РЕГЕНЕРАТИВНЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ КОЛОДЕЦ
REGENERATIVE SOAKING PIT

Изобретение относится к металлургической промышленности, а именно к устройствам для нагрева слитков металла перед прокаткой.
Известна печь с кольцевым подом, в которой заготовки, лежащие неподвижно на вращающемся поду, вместе с подом проходят все необходимые зоны нагрева и выдаются через окно выдачи. Угол между осями окон загрузки и выдачи составляет 28°. Заготовки, пойдя 332° полного оборота пода, нагреваются до необходимой температуры, то есть время полного оборота пода равно времени нагрева заготовки (Кривандин В.А., Егоров А.В. Тепловая работа и конструкции печей черной металлургии. - М.: Металлургия, 1989. 462 с).
Недостатком указанной печи с кольцевым подом является неравномерность тепловых потоков и нагрева боковых поверхностей заготовок. На боковые поверхности заготовок, обращенных к боковой стене, падают тепловые потоки от факела и стены, на боковые поверхности заготовок, обращенных к оси симметрии печи, падают только тепловые потоки от факела, вследствие чего поверхности, обращенные к стене, нагреваются быстрее поверхностей, обращенных к оси симметрии печи.
Известен также регенеративный нагревательный колодец, состоящий из камеры, выполненной в форме прямоугольного параллелепипеда, ограниченной футерованными стенами и снабженной перемещающейся крышкой, блоков регенераторов, примыкающих к камере напротив друг друга со стороны задней и фронтальной стен. Блок регенераторов включает газовый и воздушный регенераторы, а также камеру смесеобразования (Макаров А.Н., Дунаев А.Ю. Расчет теплообмена в регенеративном нагревательном колодце // Промышленная энергетика. - Энергетика. - 2004. - №10 - С.49-53).
Недостатком данного регенеративного нагревательного колодца является неравномерность нагрева слитков по длине колодца (интенсивность нагрева у крайних и средних слитков отличается в 1,5 раза), а также существенная неравномерность нагрева всех боковых сторон слитков и каждой боковой стороны по высоте. На теплообмен в нагревательном колодце существенное влияние оказывает излучение стен, которое составляет 50-60% суммарных тепловых потоков, падающих на боковые стороны слитков. Наиболее равномерно распределены суммарные тепловые потоки по поверхности сторон, обращенных к боковым стенам печи, в отличие от тепловых потоков, направленных снизу, посредине и сверху. Суммарные тепловые потоки на боковые стороны слитков, обращенных к продольной оси симметрии, в 1,2 раза внизу и в 4 раза наверху меньше тепловых потоков по боковым сторонам слитков, обращенных к боковой стене печи. Такая неравномерность приводит к дополнительным затратам времени, идущего на выдержку слитков в камере колодца до их полного прогрева до необходимой температуры, а также к дополнительному расходу топлива, снижению производительности нагревательного колодца.
Известно изобретение - печь для термообработки изделий (SU 827938, Кл. F27B 9/16, 1981 г.), состоящая из футерованной камеры с нагревателями, подом с приводами и столами, имеющими возможность вращения вокруг своей оси. При этом один из столов расположен соосно поду, другие - по окружности, а контактирующие цилиндрические поверхности столов и внутренних стенок камеры выполнены зубчатыми.
Однако в известной печи при постоянном вращении столов (дисков) в течение всего времени нагрева значительно увеличивается расход энергии на привод. Время нагрева изделий в регенеративном нагревательном колодце составляет 4-6 часов, и постоянная работа привода вращения столов (дисков) приводит к значительному потреблению энергии. В заявленном колодце предложено три поворота столов (дисков) на 90° за все время нагрева слитков, при этом время работы привода составит 6-8 минут и позволит сэкономить значительное количество энергии по сравнению с режимом непрерывной работы привода по противопоставленной печи для термообработки изделий в течение 4-6 часов.
Прототипом изобретения является нагревательная печь непрерывного действия (SU 559974, Кл. C21D 9/00, 1977 г.), включающий футерованный корпус с подвижным дном, при этом под снабжен столами (дисками) с приводами вращательного и вертикального возвратно-поступательного движения.
Однако данное перемещение столов является неконтролируемым, т.к. при вращении столов (дисков) во время перемещения плиты и с последующим опусканием и прекращением вращения столов (дисков) и перемещением плиты с продолжением нагрева под мощные суммарные тепловые потоки стен и нагревателей могут попасть те же поверхности изделий, которые находились под этим излучением в исходном положении. В этом случае необходимый эффект повышения равномерности нагрева изделий не будет достигнут, так как поверхности изделий, обращенные к продольной оси симметрии печи, когда поверхность одного изделия расположена напротив поверхности другого изделия, находятся постоянно на максимальном удалении от стен и нагревателей и получают меньшие тепловые потоки, чем поверхности, обращенные к стенам и нагревателям.
Задачей изобретения является разработка устройства, обеспечивающего возможность равномерного прогревания всех боковых поверхностей слитков.
Техническим результатом является повышение производительности и сокращение времени прогрева слитков.
Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что в регенеративном нагревательном колодце, состоящем из футерованной камеры с подом, футерованных дисков, имеющих возможность вращения вокруг своей оси с помощью привода, согласно изобретению футерованная камера выполнена в форме прямоугольного параллелепипеда, а футерованные диски расположены в два ряда параллельно стенам камеры, при этом привод выполнен с возможностью обеспечения поворота футерованных дисков на 90°. Кроме того, футерованные диски установлены по четыре в каждом ряду. Колодец снабжен перемещающейся крышкой и блоком регенераторов, примыкающих к камере колодца со стороны задней и фронтальной стен камеры.
Обеспечение возможности поворота футерованных вращающихся вокруг вертикальных осей дисков на 90° создает условия поочередного попадания под излучение боковых стен всех сторон слитков, что гарантирует равномерность их нагрева, а следовательно, приводит к уменьшению времени нагрева слитков, повышению производительности, снижению расхода топлива.
Устройство поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема регенеративного нагревательного колодца, на фиг.2 - вид сверху.
Регенеративный нагревательный колодец состоит из камеры 1 в форме прямоугольного параллелепипеда с перемещающейся крышкой 2. Камера 1 образована футерованными задней стеной 3, боковыми стенами 4, фронтальной стеной 5 и подом 6. К камере 1 со стороны фронтальной стены 5 и задней стены 3 примыкают два яруса блоков 7 регенераторов, которые содержат воздушные регенераторы 8, газовые регенераторы 9 и камеры 10 смесеобразования. Камеры 10 смесеобразования соединены с камерой 1 колодца технологическими отверстиями 11 и 12. Под 13 камеры 1 выполнен в виде футерованной платформы, на которой установлены, с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, футерованные диски 14. При этом восемь дисков 14 расположены в два продольных ряда по четыре диска 14 в каждом ряду. Камера 1 колодца разбита на четыре зоны I, II, III и IV (фиг.2) нагрева. На вращающиеся с помощью электродвигателя 15, связанного с редуктором 16 и длинным валом 17, диски 14 установлены слитки 18 с боковыми гранями 19, 20, 21 и 22. Из технологических отверстий 11 и 12 в камеру 1 направлен факел 23. Факел 23 имеет температурные зоны 24 с температурой 1500°С, зону 25 с температурой 1400°С и область 26 с температурой 1300°С (фиг.1).
Регенеративный нагревательный колодец работает следующим образом.
Нагреваемые слитки 18 устанавливают в камеру 1 колодца на вращающиеся футерованные диски 14. Работа регенеративного нагревательного колодца происходит в четыре периода.
В первом периоде камера 1 со слитками 18 находятся под равномерно распределенными по высоте суммарными тепловыми потоками от боковых стен 4 и факела 23, в результате чего нагреваются боковые грани 19 слитков 18, обращенных к боковым стенам 4 печи.
После равномерного нагрева боковых граней 19 слитков 18 и достижения ими определенной технологической температуры начинается второй период нагрева слитков 18. Вращающиеся футерованные диски 14 с помощью редуктора 16, длинного вала 17 и электродвигателя 15 поворачиваются вокруг своей вертикальной оси на угол 90°, и под равномерные и более мощные суммарные тепловые потоки попадают боковые смежные боковые грани 20 слитков 18.
После нагрева боковых граней 20 слитков 18 и достижения ими определенной технологической температуры начинается третий период нагрева, а затем четвертый, аналогичный по характеру воздействия на боковые грани 21 и 22 слитков 18. Таким образом, боковые грани 19, 20, 21 и 22 слитков 18 периодически попадают под равномерные мощные суммарные тепловые потоки, включающие в себя излучение боковых стен 4, факела 23 и конвективный поток от факела 23, что приводит к равномерному нагреву всех боковых сторон 19-22 и выравниванию температуры по объему слитков 18. Более равномерное распределение температуры по объему слитков 18 значительно уменьшает общее время их нагрева до установленной температуры, повышает производительность регенеративного нагревательного колодца, снижает расход топлива.
В настоящее время изобретение находится на стадии технического предложения.