СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ В ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПЕЧИ
METHOD OF HEAT TREATMENT IN HORIZONTAL FURNACE

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в разных отраслях промышленности, например металлургии, машиностроении, промышленности стройматериалов при нагреве мелких изделий машиностроения под закалку, нормализацию, отпуск и цементацию.
Известен способ термообработки изделий в печи (JP 2007192471, опубл. 11.09.2001), в котором проводят перемещения нагреваемых изделий внутри вращающейся горизонтальной печи с помощью шнекового устройства.
К недостаткам этого способа относятся низкие плотности тепловых потоков к нагреваемому материалу и связанный с этим невысокий коэффициент использования топлива.
Прототипом предложенного изобретения является способ нагрева изделий в печи (RU 2251579, опубл. 10.05.2005), в котором предусмотрен воздушно-факельный нагрев изделий с помощью газовоздушной смеси, при этом факелы расположены перпендикулярно поверхности изделий.
К недостаткам этого способа относятся: существенное снижение плотности теплового потока на выходе из рабочей камеры из-за разбавления продуктов сгорания, поступающих из зоны горения, воздушными струями, атакующими нагреваемую поверхность и снижающими при этом температурный напор; а также существенные потери теплоты с уходящими газами в связи с разбавлением избыточным воздухом и возможность при переходных режимах «замораживания» непрореагировавшего оксида углерода струями холодного воздуха.
В предложенном изобретении достигается технический результат, заключающийся в повышении энергоэффективности способа за счет значительного сокращения подачи избыточного воздуха в методическую зону, увеличении температурного напора при высоких скоростях струй продуктов сгорания, натекающих на нагреваемую поверхность методической зоны печи, и значительное увеличение коэффициента использования топлива в связи с повышенной теплоотдачей в методической зоне при малых коэффициентах избытка воздуха, а также существенное снижение выбросов оксида углерода, догорающего в буферной зоне методической секции. Кроме того, обеспечивается возможность интенсивного нагрева изделий в огневой секции за счет обеспечения равномерного прогрева изделий до пластического состояния при их перемешивании шнековым механизмом в методической секции.
Указанный технический результат достигается следующим образом.
В способе термообработки изделий проводят нагрев изделий при их перемещении вдоль методической и огневой секций печи с помощью шнекового механизма.
При этом нагрев в области огневой секции, примыкающей к зоне выгрузки изделий, проводят с помощью системы мелких факелов с эффектом поверхностного горения на корпусе шнекового механизма.
Систему мелких факелов образуют путем взаимодействия потока газа, подаваемого параллельно стенкам корпуса шнекового механизма, и потока воздуха, подаваемого перпендикулярно стенкам корпуса шнекового механизма.
Нагрев в области методической секции, примыкающей к зоне загрузки изделий, проводят с помощью подачи на поверхность шнекового механизма высокоскоростного потока продуктов сгорания, образующихся в огневой секции.
Способ по предложенному изобретению осуществляется следующим образом.
Через зону загрузки изделий в шнековый механизм, которым снабжена печь, загружаются нагреваемые изделия и с помощью шнека транспортируются вдоль корпуса печи.
В огневой секции печи поток газа, поступающий из системы подачи потока газа и движущийся параллельно поверхности корпуса шнекового механизма, взаимодействует с воздушными струями потока воздуха, поступающего из системы подачи потока воздуха и движущийся перпендикулярно поверхности корпуса печи.
При взаимодействии этих потоков образуется система мелких факелов с эффектом поверхностного горения на корпусе шнекового механизма.
Отработанные дымовые газы из огневой секции поступают в методическую секцию, в которой горячие дымовые газы с большой скоростью направляются на поверхность шнекового механизма. Таким образом достигается существенное повышение теплоотдачи от дымовых газов к нагреваемой поверхности шнекового механизма и повышение коэффициента использования топлива за счет эффективного использования дымовых газов в методической секции при коэффициенте избытка воздуха порядка единицы.
Используемая система нагрева обладает высоким коэффициентом теплоотдачи к нагреваемой поверхности. При этом теплота отработанных продуктов горения эффективно используется в методической секции, существенно повышая коэффициент использования топлива. Применение шнекового механизма позволяет эффективно использовать печь как для нагрева, так и для термообработки, в том числе и химико-термической, например, при подаче вместе с изделиями твердого карбюризатора, равномерно перемешиваемого шнековым механизмом
Способ термообработки изделий, предложенный в изобретении, является высокоэффективной технологией, используемой для нагрева изделий, и позволяет проводить безокислительный нагрев и химико-термическую обработку изделий с использованием различных сред.
Использование струйно-факельного нагрева с эффектом поверхностного горения в огневой секции и последующего струйного нагрева продуктами сгорания в методической секции позволяет существенно повысить коэффициент использования топлива, снизив тепловые выбросы.
Многостадийное сжигание топлива путем многоструйной подачи воздуха в огневой секции существенно снижает концентрацию оксидов азота в дымовых газах, а догорание оксида углерода в буферной зоне методической секции приводит его концентрацию в продуктах сгорания практически к нулю, что приводит к значительному снижению вредных выбросов.