МЕТОДИЧЕСКАЯ НАГРЕВАТЕЛЬНАЯ ПЕЧЬ ТОЛСТОЛИСТОВОГО СТАНА

Полезная модель относится к устройствам для нагрева металла в цехах горячей прокатки и может быть использовано при нагреве слябов на толстолистовых станах.
На таких станах в качестве нагревательных устройств обычно используются методические трех - или четырехзонные печи, причем, последняя (по ходу движения нагреваемых слябов) зона - томильная, из которой нагретые до заданной температуры слябы подаются на прокатный стан. Конструкции существующих нагревательных печей прокатных станов описаны, например, в книге Ю.В.Коновалова и др. "справочник прокатчика", М., "Металлургия", 1977, с.36-40. В боковых стенах печи обычно располагаются технологические окна, позволяющие контролировать положение металла в зонах. Параметры отдельных зон и элементов печи определяются размерами нагреваемых слябов, в т.ч. - их площадью.
Известно устройство для нагрева металла в расплаве с помощью токопроводящей жидкости, помещенной в полые контейнеры, выполняющие роль электроконтактов (см. а.с. СССР №969764 кл. С 21 Д 9/62, опубл. в БИ №40, 1982 г.). Однако это устройство неприемлемо для нагрева слябов.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является многозонная методическая нагревательная печь прокатного стана, описанная в книге В.А.Кривандина и др. "Металлургические печи", М., Металлургия, 1977, с.338-339 и рис.159.
Эта печь содержит последовательно расположенные по ходу движения металла зоны нагрева, одна из которых - томильная, и характеризуется наличием четырех зон нагрева определенных объемов с выполненными на боковых стенах печи технологическими окнами. Недостатком известной печи
являются затруднения с нагревом слябов точно до заданной температуры их выдачи на стан, так как чем больше отклонения от нее, тем больше простои стана и снижение производительности.
Технической задачей настоящей полезной модели является повышение производительности толстолистового стана и снижение на нем производственных затрат.
Для решения этой задачи в методической нагревательной печи, содержащей последовательно расположенные по ходу движения металла зоны нагрева, одна из которых - томильная, с технологическими окнами на боковых стенах печи, при наличии трех зон на технологических окнах ее томильной зоны установлены арочные полые охладители для циркуляции в них воды, при этом внутренняя верхняя часть охладителя выполнена по дуге радиуса R, ширина "b" проема равна 0,17...0,19 максимальной площади F нагреваемого сляба, его высота h=(0,15...0,17)·F, а суммарная площадь внутреннего поперечного сечения вертикальных элементов охладителя составляет (0.095...0,105)·F, наружная ширина охладителя может быть равна (1,60...1.65)·b, а его наружная высота - (1,55...1,60)·h и величина R=(0,95-1,05)·h.
Приведенные соотношения параметров охладителя получены опытным путем и являются эмпирическими.
Сущность заявляемого технического решения заключается в оснащении технологических окон томильной зоны трехзонной методической печи охладителями оптимальной конструкции с циркулирующей в них водой, что позволяет не только регулировать температуру выдачи слябов в необходимых пределах, но и контролировать положение слябов в томильной зоне печи. В результате этого улучшается ритмичность прокатки толстых листов, что повышает производительность стана и сокращает производственные затраты.
Действительно, как было отмечено выше, одним из определяющих факторов параметров и результатов нагрева слябов является их площадь, т.е. произведение ширины слябов на его длину. Очевидно, для обеспечения
максимальной производительности печи следует ориентироваться на максимальные размеры слябов (и их площадь), а также периодически осуществлять контроль их положения в наиболее важной (томильной) зоне печи. Наличие дополнительного охладителя на технологических окнах этой зоны позволяет, во-первых, чаще и более точно контролировать положение слябов в печи и, во-вторых, при необходимости - через упомянутые окна осуществлять некоторые перемещения движущегося сляба, избегая, тем самым, его застревания на подине печи.
Конструкция предлагаемой методической печи (ее томильной зоны) схематично показана на фиг.1, а полого арочного охладителя - на фиг.2.
На определенном расстоянии от подины 1 и свода 2 томильной зоны (см. фиг.1) в боковых стенах печи выполнены арочные технологические окна 3, обрамленные также арочными полыми охладителями 4 с циркулирующей в них проточной водой. Стрелкой показано направление движения нагреваемого сляба 5.
Выполненный из листовой стали охладитель (см. фиг.2) имеет арочную внутреннюю часть 6, с высотой h, изогнутую по дуге радиуса R=(0,95...1.05)·h, где h=0,15...0,17 максимальной площади F нагреваемого сляба. Наружная ширина охладителя В=(1,60...1,65)·b, а его наружная высота Н=(1,55...1,65)·h суммарная площадь внутреннего поперечного сечения вертикальных элементов 7 охладителя, т.е. fc=2b'·b"=(0,095...0,105)·F.
Внутренняя верхняя часть 6 охладителя выполнена дугообразной для улучшения стока с нее охлаждающей воды в его элементы 7, а также для максимального приближения к арочной поверхности окон.
Опытную проверку заявляемого объекта осуществляли на трехзонной методической печи толстолистового стана 2350 ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат".
С этой целью на технологических окнах томильной зоны печи для нагрева слябов дополнительно установили охладители предлагаемой конструкции с вариациями их размеров, а также охладители предлагаемых
оптимальных размеров, но с водоохлаждаемыми трубами внутри. Результаты опытов оценивали по производительности печи (и стана) и затратам на ее эксплуатацию.
Наилучшие показатели (максимальная производительность при наименьших производственных затратах) получены для печи с рекомендуемыми параметрами полых охладителей на технологических окнах томильной зоны. Отклонения от оптимальных параметров ухудшали достигнутые показатели.
Так, выполнение внутренней верхней части охладителей плоской ухудшало охлаждение окон, что затрудняло наблюдение за слябами и их регулировку, равно как и изменение радиуса дуги этой части -R<0,17F и R>0,19F (при большом радиусе возрастали также габариты охладителя). При высоте h>0,15F - возрастал расход воды (и ее давление), а при h>0,17F охлаждение окон было недостаточным.
Уменьшение площади внутреннего сечения вертикальных элементов fc также ухудшало охлаждение окон, а при fc>0,105·f увеличивались размеры охладителя без улучшения его функции. Минимальные наружные размеры охладителя (В и Н) Определяются заданной площадью технологических окон, а максимальные размеры - затратами на его изготовление. Использования охладителей с трубами внутри не улучшило эксплуатацию печи, но значительно повысило производственные затраты.
Отсутствие охладителей на окнах томильной зоны (что характерно для печи, взятой в качестве ближайшего аналога - см. выше) ухудшило эксплуатацию печи и снизило ее производительность почти на 15%. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущества перед известным объектом.
По данным технико-экономических исследований, проведенных в ОАО "ММК", использования предлагаемой печи для нагрева слябов на
толстолистовых станах повысит их производительность не менее, чем на 8% с одно временным снижением затрат на 15%
Пример конкретного выполнения
2
Трехзонная методическая печь для нагрева слябов имеет вид, показанный на фиг.1 и фиг.2. максимальные размеры слябов для стана "2350", нагреваемых в печи; масса - 6,4 т, толщина - 260 мм, ширина - 1,64 м, длина - 1,96 м (т.е. F≈3,2i). Длина пода томильной зоны (см. фиг.1): l=4,73i, максимальная высота Нn=1,25i.
Размеры полого охладителя окна (см. Фиг.2): b=0,18·F=0,18·3,2≈0,58i;
h=0,16·F=0,16·3,2≈0,51i R=h=0,51i;
В=1,63·b=1,63·0,58≈0,94i;
Н=1,58·h=1,58-0,51≈0,805i;
2
Fc=2b'·b"≈0,1F=0,1·3,2=0,32i, т.е. b'=0,15i и b"=0,11i.
Охладитель изготовлен из листовой стали толщиной δ=10ii.