температуры воздуха и продуктов сгорания во вводных-выводных окнах (70, 76) регенеративной насадки (63), длительности цикла работы устройства отопления пламенной печи, ч; оtmах — максимальный коэффициент избытка воздуха регенеративной
2605 насадки (63), выбираемый в зависимости от требуемого режима термической обработки в пламенной печи, превышающий значение 2,0 и устанавливаемый преимущественно в диапазоне до 6,0, безразмерная величина;
B1 - расход топлива (газа или жидкого топлива), приходящийся на
2610 регенеративную насадку (63), при α = 1, м /ч; при этом максимальный коэффициент избытка воздуха регенеративной насадки (63) и коэффициенты избытка воздуха для каждого внутреннего пространства (64, 65) регенеративной насадки (63) связаны между собой соотношением:
2615
ОСmах = ^1 OCj ,
где ос; - выбранное значение коэффициента избытка воздуха i-го внутреннего пространства регенеративной насадки (63), величина безразмерная; 2620 i - порядковый номер внутреннего пространства регенеративной насадки
(63), принимает значения от 1 до п, причем п равно числу внутренних пространств (64, 65) регенеративной насадки (63); а объем слоя тешюпередающих элементов, заполняющих каждое из внутренних пространств (64, 65), соответствует соотношению: 2625
Vi = K - Oi - Bi,
где Vj — объем слоя теплопередающих элементов i-го внутреннего пространства (64 или 65) регенеративной насадки, м ; 2630 переменная i и члены К, B1 определены выше.
PCT/RU2007/000083 2006-02-26 2007-02-21 Procédés et dispositifs destinés au traitement thermique de métaux WO2007097663A1 (fr)

Priority Applications (11)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BRPI0708293-2A BRPI0708293A2 (pt) 2006-02-26 2007-02-21 métodos e dispositivos para tratamento térmico de metais
EP07747823A EP1995333B1 (de) 2006-02-26 2007-02-21 Metallwärmebehandlungsverfahren und -vorrichtungen
AU2007218345A AU2007218345B2 (en) 2006-02-26 2007-02-21 Metal heat treating methods and devices
CN2007800147485A CN101432449B (zh) 2006-02-26 2007-02-21 金属热处理方法和装置
MX2008010969A MX2008010969A (es) 2006-02-26 2007-02-21 Metodos y dispositivos para el procesamiento termico de metal.
UAA200811585A UA96752C2 (ru) 2006-02-26 2007-02-21 Способ тепловой обработки металлосодержащих изделий в пламенной печи (варианты), способ сжигания смеси жидкого или газообразного топлива и нагретого воздуха в пламенной печи для тепловой обработки металлосодержащих изделий, устройство отопления пламенной печи для тепловой обработки металлосодержащих изделий (варианты), регенеративная насадка пламенной печи для тепловой обработки металлосодержащих изделий (варианты) для осуществленния этих способов
CA002643298A CA2643298A1 (en) 2006-02-26 2007-02-21 Metal heat treating methods and devices
JP2008556272A JP2009528444A (ja) 2006-02-26 2007-02-21 金属熱処理方法及び装置
IL193643A IL193643A (en) 2006-02-26 2008-08-24 METHODS AND DEVICES FOR METAL PROCESSING BY HEAT
US12/197,577 US20110294082A1 (en) 2006-02-26 2008-08-25 Metal heat treating methods and devices
NO20084075A NO20084075L (no) 2006-02-26 2008-09-24 Metallvarmebehandlingsmetoder og innretninger

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006105992 2006-02-26
RU2006105992/02A RU2324745C2 (ru) 2006-02-26 2006-02-26 Способ тепловой обработки металла в пламенной печи прямого или косвенного нагрева (варианты), способ сжигания смеси жидкого или газообразного топлива и нагретого воздуха в пламенной печи прямого или косвенного нагрева, устройство отопления (варианты) и регенеративная насадка (варианты) для осуществления способов

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2007097663A1 WO2007097663A1 (fr) 2007-08-30
WO2007097663A9 true WO2007097663A9 (fr) 2007-10-25

Family

ID=38437622

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2007/000083 WO2007097663A1 (fr) 2006-02-26 2007-02-21 Procédés et dispositifs destinés au traitement thermique de métaux

Country Status (15)

Country Link
US (1) US20110294082A1 (ru)
EP (1) EP1995333B1 (ru)
JP (1) JP2009528444A (ru)
KR (1) KR20090003214A (ru)
CN (1) CN101432449B (ru)
AU (1) AU2007218345B2 (ru)
BR (1) BRPI0708293A2 (ru)
CA (1) CA2643298A1 (ru)
IL (1) IL193643A (ru)
MX (1) MX2008010969A (ru)
MY (1) MY150891A (ru)
NO (1) NO20084075L (ru)
RU (1) RU2324745C2 (ru)
UA (1) UA96752C2 (ru)
WO (1) WO2007097663A1 (ru)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2324745C2 (ru) * 2006-02-26 2008-05-20 Игорь Михайлович Дистергефт Способ тепловой обработки металла в пламенной печи прямого или косвенного нагрева (варианты), способ сжигания смеси жидкого или газообразного топлива и нагретого воздуха в пламенной печи прямого или косвенного нагрева, устройство отопления (варианты) и регенеративная насадка (варианты) для осуществления способов
KR101413182B1 (ko) * 2012-08-09 2014-07-01 한국에너지기술연구원 축열식 순산소 연소 시스템 및 그 연소 시스템을 이용한 연소방법
JP2014074540A (ja) * 2012-10-04 2014-04-24 Chugai Ro Co Ltd 加熱炉の改造方法
FR3038622B1 (fr) * 2015-07-06 2017-08-04 Snecma Procede de traitement thermique d'une preforme en poudre en alliage a base de titane
KR101866962B1 (ko) 2016-09-02 2018-06-22 김보람 원적외선을 이용한 도장 제품의 열처리 방법
KR101691335B1 (ko) 2016-09-02 2017-01-09 김보람 원적외선을 이용한 도장 제품의 열처리 시스템
KR101691336B1 (ko) 2016-09-02 2017-01-09 김보람 원적외선을 이용한 도장 제품의 열처리 시스템
US11519599B2 (en) * 2017-11-08 2022-12-06 Guangdong University Of Technology Opposed-injection aluminum melting furnace uniform combustion system
KR101940459B1 (ko) 2018-08-28 2019-01-18 이재철 금속가공품 열처리방법
CN110047644A (zh) * 2019-05-23 2019-07-23 龙国剑 一种双通道油水冷却一体式节能环保直流电源装置
KR20240043403A (ko) 2022-09-27 2024-04-03 동아대학교 산학협력단 Stb소재의 전기저항 임피던스 전력제어 가열장치

Family Cites Families (50)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2934330A (en) * 1953-04-09 1960-04-26 Metallurg Processes Co Apparatus for producing controlled furnace atmospheres
US2845260A (en) * 1954-04-09 1958-07-29 Metallurg Processes Co Neutral heating with controlled preheat
AT289875B (de) * 1965-07-26 1971-05-10 Biprohut Ofen zur zunderfreien unmittelbaren Erhitzung von Wärmgut
BE702319A (ru) * 1966-08-06 1968-02-05
DE2041127A1 (de) * 1970-08-19 1972-02-24 Koppers Wistra Ofenbau Gmbh Beheizungsverfahren fuer Waermoefen
US3813209A (en) * 1973-02-26 1974-05-28 H Venetta Preheating of metal scrap
US4108594A (en) * 1976-12-06 1978-08-22 Venetta, Inc. Method for fuel/air feed pressure control by stack temperature
AU515705B2 (en) * 1979-03-20 1981-04-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Liquid fuel burner
JPS55155859A (en) * 1979-05-25 1980-12-04 Towa Kogyo Kk Method of waterproofing
US4276835A (en) * 1979-10-04 1981-07-07 Von Roll Ag method for processing sewage sludge
US4272239A (en) * 1979-11-05 1981-06-09 Midland-Ross Corporation Direct heating of heat treat furnace chamber
JPS5723715A (en) * 1980-07-17 1982-02-08 Kawasaki Steel Corp Method to inject fuel gas and burner for uniformly heating furnace of bottom fire type
EP0132584B1 (de) * 1983-07-20 1989-08-23 Ferdinand Lentjes Dampfkessel- und Maschinenbau Verfahren und Anlage zum Vermindern der Schadstoffemissionen in Rauchgasen von Feuerungsanlagen
DE3406956A1 (de) * 1984-02-25 1985-08-29 Messer Griesheim Gmbh, 6000 Frankfurt Verfahren zur herstellung von ziegeln aus kohlenstoffhaltigem ton
US5145361A (en) * 1984-12-04 1992-09-08 Combustion Research, Inc. Burner and method for metallurgical heating and melting
SU1474137A1 (ru) * 1986-12-06 1989-04-23 Государственный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Строительных Материалов И Изделий Сырьева смесь дл изготовлени силикатного кирпича
JPS6455313A (en) * 1987-08-25 1989-03-02 Nippon Kokan Kk Method for controlling combustion in hot stove
US4878480A (en) * 1988-07-26 1989-11-07 Gas Research Institute Radiant tube fired with two bidirectional burners
US5078368A (en) * 1990-05-07 1992-01-07 Indugas, Inc. Gas fired melting furnace
ES2064538T3 (es) * 1990-06-29 1995-02-01 Wuenning Joachim Procedimiento y dispositivo para la combustion de combustible en un recinto de combustion.
US5240494A (en) * 1991-04-25 1993-08-31 Asarco Incorporated Method for melting copper
RU2094721C1 (ru) * 1992-04-17 1997-10-27 Производственное объединение "Ижсталь" Насадка регенератора мартеновской печи
JP2682361B2 (ja) * 1992-12-09 1997-11-26 日本鋼管株式会社 排熱回収型燃焼装置
US5364443A (en) * 1993-12-01 1994-11-15 Alcan International Limited Process for combined decoating and melting of aluminum scrap contaminated with organics
US5520536A (en) * 1995-05-05 1996-05-28 Burner Systems International, Inc. Premixed gas burner
KR100190926B1 (ko) * 1995-12-14 1999-06-01 윤종용 슬라이딩 블록을 갖는 리드프레임 언로딩 장치
CN2272128Y (zh) * 1996-05-20 1998-01-07 汤庆荣 井式热处理炉
JPH1026315A (ja) * 1996-07-08 1998-01-27 Aisin Seiki Co Ltd 触媒燃焼器及び触媒燃焼方法
JP3959773B2 (ja) * 1997-02-28 2007-08-15 Ｊｆｅスチール株式会社 蓄熱式雰囲気ガス加熱方法及び蓄熱式雰囲気ガス加熱装置
JP3887871B2 (ja) * 1997-04-14 2007-02-28 株式会社デンソー 内燃機関の空燃比制御装置
AT404942B (de) * 1997-06-27 1999-03-25 Voest Alpine Ind Anlagen Anlage und verfahren zum herstellen von metallschmelzen
RU2134391C1 (ru) * 1997-11-18 1999-08-10 Зубащенко Роман Вячеславович Способ сжигания топлива в промышленной печи
RU2139944C1 (ru) * 1998-05-27 1999-10-20 Открытое акционерное общество "Череповецкий сталепрокатный завод" Способ отопления печи с камерами предварительного и окончательного нагрева металла и печь для его осуществления
WO1999066261A1 (en) * 1998-06-17 1999-12-23 John Zink Company, L.L.C. LOW NOx AND LOW CO BURNER AND METHOD FOR OPERATING SAME
US6612154B1 (en) * 1998-12-22 2003-09-02 Furnace Control Corp. Systems and methods for monitoring or controlling the ratio of hydrogen to water vapor in metal heat treating atmospheres
EP1126217B1 (en) * 1999-09-01 2005-02-02 Nkk Corporation Heat treating plant, installation method for porous regenerative element, production method for heat treated substance
FR2813893B1 (fr) * 2000-09-08 2003-03-21 Air Liquide Procede de rechauffage de produits metallurgiques
WO2002088402A1 (fr) * 2001-04-26 2002-11-07 L'air Liquide, Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procede pour ameliorer la qualite metallurgique de produits traites dans un four
JP2004018363A (ja) * 2002-06-20 2004-01-22 Nissan Motor Co Ltd 燃料改質装置
US6638061B1 (en) * 2002-08-13 2003-10-28 North American Manufacturing Company Low NOx combustion method and apparatus
US7250151B2 (en) * 2002-08-15 2007-07-31 Velocys Methods of conducting simultaneous endothermic and exothermic reactions
KR20040021243A (ko) * 2002-09-03 2004-03-10 재단법인 포항산업과학연구원 가열로의 버너
SE0202836D0 (sv) * 2002-09-25 2002-09-25 Linde Ag Method and apparatus for heat treatment
UA52557C2 (en) * 2002-10-15 2005-04-15 Open Joint Stock Company Kryvy A method for heating billets in the continuous furnace
JP4457559B2 (ja) * 2003-01-09 2010-04-28 日産自動車株式会社 燃料蒸発装置
CN1259521C (zh) * 2003-07-24 2006-06-14 赵升智 蓄热式煤气辐射管燃烧机
JP4776541B2 (ja) * 2004-09-29 2011-09-21 日本坩堝株式会社 加熱処理装置及び加熱処理方法
RU2324745C2 (ru) * 2006-02-26 2008-05-20 Игорь Михайлович Дистергефт Способ тепловой обработки металла в пламенной печи прямого или косвенного нагрева (варианты), способ сжигания смеси жидкого или газообразного топлива и нагретого воздуха в пламенной печи прямого или косвенного нагрева, устройство отопления (варианты) и регенеративная насадка (варианты) для осуществления способов
US7514033B1 (en) * 2006-05-02 2009-04-07 Honda Motor Co., Ltd. Molten metal level burner output control for aluminum melt furnace
FR2920438B1 (fr) * 2007-08-31 2010-11-05 Siemens Vai Metals Tech Sas Procede de mise en oeuvre d'une ligne de recuit ou de galvanisation en continu d'une bande metallique

Also Published As

Publication number Publication date
EP1995333A4 (de) 2010-01-13
IL193643A0 (en) 2009-05-04
AU2007218345B2 (en) 2011-05-12
BRPI0708293A2 (pt) 2011-05-24
IL193643A (en) 2013-05-30
KR20090003214A (ko) 2009-01-09
EP1995333A1 (de) 2008-11-26
US20110294082A1 (en) 2011-12-01
JP2009528444A (ja) 2009-08-06
RU2324745C2 (ru) 2008-05-20
MX2008010969A (es) 2008-11-27
MY150891A (en) 2014-03-14
UA96752C2 (ru) 2011-12-12
CA2643298A1 (en) 2007-08-30
AU2007218345A1 (en) 2007-08-30
CN101432449A (zh) 2009-05-13
NO20084075L (no) 2008-11-11
CN101432449B (zh) 2010-12-29
EP1995333B1 (de) 2012-08-29
RU2006105992A (ru) 2007-09-20
WO2007097663A1 (fr) 2007-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2007097663A9 (fr) Procédés et dispositifs destinés au traitement thermique de métaux
Trinks et al. Industrial furnaces
CN102878808B (zh) 一种串联工业炉窑
Mohite et al. Optimization of Wall Thickness for Minimum Heat Losses for Induction Furnace
CN202928349U (zh) 一种串联工业炉窑
JP3078434B2 (ja) 加熱設備およびそれを使用した加熱方法
CN101748230B (zh) 高温低氧外燃式热风炉
CN105157019A (zh) 一种焦炉荒煤气火焰炉窑系统
CN209214316U (zh) 一种钢板构建集中用煤气加热反射炉
CN205329129U (zh) 分段式回转窑组
RU2729694C1 (ru) Двухванная отражательная печь для переплава алюминиевого лома
Sverdlin Types of Heat Treating Furnaces
CN88203864U (zh) 固体燃料热处理炉
SU1308817A1 (ru) Обжигова конвейерна машина
RU2210707C2 (ru) Печь с промежуточным подом
RU2335719C2 (ru) Камерная печь
US2420962A (en) Industrial furnace
RU8457U1 (ru) Туннельная печь
RU116613U1 (ru) Термическая печь для обработки изделий
Lazić et al. Analysis of combustion characteristics in a aluminium melting furnace
RU2079079C1 (ru) Способ обжига кусковых материалов в шахтной печи и шахтная печь для обжига кусковых материалов
RU57746U1 (ru) Нагревательная секционная печь скоростного нагрева
RU64628U1 (ru) Протяжная печь с промежуточным комбинированным подом
RU1774959C (ru) Проходна печь дл нагрева металла
SU1223000A1 (ru) Проходна муфельна печь

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2643298

Country of ref document: CA

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 193643

Country of ref document: IL

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: MX/a/2008/010969

Country of ref document: MX

Ref document number: 2008556272

Country of ref document: JP

Ref document number: 2008081436

Country of ref document: EG

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 7396/DELNP/2008

Country of ref document: IN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020087022185

Country of ref document: KR

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2007218345

Country of ref document: AU

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2007747823

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: A20081235

Country of ref document: BY

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2007218345

Country of ref document: AU

Date of ref document: 20070221

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200780014748.5

Country of ref document: CN

ENP Entry into the national phase

Ref document number: PI0708293

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20080826