ПРОТЯЖНАЯ ПЕЧЬ С ПРОМЕЖУТОЧНЫМ КОМБИНИРОВАННЫМ ПОДОМ

Полезная модель относится к металлургии железа, в частности, к печам мало- и безокислительного нагрева металлопродукции, например проволоки, и может быть использована на металлургических и машиностроительных заводах.
Известны печи по патентам РФ №1570311 и 2139444 (C 21 D 1/52, 9/56, F 27 В 9/28), содержащие последовательно размещенные камеры предварительного нагрева, окончательного нагрева и выдержки металла при заданной температуре, разделенные по высоте на параллельные зоны высокотеплопроводным промежуточным подом, выполненным в виде секций, установленных на начальном участке камеры предварительного нагрева и полностью в камере окончательного нагрева с зазорами по длине печи. В конце камеры предварительного нагрева под промежуточным подом установлен рекуператор для нагрева первичного воздуха, подаваемого на горение. В боковых стенах камеры окончательного нагрева над промежуточным подом установлены горелки для неполного сжигания природного газа, снабженные стандартными огнеупорными горелочными камнями, а под ним - сопла для дожигания продуктов неполного сгорания вторичным воздухом.
На печах малоокислительного нагрева металлопродукции, как правило, устанавливают горелки с незавершенным предварительным смешением природного газа и воздуха, например типа ГНП конструкции института «Теплопроект». Длина стандартных горелочных камней этих горелок практически определяет толщину футеровки боковых стен печи. Эксплуатация печей показывает, что при таком исполнении толщина боковой футеровки занижена. Это приводит к повышенным потерям тепла теплопроводностью через кладку и снижению эффективности использования топлива. Кроме того, металлопродукция, например нитки проволоки, протягиваемые у боковых стен в камере выдержки подстывают, что приводит к ухудшению их физико-механических свойств. Секции промежуточного пода этой печи по всей длине выполнены из дорогостоящей жаростойкой стали, например марки Х23Н19С2Л, что технически и экономически оправдано только для камеры окончательного нагрева с наиболее высокими технологическими температурами. Поэтому актуальной является задача снижения стоимости промежуточного пода.
Наиболее близкой к предлагаемой является печь с промежуточным подом по патенту РФ №2210707, опубл. в бюл. №23, 20.08.03 г.(F 27 В 9/30, С 21 D 9/56, F 27 D 1/02). Эта печь отличается тем, что для удешевления и повышения стойкости промежуточный под выполнен комбинированным. В
камерах предварительного нагрева и выдержки секции промежуточного пода изготовлены из стойкого к ударным нагрузкам материала, а в камере окончательного нагрева - из высокотеплопроводной керамики. Для этих печей также характерны, описанные выше недостатки, связанные с недостаточной толщиной боковой футеровки печи. Однако комбинированное выполнение пода позволяет снизить его стоимость.
В отличие от технического решения по патенту РФ 2210707 комбинированный под в камерах предварительного нагрева 1 и выдержки 3 выполнен из секций, изготовленных из жаростойкого чугуна, например марки ЧС 5Ш по ГОСТ 7769-82, а в камере окончательного нагрева 2 - из жаростойкой стали, например марки Х23Н19С2Л по ГОСТ977-88. Удешевление промежуточного пода 4 при одинаковом конструктивном исполнении секций из указанных материалов не является очевидным, так как жаростойкая огнеупорная керамика, например карбид кремния, дороже указанной марки стали, которая в свою очередь дороже жаростойкого чугуна. Относительно срока службы секций из карбида кремния следует отметить, что их жаростойкость и теплопроводность выше чем у жаростойких сталей, но для многократного использования их использовать не удается. Это объясняется тем, что в процессе эксплуатации каналы секций забиваются окалиной. Очистить при остановке печей чугунные и стальные секции удается, а керамические секции, как правило, раскалываются. Именно поэтому при постановке технической задачи критерием являлась не стойкость, а срок службы секций, учитывающий возможность многократного их использования, а в конечном итоге существенного уменьшения затрат на замену.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение эффективности использования топлива, качества металлопродукции и срока службы секций промежуточного пода при снижении их стоимости.
Решение поставленной задачи достигается тем, что стандартные горелочные камни снабжены дополнительными насадками, толщина боковой футеровки печи увеличена на их длину, а секции промежуточного пода по всей длине печи полностью выполнены из стойкого к ударным нагрузкам материала. Решение поставленной задачи достигается также тем, что в камерах предварительного нагрева и выдержки секции промежуточного пода выполнены из жаростойкого чугуна, а в камере окончательного нагрева - из жаростойкой стали.
На чертеже изображена предлагаемая печь с промежуточным комбинированным подом. Фиг.1 соответствует продольному разрезу печи. Печь содержит последовательно размещенные камеру 1 предварительного нагрева, камеру 2 окончательного нагрева и камеру 3 выдержки. Печь по высоте разделена промежуточным комбинированным подом 4. Он выполнен из секций установленных с зазорами по длине на начальном участке камеры 1 и полностью в камере 2. После начального участка в камере 1 и полностью в камере 3 секции пода 4 установлены без зазоров. В конце камеры 1 перед
камерой 2 под подом 4 установлен рекуператор 5 для нагрева первичного воздуха, а в камере 2 над 4 установлены горелки 6 для неполного сжигания природного газа первичным воздухом, а под подом 4 - сопла 7 для подачи вторичного воздуха на дожигание продуктов неполного сгорания. На фиг.2 представлен разрез (А-А) камеры 2 по оси установки горелок 6, расположенных по боковым сторонам в шахматном порядке относительно друг друга. Сопла 7 установлены в шахматном порядке относительно горелок. Горелки снабжены стандартными горелочными камнями 8 и дополнительными насадками 9, что позволило увеличить толщину боковых стен всей футеровки печи и за счет этого существенно снизить потери тепла теплопроводностью через кладку в окружающую среду, а именно эта расходная статья потерь является наибольшей в тепловом балансе протяжных печей, поэтому расход топлива предлагаемой печи существенно ниже чем у ее аналогов.
Выше указано, что на печах малоокислительного нагрева, как правило, устанавливают горелки с незавершенным предварительным смешением природного газа и воздуха, например типа ГНП института «Теплопроект». Дополнительные насадки позволяют увеличить предварительное смешение газа и воздуха перед выходом продуктов неполного сгорания в рабочее пространство камеры 2 и обеспечить меньшее окисление металлопродукции за счет улучшения качества малоокислительной атмосферы. Кроме того, в камерах 3 выдержки аналогов предлагаемой печи, например в протяжных печах для термообработки проволоки, наблюдается подстывание отдельных ниток, протягиваемых через каналы промежуточного пода 4, в непосредственной близости от боковых стен, что приводит к ухудшению механических свойств металлопродукции. Утолщение боковой футеровки печи позволяет решить эту проблему. Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет не только снизить расход топлива, но и улучшить качество металлопродукции.
На начальном участке камеры 1 установлен рекуператор 10 для нагрева вторичного воздуха, а за ним дымовая труба 11. При развитой поверхности рекуператора 5 и удлиненной камере 1 рекуператор 10 не всегда целесообразно устанавливать, так как чрезмерное охлаждение уходящих продуктов сгорания может привести к конденсации водяных паров и снижению стойкости секций промежуточного пода 4 на начальном участке 1. Установка рекуператора 5 является обязательной, так как нагрев первичного воздуха подавляет образование сажистого углерода в продуктах неполного сгорания, что способствует улучшению качества их химического состава и снижению окисления металлопродукции. Все камеры печи снабжены съемным сводом 12.
Предлагаемая полезная модель протяжной печи с промежуточным комбинированным подом внедрена на агрегате №12 сталепроволочного цеха №1 ОАО «Северсталь - метиз» Череповецкий завод. В результате внедрения получен значительный экономический эффект.