/
Автор: Ладыгичев М.Г. Гусовский В.Л. Усачев А.Б.
Теги: взрывчатые вещества топлива энергетика машиностроение справочник теплотехника термическая обработка промышленные печи
ISBN: 5-217-03075-5
Год: 2007
Текст
В. Л. Гусовский, М. Г. Ладыгичев, А. Б. Усачев
СОВРЕМЕННЫЕ
НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ
И
ТЕРМИЧЕСКИЕ ПЕЧИ
(конструкции и технические характеристики)
СПРАВОЧНИК
Под редакцией А.Б. Усачева
«Теплотехник»
Москва, 2007
УДК 662 9 (083)
ББК31 391
Н67
ГусовскийВ Л,ЛадыгичевМ Г,УсачевА Б Современные нагреватель-
ные и термические печи (конструкции и технические характеристики): Справочник /
Под ред А Б Усачева - М «Теплотехник», 2007 - 656 с
Даны основные положения разработки и выбора промышленных печей, включая системы
транспортирования металла, отопления, автоматизации и утилизации тепла Приведены
современные типы печей и их элементов горелочных устройств, радиационных труб, огне-
упорной футеровки, рекуператоров, устройств для охлаждения и сушки Описаны принци-
пы действия и конструкции механического оборудования печей с шагающим подом и бал-
ками, кольцевых, конвейерных и протяжных печей, печных рольгангов, а также механиз-
мов для обслуживания печей
Показаны способы существенного снижения расхода топлива на действующих печах, ис-
пользуя современные горелочные устройства и огнеупорные материалы
Рассчитан на инженерно-технических работников проектных, исследовательских и нала-
дочных организаций, металлургических и машиностроительных заводов, а также на спе-
циалистов всех отраслей промышленности, в которых применяют печи и сжигают газооб-
разное или жидкое топливо Может быть полезен преподавателям и студентам вузов и тех-
никумов соответствующей специализации
Ил 476 Табл 161 Библиогр список 54 назв
Работа предоставлена в авторской редакции
Справочное издание
Гусовский Виктор Львович
Ладыгичев Михаил Григорьевич
Усачев Александр Борисович
СОВРЕМЕННЫЕ НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ И ТЕРМИЧЕСКИЕ ПЕЧИ
(конструкции и технические характеристики)
Компьютерная верстка И В Васильев
Корректор Е С Павлова
Лицензия ПР № 080003 от 12 05 96
ISBN 5-217-03075-5
Сдано в набор 02 11 06 Подписано к печати 19 12 06 Формат 70x100 1/16 Бумага офсет-
ная Печать офсетная Усп.печ л 53,3 Услкр-отт 53,3 Уч-изд л 51 17
Тираж 1000 экз (2-й з-д 800 экз) Заказ № 5097
Отпечатано с оригинал-макета в ППП «Типография «Наука»
121099, Москва, Шубинский пер , 6
ISBN 5-217-03075-5 (2-й з-д) © Гусовский В Л , Ладыгичев М Г , Усачев А Б , 2007 г
© «Теплотехник», 2007 г
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение...................................... .......... 9
Глава 1. Нагревательные колодцы..................................11
1.1. Область применения нагревательных колодцев.............11
1.2. Особенности тепловой работы нагревательных колодцев....11
1.3. Типы нагревательных колодцев...........................12
1.4. Регенеративные нагревательные колодцы..................13
1.5. Рекуперативные нагревательные колодцы с отоплением
из центра подины........................................15
1.6. Рекуперативные нагревательные колодцы с отоплением
одной верхней горелкой..................................19
1.7. Сравнение типов нагревательных колодцев................21
1.8. Отделение нагревательных колодцев......................22
Глава 2. Методические печи..................................... 26
2.1. Область применения и характеристика нагреваемого металла
в методических печах....................................26
2.2. Транспортирование заготовок в методических печах.......31
2.3. Тепловой и температурный режимы методических печей.....33
2.4. Системы отопления и автоматического регулирования
методических печей......................................37
2.5. Конструкция методических печей.........................42
2.5.1. Основные типы методических печей.................42
2.5.2. Рабочее пространство методических печей..........55
2.6. Расположение методических печей в цехе.................74
Глава 3. Проходные печи..........................................76
3.1. Общая характеристика проходных печей...................76
3.2. Системы отопления и автоматического регулирования
проходных печей.........................................77
3.3. Печи с роликовым подом .. 83
3.4. Секционные печи... 104
3.5. Конвейерные печи.......................................112
3.6. Проходные печи с шагающим подом
или с шагающими балками.................................134
3.7. Проходные толкательные печи...........................123
3.8. Кольцевые печи.........................................130
3
Глава 4. Протяжные печи .................................... 134
4.1. Область применения и общая характеристика протяжных печей .134
4.2. Режимы обработки и схемы протяжных печей..............135
4.2.1. Протяжные печи для рекристаллизационного отжига..135
холоднокатаной полосы из малоуглеродистой стали
(жести)..........................................135
4.2.2. Протяжные печи агрегатов покрытий...............137
4.2.3. Протяжные печи для закалки полосы
из нержавеющей стали.............................151
4.2.4. Протяжные печи для термической обработки
и обезуглероживания полосы
из электротехнической стали......................156
4.2.5. Протяжные печи для нормализации и отжига
горячекатаной полосы из углеродистой
и легированной стали.............................160
4.2.6. Многониточные протяжные печи... 169
4.3. Компоновка и конструкция протяжных печей 174
4.3.1. Компоновка протяжных печей..... 174
4.3.2. Камеры нагрева протяжных печей ... 175
4.3.3. Камеры выдержки и регулируемого охлаждения
протяжных печей........................................178
4.3.4. Камеры ускоренного охлаждения протяжных печей...181
4.4. Автоматическое регулирование нагрева
и охлаждения в протяжных печах.............................182
4.5. Питание протяжных печей газом контролируемого состава.183
Глава 5. Колпаковые печи........................................185
5.1. Область применения и основные типы колпаковых печей...185
5.2. Тепловая работа колпаковых печей......................187
5.3. Технология термической обработки в колпаковых печах...187
5.4. Система отопления и охлаждения садки
в колпаковых печах.........................................189
5.5. Колпаковые печи для отжига рулонов полосы.............192
5.6. Колпаковые печи различного назначения.................202
5.7. Система автоматического регулирования колпаковых печей .204
5.8. Организация циркуляции газа в колпаковых печах........208
5.9. Устройства для ускоренного охлаждения садки
в колпаковых печах.........................................213
5.10. Параметры и компоновка отделения колпаковых печей....214
Глава 6. Огнеупоры для нагревательных и термических печей.......224
6.1. Огнеупорная кладка нагревательных колодцев............224
6.2. Огнеупорная кладка нагревательных и термических печей.227
6.3. Огнеупорные материалы для рекуператоров
нагревательных печей.......................................233
4
6.4. Конструирование узлов кладки общего применения........237
6.4.1. Толщина швов....................................237
6.4.2. Перевязка кладки стен t 237
6.4.3. Кладка выстилки пода 238
6.4.4. Температурные швы ... 241
6.4.5. Отверстия в кладке стен 245
6.5. Конструирование фасонных огнеупорных изделий..........247
6.6. Размеры кирпичной кладки............................. 256
6.7. Расход материалов на 1 м3 кладки..................... 258
6.8. Кладка окон.......................................... 263
6.9. Арочные и купольные своды.. 264
6.10. Подвесные своды..................................... 298
6.10.1. Подвесные своды из ребристых кирпичей..........299
6.10.2. Подвесные своды из кирпичей с одним ребром......301
6.10.3. Подвесные своды из гладких кирпичей
с индивидуальной подвеской............................310
6.10.4. Подвесные своды других конструкций.............318
6.11. Кладка боровов.......................................321
Глава 7. Горелочные устройства и нагреватели....................331
7.1. Горелки без предварительного смешения................334
7.1.1. Горелки типа “труба в трубе”....................334
7.1.2. Горелки с широким диапазоном изменения
коэффициента расхода воздуха типа ДШ..................342
7.2. Горелки с улучшенным смешением........................345
7.2.1. Горелки турбулентные типа ГТН.. 345
7.2.2. Горелки для природного газа типа ГНП 348
7.2.3. Горелки дутьевые унифицированные типа ГДУВ.......349
7.2.4. Горелки радиационные типа ГР и ГРВ 357
7.2.5. Плоскопламенные горелки типа ГПП................365
7.2.6. Горелки с излучающей чашей типа ГВИЧ............371
7.2.7. Скоростные горелки типа СВП.....................371
7.2.8. Горелки с переменным избытком воздуха типа ПИВ.373
7.2.9. Горелки скоростные типа ПИВс....................378
7.2.10. Горелки типа ГГВ...............................378
7.2.11. Горелки с переменным избытком воздуха типа ГТПЦ.380
7.2.12. Горелка ГД-1 ................................. 385
7.3. Горелки с предварительным смешением...................386
7.3.1. Инжекционные горелки типа Н.....................386
7.3.2. Инжекционные горелки типа П.....................392
7.3.3. Инжекционные горелки типа В и ВП................398
7.3.4. Инжекционные горелки типа ИУ....................402
7.3.5. Инжекционно-атмосферные горелки типа ИА.........408
7.3.6. Скоростные горелки типа ГВ......................410
7.3.7. Горелка полного предварительного смешения
для безокислительного нагрева.........................412
5
7.3.8. Скоростные горелки типа ГГПС
для безокислительного нагрева.........................414
7.3.9. Горелочный блок патентировочной печи.............417
7.3.10. Горелка для камер скоростного нагрева полосы....419
7.3.11. Горелочное устройство ГМП-200 печи
скоростного струйного нагрева........................420
7.4. Форсунки для жидкого топлива.........................422
7.4.1. Форсунки высокого давления с двойным
распиливанием типа ФВД...............................422
7.4.2. Короткофакельные форсунки системы Карабина
типа ФК..............................................427
7.4.3. Пневматические форсунки ВНИИМТ................428
7.4.4. Форсунки низкого давления конструкции Стальпроекта .. 430
7.5. Газомазутные горелки.................................434
7.5.1. Горелки типа ГКВГ...... 434
7.5.2. Горелки типа КГМГ-А.... 438
7.5.3. Комбинированные горелки ВНИИМТ................442
7.5.4. Газомазутные горелки типа ГМР.................444
7.5.5. Горелки Теплопроекта типа ГМП.................445
7.6. Радиационные трубы.................................. 448
7.6.1. Тупиковые радиационные трубы типа ТРТ.........449
7.6.2. Тупиковые радиационные трубы типа ТРР.........455
7.6.3. Тупиковые радиационные трубы типа ТРН.........462
7.6.4. U-образные радиационные трубы
с горелкой ВНИИМТ-Стальпроект........................463
7.6.5. U-образные радиационные трубы типа ТРУ........469
7.6.6. U-образные радиационные трубы типа ТРУН.......471
7.6.7. U-образные радиационные трубы низкого давления
типа РТН............................................ 473
7.6.8. W-образная радиационная труба.................474
7.7. Электрические нагреватели..... 475
7.8. Огнеупорные горелочные туннели .. 487
7.8.1. Огнеупорные горелочные блоки для горелок
типа ДВЕ и ДНБ........................................489
7.8.2. Огнеупорные горелочные блоки для горелок
типа ДВС и ДНС........................................489
7.8.3. Огнеупорные горелочные блоки для горелок типа ГНП ... 494
7.8.4. Огнеупорные горелочные блоки для горелок
типа ГРиГРВ...........................................495
7.8.5. Огнеупорные горелочные блоки для горелок типа ГПП ... 496
7.8.6. Горелочный туннель для инжекционных горелок......497
7.8.7. Огнеупорные горелочные блоки для инжекционных
горелок с диаметром носика до 100 мм..................499
7.8.8. Огнеупорные горелочные блоки для крупных
инжекционных горелок..................................499
7.8.9. Огнеупорные горелочные блоки для горелок типа ИА.502
Глава 8. Устройства для охлаждения и сушки листов и полосы.....503
8.1. Способы охлаждения листов и полосы....................503
8.2. Камеры регулируемого охлаждения........... * 505
8.2.1. Камеры с тонкой футеровкой..... 505
8.2.2. Камеры с воздухоохлаждаемыми трубами...........507
8.3. Камеры ускоренного охлаждения.........................508
8.3.1. Камеры с водоохлаждаемыми стенками
и водяными кессонами............................508
8.3.2. Камеры струйной обдувки 510
8.4. Устройства окончательного охлаждения..................515
8.4.1. Охлаждение на воздух е 515
8.4.2. Баки с водой...... 516
8.5. Устройства для сушки влажных листов и полосы..........517
Глава 9. Рекуператоры...................................... 522
9.1. Общая характеристика рекуператоров....................522
9.2. Керамические рекуператоры...... 524
9.2.1. Керамические рекуператоры из блоков............524
9.2.2. Керамические рекуператоры с вертикальными трубами... 528
9.3. Металлические рекуператоры..... 530
9.3.1. Трубчатые рекуператоры.........................530
9.3.2. Рекуператоры из литых игольчатых труб..........540
9.3.3. Радиационные и радиационно-конвективные
рекуператоры....................................543
9.3.4. Струйные панельные рекуператоры типа РСП.......549
9.3.5. Кожухотрубные рекуператоры..... 551
9.3.6. Панельные рекуператоры типа РП.. 552
9.3.7. Рекуперативно-эжекторное устройство 553
Глава 10. Печные рольганги .......................•...............554
10.1. Рольганги печей с роликовым подом...................554
10.1.1. Схемы приводов рольгангов..... 554
10.1.2. Конструкции роликов.......................... 558
10.2. Рольганги загрузки и выдачи методических печей 562
10.3. Рольганги секционных печей...........................562
Глава 11. Механическое оборудование печей с шагающим подом
и шагающими балками............................................. 565
11.1. Механизмы для перемещения балок.....................565
11.1.1. Схемы движения балок......................... 566
11.1.2. Механизмы для вертикального перемещения.......569
11.1.3. Механизмы для горизонтального перемещения.....569
11.1.4. Величина хода и скорость движения балок........571
11.2. Конструкция балок.................................. 572
11.3. Примеры конструкции механизмов....................574
11.4. Механизмы для загрузки и выдачи заготовок.........582
Глава 12. Механическое оборудование конвейерных печей...... 590
12.1. Печной конвейер с подподовыми цепями..............590
12.2. Печной конвейер с подовыми цепями.................590
12.3. Сетчатый конвейер.................................597
Глава 13. Механическое оборудование кольцевых печей..........598
13.1. Механизмы вращения пода...........................598
13.2. Конструкция пода..................................600
13.3. Механизмы для загрузки и выдачи заготовок.........600
Глава 14. Механическое оборудование протяжных печей..........604
14.1. Схемы транспортирования полосы....................604
14.2. Привод роликов. 606
14.3. Конструкция роликов 607
14.4. Центрирование полосы..............................610
14.5. Затворы.............................. . 614
14.6. Заправка полосы...................................617
Глава 15. Механизмы для обслуживания печей...................620
15.1. Механизмы подъема заслонок........................620
15.2. Механизмы и инструмент для освобождения методических
толкательных печей от металла и уборки шлака.............624
15.3. Механизмы для открывания крышек
нагревательных колодцев...................................634
15.4. Механизмы для загрузки и выдачи заготовок
в методических толкательных печах.........................634
15.5. Механизм для боковой выдачи рельсов
из печи с роликовым подом.................................650
15.6. Механизмы для смены роликов, радиационных
и воздухоохлаждаемых труб.................................650
Библиографичекий список........................................654
8
ВВЕДЕНИЕ
Настоящий Справочник обобщает опыт разработки печных агрегатов в
институте Стальпроекг (ныне ОАО “Институт Стальпроекг”), основанном в
1915 году выдающимся русским ученым-металлургом В.Е. Грум-Гржимай-
ло и являющемся одной из старейших проектных организаций России. За
время своей более чем 80-летней работы Стальпроектом были разработаны
сотни тепловых агрегатов и установок в различных отраслях промышлен-
ности многих стран мира, в том числе большинство плавильных, нагрева-
тельных и термических печей черной металлургии стран СНГ.
Важной стороной деятельности Стальпроекта всегда являлось широкое
освещение своих достижений в научных трудах и монографиях [1-11], сыг-
равших большую роль в развитии теории и практики печной теплотехники,
и настоящий Справочник продолжает эту традицию.
Основное внимание в Справочнике уделено нагревательным и термичес-
ким печам черной и цветной металлургии, широко используемым также и в
других отраслях промышленности: машиностроении, оборонной промыш-
ленности, энергетике и пр. В Справочнике рассмотрены как существующие
и получившие широкое распространение тепловые агрегаты, так и перспек-
тивные конструкции печей, которые проектировались для выпуска новой
продукции или реализации новых технологических процессов и в некото-
рых случаях пока не осуществлены.
В главах 1-5 Справочника рассмотрены принципы конструкции и рабо-
ты агрегатов для нагрева, термической и химико-термической обработки за-
готовок и изделий из черных и цветных металлов. Изложены методы транс-
портирования, нагрева, поддержания температуры, охлаждения с различной
скоростью, сушки, защиты от окисления, химической обработки заготовок
и изделий, а также принципы автоматического управления и технические
характеристики печных агрегатов.
В дальнейших главах Справочника детально рассмотрены элементы пе-
чей: в главе 6 — огнеупорная футеровка; в главе 7 — горелки и нагреватели,
в главе 8 — средства охлаждения и сушки, в главе 9 — рекуператоры, в гла-
вах 10-15 — механическое оборудование.
Справочник охватывает широчайший круг печей и тепловых процессов,
которые используются во многих областях народного хозяйства, поэтому он
будет полезен большому кругу специалистов, имеющих дело с тепловыми
агрегатами, сжиганием топлива и использованием тепла. Справочник явит-
ся полезным дополнением к учебникам для высших и средних учебных за-
9
ведений соответствующей специализации, а при организации подготовки
специалистов-печников может стать одним из главных учебных пособий.
Авторы считают своим долгом выразить благодарность сотруднику ком-
пании “Майертон Рефракторис” (Ирландия) С. Г. Сенникову, оказавшему
помощь в подготовке главы 6, зав. лабораторией ВНИИМТ А. А. Винтовки-
ну, совместно с которым написана глава 7, а также профессору МИСиС
С. А. Крупенникову, оказавшему неоценимую помощь при создании спра-
вочника. Особую благодарность авторы выражают сотрудникам ОАО “Ин-
ститут Стальпроект” Т. В. Калиновой, Л. А. Пинесу, А. Е. Лифшицу, А. Ф.
Попутникову, Ю. Л. Голишеву, А. Н. Рентееву, С. С. Беззубцеву и В. Я. Ак-
сельроду за ценные замечания, сделанные при подготовке рукописи, И. И.
Тереховой, О. М. Бегичевой и Н. В. Шиловой, участвовавшим в подготовке
некоторых рисунков, а также А. И. Новикову (ОЭМК), оказавшему боль-
шую помощь в анализе работы горелок на промышленных печах.
10
Глава 1. НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ КОЛОДЦЫ
1.1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ КОЛОДЦЕВ
Нагревательные колодцы устанавливают перед обжимными станами
(блюмингами и слябингами), на которых обычно прокатывают крупные
слитки массой не менее 2-3 т и толщиной свыше 350-400 мм. Применение
колодцев в данном случае обусловлено следующими причинами: при верти-
кальном расположении слитков с незатвердевшей сердцевиной нет опасно-
сти смещения усадочной раковины; продукты сгорания омывают большую
часть поверхности слитков, и почти вся она получает тепло излучением от
кладки, что обеспечивает более быстрый и равномерный нагрев металла,
чем в печах других типов; слитки сравнительно просто загружать и выда-
вать (колодцевым краном). Отделение колодцев является буфером между
сталеплавильными агрегатами и обжимным станом, обеспечивающим не-
прерывную подачу нагретого металла к стану при поступлении металла от-
дельными плавками и часто через неравные промежутки времени.
Температура поверхности слитков при посадке в колодцы зависит от
формы слитков и времени доставки, т.е. периода от момента отливки слитка
до момента посадки его в колодец. Слитки с уширением книзу поступают в
отделение нагревательных колодцев без изложниц, а слитки с уширением
кверху — в изложницах. Поэтому слитки с уширением кверху при одинако-
вом времени доставки остывают меньше, чем слитки с уширением книзу.
Несмотря на то, что в связи с внедрением непрерывной разливки нагре-
вательные колодцы постепенно выводят из эксплуатации, крупные отделе-
ния нагревательных колодцев продолжают работать на многих металлурги-
ческих заводах.
1.2. ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛОВОЙ РАБОТЫ
НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ КОЛОДЦЕВ
Нагревательные колодцы — печи периодического действия: их загружа-
ют после того, как все слитки предыдущей садки выданы. Тепловой и тем-
пературный режимы колодцев — переменны во времени. Примерные гра-
фики температурного режима и теплового баланса нагревательного колодца
приведены на рис. 1.1.
Полная длительность нагрева слитков и соотношение продолжительнос-
тей периодов нагрева и томления зависит от требуемой равномерности на-
грева металла и тепловой мощности колодца. Обычно в прокатку выдают
слитки с некоторой неравномерностью температур, величину которой уста-
навливают экспериментально, задавая длительность нагрева в зависимости
от параметров слитков. Характер зависимости полной длительности нагре-
ва от тепловой мощности колодца при различных начальных температурах
11
Рис. 1.1. Температурный режим и тепло-
вой баланс колодца при нагреве слитков
горячего посада: 1-4 — температура
крышки, уходящих продуктов сгорания
топлива, поверхности и середины слитка
соответственно,* а — общее потребление
тепла; б — потери тепла с продуктами
сгорания топлива; в — потери тепла
вследствие неполноты сгорания топлива;
г — потребление тепла на нагрев металла;
д — тепло, аккумулируемое кладкой, ох-
лажденной при открывании колодца; е —
потери тепла через кладку
поверхности слитков иллюстрируют расчетные графики, приведенные на
рис. 1.2.
Величину тепловой мощности колодца принимают обычно из расчета
60-100 кВт на 1 т садки.
Для нормальной работы колодца необходимо топливо с калориметричес-
кой температурой сгорания 2000-2100 °C. Колодцы можно отапливать лю-
бым газообразным топливом и мазутом. Однако при использовании газа с
низкой теплотой сгорания (например, доменного) для обеспечения успеш-
ной работы нужно подогревать газ и воздух до 800-900 °C.
1.3. ТИПЫ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ КОЛОДЦЕВ
Отделение нагревательных колодцев мощного обжимного стана произ-
водительностью 3 и более млн. т слитков в год представляет собой огром-
ное сооружение, состоящее из нескольких десятков колодцев. Значительная
емкость отделения необходима для немедленной загрузки в колодцы всех
12
Рис. 1.2. Зависимость длительности нагрева от тепловой мощности колодца (масса
слитка 7 т, масса садки 60 т): 1-5 — температура поверхности слитков при посаде:
0,400, 600, 750 и 800 °C соответственно
слитков, доставляемых из сталеплавильного цеха, что позволяет сохранить
огромное количество тепла, содержащееся в горячем металле. По этой при-
чине современные конструкции колодцев должны удовлетворять следую-
щим основным требованиям: максимальной простоте, обеспечивающей
длительный срок службы колодца и минимальную численность обслужива-
ющего персонала; максимальной емкости колодца в расчете не единицу
площади отделения, позволяющей сократить затраты на сооружение; ком-
пактности расположения колодцев в отделении, обеспечивающей сокраще-
ние его длины и осуществление ритма прокатки до 40 с. При условии необ-
ходимой емкости отделения длительность нагрева металла в колодцах мо-
жет быть довольной значительной, а число оборотов колодцев достигать до
800-1000 в год.
1.4. РЕГЕНЕРАТИВНЫЕ НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ КОЛОДЦЫ (рис. 1.3)
Группа состоит из четырех колодцев, каждый из которых оборудован са-
мостоятельной системой питания газом и воздухом, боровами, механизма-
ми передвижения крышки и системой автоматики.
Тепловая мощность действующих колодцев составляет 4,0-8,0 МВт, а
масса садки 45-80 т. Воздух подогревают до 750-1150 °C, а газ — до
800-1150 °C. Объем насадки газового регенератора 1,7-3,4 м3, а воздушно-
го — 2,1-3,9 м3 (одна сторона) на 1 МВт тепловой мощности. Используется
насадка системы Сименса с размерами ячейки 65 мм.
Проектная длина рабочего пространства регенеративных колодцев была
равна 3-4,5 м, ширина 2,1-2,3 м, высота 3,2-3,4 м. В процессе реконструк-
ции, проведенной на ряде заводов, длина рабочего пространства была уве-
личена с 3,0 до 4,0 м и с 4,0-4,5 до 5,6-5,7 м при сокращении ширины наса-
13
Рис. 1.3. Регенеративный нагревательный колодец: а — продольный разрез колодца;
б — поперечный разрез по группе колодцев: 1 — насадка газового регенератора; 2 —
насадка воздушного регенератора; 3 — крышка; 4 — механизм передвижения крышки;
5 — проем для удаления шлака; 6 — газо- и воздухопроводы; 7— вентилятор; 8— пере-
кидные устройства; 9— шлаковая летка
док регенераторов и толщины разделительных стенок между газовой и воз-
душной насадками. При этом было достигнуто увеличение производитель-
ности на 15-20 %.
На регенеративных колодцах обычно применяют крышки арочного типа
с литой рамой, передвигаемые реечными механизмами (см. раздел 15.3).
Колодцы отапливают обычно доменным газом с теплотой сгорания
3,5-4,4 МДж/м3. В период нагрева на некоторых заводах дополнительно по-
дают коксовый или природный газ, увеличивая теплоту сгорания в этот пе-
риод на 25-35 %. Для отопления колодцев иногда применяют мазут, однако
стойкость кладки при этом существенно снижается, а эксплуатация значи-
тельно сложнее, чем при отоплении газом.
Для изменения направления движения газа и продуктов сгорания приме-
няют золотниковые клапаны с водяным затвором, а воздуха и продуктов
сгорания — такие же клапаны или мотыльковые клапаны. Пару клапанов
14
устанавливают на каждый колодец. Воздух подают вентилятором среднего
давления, устанавливаемым, как правило, на группу.
Шлак из регенеративных колодцев удаляют в жидком виде. На продоль-
ных стенах крайних колодцев группы установлено по одной шлаковой лет-
ке, обогреваемых горелками, в которые подают коксовый газ (~50 м3/ч) и
компрессорный воздух (~65 кг/ч). Из средних колодцев шлак стекает в край-
ние через проемы в разделительных стенах (см. рис. 1.3).
В схеме автоматического регулирования теплового режима колодцев
предусматривают следующие основные узлы регулирования: температуры
в рабочем пространстве; соотношения газ-воздух; давления в рабочем про-
странстве; отключения подачи газа и управления приводами перекидных
клапанов, а также автоматический контроль температуры в поднасадочном
пространстве газовых регенераторов и в борове; давления в трубопроводах
доменного газа и воздуха, а также показывающие приборы. В двух соседних
колодцах группы, соединенных проемом для удаления шлака, давление ре-
гулируют совместно, сажая и выдавая слитки одновременно. Учитывая, что
в особых случаях количество газа, подаваемое в эти колодцы, может быть
различным, для каждого из них предусматривают еще дополнительные ре-
гулирующие дроссельные клапаны. Степень открытия этих клапанов уста-
навливается автоматически в зависимости от количества подаваемого газа и
давления в соответствующем колодце. Автоматическое отключение подачи
топлива происходит при перекидке клапанов, открывании крышек, падении
давления газа, воздуха или масла в системе струйных регуляторов и напря-
жения в электрической сети. Кроме двух первых случаев, возобновить пода-
чу топлива можно только вручную. Автоматическую перекидку клапанов
осуществляют реле времени через одинаковые или разные для обеих сторон
интервалы (от 1 до 30 мин).
1.5. РЕКУПЕРАТИВНЫЕ НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ КОЛОДЦЫ
С ОТОПЛЕНИЕМ ИЗ ЦЕНТРА ПОДИНЫ (рис. 1.4)
Группа состоит из двух совершенно самостоятельных колодцев. Тепло-
вая мощность действующих колодцев составляет 4,6-8,4 МВт, а масса садки
45-105 т.
Воздух подогревают до 650-850 °C в керамическом рекуператоре с вер-
тикальными трубами (см. раздел 9.2) объемом 49-66 м3 (две камеры). Во
многих случаях применяют подогрев газа до 200-300 °C в металлическом
трубчатом рекуператоре с поверхностью нагрева 140 м2 (см. раздел 9.3).
Длина рабочего пространства колодцев с отоплением из центра подины
равна 4,8-5,1 м, ширина 4,6-4,8 м, высота 3,1-3,3 м. Внутреннюю поверх-
ность стен рабочего пространства с целью увеличения их стойкости делают
выпуклой наружу. Стрела прогиба составляет 150 мм при длине стены око-
ло 5 м.
15
А-А Б-Б
Б А
Рис. 1.4. Рекуперативные нагревательные колодцы с отоплением из центра подины:
а — продольный разрез по группе колодцев; б — продольный разрез колодца; 1 — го-
релка; 2 — летка для жидкого шлака; 3 — крышка; 4 — напольный крышечный кран;
5 — металлический трубчатый рекуператор для подогрева газа; 6 — керамический ре-
куператор с вертикальными трубами для подогрева воздуха; 7 — воздухопровод подо-
гретого воздуха; 8— кольцевой холодильник горловины; 9— холодильник перевалов;
10— газопровод; 11 — воздухопровод; 12 — летки для удаления шлака в сухом виде
Крышку колодца выполняют из прокатных профилей и передвигают на-
польным крышечным краном (см. раздел 15.3), каждый из которых обслу-
живает обычно три группы колодцев.
Колодцы предпочтительно отапливать газом с теплотой сгорания не
ниже 5,8 МДж/м3. Конструкция горелок для отопления колодцев холодным
и подогретым смешанным (коксовым и доменным) газом, а также холодным
природным газом приведена на рис. 1.5.
Шлак из колодцев с отоплением из центра подины удаляют как в сухом
виде с коксиком (механизм открывания леток см. рис. 15.10), так и в жидком
16
Рис. 1.5. Горелки рекуперативных колодцев с отоплением из центра подины: а — для
холодного смешанного (коксового и доменного газа); б — для подогретого смешанного
(коксового и доменного) или доменного газа; в — для природного газа; г — характерис-
тики горелок (V — пропускная способность по воздуху): 1 — горелка а, проходное сече-
ние насадки 600 см2; 2 — горелка б, температура газа 350 °C, проходное сечение насадки
700 см2; 3 — то же, проходное сечение насадки 1000 см2; 4 — горелка в, проходное сече-
ние насадки 22,8 см2
V, м/с
Давление перед
горелкой, кПа
17
ее
Рис. 1.6. Рекуперативные колодцы с отоплением одной верхней горелкой при подаче подогретого воздуха инжектором: а — продольный
разрез колодца; 1 — крышка; 2 — механизм передвижения крышки; 3 — горелка; 4 — инжектор; 5 — керамический рекуператор с верти-
кальными трубами для подогрева воздуха; 6 — металлический трубчатый петлевой рекуператор для подогрева инжектирующего воздуха;
7 — поворотный клапан регулятора давления в колодце; 8 — отсечной шибер группы; 9 — газопровод; 10 — воздухопровод инжектирую-
щего воздуха; 11 — летки для удаления шлака в сухом виде; 12 — каналы приточно-вытяжной вентиляции
Рис. 1.6. Рекуперативные колодцы с отоплением одной верхней горелкой при подаче по-
догретого воздуха инжектором: б — поперечный разрез по группе колодцев
виде, как и на регенеративных колодцах. Для чистки подины применяют ин-
струмент, изображенный на рис. 15.16.
В схеме автоматического регулирования теплового режима предусматри-
вают следующие основные узлы регулирования: температуры в рабочем
пространстве; соотношения газ-воздух; давления в рабочем пространстве и
отключения подачи газа при открывании крышки; падения давления газа,
воздуха или масла в системе струйных регуляторов и напряжения в элект-
рической сети. В схеме предусмотрены также автоматический контроль и
показывающие приборы.
1.6. РЕКУПЕРАТИВНЫЕ НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ КОЛОДЦЫ
С ОТОПЛЕНИЕМ ОДНОЙ ВЕРХНЕЙ ГОРЕЛКОЙ (рис. 1.6)
Колодцы этого типа объединяют в группы по два или по четыре. Каждый
из колодцев группы работает совершенно самостоятельно. Тепловая мощ-
ность одного колодца составляет 10,4 МВт при массе садки 140 т.
Подогретый в керамическом рекуператоре воздух подают к горелке ин-
жектором. Возможно также подавать подогретый воздух с помощью жаро-
упорного вентилятора (рис. 1.7). Однако в этом случае из условия стойкости
вентилятора температура подогретого воздуха не может быть поднята выше
400 °C.
При использовании инжектора основное количество воздуха, необходи-
мого для горения (85-90 %), подогревают до температуры 800-850 °C в ке-
рамическом рекуператоре с вертикальными трубами объемом 80 м3. Инжек-
тирующий воздух давлением 250 кПа подогревают в металлическом трубча-
том рекуператоре (см. раздел 9.3) до 250-300 °C. Средняя температура воз-
19
Рис. 1.7. Схема подачи подогретого воздуха с помощью жароупорного вентилятора: 1 —
насадка керамического рекуператора для подогрева воздуха; 2 — патрубок для подсоса
холодного атмосферного воздуха перед вентилятором; 3 — жароупорный вентилятор;
4 — трубопровод для подачи горячего воздуха к горелке; 5 — горелка
духа перед горелками составляет при этом 750 °C. Если колодцы отаплива-
ют газом с теплотой сгорания менее 8,4 МДж/м3, то его подогревают в труб-
чатом металлическом рекуператоре до 250-300 °C.
Длина рабочего пространства колодцев с отоплением одной верхней го-
релкой равна 9,85 м, ширина 3,3 м, высота 4,7 м. Продольные стены рабоче-
го пространства для большей прочности выполняют на анкерном креплении
к каркасу и выпуклыми наружу. Стрела прогиба составляет 300 мм при дли-
не стены около 10 м.
Крышки выполняют такой же конструкции, как и на колодцах с отопле-
нием из центра подины. Колодцы рассматриваемого типа располагают в от-
делении длинной стороной рабочего пространства поперек пролета, поэто-
му крышки передвигают индивидуальными напольными кранами (см. раз-
дел 15.3).
Конструкция горелок для колодцев показана на рис. 1.8. При определе-
нии проходного сечения газовых сопел исходят обычно из того, чтобы при
максимальном количестве подаваемого газа скорость его вылета была 10-
12 м/с для смешанного (коксового и доменного) газа и 25 м/с для природно-
го газа.
Шлак из колодцев с отоплением одной верхней горелкой удаляют в су-
хом виде с коксиком (см. рис. 15.11 и 15.12).
20
Рис. 1.8. Горелка рекуперативного колодца с отоплением одной верхней горелкой
В схеме автоматического регулирования теплового режима предусматри-
вают следующие основные узлы регулирования: температуры в рабочем
пространстве; соотношения газ-воздух; давления в рабочем пространстве и
отключения подачи газа при открывании крышки; падения давления газа,
инжектирующего воздуха или сжатого воздуха в системе пневматических
регуляторов и напряжения в электрической сети. В схеме предусмотрены
также автоматический контроль и показывающие приборы.
1.7. СРАВНЕНИЕ ТИПОВ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ КОЛОДЦЕВ
Объективную оценку типов колодцев можно получить, сравнивая их при
условии оптимального значения емкости отделения, зависящей от длитель-
ности и регулярности доставки слитков из сталеплавильного цеха и прини-
маемой равной 1,0-1,2 сменной производительности стана, т.е. количеству
металла, которое может быть прокатано за 8-10 ч работы стана. Сравни-
тельная характеристика различных типов колодцев, полученная при ис-
пользовании такой величины оптимальной емкости отделения, приведена в
табл. 1.1. Сравнение проведено на примере стана производительностью
3 млн. т в год и отделения емкостью 3400 т.
21
Таблица 1.1.
Сравнительная оценка типов нагревательных колодцев
Показатели Тип колодцев’
I 1 п 1 Ш |
Емкость одного колодца, т 56 84 98 140
Число колодцев в отделении 60 40 34 24
Число групп в отделении 15 10 17 6
Длина отделения на одну группу, м 16,5(18)“ 16,5(18) 15 24
Длина отделения, занятого собст- венно колодцами, м 247 (270) 165 (180) 255 144
Емкость колодцев иа 1 м длины отделения, т 1,36(1,24) 2,03(1,87) 1,31 2,33
Производительность колодцев на 1 м длины отделения, тыс.т/год 12,3(11,1) 18,2(16,7) 11,8 20,8
Площадь основного пролета отде- 3520(3850) 2350 (2570) 4410 2220
Емкость колодцев на 1 м2 площади основного пролета, т Производительность колодцев на 0,95(0,87) 1,43(1,31) 0,76 1,51
1 м2 площади основного пролета, т/год 850(780) 1280(1170) 680 1350
Производительность одной группы, тыс. т/год 200 300 176,5 500
’ I — регенеративные размером 4,5x2,25 м; П — регенеративные размером 5,7x2,25 м;
Ш — рекуперативные с отоплением нз центра подины размером 5,1x4,8 м; IV — реку-
перативные с отоплением одной верхней горелкой размером 9,85x3,3 м.
** Значения в скобках относятся к шагу колонн среднего ряда 18 м.
Из табл. 1.1 видно, что колодцы с отоплением одной верхней горелкой
превосходят колодцы остальных типов по всем показателям. Колодцы с ото-
плением из центра подины по длине отделения и другим показателям, свя-
занным с длиной отделения, приблизительно равноценны регенеративным
колодцам. Однако стоимость сооружения рекуперативных колодцев ниже
стоимости регенеративных. Кроме того, тепловой режим рекуперативных
колодцев легче автоматизировать, а число колодцев в отделении в 1,2—
1,7 раза меньше, чем в регенеративных. Оба этих обстоятельства обуслав-
ливают меньший объем работ по управлению и обслуживанию рекупера-
тивных колодцев по сравнению с регенеративными.
1.8. ОТДЕЛЕНИЕ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ КОЛОДЦЕВ
Колодцы устанавливают в специальном двухпролетном здании, которое
примыкает к зданию обжимного стана.
В основном пролете располагают колодцы, пути для подачи слитков,
путь слитковоза, а также колодцевые краны для посадки и выдачи слитков,
22
10
Рис. 1.9. Продольное расположение отделения нагревательных колодцев с подачей
слитков одним слитковозом: 1 — основной пролет; 2 — пристрой; 3 — помещение для
уборки шлака и подачи коксика; 4 — проезд; 5 — железнодорожный путь; 6 — путь
слитковоза; 7 — площадка для ремонта напольного крана; 8 — дымовая труба; 9 —
свободный шаг; 10 — колодцевый край; 11 — мостовой край; 12 — напольный кран
мостовой кран для переноса крышек в ремонт и других монтажных и ре-
монтных работ, устройства для передвижения крышек колодцев. Во вспо-
могательном пролете (пристрое) располагают борова с перекидными уст-
ройствами (регенеративные колодцы) или с рекуператорами для подогрева
газа (рекуперативные колодцы), регулирующие дымовые клапаны и шибе-
Рис. 1.10. Размещение нагревательных колодцев в двух пролетах, расположенных ря-
дом, с подачей слитков двумя слитковозами
23
,Г1..7.1Т л^Г.;,
Рис. 1.11. Схема кольцевой слиткоподачн: а — отделение колодцев является продолже-
нием пролета стана; б — отделение колодцев расположено перпендикулярно пролету
стана
ры, вентиляторы, газо- и воздухопроводы и помещения щитов КИП. У на-
ружного ряда колонн пристроя вне здания отделения устанавливают 'грубы.
К главному зданию отделения со стороны пристроя примыкает помещение
для уборки шлака и хранения коксика и огнеупоров.
При производительности стана до 2-2,5 млн. т в год применяют продоль-
ное расположение отделения и подачу слитков осуществляют одноместным
слитковозом (рис. 1.9). В этом случае отделение колодцев является продол-
жением здания прокатного стана, а путь слитковоза располагается по оси
приемного рольганга. В отделении укладывают два железнодорожных пути
для подачи слитков из сталеплавильного цеха. При производительности
стана 3-3,5 млн. т в год подача слитков в соответствии с ритмом прокатки
(около 50 с для сортовых слитков и около 70 с для листовых слитков) может
быть обеспечена при таком же расположении, но при установке двухмест-
ного слитковоза.
Для станов, на которых ритм прокатки может составлять около 40 с, при-
нимают двухрядную планировку отделения или кольцевую слиткоподачу.
В случае двухрядной планировки (рис. 1.10) путь пробега слитковоза со-
кращен в два раза по сравнению с планировкой, приведенной на рис. 1.9.
Путь одного из слитковозов совпадает с осью стана, а второго смещен от
нее в сторону. С первого слитковоза слитки загружаются непосредственно
на рольганг стана, а со второго — на секцию вспомогательного рольганга, с
24
которой слиток передают на передвижной рольганг-тележку и при помощи
последнего транспортируют к рольгангу стана. При этой схеме подача со-
ставов со слитками из стрипперного отделения осложнена, так как при рас-
положении колодцев в двух отделениях может оказаться необходимым раз-
деление плавок между двумя пролетами для обеспечения посадки слитков с
более высокой температурой поверхности. Кроме того, в этом случае необ-
ходима установка большего числа колодцевых, крышечных и монтажных
кранов, а также сооружение двух помещений для уборки шлака.
Более удачным решением является кольцевая слиткоподача (рис. 1.11). В
этом случае на кольцевом пути устанавливают несколько слитковозов. Один
слитковоз, приняв слиток, доставляет его к рольгангу. В это время другой
слитковоз, положив слиток на рольганг, по кольцевому пути возвращается к
колодцу для погрузки. Таким образом, установив в отделении соответству-
ющее число слитковозов, можно обеспечить практически любой темп про-
катки.
25
Глава 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ ПЕЧИ
2.1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДИЧЕСКИХ ПЕЧЕЙ
И ХАРАКТЕРИСТИКА НАГРЕВАЕМОГО В НИХ МЕТАЛЛА
При нагреве металла под обработку давлением в большинстве случаев
применяют проходные нагревательные печи. Эти печи обычно называют
методическими печами, так как в них осуществляется методический режим
нагрева и обязательно имеется методическая (теплоутилизационная) зона
предварительного нагрева металла. Методические печи являются печами
непрерывного действия с преимущественно противоточным движением на-
греваемого металла и продуктов сгорания в рабочем прост-ранстве. В этих
печах нагревают заготовки (слябы, блюмы, штрипсы, круглые и фигурные
изделия и г.д.) толщиной от 60 до 400 мм, шириной от 60 до 2000 мм и дли-
ной от 0,8 до 12 м, масса которых составляет от 50 кг до 40 т. В некоторых
случаях на старых станах в методических печах нагревают слитки толщи-
ной 300-Л00 мм. В дальнейшем нагреваемые в методических печах изделия
будем называть заготовками.
Методические печи классифицируют по количеству зон отопления
(одно, двух и тд. -зонные), по виду нагрева (односторонний — без нижнего
обогрева, двухсторонний — с нижним обогревом), по системе отопления
(торцевая, боковая, сводовая), по системе загрузки и выдачи заготовок (тор-
цевая, боковая), по способу утилизации тепла уходящих из рабочего про-
странства печи продуктов сгорания (рекуперативные, регенеративные).
Главной конструктивной особенностью, которая оказывает основное
влияние на остальные характеристики работы печи, является способ транс-
портирования заготовок в рабочем пространстве печи. В методических пе-
чах для нагрева заготовок под обработку давлением применяют в основном
Температура посада, °C
Рис. 2.1. Приблизительная зависимость производительности методической печи от тем-
пературы посада при нагреве заготовок толщиной до 100 мм (/) и свыше 100 мм (2)
26
Таблица 2.1
Температура нагрева заготовок из легированных и качественных сталей
Марки стали Температу- ра, »С
У12, У13, У12Г, 10ГСМ, 60ХГ, 9X18, ХВ5.Х12М, 10МХ 1060-1120
70-85, 65Г, 70Г, У7-У10, У7АВ, У8ГА, УЮТА, X, 13Х, Х05, 7X3, 06X14 (0X14), ХВГ,
4ХВ2С, 5ХВ2С, 10X11ВМФН, 13Н2А, 25НЗ, 13Н5А, ХЗН, 37XH3A, 04Х19Н9С2
(ОХ18Н9С2), 20Х2Н4ФА, 50ХНМ, 10Х5М, 9ХС, ЕХ2, ЕХЗ, ШХ6-ШХ15, ШХ15СГ,
70Г14НЗ (ЭИ94), 2Х13Н4Г9 (ЭИ100), 05Х19Н9ФЗС2 (ЭИ606А), ЭИ700,07Х18Н9ТЮ
(ЭИ793), 45ГЮН5 (ЭИ841), 10X11МФН (ЭИ897), 1Х12Н2ВМФ (ЭИ961), 15Г20Ю4
(ЭП28), 08Г20Ю5 (ЭП42), 10Х16Н4БА (ЭП56), 06Х20Н9С2ТЮ (ЭП156), 08Г35Ю6М2 И2°-1160
(ЭП181), 2Х13Н2 (ЭП208), 2Х17Н1 (ЭП209), 20Х5МА, (ЭП246), 15Х12НМВФБ
(ЭП249), 08Х14Н9СЗБ (ЭП305), 08Х21Н13СЗБ (ЭП308), Х14Н8М2 (ЭП310),
50Г17Ю6Ф2 (ЭП358), 75Г17Ю7 (ЭП359), 08Х19Н9СЗФ2 (ЭП365), Х15Н60М15
(ЭП367), ЗЗГ19Х17АН (ЭП374), 06Х25Н13БТЮ (ЭП389), 15Х12ГНМВФ (ЭП390)
А12-А35, А15Г, А40Г, 45-65,08ГА, 40Г-60Г, 50Г2,09Г2,08Г2С, 25Г2С, 36Г2С, 12Г2Х,
12СГ, 25СГ, 35ГС, 55ГС, 10ГСМ, 27СГ-35СГ, 55СГ, 06НЗА, 23Н13, 15М, Р9, Р18, С55,
С60,55С2,60С2,60С2Н2А, 60С2ХА, 9Х, 50Х, 85Х, 0X13,1X13,2X13,3X13,4X13,
ХВП, 15ХГ-50ХГ, 5ХГМ, 18ХГМ, 40ХГМ, 30ХГСА-35ХГСА, 30ХГ2С, 18ХГТ, ЗОХГТ,
10ХМ, 08ХМА-35ХМА, 08ХМФ, Х5М, 38ХМЮА, 13Х2МТФ, 20ХН-50ХН, 18ХНВА,
25ХНВА, 12ХН2А, 17ХН2А, 12ХНЗА, 20ХНЗА, ЗОХНЗА, 12Х2Н4А, 20Х2Н4А,
40ХНМА, 0ХН1М, 07Х25Н13,04Х19Н9 (0Х18Н9), 1Х18Н9, 1Х18Н9Т, 2XI8H9,
XI8Н10, X18Н1 ОТ, 0X18Н1 ОТ, 06Х19Н9Т, 02X19Н9, 08X19Н1 ОБ (1X18Н9Б), 10Х20Н15
(Х22Н15), Х15Н60, Х20Н80, Х20Н80Т, Х22Н45, Х25Н15, Х25Н20,07Х25Н13 (Х25Н13),
08Х20Н10Г6 (Х20Н10Г6А), Х15Н26М, 04Х19Н11МЗ (Х18Н11М), 08Х19Н9Ф2С2,
Х18Н25С2, Х25Н20С2,37ХС (40СХ),40ХС, 45ХС, I6XCHA, Х10С2М, 9ХФ, 15ХФА,
40ХФА, 50ХФА, 50ХГА, 26Х2МФА (ЭИ10), 4Х14Н14В2М (ЭИ69), 0Х25Н12ТЮ
(ЭП87), Х20Н14С2 (ЭИ211), 9X18 (Х18, ЭИ229), 1Х17Н2 (ЭИ268), Х23Н13 (ЭИ319),
10X16Н25М6 (ЭИ395), 0X18Н12Б (ЭИ402), 20ХЗМВФ (ЭИ415), Х23Н18 (ЭИ417),
Х6СЮ (ЭИ428), X17H13M3T (IX18H12M3T, ЭИ432), X Н78Т (ЭИ435), X Н77ТЮ
(ЭИ437А), ЭИ437Б, X 17Н 1 ЗМ2Т (ЭИ448), 08Х20Н10Г6 (ЭИ478), 4Х12Н8Г8МФБ
(ЭИ481), 12Х2МФБ (ЭИ531), 10НМ (ЭИ569), 10ГСМТ (ЭИ581), 08ХН2М (ЭИ582),
ХН75МБТЮ (ЭИ602), 08Х20Н9Г7Т (ЭИ613), 0Х23Н28М2Т (ЭИ628), ХН70Ю (ЭИ652),
08ХНМ (ЭИ679), 1Х14Н16Б (ЭИ694), 1Х14Н18В2Б (ЭИ695), 1Х14Н18В2БР(ЭИ695Р),
Н36ХТЮ (ЭИ702), ХН38ВТ (ЭИ703), Х14Г14НЗТ (ЭИ711), 12Х2НВФА (ЭИ712), 1160-1200
1Х25Н25ТР (ЭИ813), 08Н50 (ЭИ824), 08МФ (ЭИ831), Х25Н16Г7АР (ЭИ835), 0X15Н25
(ЭИ859), ХН60В (ЭИ868), 08ХНФБ (ЭИ877), Х17Г9АН4 (ЭИ878), Х15Н9Ю (ЭИ904),
Х17Н5МЗ (ЭИ925), ЮХ12НВМФА (ЭИ962), Х20Н13 (ЭИ997), 08ХГ2СМ (ЭП11),
08ХГСМФ (ЭП12), 20ХСНВФА (ЭП13), ЗОХ15Н35ВЗБЗТ (ЭП36), 0Х22Н5Т (ЭП53),
0Х21Н6М2Т (ЭП54), Х25Н12Т (ЭП75), 08Г2СТ (ЭП82), 0Х4МА (ЭП83), 08Х2ГСМФА
(ЭП84), 07Г2 (ЭП86), Х15Н23В7Г7М2 (ЭП88), 0Х20Н11МЗТБ (ЭП89), 08ХГ2СМ
(ЭП90), 1Х15Н17Б (ЭП93), 1Х18Н12В6Б (ЭП94), ЗОХЗСНВФА (ЭП100),
40ХЗСНМВФА (ЭП104), ХГН2МТ (ЭП111), ЗХ17Н2 (ЭШ 12), Х13Н20ТЮ (ЭП123),
Х21НЗТ (ЭП214), 08Х18Н10М2Б (ЭП133), 1Х16Н14МЗБ (ЭП134), 20Х22Н15Г7ТА
(ЭП155), 15ХЗГСМФВБ (ЭП161) 08Х15Н30Г7ВЗТ (ЭП163), 30X5 (ЭП165),
Х18Г14АН4 (ЭП197), 2Х17Н1 (ЭП209), 2Х17Н2 (ЭП210), 2Х13Н1МВФ (ЭП211),
Х17АГ14 (ЭП213), Х21Г7АН5Б (ЭП222), Х20АН5СБ (ЭП223), Х21АНЗБ (ЭП224),
20ГСМЮА (ЭП245), 12ХЗМФВБ (ЭП247), 25ХН2МСЦА (ЭП256), 38Х5МСФА
(ЭП257), 38Х5МСЦА (ЭП258), 08ХГСНМТ (ЭП259), Х16Н8М2 (ЭП290), 08Х15Н9В4Б
(ЭП306), 08Х18Н9Б (ЭП307), 20ГСЮТС (ЭПЗ17), 0Х20Н4АГЮ (ЭПЗ19),
0Х20Н4Г10БАФ (ЭП321), 20ХСНВФА (ЭП324), ХН67ВМТЮ (ЭП356), Х17Н9 (ЭП366),
Х16Н8М2 (ЭП377), 15Х2ГСН2МФ (ЭП382), ЗХ17Н1 (ЭП411), 3X13H1MB1 (ЭП413),
ХН35ВГМТ (ЭП419), ХН25ВНМТ (ЭП420), ХН67МВТЮ (ЭП421)
05-40, 30В-40В, 101М0Г.Д, 10ХСНД, 15ХСНД, Л53, Л65, М16С, 12Г2А, 15Г1А,
18ХГСА-20ХГСА, 09Г2, 10Г2-45Г2, 15Х-40Х, 85ХФ, 40Р 1200-1250
27
проталкивание (толкательные печи) и шагание (печи с шагающим подом и с
шагающими балками).
Обычно в методические печи загружают холодный металл. Горячий по-
сад возможен только для рядовых сталей, для которых не нужна предвари-
тельная зачистка, и в том случае, если заготовки можно направлять непос-
редственно от обжимного или заготовочного стана в методическую печь.
Таблица 2.2
Минимально допустимая удельная продолжительность нагрева заготовок
в методических печах
Минимально допус-
Марка стали
должительность на-
грева заготовок в
методических печах,
мин/см, прн толщине
заготовки, мм
до 150 свыше 150
СтО-Ст 6, 08-45, 10Г-40Г, 12Г1А, 15Г1А, 10Г2-45Г2, 20Г2С, 36Г2С, 10Г2СН,
14ГС, 15ГС, 10ХСНД, 15ХСНД, М16С ’ ’
Ст 7, 50-60, 45Г-50Г, А12-А35, А15Г, А40Г, 09Г2, 09Г2Д, 5ОГ2, С55, 15ХГ- , п , п _ .
50ХГ, 16ХСНА <5'° 6’°-7'°
У7 (А), 12ГС, 17ГС, 10ГСМ, 50С2, 60С2, 60С2Н2А, 60С2ХА, 15Х-50Х, .
18ХГТ.30ХГТ, 10ХМ, 12Х2Н4А, 1X13,2X13,3X13,0X13 ’ ' ’ ’
У8 (А), У9 (А), У8ГА, Ст.8, 70-85, Д, ЗОТ, 6ОГ-7ОГ, 25ГС, 35ГС, 23ГС2, 28ГС2,
13Н2А, 25НЗА, 13Н5А, 15НМ.20НМ, 15М.20М, 12МХ, 55Х-65Х, 30Г2С, __ оп_шп
12ХМА, 15ХМА, 20ХМА, 12ХМФ, 18ХНВ(М)А, 25ХНВ(М)А, 15ХНМ, /,0-8,0 9,0-10,0
40ХНМА, 20ХН4ФА, 06X14, 15ХФ, 20ХФ, Х12ЮС, С45, С2ЮА, осевая
У ЮГА, 100Г, 40Г2С, 65ВФА, 14СГ, 65СГ, 45Г17ЮЗ, ЕХ2, ЕХЗ, 20СГ, 20СГ2,
27СГ, 35СГ, 17СГ2М, 65С2ВА, 60С2ХФА, 70С2ХА, 70СЗА, 70Х, 85Х, Х05,
15Х2ВФА, 18Х2Н4МА, 25Х2МФА, 30Х2ГСН2ВМ, 60Х2М, 30Х2Н2Ф,
12Х2НЗМА, 20Х2Н4А, 20Х2Н4ФА, 17Х2НВФА, 23Х2НВФА, 13Х2МТФ,
ЗОХ2СН, 15Х2ФА, 7X3, 8X3, 20X3, 65X3, 30Х36А, 20ХЗМВФА, ЗОХЗМВФА,
ХЗН, Х5, Х5ВФ, Х5М, 12Х5МА, 25Х5МА, 12Х5Ф (А), 12X6, 12Х6НФА,
12Х6Ф (А), Х8ВФ, 12Х8НВФА, 10Х13НФА,4ХВ2С-6ХВ2С, ХВГ, 12ХВНФА,
28ХВФЦ, 38ХВФЮА, ХГ, 45ХГ, 50ХГ, 5ХГМ, 10ХГН, 14ХГН, 20ХГН,
ЗОХГН, 38ХГН, 20ХГНР (А), 15ХГНТ (А), 20ХГНТР, 20ХГР-40ХГР, 40ХГРТ,
ХГС, 5ХГС, 9ХГС, 14ХГС, 15ХГСА, 18ХГС, 25ХГСА, ЗОХГСА, 35ХГСА,
20ХГСНА-30ХГСНА, 27ХГСНМА, 14ХГСП, 40ХГТ, ЗОХГТЦ, 25ХГФА,
50ХГФА, 20ХМА-40ХМА, 35ХМЮА-38ХМЮА,40ХН,50ХН, 30ХН1М, 8,0-90 100-11 0
12ХН2А, 28ХН2А, 25ХН2МФА, 30ХН2МФА, 0ХН1М, 0ХН2М, 0ХН2Ф,
ОХНЗМ, 5ХН2ВФ, 12ХНЗА, 20ХНЗА, 25ХНЗА, ЗОХНЗА, 37XH3A, 55ХНЗ,
ЗЗХНЗМА, 25ХН4А, 5ХНВ, 18ХНВА, 25ХНВА, ХНМ, ХНМ2, 5ХНМ,
20ХНМ, 38ХНМ, 50ХНМ, 55ХНМ, 60ХНМ, 38ХНМТ, 45ХНМФА, 5ХНСВ,
5ХНТ, 20ХНФА, 50ХНФ, 9ХС, 30ХС-40ХС, 30ХСН2МФ, 25ХСНВФА-
ЗОХСНВФА, 18ХСНРА, 50ХФА, 65ХФА, 85ХФ, 35ХЮА, Х13Н4Г9 (ЭИ 100),
20ХЗМВФ (ЭИ415), 08ХН2М (ЭИ582), 12Х2НВФА (ЭИ712), 08ХМФБ
(ЭИ877), 08ХГ2СМ (ЭПИ), 08ХГСМФ (ЭП12), 20ХСНВФА (ЭП13),
08Х2ГСМФА (ЭП84), 08ХГСНМТ (ЭП259), 20ГСМЮА (ЭП245),
ЗОХЗСНВФА (ЭП100), 40ХЗСНМВФА (ЭП104), ХГН2МТ (ЭП111),
20ХСНВФА (ЭП324)
28
Продолжение табл. 2.2
Марка стали
Минимально допусти-
мая удельна^ продол-
жительность нагрева
заготовок в методиче-
ских печах, мин/см,
при толщине заготов-
до150 свыше 150
Х.9Х, 1X13,2X13 3X13,4X13,36Х2ГСВ,Х6С,Х17,Х17Т, 10Х17Т,Х25, ...
Х25Т, ШХ15СГ, 9X18 (Х18) 9,U-1U,U 11,0-12,0
23Н13, ХЗНМ, Х10С2М, Х13Ю4, Х15Н6О, 1Х17Н13М2Т, 2X17Н1,
0Х18Н9, 1Х18Н9,2Х18Н9, 1Х18Н9Т, 1Х18Н12Т, 1Х18Н12МЗТ,
Х18Н25С2, 06Х19Н10МЗТ, 04Х19Н11МЗ (Х18Н1 IM), 02Х19Н9,
06Х19Н9Т, 08Х18Н10Б (1Х18Н9Б), Х20Н80, Х20Н14С2, Х23Н18,
07Х25Н13, Х25Н15, Х25Н20, Х25Н20С2,4Х14Н14В2М (ЭИ69),
0Х25Н12ТЮ (ЭП87), 70Г14НЗ (ЭИ94), Х17Н2 (ЭИ268), 10Х16Н25М6
(ЭИ395), Х6СЮ (ЭИ428), X17H13M3T (Х18Н12М2Т, ЭИ448, ЭИ432),
ХН78Т (ЭИ435), ХН77ТЮ (ЭИ437А), 08Х20Н10Г6 (Х20НЮГ6А, ЭИ478),
ХН75МБТЮ (ЭИ602), 08Х20Н9Г7Т (ЭИ613), Х18МФТ (ЭИ636), ОХ17Т
(ЭИ645), ХН70Ю (ЭИ652, ЭИ700), ХН38ВТ (ЭИ703), Х14Г14НЗТ _ 12,0-13,0
(ЭИ711), 1X25H25TP (ЭИ813), Х25Н16Г7АР (ЭИ835), ХН60В (ЭИ868),
XI7Г9АН4 (ЭИ878), 10X12НВМФА (ЭИ962), Х20Н13 (ЭИ997), 0X21Н5Т
(ЭП53), 0Х21Н6М2Т (ЭП54), 0Х4МА (ЭП83), 3X17Н2 (ЭП112),
XIЗН2ОТЮ (ЭП123), 30X5 (ЭП165), XI8Г14АН4 (ЭЙ 197),' 2Х17Н2
(ЭП210), 2X1ЗН1 МВ 1 (ЭП211), XI7АГ14 (ЭП213), Х21НЗТ (ЭП214),
Х21Г7АН5Б (ЭП222), Х20АН5СБ (ЭИ223), Х15Н5Д2Т (ЭП225),
25Х2Н4МСЦА (ЭП256), 38Х5МСФА (ЭП257), 38Х5МСЦА (ЭП258),
Х17Н4М2Д (ЭП293), Х16Н7М2Ю (ЭП294), Х17Н6АЮ (ЭП295), ЗХ17Н1
(ЭП411), 3X13H1MB1 (ЭП413)
При передаче заготовки быстро остывают: через 1,5 ч после окончания про-
катки температура поверхности заготовок не превышает 350—400 °C, а по-
этому даже при благоприятных условиях количество заготовок с температу-
рой поверхности 600-800 °C обычно не превышает 30-35 %. Приблизитель-
ная зависимость производительности печи от температуры посада приведе-
на на рис. 2.1.
При выборе температуры нагрева следует учитывать не только марку ме-
талла, но и ряд других факторов: технологию прокатки, тип стана, расстоя-
ние от печи до стана, сечение прокатываемого профиля, качество металла и
т.д. Обычно температура нагрева рядовой стали при прокатке на сортовых
станах равна 1200-1220 °C, а на тонколистовых, где обжатие больше,
1230-1250 °C. Для уменьшения усилия обжатия при прокатке температуру
нагрева в ряде случаев принимают равной 1250-1280 °C. Для заварки под-
корковых пузырей в заготовках из кипящей стали, поступающих с устано-
вок непрерывной разливки, необходимы либо повышенная температура на-
грева (1280-1300 °C), либо увеличенное усилие обжатия. В табл. 2.1 приве-
29
Рис. 2.2. Схемы транспортирования заготовок через методические печи: а — толкательная печь с торцевой загрузкой и выдачей; б — то
же, с торцевой загрузкой и боковой выдачей; в — то же, с боковой загрузкой и выдачей; г — печь шагающего типа; 1 — рольганг загрузки;
2 — толкатель; 3 — нагреваемые заготовки; 4 — рольганг выдачи; 5 — пружинный буфер; 6 — машина выдачи; 7 — выталкиватель; 8 —
задающие ролики; 9—тянущие ролики; 10 — виутрипечной консольный рольганг; 11 — шагающие балки; 12 — клинкен-шлеппер; 13 —
сталкиватель; 14 — машина загрузки
ден диапазон температур нагрева заготовок из легированных и качествен-
ных сталей в соответствии с технологическими инструкциями металлурги-
ческих заводов.
При выдаче из печи заготовка должна быть нагрета достаточно равно-
мерно. Поскольку определить величину допустимой неравномерности на-
грева весьма сложно, нормируют значения минимально допустимой удель-
ной продолжительности нагрева. Эти значения, соответствующие действу-
ющим заводским инструкциям для заготовок из сталей различных марок,
приведены в табл. 2.2.
2.2. ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ ЗАГОТОВОК
В МЕТОДИЧЕСКИХ ПЕЧАХ
Схемы транспортирования заготовок через методические печи показаны
на рис. 2.2.
В методических толкательных печах сплошной плот заготовок переме-
щается через печь толкателем, расположенным вне печи со стороны загруз-
ки заготовок. При одностороннем нагреве заготовки перемещаются по мо-
нолитному футерованному поду, а при двустороннем нагреве — по водоох-
лаждаемым подовым трубам.
При проталкивании повреждается поверхность заготовок, а образующа-
яся на металле окалина осыпается. Это приводит к повышенному окисле-
нию и обезуглероживанию металла, а также к необходимости периодически
очищать монолитный под от окалины, которая сплавляется в бугры и втира-
ется в под, мешая транспортированию заготовок. Очистка пода является тя-
желой ручной работой, механизировать которую не удается. Инструмент
для чистки пода рассмотрен в разделе 15.2. Печь чрезвычайно сложно осво-
бождать от заготовок для чистки пода и ремонта, так как нельзя выдать заго-
товку их печи, не загрузив туда новую. Специальные устройства для осво-
бождения толкательной печи от заготовок рассмотрены в разделе 15.2. Не-
обходимость чистки пода ограничивает ширину толкательной печи, а длина
печи ограничена возможностью проталкивать металл без взгарбливания за-
готовок .Максимальная длина проталкивания заготовок по горизонтально-
му поду, определенная опытным путем, равна 200-220 толщинам заготовки,
близкой к квадратной, а для слябов — 250 толщин. При толщине заготовки
менее 100-120 мм длина проталкивания по горизонтальному поду обычно
недостаточна для обеспечения необходимой производительности печи, по-
этому под делают наклонным. Таким способом можно довести длину про-
талкивания до 250 толщин, а если выполнить под печи с криволинейным
участком (лекальный под), то длину проталкивания можно довести до 300
толщин. Ограничения по длине и ширине толкательной печи приводят к ог-
раничению ее производительности.
31
Принципы перемещения заготовок в печах шагающего типа описаны в
разделе 11.1. В методических печах шагающего типа при одностороннем
нагреве заготовки лежат на футерованных шагающих балках (печи с шагаю-
щим подом), а при двустороннем нагреве — на шагающих балках из водо-
охлаждаемых труб (печи с шагающими балками). Используют также соче-
тание одностороннего и двухстороннего нагрева в так называемых комби-
нированных печах с шагающим подом и шагающими балками. Конструкция
механизмов шагания рассмотрена в гл. 11.
В печах шагающего типа заготовки с сечением, близким к квадратному,
укладывают с зазорами. Обычно отношение ширины зазора к ширине заго-
товки принимают равным 2-3, учитывая возможную кривизну заготовок. В
результате при транспортировании заготовки не соприкасаются друг с дру-
гом и не скользят по подине, поэтому их поверхность не повреждается, а
первоначально образовавшийся слой окалины не осыпается и защищает ме-
талл от дальнейшего окисления и обезуглероживания. Загрузка и выдача за-
готовок в этих печах независимы, и, следовательно, печи можно легко осво-
бождать от заготовок для ремонта, а также выводить заготовки из зоны вы-
соких температур при нерегламентированных остановках печи или стана.
Укладка заготовок с раздвижкой повышает интенсивность и равномерность
их нагрева. Печи шагающего типа не имеют ограничений по длине и шири-
не, т.е. по производительности.
Учитывая эти преимущества, в настоящее время для новых станов со-
оружают только печи шагающего типа, а толкательные только достраивают
в существующих печных отделениях.
При транспортировании крупных заготовок и слябов в методических пе-
чах применяют торцевую загрузку и выдачу заготовок. В этом случае ком-
поновка печи и стана наиболее проста.
В толкательных печах загрузку заготовок с рольганга загрузки осуществ-
ляют толкателем, а выдачу производят или по наклонным направляющим
брусьям, так называемым склизам (рис. 2.2, а), или специальной машиной
безударной выдачи (рис. 2.2, а-I). В толкательных печах при транспортиро-
вании заготовок шириной менее 120-150 мм трудно обеспечить строго по-
штучное сталкивание заготовок на рольганг выдачи, поэтому применяют
боковую выдачу заготовок с помощью выталкивателя (рис. 2.2, б). Для мел-
косортной квадратной заготовки сечением до 100-120 мм и длиной 9-12 м в
толкательных печах применяют наклонный под, боковую загрузку и боко-
вую выдачу с помощью выталкивателя (рис. 2.2, в) или специальной маши-
ны выдачи (рис. 2.2, в-1).
В печах шагающего типа торцевую загрузку осуществляют клинкен-
шлеппером (рис. 2.2, г), сталкивателем (рис. 2.2, г-1), непосредственно ша-
гающими балками или специальной машиной загрузки (рис. 2.2, г-П). Тор-
цевая выдача осуществляется непосредственно шагающими балками
(рис. 2.2, г) или специальной машиной выдачи (аналогично рис. 2.2, а-1).
32
Боковую загрузку и выдачу в печах шагающего типа производят по внутри-
печным консольным рольгангам. С рольганга загрузки заготовки снимают
непосредственно шагающими балками или сталкивателем (рис. 2.2, г-Ш), а
на рольганг выдачи подают также шагающими балками или специальной
машиной выдачи (рис. 2.2, a-IV).
Конструкция механизмов для загрузки и выдачи заготовок в методичес-
ких толкательных печах рассмотрена в разделе 15.4, в печах с шагающим
подом и шагающими балками — в разделе 11.4, а внутрипечных рольгангов
— в разделе 10.2.
2.3. ТЕПЛОВОЙ И ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМЫ
МЕТОДИЧЕСКИХ ПЕЧЕЙ
Подвод тепла в методические печи иллюстрируют схемы на рис. 2.3. На
этих схемах показаны в основном толкательные печи с торцевым отоплени-
ем, так как в этом случае более наглядно выделяются зоны отопления, а теп-
ловой и температурный режимы аналогичны для всех методических печей.
Рис. 2.3. Схемы методических печей: а — двухзоиной; б — трехзонной без нижнего по-
догрева; в — трехзоииой с ннжиим подогревом; г — то же, без монолитного пода; д —
комбинированной с шагающим подом н шагающими балками; е— с пятью зонами
отопления
33
Длина печи
Рис. 2.4. Распределение температур печи и заготовки при двухзоином (пунктир) н трех-
зонном (сплошные линии) режимах нагрева: 1 — температура печи; 2,3 — температура
верхней н нижней поверхностей заготовки (I — методическая зона; II — сварочная
зона; III — томильная зона)
Схема простейшей методической печи приведена на рис. 2.3, а. Топливо
подводят с торца печи в одном месте и сжигают непосредственно в рабочем
пространстве. Проходя вдоль печи, продукты сгорания топлива отдают теп-
ло движущемуся навстречу металлу. При таком противоточном движении
обеспечивается глубокое использования тепла продуктов сгорания в рабо-
чем пространстве. Подобная печь состоит из двух теплотехнических зон:
сварочной — зоны нагрева, в которой сжигают топливо, и методической —
зоны утилизации тепла продуктов сгорания, поступающих из сварочной
зоны.
Для массивных заготовок более экономичным является трехзонный ре-
жим нагрева. В этом случае заготовка из сварочной зоны поступает в то-
мильную, в которой происходит выравнивание температур по сечению заго-
товки. Схема трехзонной печи приведена на рис. 2.3, б. На графике рис. 2.4
показано распределение температур печи и заготовок при двух- и трехзон-
ном режимах нагрева. При нагреве по трехзонному режиму до одинаковой
конечной температуры верхней и нижней поверхности заготовок нужна
печь меньшей длины, чем при нагреве по двухзонному режиму.
При нагреве тонких заготовок нет необходимости в выравнивании тем-
ператур по сечению. Однако и в этом случае более удобным для эксплуата-
ции является трехзонный режим нагрева, так как более низкая температура
томильной зоны предупреждает перегрев, пережог и сваривание заготовок
и позволяет точнее довести их температуру.
Для массивных заготовок толщиной более 100-120 мм целесообразна
организация нижнего обогрева, так как в этом случае благодаря двухсторон-
нему нагреву общая длительность нагрева значительно уменьшается. В пе-
чах с нижним обогревом заготовки располагаются на водоохлаждаемых
трубах, которые экранируют их от печи. В местах соприкосновения загото-
34
вок с водоохлаждаемыми трубами возникают области их местного охлажде-
ния, т.н. холодные пятна. Для устранения этой дополнительной неравно-
мерности температур в прежних конструкциях методических печей остав-
ляли участок монолитного пода в томильной зоне. Схема такой печи показа-
на на рис. 2.3, в. В современных конструкциях печей благодаря применению
жаростойких насадок на подовых трубах, так называемых рейтеров, удается
снизить охлаждающее действие труб и повысить равномерность нагрева за-
готовок. В этом случае отпадает необходимость в участке монолитного
пода, и становится возможным двухсторонний нагрев заготовок до выдачи
из печи. Схема такой печи показана на рис. 2.3, г.
В печах шагающего типа, в которых заготовки с сечением, близким к
квадратному, располагаются с зазорами и нагреваются с боковых сторон,
односторонний нагрев можно применять и для более массивных заготовок
толщиной 150-200 мм. Однако в начальный период нагрева, когда такая за-
готовка находится в области упругой деформации, более интенсивный на-
грев передней грани заготовки приводит к ее изгибу, нарушению транспор-
Таблица 2.3
Тепловая мощность и температура зон отопления
Число зон отопле- ния Участок печи Тепловая мощность зоны в % от тепло- вой мощ- ности всей печи Температура в зоне, “С при нагреве металла до температу- ры, °C
1200-1220 | 1230-1250
Томильная зона 30-40 1200-1260 —
2 Сварочная зона 60-70 1300-1350 —
Начало печи — 800-1000 —
Томильная зона 18-25 1200-1260 1260-1320
Сварочная верхняя зона 30-40 1300-1350 1320-1380
Сварочная нижняя зона 35-45 1260-1300 1280-1320
Начало печи — 700-950 800-1000
Томильная зона 15-20 1200-1260 1260-1320
Сварочная верхняя зона I* 20-30 1220-1280 1260-1320
4 Сварочная верхняя зона П’ 20-30 1300-1350 1320-1380
Сварочная нижняя зона 25-40 1260-1300 1280-1320
Начало печи — 900-1050 950-1100
Томильная зона 12-18 1200-1260 1260-1320
Сварочная верхняя зона I* 18-22 1220-1280 1260-1320
Сварочная верхняя зона II* 18-22 1300-1350 1320-1380
Сварочная нижняя зона 1° 20-25 1200-1240 1220-1260
Сварочная ннжняя зона II* 20-25 1260-1300 1280-1320
Начало печи — 900-1050 950-1100
* Нумерация зон по ходу заготовок
35
тирования через печь и трудностям при ее выдаче из печи. По этой причине
для заготовок толщиной 150-200 мм с сечением, близким к квадратному,
применяют комбинированные печи, в которых заготовки нагревают сначала
на водоохлаждаемых шагающих балках (1/3 длины печи), а затем на футе-
рованном шагающем поду (2/3 длины печи). Схема такой печи показана на
рис. 2.3, д. В комбинированной печи всесторонний равномерный нагрев за-
готовки на шагающих балках в начальный период нагрева позволяет избе-
жать возникновения больших внутренних напряжений и изгиба заготовки.
В дальнейшем по мере перехода заготовки в область пластической дефор-
мации ее можно интенсивно нагревать и на футерованном шагающем поду
Дополнительным преимуществом комбинированной печи является отсут-
ствие в ее высокотемпературной части водоохлаждаемых балок, отбираю-
щих много тепла и вызывающих местное охлаждение заготовок.
Для повышения интенсивности нагрева увеличивают длину сварочной
зоны, устраивая в ней несколько зон отопления, называемых первой, второй
и т.д. сварочной зоной с нумерацией по ходу движения заготовок. Схема ме-
тодической толкательной печи с пятью зонами отопления показана на
рис. 2.3, е.
Показателем увеличения интенсивности нагрева заготовок в многозон-
ной печи является высокое напряжение активного пода, представляющее
собой производительность, отнесенную к площади активного пода, т.е. к
площади, на которой происходит нагрев заготовок. В то же время в резуль-
тате сокращения длины методической зоны несколько ухудшается исполь-
зование тепла продуктов сгорания в рабочем пространстве печи и повыша-
ется удельный расход тепла.
В таблице 2.3 даны обычно принимаемые при проектировании значения
тепловой мощности зон в зависимости от тепловой мощности печи. В этой
таблице указаны также эксплуатационные значения температур зон при на-
греве рядового металла. При нагреве легированных и качественных сталей
температура томильной зоны обычно на 30-50 °C, а сварочной — на
100-130 °C выше необходимой конечной температуры поверхности метал-
ла (см. табл. 2.1). При определении температур зон учитывают также интен-
сивность работы печи, степень форсировки, вид топлива, конструкцию го-
релок и самой зоны, стойкость кладки и т.д.
При нагреве некоторых сталей из-за опасности возникновения чрезмер-
но высоких температурных напряжений температура в начале печи должна
быть не выше значений, указанных в табл. 2.4.
При изменении производительности печи температура в томильной зоне
и количество подаваемого в нее тепла остаются практически постоянными.
В сварочной зоне температура может меняться в сравнительно узких преде-
лах между максимально возможной при данных условиях и минимально не-
обходимой для получения заданной температуры нагрева, а подачу тепла
меняют в соответствии с производительностью печи. В печах, где сварочная
36
Таблица 2.4
Максимальная температура в начале печи, при которой допустим холодный
посад
Марки стали Температура, °C
Технически чистое железо, Ст 0-Ст 7,08—35, Ст А, Ст Д, 10Г2-35Г2,15Х-35Х, 15ХФ, 20ХНМ, 20ХГСА, 18ХГТ, 3TC,4T, 5К, 15КП, Л-53, Л-65, 30Т, катализатор- ная, рельсовая, осевая Не ограниче-
40ХГА, 30ХГТ, Х17Н2, 1X13,2X13,3X13,4X13,0Х18Н10, ОХ18НЮТ, ОХ13 (ЭИ496), 1Х18Н10Т, 1Х18Н12Т, 1Х18Н12М2Т, 1Х18Н12МЗТ, Х23Н18 (ЭИ417), 2Х13Н4Г9 800-900
35-60,09Г2, 10Г2 (А), 40-60 Г2,09Г2, 36Г2С, 40Г2С, 15Г- 70Г, 80Г, 100Г, 14СГ, 25СГ, 35СГ, 55СГ, 20СГ, 27СГ, 20СГ2, С45, С55, С60,40Х-50Х, 20ХФ, 40ХФА, 50ХФА, 15ХГ, 20ХГ, 50ХГА, 35ХГ2,30ХГ2С, 5ХГМ, 18ХГМ, 20ХГР-40ХГР, 40ХГТ, 40ХГТР, ЗОХГТЦ, 15ХГСА-30ХГСА, 35ХМЮА-38ХМЮА, 4X12, 7X3, 8X3,20X3,45X12,46X30,46X10,65X3, 20ХН-50ХН, ЗОХНЗА, 12ХНЗА, 20ХНЗА- 25ХНЗА, 37XH3A, 25ХН4А, 28ХН2А, 17ХН2А, 5ХНВ, 12XH2A, 18ХНВ(М)А, 25ХНВ(М)А, ХНМ, ХНМ2, ХНМЗ, 5ХНМ, 15ХНМ, 38ХНМ, 40ХНМА, 55ХНМ, 60ХНМ, ЗЗХНЗМА, 30ХН2МФА, 45ХНМФА, 5ХНТ, 18ХНТ, 20ХН4ФА, 60Х2М, 25Х2МФА, 18Х2Н4МА, Х5М, Х5ВФ, Х5, 20ХЗМВФА, 38ХВФЮА, 35ХЮА, 4ОХР, 40Р, ХЗН, ХЗНМ, 50ХНФ, 18ХСНРА, 12Х2НЗМА, 30Х2Н2Ф, 12Х5Ф, 12ХМФ, 35-38ХМФА, 12Х2Н4А, 20Х2Н4А, 13H2A.25H3A, 13Н5А.21Н5А, 15НМ, 20НМ, 15М, 12МХ, 20МХ, 4ХС, 30-38ХСА, 40ХС, 37ХС, 40СХ, ЗОХЗВА, 0XM, 0ХН1М-0ХНЗМ, 0ХН2Ф, 50С2,55С2,60С2,70СЗА, 60С2ХА, 70С2ХА (ЭИ 142), 60С2ХФА 700-800
70-85, У7-У13, У7АВ, У8ГА, У10ГА, У12Г, X, 9Х, 5ХВГ, 4ХВ2С-6ХВ2С, ХГ, 20ХГН, ЗОХГН, 38ХГН, 38ХГМ, ХГС, 5ХГС, 35ХГСА, ЗОХГСНА, 38ХМЮА, 20ХНА, 5ХНСВ, 8ХФ, 85ХФ, 9ХС, 40ХС, Х12, Х12М, 1Х18Н9,2Х18Н9, 1X18Н9Т, Х05, X10С2М, X1ЗЮ4, 1X17Ю5,1Х25Ю5, Р9, Р18, 60С2Н2А, 65С2ВА, 35СГ.ЕХ2, ЕХЗ, ШХ6-ШХ15, ШХ15СГ 3 600-700
зона состоит из нескольких зон отопления, изменяют подачу топлива глав-
ным образом в тех зонах, которые расположены ближе к началу печи. Чем
дальше от начала печи находится зона отопления, тем меньше зависит коли-
чество подаваемого в нее топлива от производительности. Температура в
начале методической зоны сильно меняется при изменении производитель-
ности.
2.4. СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ И АВТОМАТИЧЕСКОГО
РЕГУЛИРОВАНИЯ МЕТОДИЧЕСКИХ ПЕЧЕЙ
Оптимальное топливо методических печей — газообразное. Жидкое
топливо применяют только при отсутствии газообразного.
При отоплении газом с теплотой сгорания до 5,8 МДж/м3 воздух подо-
гревают до 500-600 °C в рекуператоре из керамических блоков (см. раздел
9.2), а газ — до 250-300 °C в металлическом трубчатом рекуператоре (см.
раздел 9.3). При таком подогреве необходимый температурный потенциал
можно обеспечить только при использовании инжекционных горелок типа
37
Рис. 2.5. Схема методической печи, отапливаемой газом с теплотой сгорания до
5,8 МДж/м3:1 — газопровод; 2 — воздухопровод; 3 — инжекционная горелка; 4 — кера-
мический рекуператор для подогрева воздуха; 5 — металлический трубчатый рекупе-
ратор для подогрева газа
П (см.раздел 7.3), позволяющих благодаря быстрому сжиганию с коэффи-
циентом расхода воздуха, близким к единице, получить в непосредственной
близости от горелки область достаточно высоких температур. Схема такой
печи показана на рис. 2.5. На рис. 2.6, а приведена схема боровов печей с ке-
рамическим рекуператором, расположенным под печью, и с металлическим
рекуператором, расположенным сбоку от печи. На случай выхода из строя
металлического рекуператора предусмотрен обводной боров.
При сжигании газа с теплотой сгорания 5,8-7,5 МДж/м3 можно подогре-
вать только воздух до 500-600 °C. Подогрев газа применяют для уменьше-
ния расхода топлива. В этом случае тепло продуктов сгорания, уходящих из
керамического рекуператора, можно использовать также для получения
пара в котлах-утилизаторах и для других целей. На рис. 2.6, б приведена
схема боровов печей при использовании тепла продуктов сгорания, выходя-
щих из керамического рекуператора, расположенного под печью, в котле-
утилизаторе.
При отоплении методических печей газом с теплотой сгорания
10 МДж/м3 и выше инжекционные горелки нецелесообразны, так как в этом
случае пределы их регулирования низки, в туннеле развиваются слишком
высокие температуры, а габариты горелок необходимой тепловой мощнос-
ти настолько велики, что их размещение на располагаемой площади торце-
вых стен является затруднительным. В этом случае применяют дутьевые го-
релки без предварительного смешения (см. раздел 7.1). Необходимую кало-
риметрическую температуру горения топлива можно получить даже без по-
догрева воздуха. Для уменьшения расхода топлива применяют подогрев
воздуха до 400—450 °C в металлическом трубчатом рекуператоре.
38
Рис. 2.6. Схемы боровов методических печей: а — с керамическим и металлическим ре-
куператорами; б — с керамическим рекуператором и котлами-утилизаторами; в — с
металлическим рекуператором; 1 — печь; 2— металлический рекуператор; 3 — обвод-
ной боров; 4 — дымовой клапан; 5 — колонны здания; 6 — котел-утилизатор; 7 — ды-
мовая труба
На рис. 2.6, в приведена схема боровов печи с отдельно стоящим метал-
лическим трубчатым рекуператором. На случай выхода из строя рекупера-
тора предусмотрен обводной боров. Тепло продуктов сгорания, уходящих
из рекуператора, можно использовать для получения пара в котлах-утилиза-
торах и для других целей.
В некоторых случаях для подогрева воздуха используют керамические
рекуператоры, подогретый воздух из которых подают к горелкам с помо-
щью жароупорного вентилятора. Иногда методические печи, отапливаемые
газом с высокой теплотой сгорания, вообще не оборудуют рекуператорами,
а тепло уходящих продуктов сгорания используют в котлах-утилизаторах.
Газ с теплотой сгорания от 7,5 до 10 МДж/м3 для отопления методичес-
ких печей нежелателен. При таком газе схема с инжекционными горелками
неприемлема, а при работе с дутьевыми горелками технологически необхо-
дим подогрев воздуха. Поэтому при выходе рекуператора из строя печь бу-
дет работать с пониженной производительностью.
39
Рис. 2.7. Схема печн с сочетанием торцевой, сводовой и боковой систем отопления: 1 —
торцевые горелки; 2 — сводовые горелки; 3 — боковые горелки
При отоплении методических печей мазутом применяют форсунки высо-
кого давления с двойным распиливанием (см. раздел 7.4) при подогреве
воздуха в металлическом трубчатом рекуператоре. В случае применения для
отопления одновременно газа и мазута желательно газ использовать для
отопления томильной зоны.
По расположению горелок различают торцевую, сводовую и боковую си-
стемы отопления. Обычно применяют сочетание этих систем в зависимости
от теплотехнических и конструктивных особенностей отдельных зон ото-
пления печи. Схематично печь с сочетанием торцевой, сводовой и боковой
систем отопления показана на рис. 2.7.
Наиболее распространенной является торцевая система отопления. При
этой системе горелки располагают в торцах с наклоном к оси печи так, что-
бы факел или высокотемпературная струя продуктов сгорания были направ-
лены под небольшим углом к поверхности заготовок. Торцевая система ото-
пления обеспечивает высокую интенсивность нагрева за счет удара струи в
металл и создания у поверхности металла высокотемпературного потока
продуктов сгорания, движущегося с большой скоростью навстречу движе-
нию заготовок.
Сводовое отопление осуществляется путем установки в своде печи ради-
ационных (плоскопламенных) горелок (см. раздел 7.2). В этих горелках сго-
рание газа происходит в тонком слое на поверхности огнеупорной футеров-
ки. При этом горелочный камень и прилегающая к нему кладка свода раска-
ляются и служат эффективным равномерным излучателем.
Наиболее целесообразно применение сводового отопления в томильной
зоне, где главной задачей является равномерный нагрев заготовок и вырав-
нивание температур по их сечению. Равномерное сводовое отопление обес-
печивает высокое качество нагрева и исключает местный перегрев поверх-
ности заготовок. Кроме того, при сводовом отоплении создается благопри-
ятный гидравлический режим в томильной зоне, возможно поддерживать
небольшое положительное давление на уровне пода печи и исключить под-
сосы холодного воздуха в рабочее пространство печи через окно выдачи,
которые неизбежны при торцевом отоплении из-за инжектирующего дей-
40
ствия горелок. С такими подсосами, вызывающими подслуживание загото-
вок перед самой выдачей, очень трудно бороться.
В печах с полностью сводовым отоплением в верхних зонах можно гиб-
ко менять тепловую нагрузку по длине печи в зависимости только от раз-
бивки горелок на зоны регулирования. Можно даже организовать порядное
регулирование подачи тепла. Таким образом можно выбирать оптимальные
тепловые и температурные режимы нагрева заготовок при изменяющихся
условиях работы печи (различных марках стали и размерах заготовок, горя-
чем и холодном посаде, меняющейся производительности и т.д.). Благодаря
этому печи с полностью сводовым отоплением хорошо встраиваются в ав-
томатизированные системы управления тепловым режимом печей. Кроме
того, такие печи очень экономичны, так как при снижении производитель-
ности можно выключать ряды горелок со стороны посада заготовок и тем
самым удлинять методическую зону, добиваясь наилучшего использования
тепла продуктов сгорания. При полностью сводовом отоплении, однако,
иногда возникают трудности с регулированием давления в рабочем про-
странстве печи.
Боковое отопление, особенно в широких методических печах, применя-
ется только в тех случаях, когда по конструктивным условиям невозможно
применить другие системы отопления, например, в нижних зонах отопле-
ния печей с шагающими балками (см. рис. 2.3, д) или толкательных печей с
двусторонним нагревом по всей длине печи (см. рис. 2.3, г). Основным не-
достатком бокового отопления является невозможность обеспечить равно-
мерность нагрева по ширине печи (по длине заготовок), при регулировании
производительности. Поэтому даже в нижних зонах печей с шагающими
балками стараются организовать торцевое отопление.
Наиболее глубокое использование тепла уходящих продуктов сгорания
обеспечивает регенеративная система отопления, в которой используются
регенераторы с керамической шариковой насадкой. При этой системе горел-
ки, снабженные индивидуальными регенераторами, объединяют в блоки (не
менее двух). Через один регенератор или их группу подают подогреваемый
воздух (газ), а через другой или группу — отводят продукты сгорания.
Применение шариковой насадки обеспечивает возможность подогрева
воздуха всего на 100-150 °C ниже температуры уходящих продуктов сгора-
ния, т.е. до 1000-1100 °C. Коэффициент использования тепла при этом дос-
тигает значений 70-80 %, а экономия топлива может составлять 30-50 %.
Система особенно эффективна при отоплении печи газом с низкой теплотой
сгорания.
Из регенератора продукты сгорания выходят с температурой ниже
200 °C, что облегчает их транспортирование и делает нецелесообразным
дальнейшую утилизацию тепла. Керамическая шариковая насадка служит
хорошим фильтром для очистки продуктов сгорания от пыли, частиц окали-
ны и т.д. Насадку легко заменять без остановки печи, а засоренная насадка
41
Рис. 2.8. Поперечный разрез методической толкательной печи с регенеративными го-
релками: 1 — регенеративная горелка; 2 — подвод газа; 3 — подвод воздуха и отвод
продуктов сгорания
промывается водой и может использоваться повторно. Перекидка регенера-
тора осуществляется специальными клапанами, обеспечивающими сраба-
тывание за несколько секунд и имеющими рабочий ресурс не менее 1 млн.
перекидок.
Регенеративная система отопления может быть успешно применена для
методических нагревательных печей. При этом регенераторы, встраивае-
мые в кладку или располагаемые с внешней стороны печи, могут быть уста-
новлены как в отдельных зонах, так и по всей печи. На рис. 2.8 показана ус-
тановка регенеративных горелок в методической толкательной печи с ши-
риной рабочего пространства 11,25 м.
В схеме автоматического регулирования теплового режима предусматри-
вают следующие основные узлы регулирования: температуры в зонах; давле-
ния в томильной зоне; соотношения газ-воздух (в печах с горелками дутьево-
го типа). При установке металлических рекуператоров предусматривают его
автоматическую защиту от перегрева путем сброса подогретого воздуха или
разбавлением продуктов сгорания холодным воздухом. Подача газа автомати-
чески прекращается при падении давления газа, воздуха или отключении пи-
тания приборов автоматического регулирования. В печах с инжекционными
горелками применяют сигнализаторы проскока пламени в горелку.
Кроме того, контролируют температуру продуктов сгорания в начале
печи, до и после рекуператоров; температуру подогрева газа и воздуха; дав-
ление в воздушных коллекторах печей с инжекционными горелками и раз-
режения в боровах.
2.5. КОНСТРУКЦИЯ МЕТОДИЧЕСКИХ ПЕЧЕЙ
2.5.1. Основные типы методических печей
Примеры наиболее распространенных конструкций печей приведены на
рис. 2.9-2.22, а технические характеристики этих печей — в табл. 2.5.
42
На рис. 2.9 показана двухзонная толкательная печь проволочного стана
280 Череповецкого металлургического комбината “Северсталь”. Печь с на-
клонным подом без нижнего обогрева имеет боковую загрузку и выдачу.
Наклонный под имеет криволинейный участок (т.н. лекальный под). Печь
отапливается природным газом с помощью дутьевых горелок. Воздух для
горения подогревается в металлическом трубчатом рекуператоре.
На рис. 2.10 показана двухзонная толкательная печь проволочного стана
250-1 Западно-Сибирского металлургического комбината. Печь с наклон-
ным подом без нижнего обогрева имеет боковую загрузку и выдачу с помо-
щью машины поштучной выдачи. Печь отапливается смешанным коксодо-
менным газом с помощью инжекционных горелок. Воздух для горения по-
догревается в керамическом рекуператоре и подается к горелкам с помощью
жароупорного вентилятора.
На рис. 2.11 показана трехзонная толкательная печь среднесортного ста-
на 2300 металлургического завода им. Ленина (НРБ). Печь с нижним обо-
гревом имеет торцевую загрузку и выдачу по наклонным направляющим
брусьям. Печь отапливается доменным газом с помощью инжекционных го-
релок. Воздух для горения подогревается в керамическом рекуператоре, а
газ — в металлическом трубчатом рекуператоре.
На рис. 2.12 показана трехзонная толкательная печь, спроектированная
для металлургического завода в Республике Ирак. Печь с нижним обогре-
вом имеет торцевую загрузку и боковую выдачу. Печь отапливается мазутом
с помощью форсунок высокого давления.
На рис. 2.13 и 2.14 показаны соотвественно четырехзонная и пятизонная
печи тонколистовых станов 1700 Мариупольского и Карагандинского ме-
таллургических комбинатов. Печь с нижним обогревом имеет торцевую заг-
рузку и выдачу по наклонным направляющим брусьям. Печи отапливаются
смешанным коксодоменным газом с помощью инжекционных горелок. Воз-
дух для горения подогревается в керамическом рекуператоре.
На рис. 2.15 показана пятизонная толкательная печь тонколистового
стана 2000 Новолипецкого металлургического комбината. Печь с нижним
обогревом имеет торцевую загрузку и выдачу с помощью машины безу-
дарной выдачи. Печь отапливается смешанным природнодоменным газом
с помощью дутьевых горелок. Воздух для горения подогревается в кера-
мическом рекуператоре и подается к горелкам с помощью жароупорного
вентилятора.
На рис. 2.16 показана толкательная печь крупносортно-заготовочного
стана 1000/850/630 Волгоградского металлургического завода “Красный
Октябрь”. Печь с нижним обогревом имеет торцевую загрузку и выдачу с
помощью машины безударной выдачи. В печи нет монолитной подины, а
имеется нижняя томильная зона с боковым отоплением. Печь отапливается
природным газом с помощью дутьевых горелок. Воздух для горения подо-
гревается в металлическом трубчатом рекуператоре.
43
Таблица 2.5
Технические характеристики методических печей
Характеристики | Размер- ность | Рис 2 9 | Рис 2 10 | Рис 2 11 | Рис. 2.12 | Рис 2 13 | Рис. 2 14 | Рис. 2.15
Размеры изделий: 15О-38ОХ 235-235Х 150-23Ох 200-240Х 150-200Х
сечение ммхмм 60x60 80x80 450-1000 260-260 700-1550 750-1550 900-1850
длина м 11,8 11,0-12,0 0,9-1,5 1,225 3,0-6,3 4,6 и 9.5 8,1-10,5
Ширина печи м 12,50 12,64 3,83 3,36 6,70 10,30 11,25
Длина активного пода Площадь пода: м 15,0 20,5 20,4 18,1 29,0 35,9 37,6
активного 177 234 61 44 183 332 395
габаритного м2 190 260 78 61 194 370 422
Производительность печи т/ч НО НО 30 23 ПО 205 180
Тепловая мощность печи МВт 73 77 22 20 84 177 260
Топливо* — П кд Д М кд кд пд
Теплота сгорания Тип рекуператора*' для подогрева: МДж/м3 35,2 9,2 4,0 39,4 7,5 6,7 20,9
воздуха — МТ К К — К К К
газа Температура подогрева: — МТ — МТ — —
воздуха °C 400 400 600 — 450 500 400
газа °C — — 350 — 350 — —
Объем керамического ре- куператора м3 - 300 123 290 630 435
Поверхность нагрева ме- таллического рекуператора м2 1020 - 630 - 900 - -
Продолжение табл. 2.5
Характеристики Размер- 1 ность | Рис. 2 16 | Рис. 2.17 | Рис. 2.18 | Рис. 2.19 | Рис. 2.20 | Рис 2.21 | Рис. 2.22
Размеры изделий: сечение ммхмм 240-370х 270-420 80x80 125x125 125x125, 150x150 150-250Х 750-1850 240-320Х 320-360 250х 750-1850
длина м 2.9-5,8 12,0 8,0-12,0 8,0-12,0 4,5-10,5 3,2-4,7 4,7-12,0
Ширина печи м 6,38 12,64 12,64 12,64 11,25 10,44 12,64
Длина активного пода м 33,7 22,6 16,8 31,0 48,4 42,0 48,7
Площадь пода: активного 195 234 191 366 500 381 590
габаритного м2 220 286 213 396 545 439 614
Производительность печи т/ч 100 ПО 90 170 420 200 465
Тепловая мощность печи МВт 69,8 77 38 78,4 252 105 274
Топливо* - П(М) КД П ПКДГ П(М) пд П
Теплота сгорания МДж/м3 34,3(38,5) 9,2 34,3 14,7 33,6(38,4) 18,8 33,0
Тип рекуператора*’ для подогрева: воздуха МТ МТ МТ МТ МТ МТ мт
газа — — — — — — — —
Температура подогрева: воздуха °C 360 400 350 400 400 400 450
газа °C — — — — — — —
Поверхность иагрева ме- таллического рекуператора * П — природный газ; ПД — м2 - смешанный (природный 800 и доменный) газ; КД — 1650 1500 3000 смешанный (коксовый и доменный) газ; ПКДГ — сме-
шанный (природный, коксовый и доменный) газ; Д — доменный газ; М — мазут. ** МТ — металлический трубчатый; К — керамический из блоков.
Рис. 2.9. Методическая толкательная печь с боковой загрузкой и выдачей, без нижнего обогрева, отапливаемая с помощью дутьевых горе-
лок при подогреве воздуха в металлическом трубчатом рекуператоре: 1 — рекуператор; 2 — толкатель; 3 — желоб гидросмыва окалины;
4 — отбойник; 5 — ложное окно
(Череповецкий металлургический комбинат “Северсталь”, стан 280)
Рис. 2.10. Методическая толкательная печь с боковой загрузкой и выдачей, без нижнего обогрева, отапливаемая с помощью дутьевых го-
релок при подогреве воздуха в керамическом рекуператоре: 1 —толкатель; 2 — летка для уборки окалины; 3 — желоб гидросмыва окали-
ны; 4 — машина поштучной выдачи; 5 — рольганг выдачи; 6 — ложное окно; 7 — отбойник
(Западно-Сибирский металлургический комбинат, стан 250-1)
в-в г-г Д-Д
Рис. 2.11. Методическая толкательная печь с торцевой загрузкой и выдачей, с нижним обогревом, отапливаемая с помощью инжекцион-
ных горелок: 1 — рольганг загрузки; 2 — толкатель; 3 — механизм для освобождения монолитного пода от заготовок; 4 — механизм от-
крывания заслонки окна выдачи; 5 — рольганг выдачи; 6 — отбойник; 7 — подовые трубы; 8 — подовые брусья; 9 — устройство для гид-
росмыва окалины; 10 — лоток для смыва окалины нз-под рольганга; 11 — водоохлаждаемые экраны
* (НРБ, Металлургический завод им. Ленина, стан 2300)
Рис. 2.12. Методическая толкательная печь с торцевой загрузкой и боковой выдачей, с нижним обогревом, отапливаемая мазутом: 1
рольганг загрузки; 2 — толкатель; 3 — поворотный регулирующий дроссель; 4 — дымопровод; 5 — отбойник; 6 — ложное окно
(проект для металлургического завода в Республике Ирак)
Рис. 2.13. Методическая толкательная печь с торцевой загрузкой и выдачей, с нижним обогревом, отапливаемая с помощью инжекцион-
ных горелок, установленных в четырех зонах отопления: 1 — рольганг выдачи; 2 — механизм для освобождения монолитного пода от за-
готовок; 3 — отбойник; 4 — ложное окно >
У! (Мариупольский металлургический комбинат им. Ильича, стан 1700)
Рис. 2.14. Методическая толкательная печь с торцевой загрузкой и выдачей, с нижним обогревом, отапливаемая с помощью инжекцион-
ных горелок, установленных в пяти зонах отопления: 1 — рольганг загрузки; 2 — толкатель; 3 — рольганг выдачи; 4 — механизм для ос-
вобождения монолитного пода от заготовок; 5 — механизм открывания заслонки окна выдачи; 6 отбойник; 7— ложное окно; 8 — лет-
ка для удаления шлака; 9 — желоб гидросмыва окалины; 10 — лоток для смыва окалины из-под рольганга
(Карагандинский металлургический комбинат, стан 1700)
На рис. 2.17 показана печь с шагающим подом мелкосортного стана 250
Челябинского металлургического комбината. Печь имеет торцевую загрузку
шлеппером и боковую выдачу по внутрипечному консольному рольгангу с
помощью машины поштучной выдачи. В печи две группы шагающих байок
по три балки в каждой группе. Привод балок гидравлический. Вертикаль-
ный ход балок 200 мм, горизонтальный 150-200 мм, цикл шагания 26-30 с.
Печь отапливается смешанным коксодоменным газом с помощью дутьевых
горелок. Воздух для горения подогревается в металлическом трубчатом ре-
куператоре.
На рис. 2.18 показана печь с шагающим подом мелкосортно-проволочно-
го стана 250 Молдавского металлургического завода. Печь имеет боковую
загрузку и выдачу по внутрипечным консольным рольгангам. С рольганга
загрузки заготовки передаются на балки сталкивателем, а на рольганг выда-
чи укладываются шагающими балками. В печи имеются четыре шагающие
и три стационарные балки. Привод балок гидравлический. Вертикальный
ход балок 200 мм, горизонтальный 200-250 мм, цикл шагания 40 с. Печь
отапливается природным газом с помощью сводовых радиационных горе-
лок. Воздух для горения подогревается в воздухонагревателе котла-утилиза-
тора.
На рис. 2 19 показана комбинированная печь с шагающим подом и шага-
ющими балками проволочного стана 250-1 Криворожского металлургичес-
кого комбината. Печь имеет боковую загрузку и выдачу по внутрипечным
консольным рольгангам. С рольганга загрузки заготовки передаются на бал-
ки сталкивателем, а на рольганг выдачи укладываются машиной поштучной
выдачи в два ручья. В печи имеются четыре шагающие и пять стационар-
ных балок. Привод балок гидравлический. Вертикальный ход балок 200 мм,
горизонтальный 200-300 мм, цикл шагания 30 с. Печь отапливается сме-
шанным природнококсодоменным газом, в верхних зонах применено сводо-
вое отопление плоскопламенными горелками. Воздух для горения подогре-
вается в воздухонагревателе энерготехнологического котла.
На рис. 2.20 показана печь с шагающими балками тонколистового стана
2000 Череповецкого металлургического комбината “Северсталь”. Печь име-
ет торцевую загрузку и выдачу. С рольганга загрузки слябы подаются на
балки сталкивателем, а на рольганг выдачи укладываются машиной безу-
дарной выдачи. В печи имеются четыре шагающие и шесть стационарных
балок. Привод балок гидравлический. Вертикальный ход балок 200 мм, го-
ризонтальный 480 мм, цикл шагания 56 с. Печь отапливается природным
газом с помощью дутьевых горелок. Воздух для горения подогревается в
металлическом трубчатом рекуператоре.
На рис. 2.21 показана печь с шагающими балками рельсобалочного стана
800 Нижнетагильского металлургического комбината. Печь имеет торцевую
загрузку и выдачу с помощью машин загрузки и выдачи. В печи имеются
четыре шагающие и четыре стационарные балки. Привод балок гидравли-
53
2
Рис. 2.15. Методическая толкательная печь с торцевой загрузкой и выдачей, с нижним обогревом, отапливаемая с помощью дутьевых го-
релок, установленных в пяти зонах отопления: 1 — рольганг загрузки; 2 — рольганг выдачи; 3 — машина безударной выдачи
(Новолипецкий металлургический комбинат, стан 2000)
Рис. 2.15. Поперечный разрез печи
ческий. Вертикальный ход балок 200 мм, горизонтальный 375 и 500 мм,
цикл шагания соответственно 58 и 62 с. Печь отапливается природнодомен-
ным газом, в верхней томильной зоне применено сводовое отопление плос-
копламенными горелками. Воздух для горения подогревается в металличес-
ком трубчатом рекуператоре.
На рис. 2.22 показана печь с шагающими балками тонколистового стана
2000 Магнитогорского металлургического комбината. Печь имеет торцевую
загрузку и выдачу. С рольганга загрузки слябы подаются на балки сталкива-
телем, а на рольганг выдачи укладываются машиной безударной выдачи. В
печи имеются четыре шагающие и шесть стационарных балок. Привод ба-
лок гидравлический. Вертикальный ход балок 200 мм, горизонтальный
450 мм, цикл шагания 56 с. Печь отапливается природным газом с помощью
плоскопламенных горелок. В верхних зонах применено сводовое отопле-
ние, а в нижних — комбинация торцевого и бокового отопления. Воздух для
горения подогревается в металлическом трубчатом рекуператоре.
2.5.2. Рабочее пространство методических печей
Внутренняя ширина рабочего пространства определяется максимальной
длиной нагреваемых заготовок. Расстояние между рядами заготовок и от
концов заготовок до боковых стен печи составляет 200-300 мм.
В начале печи при отводе продуктов сгорания вниз рабочее пространство
расширяют так, чтобы пропустить продукты сгорания в зазор между конца-
ми заготовок и стенами печи со скоростью 2-2,5 м/с.
Высота рабочего пространства равна при торцевом отоплении 2,6-3 м в
торцах сварочных зон и 0,7-0,8 м в пережимах , а при сводовом отоплении
-1,5-1,7 м.
55
Рис. 2.16. Методическая толкательная печь с торцевой загрузкой и выдачей, с нижним обогревом, без монолитной подины: 1 — ось роль-
ганга загрузки; 2— ось рольганга выдачи; 3 — торцевые горелки; 4 — боковые горелки
(Волгоградский металлургический завод “Красный Октябрь”, стан 1000/850/630)
Рис. 2.17. Методическая печь с шагающим подом, с торцевой загрузкой и боковой выдачей: 1 — загрузочный шлеппер; 2 — виутрипечиой
рольганг выдачи; 3 — машина поштучной выдачи
(Челябинский металлургический комбинат, стан 250)
A - А Б - Б
Рис. 2.18. Методическая печь с шагающим подом с боковой загрузкой и выдачей: 1 — ось рольганга загрузки; 2 — ось рольганга выдачи
(Молдавский металлургический завод, стан 250)
Рис. 2.19 Методическая комбинированная печь с шагающим подом и
— сводовые горелки; 4 — боковые горелки
(Криворожский металлургический комбинат, стан 250-1)
1 — ось окна загрузки; 2 — ось окна выдачи; 3
Рис. 2.20. Методическая печь с шагающими балками, с торцевой загрузкой и выдачей: 1 — рольганг загрузки; 2 — сталкиватель; 3
рольганг выдачи; 4 — машина безударной выдачи; 5 — торцевые горелки; 6 — боковые горелки
(Череповецкий металлургический комбинат “Северсталь”, стан 2000)
Рис. 2.21. Методическая печь с шагающими балками, с торцевой загрузкой и выдачей,
со сводовым отоплением в верхней томильной зоне: 1 — торцевые горелки; 2 — сводо-
вые горелки; 3 — боковые горелки; 4— ось рольганга загрузки; 5 — ось рольганга вы-
дачи
(Нижнетагильский металлургический комбинат, рельсобалочный цех, стан 800)
61
Рнс. 2.22. Методическая нечь с шагающими балками, с торцевой загрузкой и выдачей, со сводовым отоплением в верхних зонах и комби-
нацией торцевого и бокового отопления в иижиих зонах: 1 — ось рольганга загрузки; 2 — ось рольганга выдачи; 3 — сводовые горелки;
4 — торцевые горелки; 5— боковые горелки
(Магнитогорский металлургический комбинат, стан 2000)
Рис. 2.23. Горелочные торцы сварочных зон методических печей при торцевом отопле-
нии: а — с инжекционными горелками; б — с дутьевыми горелками
63
A - A
Рис. 2.24. Торец загрузки толкательной печи с торцевой загрузкой: 1 — рольганг загруз-
ки; 2 — загрузочный стол; 3 — окно загрузки; 4 — продольные подовые трубы
64
Рис. 2.25. Торец загрузки толкательной печи с наклонным подом и боковой загрузкой:
1 — задающие ролики; 2 — водоохлаждаемый упор; 3 — отбойник; 4 — толкатель; 5 —
прижимающий “утюг”; 6— подовый брус; 7— нагреваемые заготовки; 8— водоохлаж-
даемые экраны
Рис. 2.26. Торец загрузки печи с шага-
ющими балками и боковой загрузкой:
1 — сталкиватель; 2 — виутрипечиой
консольный рольганаг; 3 — шагаю-
щие балки; 4 — дымоотбор; 5 — водя-
ной затвор; 6 — нагреваемые заготов-
ки; 7—окалиносборинк
Рис. 2.27. Торцы выдачи толкательных печей с торцевой выдачей по наклонным на-
правляющим брусьям: а—с инжекционными горелками; б — с дутьевыми горелками;
1 — подовый брус; 2 — наклонный направляющий брус; 3 — наклонные плиты; 4 —
опорная балка; 5 — рольганг выдачи; 6 — механизм освобождения монолитного пода
от заготовок
66
Примеры конструкции торцов сварочных зон толкательных печей при
торцевом отоплении приведены на рис. 2.23. Конструкция торцов верхних
сварочных зон при торцевом отоплении у печей шагающего типа аналогич-
на толкательным.
На рис. 2.24 показана конструкция торца загрузки толкательной печи с
торцевой загрузкой, на рис. 2.25 — торца загрузки толкательной печи с бо-
ковой загрузкой, на рис. 2.26 — печи с шагающими балками и с боковой заг-
рузкой.
На рис. 2.27 показана конструкция торца выдачи толкательной печи с
торцевой выдачей по наклонным направляющим брусьям, на рис. 2.28 —
торца выдачи толкательной печи с боковой выдачей, на рис. 2.29 — печи с
шагающим подом и боковой выдачей.
Схема подовых труб толкательных печей показана на рис. 2.30. Нагрева-
емый металл проталкивают по продольным подовым трубам; поперечные
трубы служат им опорой. Между собой продольные и поперечные трубы не
сваривают. Башмаки под продольные и поперечные трубы отливают из ста-
ли Х28Л. У торца загрузки над проемами для отвода продуктов сгорания
продольные трубы обычно опирают на змеевик. Продольные трубы при-
крепляют к фундаменту печи через опорный сляб. Это позволяет разгрузить
каркас печи от горизонтальной нагрузки при проталкивании заготовок. С
этой целью возможно также соединение продольных труб и фундамента
толкателя с помощью тяг.
Схемы поперечных труб приведены на рис. 2.31. Схему (рис. 2.31, б)
применяют в печах шириной до 6 м, а при большей ширине печи и нагреве
массивных заготовок целесообразно применять схемы, приведенные на
рис. 2.31, в, г. Схема (рис. 2.31, г) отличается от схемы (рис. 2.29, в) тем, что
поверхность труб в первом случае может быть несколько больше, но число
контуров циркуляции при испарительном охлаждении меньше.
Охлаждение подовых труб может быть водяным и испарительным с дав-
лением пароводяной смеси до 5 МПа. Подовые трубы для водяного охлаж-
дения изготавливают из стали Ст.З, для испарительного охлаждения — из
стали 20, в особых случаях — из стали 15ХМ.
Количество воды для охлаждения труб определяют из условия ее нагрева
не выше температуры выпадения солей. Скорость воды в трубах должна
быть не менее 1 м/с. Для определения такой скорости при заданном количе-
стве воды прибегают к последовательному соединению элементов.
На рис. 2.32 приведен пример схемы разводки воды для подовых труб и
направляющих брусьев толкательной методической печи. Регулирующие
органы на подводах воды во все охлаждаемые элементы располагают возле
сливного бака для удобства регулирования количества воды в зависимости
от ее температуры на выходе.
Число продольных подовых труб и балок в печи определяют в зависимо-
сти от длины нагреваемых заготовок и расположения их в печи (в один или
67
68
Рис. 2.28. Торцы выдачи толкательных печей с боковой выдачей: а - шириной до 6 м;
б — шириной более 6 м; 1 — подовый брус; 2 — желоб; 3 — горелка; 4 — окно выдачи;
5—окно для чистки; 6—желоб для гидросмыва окалины; 7— водоохлаждаемые экраны
69
Рис. 2.29. Торец выдачи печи с шагающим подом и боковой выдачей: 1 — окно выдачи;
2 — внутрипечной консольный рольганг; 3 — штанга машины выдачи; 4 — сводовые
плоскопламеиные горелки; 5— шагающие балки; 6— нагреваемые заготовки: 7— во-
дяной затвор; 8 — окалиносборник
два ряда). Минимальное расстояние между продольными трубами равно
600 мм, а максимальное определяют по эмпирической формуле
/min = S^min > м> гДе ^mm — минимальная толщина нагреваемой заготовки, м.
Минимальное свешивание металла принимают равным 0,15-0,2 м, макси-
мальное — /2.
Поперечные трубы располагают обычно по стойкам каркаса через
1160 мм.
Для уменьшения охлаждающего действия подовых труб и шагающих ба-
лок применяются рейтеры, представляющие собой насадки из жаропрочной
стали, привариваемые к подовым трубам (шагающим балкам) и служащие
опорой для нагреваемых заготовок. Температура опорной поверхности рей-
тера в зависимости от его высоты может быть достаточно высока и близка к
температуре нагреваемой заготовки, поэтому охлаждающее действие подо-
вой трубы значительно уменьшается.
На рис. 2.33 показана наиболее распространенная конструкция рейтера,
разработанная Стальпроектом и Институтом высоких температур АН РФ.
Рейтеры представляют собой литые блоки, состоящие в нижней части из
хромоникелевой стали, а в верхней — из жаростойкого и износостойкого
70
Рис. 2.30. Схема подовых труб толкательных печей: 1 •— продольные трубы; 2 — опор-
ный сляб; 3 — поперечные трубы; 4 — стойки каркаса; 5 — опорный змеевик; б — сто-
як поперечной трубы; 7 — башмак продольной трубы; 8 — башмак поперечной трубы
71
Рис. 2.31. Схемы поперечных подовых труб: а — в методической зоне; б, в, и г — в сва-
рочной зоне
72
Рис. 2.32. Схема разводки воды к охлаждаемым элементам пода: 1 — продольные тру-
бы; 2 — змеевик; 3 — поперечные трубы; 4 — наклонные направляющие брусья
115
Рис. 2.33. Установка рейтера: 1 — рейтер из высокохромистого сплава; 2 — основание
из хромоникелевой стали; 3 — подовая труба или шагающая балка
высокохромистого сплава. В толкательных печах рейтеры устанавливаются
встык друг к другу, а в печах с шагающими балками — с раздвижкой.
2.6. РАСПОЛОЖЕНИЕ МЕТОДИЧЕСКИХ ПЕЧЕЙ В ЦЕХЕ
Число печей, необходимое для обслуживания стана, определяют исходя
из его максимальной часовой производительности и максимально возмож-
ной производитель-ности печи, а также в зависимости от местных условий.
На рис. 2.34 приведены схемы компоновки печей в цехе и увязки их со ста-
ном.
Наиболее простой является компоновка печей с торцевой загрузкой и
торцевой выдачей (рис. 2.34, а), когда печи размещают в параллельных про-
летах между рольгангами загрузки и выдачи. Шаг колонн здания выбирают
так, чтобы расстояние между наружными стенами соседних печей было не
менее 6 м. Обычно принимают следующую величину шага колонн:
Ширина рабочего пространства, м .До 5 До 8 До 12 Более 12
Шаг колонн, м .....12 18 24 30
Иногда приходится принимать больший шаг, исходя из расположения
вспомогательного оборудования, например, при установке рекуператора
сбоку от печи.
При установке печей с торцевой загрузкой и боковой выдачей (рис. 2.34,
б, в) нужен больший шаг колонн, так как расстояние между наружными сте-
нами соседних печей должно быть не менее 10 м. На рис. 2.34, б приведена
компоновка двух таких печей, установленных параллельно оси прокатки по
обе стороны от подающего рольганга стана. В случае трех и более печей их
располагают перпендикулярно оси прокатки между рольгангами загрузки и
выдачи (рис. 2.34, в), выдавая заготовки на рольганг выдачи с помощью
промежуточного стола.
74
б
Рис. 2.34. Расположение в цехе методических печей: а — с торцевой загрузкой и торце-
вой выдачей; б, в — с торцевой загрузкой и боковой выдачей; г-е — с боковой загрузкой
и боковой выдачей: 1 — рольганг загрузки; 2 — рольганг выдачи; 3 — толкатель; 4 —
колонны здания; 5— сталкиватель; 6 — стол выдачи; 7— шлеппер
На рис. 2.34, г приведена компоновка двух печей с боковой загрузкой и
боковой выдачей для штрипсового стана, когда печи располагают по обе
стороны от оси прокатки, а заготовку передают на рольганг стана шлеппе-
рами. При таком расположении печей расстояние между горелками томиль-
ных зон должно быть не менее 4 м.
На рис. 2.34, д, е приведены два варианта расположения печей с боковой
загрузкой и боковой выдачей для мелкосортного или проволочного стана.
75
Глава 3. ПРОХОДНЫЕ ПЕЧИ
3.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОХОДНЫХ ПЕЧЕЙ
Проходные печи применяют для нагрева различных штучных изделий:
листовых, трубных и колесных заготовок, сутунок, пакетов, слитков и заго-
товок из цветных металлов и сплавов перед обработкой давлением; листов,
рельсов, рулонов полосы, бунтов проволоки и сортового проката, прутков,
труб и различных изделий сложной формы для термической обработайте
том числе в атмосфере контролируемого состава.
Температура нагрева в проходных печах зависит от их технологического
назначения. Температура нагрева перед обработкой давлением цветных ме-
таллов и сплавов составляет 350-950 °C, а из стали — 900-1250 °C; темпе-
ратура нагрева для термической обработки стальных изделий равна: при от-
пуске — 400-700 °C, изотермической выдержке — 500-600 °C, отжиге —
700-800 °C, закалке и нормализации — 800-950 °C, термообработке леги-
рованных сталей — 900-1180 °C.
Тепловой режим проходных печей является постоянным во времени и
переменным по длине печи. Температурный режим характеризуется равно-
мерным распределением температуры в каждом поперечном сечении и либо
равномерным, либо переменным — по длине печи. Такой тепловой и темпе-
ратурный режимы легче всего осуществить при распределении многочис-
ленных сравнительно небольших источников (стоков) тепла по длине печи.
Методы транспортирования металла через печь выбирают в зависимости
от вида изделий и температуры нагрева.
Самыми распространенными среди проходных печей являются печи с
роликовым подом. Это объясняется тем, что печи с роликовым подом весь-
ма универсальны по нагреваемым изделиям, температуре обработки, скоро-
стям перемещения и возможности использования различных атмосфер в ра-
бочем пространстве печи. Кроме того, эти печи хорошо вписываются в це-
ховые поточные линии производства.
Для скоростного нагрева длинномерных изделий применяют секцион-
ные печи, в которых перемещение заготовок происходит с помощью роли-
ков, выведенных из рабочей зоны печи.
В конвейерных печах с помощью цепного или сетчатого конвейера пере-
мещают и нагревают изделия, неудобные для транспортирования: трубы ма-
лого или переменного диаметра, небольшие готовые изделия, метизы и пр.
Для нагрева крупных тяжелых изделий, создающих большую нагрузку
на под, применяют толкательные печи и печи с шагающим подом или балка-
ми. Методические печи толкательного и шагающего типа, применяемые для
высокотемпературного нагрева стальных заготовок перед прокаткой, рас-
смотрены в главе 2. В настоящей главе приведены примеры конструкций
проходных толкательных печей и печей с шагающим подом или балками.
76
Печи толкательного типа проще и дешевле, однако по сравнению с печами
шагающего типа имеют ряд существенных недостатков, которые подробно
разобраны в главе 2.
Кольцевые печи применяют для нагрева изделий, которые сложно транс-
портировать в проходных печах другого типа: короткие и тяжелые, обычно
круглые заготовки, фигурные изделия и т.д.
Конструкция механизмов для транспортирования металла в проходных
печах рассмотрена в главах 10-13.
3.2. СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ И АВТОМАТИЧЕСКОГО
РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОХОДНЫХ ПЕЧЕЙ
Для отопления проходных печей применяют самое разнообразное топли-
во: газы — от природного до доменного и мазут, а также электроэнергию.
При прямом отоплении газом ранее во многих случаях применяли ин-
жекционные горелки с инжекцией воздуха газом. Это позволяло при боль-
шом числе горелок обойтись без сложной системы воздухопроводов и регу-
лирования соотношения газ-воздух, а также без дутьевого вентилятора, уп-
ростить конструкцию и обслуживание печи. Недостатком такой системы
отопления, однако, является невозможность подогрева воздуха для горения
и , как следствие, большой удельный расход топлива.
Рис. 3.1. Поперечный разрез печи с роликовым подом, отапливаемой с помощью инжек-
ционных горелок
77
Рис. 3.2. Конвейерная печь с подподовыми топками для нагрева алюминиевых слитков
В современных печах с целью экономии топлива, несмотря на усложне-
ние конструкции печи, стремятся применять дутьевые горелки с рекупера-
тивным подогревом воздуха для горения. При относительно низких темпе-
ратурах печи применяют дутьевые горелки, устойчиво работающие при по-
вышенных и переменных коэффициентах избытка воздуха: ПИВ, ПИВС,
ГТПЦ, ДШ и др. (см. главу 7). Эти горелки применяют как для непосред-
ственного отопления рабочего пространства печи, так и в составе различно-
го рода циркуляционных систем.
На рис. 3.1 показан характерный поперечный разрез проходной печи с
прямым газовым отоплением (на примере печи с роликовым подом и ин-
жекционными горелками). Горелки располагают на боковых стенах над и
под нагреваемым металлом, стараясь разместить их в шахматном порядке,
чтобы создать циркуляцию продуктов сгорания и повысить равномерность
температур в рабочем пространстве печи. В зависимости от местных усло-
вий горелки могут быть расположены только на одной стене или только над
металлом. В печах с большой шириной рабочего пространства нередко при-
меняют установку горелок в своде, а иногда и в поду.
В электрических печах сопротивления нагреватели размещают на боко-
вых стенах, а при необходимости — на своде и поду печи.
При низкотемпературном нагреве (до температуры ниже 600 °C) иногда
применяют подподовые топки. На рис. 3.2 показана конвейерная печь для
78
Рис. 3.3. Печь с шагающей балкой, отапливаемая мазутом, сжигаемым над решетчатым разделительным сводом
Рис.3.4. Печь с роликовым подом, отапливаемая мазутом, сжигаемым в выносных
топках
нагрева алюминиевых слитков перед прокаткой до температуры 480 °C.
Печь отапливают генераторным газом с теплотой сгорания 5 МДж/м3 с по-
мощью горелок типа ДНМ. В сплошном своде подподовой топки выполне-
но два проема: над горелкой и в противоположном конце топки. Через вто-
рой проем продукты сгорания выходят из топки в рабочее пространство
печи, а через первый подсасываются в топку из рабочего пространства в ре-
зультате инжектирующего действия факела. Возникающая при этом рецир-
куляция продуктов сгорания обеспечивает равномерный нагрев заготовок.
В соседних подподовых топках горелки установлены на противоположных
стенах печи.
Необходимость сжигания топлива в топках, отделенных от рабочего про-
странства, возникает при температуре нагрева 700-1000 °C и отоплении
печи мазутом. Конструктивное решение топок может быть различным. На
печи с шагающей балкой для нагрева листов до 700-800 °C (рис. 3.3) фор-
сунки расположены в верхней части рабочего пространства и отделены от
нагреваемого металла решетчатым сводом, благодаря чему исключается
возможность перегрева металла. При большой длине печи топки располага-
ют с боковых сторон. Печь с роликовым подом (рис. 3.4) предназначена для
нагрева листов из углеродистой и легированной стали до температуры
950-1150 °C. Верхнюю часть печи обогревают с помощью выносных топок,
а нижнюю (под роликами) — непосредственно, так как ролики сами явля-
ются экранирующим устройством. В начале каждой топки возле форсунки
80
предусмотрен проем, через который в топку поступают продукты сгорания
из рабочего пространства (в результате инжектирующего действия факела).
Организованная таким образом рециркуляция продуктов сгорания обеспе-
чивает удовлетворительную равномерность нагрева. В печах с нагревом Ме-
талла только сверху, например, в конвейерных печах для нагрева перед про-
каткой сутунки и пакетов, предусматривают только выносные топки, распо-
ложение которых определяет распределение температур в печи.
Более сложным является осуществление низкотемпературного нагрева
при значительных размерах печи и повышенных требованиях к равномер-
ности нагрева. На рис. 3.5 показана конструкция конвейерной печи для изо-
термической выдержки рельсов. В печь загружают рельсы с температурой
450-600 °C. При исходной температуре ниже 600 °C рельсы должны быть
нагреты до этой температуры и выдержаны при ней, а при исходной темпе-
ратуре 600 °C — только выдержаны. Неравномерность распределения тем-
пературы по длине рельсов и печи при выдержке не должна превышать
50 °C. Для обеспечения требуемой равномерности нагрева при ширине печи
26,7 м предусмотрены подподовые топки с решетчатыми сводами. По длине
печи расположены две топки длиной около 6 м, разделенные стеной в сред-
ней части печи. В каждой топке установлена инжекционная горелка, с по-
мощью которой сжигают смешанный (коксовый и доменный) газ с теплотой
сгорания 5,45 МДж/м3.
Если в печи необходимо проводить операции с резко различными темпе-
ратурами нагрева, например, закалку или нормализацию (до 950 °C) и от-
пуск (600-700 °C), приходится проектировать систему отопления с отклю-
чением части горелок при проведении низкотемпературной операции.
В случае светлого нагрева для термической обработки в атмосфере конт-
ролируемого состава проходные печи (главным образом, с роликовым по-
дом) обогревают с помощью радиационных труб, а в отдельных случаях
применяют электрические нагреватели сопротивления. Конструкция радиа-
ционных труб и нагревателей рассмотрена в главе 7.
Автоматическое регулирование проходных печей состоит в поддержании
постоянства температуры в печи. Печь обычно разбивают по длине на не-
сколько зон регулирования. Для каждой зоны предусматривают регулятор
температуры, который в зависимости от показаний импульсной термопары
изменяет количество подаваемого топлива. При применении двухпровод-
ных горелок для каждой зоны устанавливают регулятор соотношения топ-
ливо-воздух, В случае отвода продуктов сгорания в одном месте печь обо-
рудуют регулятором давления в рабочем пространстве. Если продукты сго-
рания отводят через два отдельных борова, устанавливают два регулятора
давления. Количество топлива, потребляемое печью, обычно регистрируют.
На печах с инжекционными горелками устанавливают сигнализатор пада-
ния давления газа, а на печах с двухпроводными горелками, кроме этого —
сигнализатор падения давления воздуха. При падении давления газа или
81
8
Рис. 3.5. Конвейерная печь с подподовыми топками для изотермической выдержки рельсов: 1 — направление
движения рельсов
воздуха подача газа в печь автоматически прекращается. Обычно предус-
матривают также контроль температуры рабочего пространства в несколь-
ких местах, температуры нагрева металла на выходе из печи, контроль ра-
боты и защиту металлического рекуператора (если он установлен). *
Особенности автоматического регулирования печей с атмосферой конт-
ролируемого состава, питание печей этой атмосферой и меры безопасности
рассмотрены в разделах 4.4 и 4.5.
3.3. ПЕЧИ С РОЛИКОВЫМ подом
Печи с роликовым подом широко используются для нагрева и термичес-
кой обработки металла. Большим достоинством этих печей является то, что
они хорошо компонуются в непрерывном потоке производства.
По роликам через печи можно транспортировать самые разнообразные
изделия: листы, пачки листов, трубы, рельсы, прутки, а также рулоны ленты
и бунты проволоки с применением поддонов и без них. При продольном пе-
ремещении длинномерных изделий возможно их многоручьевое транспор-
Рнс. 3.6. Проходная печь с роликовым
подом для подогрева круглых заготовок
перед прокаткой: 1 — роликовый под;
2 — смотровой лючок; 3 — дымоотвод;
4 — горелка ГНП; 5 — съемная секция
свода
83
32480
А4
Рис. 3.7, а. Печь с роликовым подом для поддержания
1000—1100 °C между обжимной и черновой группой клетей
температуры заготовок
Рис. 3.7, б. Поперечный разрез печи с роликовым подом для поддержания температуры
заготовок 1000-1100 °C между обжимной и черновой группой клетей: 1 — горелка ГР;
2 — профилированный двухручьевой ролик; 3 — дымоотвод
8+
тиролание Путем установки роликов под углом можно организовать враще-
ние круглых изделий в процессе тепловой обработки. Скорость роликов
можно менять в широких пределах; обычно используют технологическую
скорость, при которой производится тепловая обработка, и более высокую
транспортную скорость, с которой при необходимости происходит загрузка
и выдача металла, а также ускоренная передача металла из одной камеры в
другую. Конструкция рольгангов печей с роликовым подом рассмотрена в
разделе 10.1.
При соответствующем конструктивном исполнении печи с роликовым
подом можно применять для нагрева металла до прокатных температур
(1200 СС). При таких высоких температурах, однако, печные ролики оказы-
ваются в очень тяжелых условиях, поэтому их приходится интенсивно ох-
лаждать водой (ролики с водоохлаждаемым валом или водоохлаждаемой
бочкой), что приводит к большим потерям тепла. По этой причине в процес-
се горячей прокатки печи с роликовым подом обычно используют только
для небольшого промежуточного подогрева (на 100-150 °C) или для под-
держания температуры металла между этапами прокатки или группами кле-
тей; при этом роликовый под является как бы элементом прокатного роль-
ганга.
В печах с роликовым подом, устанавливаемых в линиях прокатки, ис-
пользуют открытый нагрев горелками, расположенными в боковых стенах
или своде печи. Отвод продуктов сгорания производится обычно вниз через
один или несколько дымоотводов по длине печи. В подине таких печей в
связи с большим количеством осыпающейся окалины выполняются окали-
носборники, затворы которых для исключения подсосов воздуха в рабочее
пространство печи открывают только при периодическом удалении окали-
ны, сбрасываемой в гидролоток или специальные короба. Подину и боко-
вые стены окалиносборников, подвергающиеся действию окалины, выпол-
няют из жароупорных бетонов или набивных масс. Из этих же материалов
могут быть выполнены боковые стены и свод печи.
На рис. 3.6 показана печь с роликовым подом Алчевского металлурги-
ческого завода для подогрева круглых заготовок наружным диаметром
160 мм и внутренним 50 мм перед прокаткой. Заготовки подогревают от
1000-1050 °C до 1150 °C. Печь отапливают природным газом с помощью
дутьевых горелок ГНП, установленных в шахматном порядке в боковых
стенах печи выше уровня металла. Воздух для горения подогревают в реку-
ператоре до 400 °C. Продукты сгорания отводят через три дымоотвода в
центре и у каждого торца печи. Для перемещения заготовок применены ро-
лики с водоохлаждаемым валом, установленные под углом 6°, что обеспе-
чивает вращение заготовок при транспортировании. Для удобства смены
роликов свод печи выполнен из отдельных съемных секций. Сняв секцию
свода над соответствующим роликом, его можно заменить с помощью мос-
тового крана.
85
На рис. 3.7, а, б показана печь с роликовым подом, предназначенная для
поддержания температуры заготовок 1000-1100 °C между обжимной и чер-
новой группой клетей в условиях Белорецкого металлургического комбина-
та. Квадратные заготовки сечением 100x100 мм и длиной до 28 м транспор-
тируют через печь в два ручья. Печь отапливают природным газом при ис-
пользовании сводового отопления с помощью радиационных плоскопла-
менных горелок ГР. Воздух для горения подогревают в рекуператоре до
400 °C. Отвод продуктов сгорания из печи производят через центральный
дымоотвод. Для транспортирования заготовок применены профилирован-
ные двухручьевые ролики с водоохлаждаемым валом.
Наиболее широко печи с роликовым подом применяются для термичес-
кой обработки металла. В этих печах можно нагревать и охлаждать металл
самыми различными способами, используя прямой нагрев горелками, кос-
венный — радиационными трубами и электронагревателями, прямое ох-
лаждение струйной обдувкой, косвенное — воздухоохлаждаемыми труба-
ми, в камерах с тонкой футеровкой и водоохлаждаемыми стенами. Соответ-
ствующие устройства для нагрева и охлаждения рассмотрены в главах 7 и 8.
В печах с роликовым подом часто применяют атмосферу контролируе-
мого состава (защитную атмосферу), так как эти печи хорошо поддаются
уплотнению. Для футеровки термических печей широко используются во-
локнистые, легковесные и ультралегковесные керамические материалы. Ро-
лики — в зависимости от температуры печи — выполняют с водоохлаждае-
мой цапфой или без охлаждения.
При высокотемпературной темной термообработке для нагрева металла
обычно применяют открытое отопление горелками, расположенными в бо-
ковых стенах или в своде печи. Для предотвращения местного перегрева ме-
талла горелки располагают так, чтобы факел не попадал на нагреваемые из-
делия.
На рис. 3.8, а, б показана печь с роликовым подом для нагрева рельсов
под закалку в условиях Нижнетагильского металлургического комбината.
Рельсы из стали Р50 длиной 25 м нагревают до 860 °C. Печь отапливают
смешанным коксодоменным газом (теплота сгорания 6,7 МДж/м3) с помо-
щью дутьевых горелок типа ДНС и ДНМ, установленных в боковых стенах
выше и ниже уровня металла. Отвод продуктов сгорания производится вниз
через многочисленные дымоотводы. Рельсы транспортируются с помощью
гладких роликов с водоохлаждаемой цапфой. Для удобства смены роликов
свод печи выполнен из отдельных съемных секций.
Поскольку рельсы нужно выдавать из печи и подавать в закалочное уст-
ройство по одному с возможно меньшей разницей температур по длине,
предусмотрена особая конструкция рабочего пространства печи: камера вы-
дачи имеет длину, несколько большую длины рельса (для данной печи —
30 м), а выдача из камеры производится вбок через продольную щель в од-
ной из стен специальной машиной (см. раздел 15.5).
86
Рис. 3.10. Проходная печь с роликовым подом для отжига холоднокатаных подшипни-
ковых труб: 1 — скоростные горелоки ПИВС; 2 — неотапливаемый участок; 3 — на-
правление движения труб
На рис. 3.9 показан поперечный разрез печи с роликовым подом Мариу-
польского металлургического комбината им. Ильича, предназначенной для
нагрева баллонов под закалку. Баллоны диаметром 219 мм, толщиной стен-
ки 5,7-10 мм и длиной 1,7 м, нагреваемые до 880-890 °C, транспортируют
через печь в четыре ручья. Печь отапливают природным газом с помощью
дутьевых горелок типа ГНП, установленных в шахматном порядке в боко-
вых стенах печи выше уровня металла. Воздух для горения подогревается в
рекуператоре до 300 °C. Для транспортирования баллонов применены про-
филированные четырехручьевые ролики с водоохлаждаемой цапфой, уста-
новленные под углом для организации вращения баллонов.
При среднетемпературной темной термообработке для нагрева металла
обычно применяют прямое отопление горелками типа ПИВС или ГТПЦ, ко-
торые могут работать с повышенными коэффициентами избытка воздуха,
обеспечивают устойчивое горение при низкой температуре в рабочем про-
странстве и имеют высокие скорости выхода продуктов сгорания. Горелки
располагают на боковых стенах печи таким образом, чтобы создать хоро-
88
Рис. 3.11. Поперечный разрез печи с роликовым подом для отпуска баллонов: 1 — го-
релки ГТПЦ; 2 — профилированный двухручьевой ролик
шую циркуляцию печной атмосферы и обеспечить максимальную равно-
мерность температур в рабочем пространстве.
На рис. 3.10 показана печь с роликовым подом, предназначенная для от-
жига холоднокатаных подшипниковых труб в условиях Волжского трубного
завода. Трубы диаметром 24,7-48 мм, толщиной стенки 4,6-9 мм и длиной
4-10 м нагревают до 750 °C и выдерживают при этой температуре. Трубы
транспортируют в один слой пакетом шириной до 2,28 м с помощью глад-
ких роликов с водоохлаждаемой цапфой. Топливо — природный газ — сжи-
гается в скоростных горелках с переменным избытком воздуха ПИВС. Го-
релки установлены с одной стороны печи над металлом, а с другой сторо-
ны — под металлом (см. рис. 3.10) для того, чтобы создать наилучшую цир-
куляцию печной атмосферы. Отвод продуктов сгорания производится вверх
у торцов печи. Со стороны загрузки предусмотрен неотапливаемый рекупе-
ративный участок, отделенный внутренними перегородками, в пределах ко-
торого трубы нагреваются теплом уходящих дымовых газов. Это позволяет
максимально использовать тепло продуктов сгорания в рабочем простран-
стве печи и снизить температуру уходящих газов до 350-450 °C.
На рис. 3.11 показан поперечный разрез печи с роликовым подом, пред-
назначенной для отпуска баллонов в условиях Челябинского трубопрокат-
ного завода. Баллоны диаметром 325-620 мм, толщиной стенки 9-40 мм и
длиной 2,25-8,2 м нагревают до 500-650 °C и выдерживают при этой темпе-
ратуре. Баллоны транспортируют через печь в два ручья с помощью профи-
89
Рис. 3.12, а. Печь с роликовым подом для низкотемпературного отпуска
пакетов листов из специальных сплавов: 1 — вентиляторы; 2 — элект-
рокалориферы; 3 — короба струйной обдувки; 4 — направление движе-
ния пакетов листов
Рис. 3.12, б. Камера нагрева печи с роликовым подом для низкотемпера-
турного отпуска пакетов листов из специальных сплавов: 1 — вентиля-
торы; 2 — короб струйной обдувки; 3— ролик с дисками
Б-Б
В-В
Рис. 3.12, в. Камера нагрева печи с ролико-
вым подом для низкотемпературного отпус-
ка пакетов листов из специальных сплавов:
1 — электрокалориферы; 2 — короб струй-
ной обдувки; 3 — ролик с дисками; 4 — от-
верстие для термопары
Рис. 3.12, г. Камера выдержки проход-
ной печи с роликовым подом для низко-
температурного отпуска пакетов листов
из специальных сплавов: 1 — трубча-
тые электронагреватели; 2 — гладкий
ролик
лированных двухручьевых роликов, установленных под углом для органи-
зации вращения баллонов. Печь отапливают природным газом с помощью
дутьевых горелок типа ГТПЦ, установленных в шахматном порядке в боко-
вых стенах печи выше и ниже уровня металла. Отвод продуктов сгорания
производится вниз через несколько дымоотводов.
При низкотемпературной темной термообработке часто применяют
струйный обдув горячим воздухом, нагретым в электрокалориферах.
На рис. 3.12, а показана печь с роликовым подом, предназначенная для
низкотемпературного отпуска пакетов листов из специальных сплавов в ус-
ловиях Волгоградского металлургического завода “Красный Октябрь”. Лис-
ты толщиной 6-20 мм, шириной 1-1,8 м и длиной 3-7,5 м, нагревают до
300 °C и выдерживают при этой температуре. В камере нагрева установле-
ны вентиляторы (рис. 3.12, б), которые подают воздух через электрокалори-
феры (рис. 3.12, в) в короба струйной обдувки, расположенные над и под на-
греваемыми листами. Сверху короба располагаются над роликами, а сни-
зу — между роликами (см. рис. 3.12, а). Тепловая мощность камеры нагре-
ва — 900 кВт.
В камере выдержки (рис. 3.12, г) установлены трубчатые электронагре-
ватели общей мощностью 180 кВт. Рабочее пространство камеры выдержки
имеет круглое поперечное сечение, что повышает стойкость и уменьшает
тепловые потери печи.
91
В камере нагрева установлены ролики диаметром 200 мм с дисками, а в
камере выдержки — гладкие ролики диаметром 300 мм. Ролики имеют во-
доохлаждаемые цапфы.
При светлой термообработке в камерах нагрева и выдержки устанавли-
вают радиационные трубы или электронагреватели, в камерах охлаждения -
воздухоохлаждаемые трубы (иногда в сочетании с электрорадиационными
трубами), а для ускоренного охлаждения используют камеры с водоохлаж-
даемыми стенками или струйную обдувку защитным газом. Конструкция
печи обеспечивает максимальное уплотнение рабочего пространства. На
входе и выходе из печи устанавливаются затворы различных типов (штор-
ные, газодинамические, клиновые, вакуумные). Применяют работу радиа-
ционных труб под разрежением, чтобы исключить возможность попадания
продуктов сгорания в рабочее пространство печи в случае прогорания ради-
ационный трубы. Таким образом обеспечивается высокое качество термо-
обработки при минимальном расходе защитной атмосферы.
На рис. 3.13, а показана печь с роликовым подом для светлого отжига
бунтов проволоки на поддонах. Отжигаются бунты проволоки диаметром
до 1400 мм. Режим термообработки включает нагрев бунтов до 720 °C, вы-
держку, регулируемое охлаждение до 680 °C, ускоренное охлаждение до
300 °C и окончательное охлаждение до 100 °C. Нагрев, выдержка, регулиру-
емое и ускоренное охлаждение производятся в атмосфере азотного защит-
ного газа. Печь отапливается природным газом.
Нагрев, выдержка и регулируемое охлаждение производятся в футеро-
ванной камере В камерах нагрева и выдержки установлены U-образные ра-
диационные трубы, расположенные горизонтально над и под металлом
(рис. 3.13, б). В камере регулируемого охлаждения также горизонтально над
и под металлом установлены воздухоохлаждаемые трубы (рис. 3.13, в),
между которыми расположены электрорадиационные трубы для точного ре-
гулирования скорости охлаждения.
Ускоренное и окончательное охлаждение производятся в металлических
камерах. Первая стадия ускоренного охлаждения происходит в камере с во-
доохлаждаемыми стенками (рис. 3.13, г), а вторая осуществляется струйной
обдувкой защитным газом. Для этого над камерой струйной обдувки уста-
новлены циркуляционные вентиляторы, которые забирают защитную ат-
мосферу из рабочего пространства и подают ее через водяные холодильни-
ки в короба струйной обдувки, расположенные над и под металлом. Оконча-
тельное охлаждение производится путем душирования водой.
Для уплотнения печи на входе и выходе имеются тамбуры с клиновыми
затворами Поддон с бунтами помещают во входной тамбур, который при
закрытых задвижках продувают защитным газом. Затем открывают задвиж-
ку перед печью и подают поддон в печь. Одновременно последний поддон в
камере охлаждения через открытую задвижку передвигают в выходной там-
бур. После этого опускают задвижку между камерой охлаждения и выход-
92
Рис. 3.13. Печь с роликовым подом для светлой термической обработки буитов проволо-
ки: а — общий вид; б — камера иагрева и выдержки с радиационными трубами; в —
камера регулируемого охлаждения с воздухоохлаждаемыми и электрорадиациоиными
трубами; г — камера ускоренного охлаждения с водоохлаждаемыми стенками
ным тамбуром и поднимают задвижку на выходе из тамбура. Поддон выда-
ют из печи, задвижку закрывают, а тамбур продувают защитным газом.
Клиновая задвижка для тамбуров показана на рис. 3.14.
В аналогичных печах по сходной технологии проводят термообработку
пакетов прутков длиной 3-6 м. Для сокращения размеров печи на входе
применяется шторный затвор, показанный на рис. 3.15. Затвор представляет
93
Рис. 3.14. Клиновая задвижка тамбура
собой несколько рядов занавесок 1 из полос асбеста, отклоняемых прутка-
ми при входе в печь. Между каждой парой асбестовых занавесок подвеше-
ны занавески 2 из цепей, которые своей тяжестью возвращают асбестовые
занавески в вертикальное положение после прохождения прутков. Серия за-
навесок прикреплена к плите 3, и в случае износа асбестовых занавесок всю
серию можно сменить, сняв крышку 4. За шторным затвором на входе в
печь устанавливают серию труб газовой завесы.
На выходе из печи используется совмещение выходного тамбура и каме-
ры струйной обдувки (рис. 3.16). Первая клиновая задвижка находится меж-
ду камерой с водоохлаждаемыми стенками и камерой струйной обдувки.
После того как передний конец пакета прутков достигает конца водоохлаж-
94
А-А Б-Б
Рис. 3.15. Шторный затвор печи с роликовым подом для светлой термической обработ-
ки прутков: 1 — занавеска из полос асбеста; 2 — занавеска из цепей; 3 — плита; 4 —
крышка; 5 — направление движения прутков
даемой камеры, открывается первая клиновая заслонка, и весь пакет быстро
передается в камеру струйной обдувки. Включение циркуляционных венти-
ляторов обеспечивает продувку камеры и охлаждение прутков. Затем от-
крывается вторая (наружная) клиновая задвижка, и пакет прутков выдается
на разгрузочный рольганг.
На рис. 3.17, а показана печь с роликовым подом Волгоградского метал-
лургического завода “Красный Октябрь” для изотермического отжига паке-
тов листов из легированных, коррозионностойких и жаропрочных сталей и
сплавов. Отжигаются листы толщиной 4-35 мм, шириной 1000-1700 мм и
длиной 3-6 м в пакетах толщиной до 175 мм. Режим термообработки вклю-
чает нагрев до 660-900 °C, выдержку при этой температуре, регулируемое
Рис. 3.16. Камера струйной обдувки и выходной тамбур печи с роликовым подом для
светлой термической обработки прутков: 1 — первая клиновая задвижка; 2 — вторая
клиновая задвижка; 3 — камера с водоохлаждаемыми стенками; 4 — газовая завеса;
5 — циркуляционный вентилятор; 6 — холодильник защитного газа; 7 — направление
движения прутков
95
охлаждение до 500-700 °C и ускоренное охлаждение до 100—200 °C. Атмос-
фера печи — азотный защитный газ с содержанием 4-5 % Н2, <0,002 % О2 и
точкой росы минус 50-60 °C. Для создания необезуглероживающей атмос-
феры в камере выдержки к защитному газу предусмотрена добавка природ-
ного газа. В качестве топлива используется природный газ.
Нагрев, выдержка и регулируемое охлаждение осуществляются в футе-
рованной камере. В зоне нагрева над и под металлом установлены тупико-
вые радиационные трубы (рис. 3.17, б), а в зоне выдержки и регулируемого
охлаждения — тупиковые радиационные трубы вперемежку с воздухоох-
лаждаемыми трубами (см. рис. 3.17, а), что позволяет точно регулировать
скорость охлаждения. На входе в камеру организована газовая завеса из за-
щитного газа для предотвращения подсоса воздуха в печь при загрузке лис-
тов. Ускоренное охлаждение проводится в металлической камере путем
струйной обдувки пакетов листов защитным газом. Для этого над сводом
камеры установлен газоплотный вентилятор, который отбирает защитный
газ через свод камеры, просасывает его через водяной холодильник и подает
в перфорированные трубы струйной обдувки, расположенные над и под ме-
таллом. Струи газа выходят через систему круглых отверстий перпендику-
лярно к поверхности термообрабатываемых листов. Для интенсивного ох-
лаждения камера оборудована водоохлаждаемыми стенками. На торце вы-
дачи во время открытия заслонки и выдачи пакета листов также предусмот-
рена газовая завеса из защитного газа.
Пакеты листов транспортируются в печи роликами с гладкой бочкой и
водоохлаждаемой цапфой. Шаг роликов в футерованной камере равен
500 мм, в металлической — 1000 мм. В связи с длительным циклом термо-
обработки роликовый под печи работает в режиме покачивания.
В случае высокой садки может быть использована вертикальная установ-
ка нагревательных и охлаждающих устройств. На рис. 3.18, а, б, приведены
поперечные разрезы печи с роликовым подом, предназначенной для отжига
большегрузных бунтов проволоки в условиях Череповецкого сталепрокат-
ного завода. Бунты диаметром до 1600 мм и высотой до 1000 мм отжигают
по такому же режиму, как и в печи, показанной на рис. 3.13. Печь отаплива-
ется природным газом.
В камере нагрева и выдержки установлены вертикальные U-образные
радиационные трубы (рис. 3.18, а). Аналогичным образом установлены воз-
духоохлаждаемые трубы в камере регулируемого охлаждения. В камере ус-
коренного охлаждения в стены встроены холодильники защитного газа
(рис. 3.18, б).
Для создания интенсивной циркуляции защитной атмосферы в рабочем
пространстве печи в подине камер нагрева, выдержки, регулируемого и ус-
коренного охлаждения с переменным шагом установлены циркуляционные
вентиляторы с направляющими аппаратами.
97
Рис. 3.18, а. Поперечный разрез камеры
нагрева и выдержки печи с роликовым
подом для отжига большегрузных бун-
тов проволоки: 1 — вертикальные U-об-
разиые радиационные трубы; 2 — цир-
куляционный вентилятор с направляю-
щим аппаратом
Рис. 3.18, б. Поперечный разрез камеры
ускоренного охлаждения печи с ролико-
вым подом для отжига большегрузных
буитов проволоки: 1 — холодильники за-
щитного газа; 2 — циркуляционный
вентилятор с направляющим аппаратом
В случаях, когда требуется особо точная термообработка или при отсут-
ствии газового топлива в печах с роликовым подом применяется электро-
обогрев. Обычно нагрев производится электронагревателями сопротивле-
ния, размещаемыми на стенах, своде и поду печи.
На рис. 3.19, а показана построенная в КНР печь с роликовым подом для
нормализации, высоко- и низкотемпературного отжига бунтов электросвар-
ных труб диаметром 4,8-16 мм и толщиной стенки 0,7-2 мм. Наружный ди-
аметр плотносмотанных бунтов равен 1100 мм, внутренний — 850-950 мм,
высота — до 300 мм. Режим термообработки включает нагрев до
750-930 °C, выдержку при этой температуре, замедленное охлаждение до
500-600 °C и ускоренное охлаждение до 80-100 °C. Атмосфера печи —
азотный защитный газ с содержанием 4-5 % Н2, <0,005 % О2, <0,02 % NH3 и
точкой росы минус 60 °C.
В камере нагрева и выдержки (рис. 3.19, б) на своде и поду размещены
проволочные электронагреватели сопротивления. На боковых стенах нагре-
ватели отсутствуют, так как в данном случае садку целесообразно нагревать
только сверху и снизу. Подовые нагреватели свободно лежат на подине ка-
меры и могут быть легко заменены без остановки печи через лючки в боко-
вых стенах. Сводовые нагреватели подвешиваются на специальных крюч-
98
ках, устанавливаемых в сводовых огнеупорах. Для удобства монтажа и за-
мены футеровки и сводовых нагревателей камера оборудована секционным
съемным футерованным сводом.
Замедленное охлаждение происходит в камере с водоохлаждаемыми
стенками (рис. 3.19, в). Днище камеры выполнено разъемным, что позволя-
ет в процессе эксплуатации проводить чистку водоохлаждаемой полости от
загрязнений. Сверху камера закрыта съемной водоохлаждаемой крышкой,
обеспечивающей быстрый доступ в рабочее пространство. Газоплотность
камеры обеспечивается установкой по всему периметру крышки масляного
затвора.
Ускоренное охлаждение происходит в камере струйной обдувки
(рис. 3.19, г), оборудованной четырьмя замкнутыми циркуляционными кон-
турами. В каждый контур входит газоплотный циркуляционный вентилятор
и водяной холодильник, через который происходит отбор защитного газа из
нижней части камеры. Вентилятор подает его в струйные панели, располо-
женные над и под бунтами. Струйные панели имеют щелевые сопла, из ко-
торых холодный защитный газ вытекает перпендикулярно бунтам со скоро-
стью ~20 м/с.
Для уплотнения печи на входе и выходе имеются вакуумные шлюзы и
тамбуры. Вакуумные шлюзы обеспечивают качественный светлый отжиг
металла за счет более полного удаления кислорода из внутренней полости
термообрабатываемых труб с последующим заполнением ее защитным га-
зом. Вакуумный шлюз также предотвращает попадание наружного воздуха
в рабочее пространство печи и сокращает расход защитного газа. После ва-
куумирования шлюз заполняется чистым азотом из технологического газ-
гольдера. На торцах шлюза установлены затворы, обеспечивающие его гер-
метичность и возможность свободной передачи бунтов. Рабочий вакуум в
затворе равен 980 Па, время откачки до рабочего вакуума составляет
3,1 мин.
Входной тамбур предназначен для уменьшения излучения из высокотем-
пературного рабочего пространства камеры нагрева на затвор шлюза и пре-
дотвращения его перегрева, а также для предварительного подогрева бунтов
горячим защитным газом, уходящим из камеры нагрева.
Защитный газ подается в камеру замедленного охлаждения: 80-85 % газа
проходит через камеру нагрева и удаляется из входного тамбура на свечу, а
15-20 % перетекает в камеру ускоренного охлаждения и сбрасывается на
свечу из выходного тамбура.
Бунты транспортируются в печи по роликам с гладкой бочкой диаметром
120 мм и шагом 260 мм в камерах нагрева и замедленного охлаждения и
400 мм в остальных камерах.
На рис. 3.20 показан поперечный разрез камеры нагрева и выдержки
печи с роликовым подом Днепропетровского трубопрокатного завода дз я
термодиффузионной сварки и термообработки труб из стали, бронзы и би-
99
s
Рис. 3.19, а. Печь с роликовым подом для нормализации и отжига буитов электросварных труб (план): 1 — рольганг
загрузки; 2 — входной вакуумный шлюз; 3 — входной тамбур; 4 — камера иагрева и выдержки; 5 — камера замедлен-
ного охлаждения; 6 — камера ускоренного охлаждения; 7 — выходной тамбур; 8 — выходной вакуумный шлюз; 9 —
рольганг выдачи; 10 — направление движения бунтов
Рис. 3.19, б. Камера нагрева и выдержки печи с роликовым подом для нормализа-
ции и отжига бунтов электросварных труб: 1 — сводовые электронагреватели; 2 —
подовые электронагреватели
Рис. 3.19, в. Камера замедленного охлаждения печн с роликовым подом для нормализа-
ции и отжига бунтов электросварных труб: 1 — разъемное днище; 2— съемная водоох-
лаждаемая крышка; 3 - водоохлаждаемые стенки
Рис. 3.19, г. Камера ускоренного охлаждения печи с роликовым подом для нормализа-
ции и отжига бунтов электросварных труб: 1 — циркуляционный вентилятор; 2 — хо-
лодильник защитного газа; 3 — короба струйной обдувки
металла. Трубы диаметром 20-100 мм, толщиной стенки 1,5-10 мм и дли-
ной 2-10 м нагревают в этой камере до 650-950 °C. Атмосфера печи — азот-
ный защитный газ с содержанием <0,005 % О2 и точкой росы минус 40 °C. В
камере установлены проволочные электронагреватели сопротивления, раз-
мещенные на ее боковых стенах и своде. Нагреваемые трубы транспортиру-
ют в один слой по гладким роликам с боковыми направляющими и водоох-
лаждаемой цапфой.
101
Технические характеристики проходных печей с роликовым подом
Таблица 3.1
Характеристики | Размер- ность | Рнс. 3.6 | Рнс. 3.7 | Рнс. 3.8 | Рнс. 3.9 | Рис. 3.10 | Рис. 3.11
Технология и садка - Подогрев круглых заготовок перед про- каткой Поддержа- ние темпе- ратуры заготовок между кле- тями Нагрев рельсов под закалку Нагрев баллонов под закалку Отжиг подшипни- ковых труб Отпуск баллонов
Температура нагрева °C 1150 1000-1100 860 880-890 750 500-650
Ширина рабочего пространства м 0,58 1,04 3,02 1,57 2,49 2,0
Длина печи м 31,9 32,5 186,6 33,7 36,3 103,7
Максимальная производительность т/ч 7,6 100 130 5,9 6 15
Тепловая мощность МВт 3,4 10,8 75 3,8 3,44 12,55
Диаметр роликов мм 170 профилир двухручье- вые 500 профилир. четырех- ручьевые 220 профилир. двухручье- вые
Шаг роликов мм 430 750 1160 350 700 700
Технологическая скорость м/мин 0,9-1,7 3,6 12 0,84 0,2-0,8 0,3-1,2
Транспортная скорость м/мин 15 60 60 42 15,5 19,8
Продолжение табл. 3.1
Характеристики I Размер- ность | Рнс. 3.12 | Рис. 3.13 ’ Рнс. 3.17 | Рис. 3.18 | j Рнс. 3.19 | Рис. 3.20
Технология и садка - Низкотемпе- ратурный отпуск паке- тов листов Светлый отжиг бун- тов прово- локи на под- донах Светлый отжиг паке- тов листов Светлый отжиг боль- шегрузных бунтов Светлый отжиг и нормализа- ция труб в бунтах Термодиф- фузионная сварка труб
Температура нагрева °C 300 720 660-900 720 750-930 650-950
Ширина рабочего пространст- ва м 2,88 1,74 2,09 1,81-2,53 1,3-1,4 1,86
Длина печн м 62,6 72,5 24,0 80,1 40,9 65,6
Максимальная производитель- ность т/ч 0,85 4 1,21 6,3 0,7 12
Тепловая мощность МВт 1,08 2,8 2 3,8 0,4 3,48
Диаметр роликов мм 200-300 180 260 220 120 200
Шаг роликов мм 800 430 500-1000 550 260-400 500
Технологическая скорость м/м ни 15 0,06-0,6 4,9 0,04-0,12 0,3-0,7 0,4
Транспортная скорость м/мин 60 — 15,2 — 21,3 12
Рис. 3.20. Поперечный разрез камеры нагрева и выдержки печн с роликовым подом для
термоднффузионной сварки и термообработки труб из стали, бронзы и биметалла: 1 —
сводовые электронагреватели; 2 — электронагреватели, размещенные на стенах
Основные технические характеристики проходных печей с роликовым
подом, показанных на рис. 3.6-3.13 и 3.17-3.20, приведены в таблице 3.1.
Устройства для смены роликов, радиационных и воздухоохлаждаемых
труб рассмотрены в разделе 15.6.
3.4. СЕКЦИОННЫЕ ПЕЧИ
В секционных печах повышенную скорость нагрева получают путем
поддержания высокого перепада температур между печью и нагреваемым
изделием. При нагреве стальных заготовок под прокатку температура в ра-
бочем пространстве секционной печи может достигать 1500 °C. При таких
условиях необходимо обеспечивать равномерный нагрев изделий во избе-
жание местного перегрева и пережога металла. Равномерность нагрева в
секционных печах обеспечивается быстрым движением и чаще всего вра-
щением изделий, а также выносом транспортирующих роликов из рабочей
зоны в специальные тамбуры. Наиболее просто получить равномерный обо-
грев для изделий круглого поперечного сечения — труб и заготовок диамет-
ром до 200 мм. Поэтому в секционных печах обычно нагревают именно та-
кие изделия. В случае изделий прямоугольного или сложного поперечного
сечения равномерный нагрев граней и углов получить достаточно сложно.
Секционная печь (рис. 3.21) состоит из секций 1 и соединяющих их там-
буров 2. В секциях установлены горелки 3, а в тамбурах ролики 4, которые
транспортируют нагреваемое изделие 5 через печь в один или два ручья. Ро-
лики обычно являются профилированными и устанавливаются под углом к
104
2 3 4
Рис. 3,21. Схема секционной печи скоростного нагрева: 1 — секции; 2 — тамбуры; 3 —
горелки; 4— ролики; 5— изделие
оси печи, благодаря чему изделие при движении вращается вокруг своей
оси, что обуславливает равномерность его нагрева. В агрегатах для закалки
труб изделия чаще всего транспортируют с помощью колесного рольганга,
обеспечивающего быстрое вращение трубы, необходимое для ее равномер-
ного нагрева и охлаждения. Оборудование для транспортирования изделий
через секционные печи рассмотрено в разделе 10.3.
В секционных печах необходимо создавать высокие температуры в рабо-
чем пространстве и интенсивно сжигать топливо в сравнительно неболь-
шом объеме, поэтому для отопления целесообразно использовать газ с вы-
сокой теплотой сгорания, сжигая его в короткофакельных горелках улуч-
шенного смешения (см. главу 7). В каждой секции в зависимости от ее раз-
мера устанавливают две или четыре горелки, располагая их тангенциально
к поверхности кладки или направляя прямо на нагреваемое изделие. Про-
дукты сгорания из секции целесообразно отводить из средней части вихря,
Рис. 3.22. Схемы отвода продуктов сгорания из секционных печей вверх (а) и вниз (б):
1 — секция; 2 — тамбур; 3 — защитный испарительный виток; 4 — рекуператор для
подогрева воздуха; 5— стакан для удаления окалины
105
106
г-г
А-А
Б-Б
Рис. 3.23. Секция и тамбур секционной печи с литой облицовкой: 1 — секция; 2 — там-
бур; 3 — горелки; 4 — люк для удаления окалины
107
Рис. 3.24. Секция и тамбур секционной печи со сварной облицовкой: 1 — секция; 2 —
тамбур; 3 — горелка; 4 — люк для удаления окалины
имеющей наиболее низкую температуру По этой причине в большинстве
случаев продукты сгорания отводят в тамбуры через проемы для прохода
нагреваемого изделия в торцах секций. Из тамбуров их отводят либо вверх
(рис. 3.22, а), либо вниз (рис. 3.22, б). Тепло высокотемпературных продук-
тов сгорания обычно используют в рекуператоре для подогрева воздуха го-
рения.
Секционные печи работают в тяжелых температурных условиях, поэто-
му секции делают сменными для того, чтобы в случае выхода из строя мож-
но было заменить секцию новой при кратковременной остановке печи.
Внутренние поперечные размеры секций обычно на 400-600 мм больше
размеров нагреваемого изделия или двух изделий, транспортируемых ря-
дом. Наиболее целесообразна круглая форма поперечного сечения рабочего
пространства. Длину секции выбирают в зависимости от длины нагревае-
мого изделия, которое должно лежать не менее чем на двух роликах. Длину
108
Рис. 3.24. Секция н тамбур секционной печи со сварной облицовкой: 1 — секция; 2 —
тамбур; 3 — горелка; 4 — люк для удаления окалины
имеющей наиболее низкую температуру. По этой причине в большинстве
случаев продукты сгорания отводят в тамбуры через проемы для прохода
нагреваемого изделия в торцах секций. Из тамбуров их отводят либо вверх
(рис. 3.22, а), либо вниз (рис. 3.22, б). Тепло высокотемпературных продук-
тов сгорания обычно используют в рекуператоре для подогрева воздуха го-
рения.
Секционные печи работают в тяжелых температурных условиях, поэто-
му секции делают сменными для того, чтобы в случае выхода из строя мож-
но было заменить секцию новой при кратковременной остановке печи.
Внутренние поперечные размеры секций обычно на 400-600 мм больше
размеров нагреваемого изделия или двух изделий, транспортируемых ря-
дом. Наиболее целесообразна круглая форма поперечного сечения рабочего
пространства. Длину секции выбирают в зависимости от длины нагревае-
мого изделия, которое должно лежать не менее чем на двух роликах. Длину
108
A-A
Б-Б
Рис. 3.25. Секция и тамбур секционной печи для нагрева заготовок до 1250 °C: 1 — сек-
ция; 2 — тамбур; 3 — горелка; 4 — люки для удаления окалины
секции трудно сделать менее 800 мм, а длину тамбура менее 350 мм, поэто-
му в секционных печах можно нагревать заготовки длиной не менее 2,5 м.
Однако и при значительно большей длине заготовки длину секции прини-
мают не более 1,5-1,75 м, так как более длинные секции сложнее менять.
На рис. 3.23 и 3.24 приведены примеры конструкции секции и тамбура
секционной печи с литой и сварной облицовкой соответственно. В секции и
тамбуре предусматривают люки или стаканы для удаления окалины (см.
также рис. 3.22, а). При температуре нагрева металла выше 1000 °C люки
для удаления окалины должны иметь достаточно большое сечение, чтобы
исключить возможность их закупоривания крупными кусками окалины. На
рис. 3.25 показан разрез по секции и тамбуру секционной печи для нагрева
заготовок до 1250 °C.
На рис. 3.26, а показана секционная печь с колесным рольгангом Таган-
рогского металлургического завода для нагрева труб диаметром
108-273 мм, толщиной стенки 6-30 мм и длиной 6-12 м под закалку и нор-
мализацию. Максимальная температура нагрева труб равна 970 °C. Печь со-
стоит из 26 секций длиной 1080 мм и 24 тамбуров длиной 910 мм. Для ото-
пления используется природный газ, сжигаемый с помощью горелок ГНП.
В каждой секции на противоположных стенах со сдвигом по длине установ-
лены две горелки (рис.3.26, б). Для обеспечения скоростного нагрева горел-
ки направлены непосредственно на нагреваемую трубу. Равномерность на-
грева достигается за счет быстрого транспортирования и вращения труб с
помощью колесного рольганга. Колеса рольганга диаметром 1000 мм уста-
новлены в тамбурах (рис. 3.26, в) под углом 6° к оси печи, что обеспечивает
109
Технические характеристики проходных печей
Таблица 3.2
Характеристики | Размер- ность | Рис. 3.26 Рис. 3.27 | Рис. 3.28 | Рис. 3.29 | Рис 3.30 | Рис. 3.31 | Рис 3 32 | Рис. 3.33
Тип печи — секционная конвейерные с шагающим подом
Технология и садка - Нагрев труб под закалку и нормали- зацию Нагрев суту- нок и паке- тов перед прокаткой Термо- обра- ботка литых чугун- ных труб Искусст- венное твердение цементно- го покры- тия на трубах Термо- диффу- зионный отжиг оцинко- ванных труб Отжиг медных труб Нагрев медных слитков и подката перед прокат- кой Высоко- темпера- турный отпуск и нормали- зация круглых заготовок
Температура на- грева °C 970 800-900 960 80-90 530 600-800 930 660-700 880-900
Ширина рабочего пространства Длина печи м м 1,01 51,3 1,16 23,4 7,3 77,2 7,35 100 12,8 23,5 0,95-1,16 17,3 3,6 10 13,5 31
Максимальная производитель- ность т/ч 22 8 59 38,5 28,5 1,2 12 45
Тепловая мощ- ность МВт 15,6 4,6 18,6 2 5,8 0,39 5,8 20
Продолжение табл. 3.2
Характеристики | Размер- ность | Рис. 3.34 | Рис 3.35 1 Рис. 3 36 | Рис. 3.37 | Рис. 3.38 | Рис. 3.39 | | Рис. 3.41 | Рис. 3.42
Тип печи — с шагающими балками толкательные кольцевые
Технология и садка - Отпуск рессор- ных листов Нагрев перед прокаткой и гомогенизация алюминиевых слябов Регламен- тирован- ное охла- ждение литых заготовок Нагрев перед про- каткой слитков из меди, ла- туни, бронзы н их сплавов Нагрев медных слитков и вайер- барсов перед про- каткой Отжиг бунтов прово- локи Нагрев медных слитков перед прессом Нагрев заготовок перед прошив- кой
Температура на- грева °C 550 390-550 от 770-800 до 400 700-1020 780-950 760 650-970 1250-1270
Ширина рабочего пространства м 3,2 8,06 7,1-7,22 5,3 4,18 1,16 3 4,5
Длина печи м 11 53,5 73,6 23,1 14,0 52 ср. 7,8 нар. 10 ср. 15,4 нар. 20
Максимальная производитель- ность т/ч 3 85 85 30 20 7 14 40
Тепловая мощ- ность МВт 1,1 23,6 6,0 6,7 8,6 4,2 6,1 21,2
hx в"1
Рис. 3.26, а. Секционная печь с колесным рольгангом для нагрева труб под закалку и
нормализацию: 1 — направление движения труб
Рис. 3.26, б. Секция секционной печи
с колесным рольгангом: 1 — горел-
ки ГНП; 2 — люк для удаления ока-
лины
Рис. 3.26, в. Тамбур секционной печи с колес-
ным рольгангом: 1 — привод колесного роль-
ганга; 2 — колеса рольганга; 3 — люк для
удаления окалины; 4 — дымоотвод
быстрое вращение труб. Скорость движения труб составляет 2-12 м/мин.
Продукты сгорания отводятся из тамбуров через струйные рекуператоры,
подогревающие воздух до 350 °C.
Основные технические характеристики секционной печи, показанной на
рис. 3.26, приведены в таблице 3.2.
3.5. КОНВЕЙЕРНЫЕ ПЕЧИ
Различают конвейерные печи с цепным и сетчатым конвейером.
Цепные конвейеры подразделяются на подподовые и подовые. В печах с
подподовыми цепями несущие цепи конвейера расположены в экраниро-
ванных сверху углублениях пода. В рабочем пространстве находятся только
опорные элементы конвейера, которые переносят или проталкивают нагре-
ваемые изделия. В этом случае температура цепей ниже температуры нагре-
ваемых изделий, поэтому печи с подподовыми цепями можно применять
112
для нагрева металла до 1000 °C. В печах с подовыми цепями конвейер рас-
положен непосредственно в рабочем пространстве печи, поэтому темпера-
тура цепей равна температуре нагреваемого металла, и они находятся в бо-
лее тяжелых условиях. По этой причине печи с подовыми цепямиюбычно
применяют при сравнительно низких температурах нагрева металла до
600 °C.
Печи с сетчатым конвейером с различными видами сеток применяют в
основном для нагрева метизов до максимальных температур 1100-1150 °C.
Механическое оборудование конвейерных печей рассмотрено в главе 12.
На рис. 3.27 показана конвейерная печь с подподовыми цепями для на-
грева сутунок и пакетов до температуры соответственно 900 °C и 800 °C
при периодической горячей прокатке листа.
На рис. 3.28, а показана конвейерная печь с подподовыми цепями Липец-
кого металлургического ‘завода “Свободный Сокол” для термической обра-
ботки литых чугунных труб диаметром 100-300 мм и длиной до 6 м. Трубы
имеют расширенную соединительную часть, что делает невозможным их
транспортирование в печи с роликовым подом. Режим термообработки
включает нагрев от 600-700 °C до 960 °C, выдержку при этой температуре,
регулируемое охлаждение в камере графитизации до 780 °C и в камере фер-
ритизации до 700 °C и ускоренное охлаждение до 300 °C. Печь отапливает-
ся природным газом. В камерах нагрева и выдержки применено сводовое
отопление плоскопламенными горелками ГПП (рис. 3.28, б). Воздух для го-
рения подогревается в рекуператоре до 300 °C. Камеры разделены между
Рис. 3.27. Конвейерная печь с подподовыми цепями для нагрева сутунок и пакетов
113
Рнс. 3.28, а. Конвейерная печь для термообработки литых чугунных
труб: 1 — камера нагрева; 2 — камера выдержки; 3 — камера гра-
фитизации; 4 — камера ферритизации; 5 — зона ускоренного ох-
лаждения; 6 — направление движения труб
Рис. 3.28, в. Камера ферритизации конвейерной печи для тер-
мообработки литых чугунных труб: 1 — верхняя горелка; 2 —
нижняя горелка; 3 — трубопровод холодного воздуха; 4 — пер-
форированный короб; 5 — подподовые цепи; 6 — рабочее окно
Рнс. 3.29. Конвейерная печь для искусственного твердения цементного покрытия на
трубах: 1 — циркуляционный вентилятор; 2— коллектор подачи теплоносителя; 3—
подовые цепи; 4 — обратная ветвь конвейера
собой внутрипечными пережимами. В камере графитизации для регулируе-
мого охлаждения применены подсводовые водоохлаждаемые трубы (см.
рис. 3.28, а), а в камере ферритизации — циркуляционная система с горел-
ками ПИВ (см. рис. 3.28, в). Ускоренное охлаждение происходит путем ду-
ширования водой.
На рис. 3.29 показана конвейерная печь с подовыми цепями Липецкого
металлургического завода “Свободный Сокол” для искусственного тверде-
ния цементного покрытия на трубах, прошедших описанную выше термо-
обработку. Режим твердения включает нагрев до 80-90 °C и выдержку с
медленным охлаждением до 60-70 °C. Атмосфера печи пароводяная с отно-
сительной влажностью не менее 90 %. Печь отапливают с помощью горелок
ПИВ, встроенных в циркуляционную систему, состоящую из четырех замк-
нутых рециркуляционных контуров. Каждый контур включает центробеж-
ный вентилятор, коллектор, в котором установлена горелка, и трубопрово-
ды возврата теплоносителя. Теплоноситель подается в рабочее простран-
ство печи через верхнее перекрытие, а отбирается через нижнее. Отрабо-
танный теплоноситель и пароводяная смесь удаляются через рабочие окна
под зонт и далее в вытяжную вентиляционную систему. С целью уплотне-
ния рабочие окна перекрываются тремя рядами резиновых пластин и тепло-
115
Рис. 3.30. Конвейерная печь для термодиффузионного отжига оцинкованных труб: 1 —
горелка ПИВ; 2— подовые цепи; 3— циркуляционные вентиляторы; 4— верхние ко-
роба подачи теплоносителя; 5 — нижиие короба подачи теплоносителя
вой завесой, подключенной к рециркуляционному контуру. Скорость печно-
го конвейера равна 0,4-1,6 м/мин.
На рис. 3.30 показана конвейерная печь с подовыми цепями Азербайд-
жанского трубопрокатного завода для термодиффузионного отжига оцинко-
ванных насосно-компрессорных труб диаметром 60-110 мм, толщиной
стенки 5-7 мм и длиной 5-10 м. Режим отжига включает нагрев до 530 °C и
выдержку при этой температуре. Печь отапливают с помощью горелок
ПИВ, встроенных в циркуляционную систему, которая состоит из восьми
рециркуляционных контуров, аналогичных описанным выше. Теплоноси-
тель подается в рабочее пространство через короба, размещенные над и под
уровнем металла. Короба, расположенные у рабочих окон, создают газовую
завесу. Отбор теплоносителя производится с торцов печи под зонты. Ско-
рость печного конвейера равна 0,2-0,6 м/мин.
На рис. 3.31 показана печь с сетчатым конвейером Кольчугинского заво-
да обработки цветных металлов для отжига медных труб. Применен двухба-
рабанный сетчатый конвейер, рабочая ветвь которого передвигается в печи
по поддерживающим роликам, а обратная холостая ветвь — под печью по
роликовой проводке. Медные трубы диаметром 6-АО мм, толщиной стенки
116
0,5-2 мм и длиной 3-6 м отжигают в пакетах толщиной до 100 мм и шири-
ной до 720 мм Режим отжига включает нагрев до 600-800 °C, замедленное
охлаждение до 400-500 °C и ускоренное охлаждение до 80 °C. Атмосфера
печи — экзогаз (2,5-4 % Н2, 0,5-2,3 % СО, до 12 % СО2, очистка до Содер-
жания О2 <0,0005 %, точка росы 3(М0 °C) — обеспечивает светлый отжиг.
Длина печи равна 17,4 м, внутренняя ширина в камере нагрева 1160 мм, в
остальных камерах 950 мм. В камере нагрева на поду, боковых стенах и сво-
де размещены проволочные электронагреватели установленной мощностью
390 кВт. Камера замедленного охлаждения представляет собой секцию с во-
доохлаждаемыми стенками. Ускоренное охлаждение происходит путем
струйной обдувки пакета труб защитным газом. В камере ускоренного ох-
лаждения предусмотрены три замкнутых циркуляционных контура, каждый
из которых состоит из газоплотного циркуляционного вентилятора, водяно-
го холодильника защитного газа, верхней и нижней газоструйных панелей с
соплами щелевого типа, обращенными к пакету отжигаемых труб.
Для обеспечения газоплотности печи входной и выходной тамбуры снаб-
жены многорядным шторным уплотнением и газодинамическим затвором,
аналогичным циркуляционному контуру камеры ускоренного охлаждения.
Газодинамический затвор обеспечивает стабильную постоянную по объему
поперечную циркуляцию защитного газа, препятствующую продольному
движению газов в тамбуре. Это позволяет поддерживать необходимое избы-
точное давление в рабочем пространстве печи при небольших утечках за-
щитной атмосферы и полностью исключает подсосы в печь через тамбуры.
Скорость печного конвейера равна 0,1-0,3 м/мин.
Основные технические характеристики конвейерных печей, показанных
на рис. 3.27-3.31, приведены в таблице 3.2.
3.6. ПРОХОДНЫЕ ПЕЧИ С ШАГАЮЩИМ ПОДОМ
И ШАГАЮЩИМИ БАЛКАМИ
Проходные печи шагающего типа по возможной температуре нагрева и
форме нагреваемых изделий столь же универсальны, как и печи с ролико-
вым подом. Однако масса оборудования, а следовательно, и стоимость этих
печей на 1 м2 площади пода на 40 % больше, чем печей с роликовым подом
при сравнимых условиях работы. Кроме того, прорези или проемы в поду,
необходимые для продольного движения балок, приводят к негерметичнос-
ти печей шагающего типа, что делает их непригодными для светлой терми-
ческой обработки в защитной атмосфере. По этой причине проходные печи
шагающего типа чаще всего применяют для нагрева и темной термообра-
ботки крупных заготовок, слитков и слябов, нагрузка от которых для роли-
кового пода слишком велика. Механическое оборудование печей с шагаю-
щим подом и балками рассмотрено в главе 11.
117
1520 8600 5705 1520
Рис. 331. Конвейерная печь с сетчатым конвейером для отжига медных труб: 1 — входной тамбур; 2 — камера нагрева; 3 — каме-
ра замедленного охлаждения; 4 — камера ускоренного охлаждения; 5 — выходной тамбур; 6 — направление движения труб
При относительно высоких температурах нагрева применяют печи с фу-
терованным шагающим подом и односторонним нагревом. На рис. 3.32 по-
казана печь с шагающим подом для нагрева медных слитков и подката до
930 °C перед прокаткой. Печь отапливают низкокалорийным генераторным
газом с теплотой сгорания 5,2 МДж/м3, сжигаемым в дутьевых горелках,
расположенных в боковых стенах печи. Шагающий под имеет электромеха-
нический привод.
На рис. 3.33 показан поперечный разрез печи с шагающим подом Орско-
Халиловского металлургического комбината для высокотемпературного от-
пуска и нормализации круглых заготовок диаметром 90-200 мм и длиной
6-12 м. Поскольку при ширине рабочего пространства, равной 13,5 м, не-
возможно обеспечить равномерный нагрев металла с помощью боковых го-
релок, в печи применено сводовое отопление. Печь отапливают природным
газом. Для получения пониженных температур в рабочем пространстве
печи (температура отпуска 660-700 °C, нормализации — 880-900 °C) ис-
пользованы горелки ДШ, которые могут работать в широком диапазоне из-
менения коэффициента избытка воздуха при постоянном расходе газа.
При более низких температурах возможна организация двухстороннего
нагрева металла в печах с неохлаждаемыми шагающими балками, выпол-
ненными из жаропрочной стали, путем установки горелок в боковых стенах
над и под металлом или путем струйной обдувки металла сверху и снизу.
На рис. 3.34 показан поперечный разрез печи с неохлаждаемыми шагаю-
щими балками Минского рессорного завода для отпуска рессорных листов
при температуре 550 °C. Листы имеют толщину в середине 10-26 мм, по
концам 7-12 мм, ширину 90 мм и длину 1,5-2,1 м. Печь отапливают природ-
ным газом с помощью горелок ГТПЦ, установленных в боковых стенах над
и под металлом. Горизонтальный ход шагающих балок равен 110-200 мм,
вертикальный 160 мм, цикл перемещения 20 с. Балки имеют электромеха-
нический привод.
На рис. 3.35 показан поперечный разрез печи с неохлаждаемыми шагаю-
щими балками Самарского металлургического завода для нагрева перед
прокаткой и гомогенизации слябов толщиной 400-600 мм, шириной
1250-2200 мм и длиной 4-6 м из алюминия и алюминиевых сплавов. Двух-
сторонний нагрев до 390-550 °C осуществляется с помощью струйной об-
дувки заготовок смесью воздуха и продуктов сгорания из коробов, располо-
женных над и под металлом. Смесь, имеющая необходимую температуру,
образуется в циркуляционном контуре, включающем циркуляционный вен-
тилятор, и горелку с переменным избытком воздуха ПИВ. Горизонтальный
ход шагающих балок равен 450-574 мм, вертикальный 160 мм, цикл пере-
мещения 180 с. Балки имеют электромеханический привод.
Печи с неохлаждаемыми шагающими балками используются также для
замедленного (регламентированного) охлаждения заготовок и слябов после
непрерывной разливки, термической обработки с прокатного нагрева и т.д.
119
Рис. 3.32. Печь с шагающим подом для нагрева медных слитков
Рис. 3.33. Поперечный разрез печи с шагающим подом для отпуска и нормализации
круглых заготовок: 1 — горелки ДШ; 2 — дымоотвод; 3 — шагающие балки; 4 — ста-
ционарные балки
На рис.3.36, а, б показаны поперечные разрезы печи с неохлаждаемыми
шагающими балками, предназначенной для регламентированного охлажде-
ния литых заготовок после МНЛЗ в условиях Кузнецкого металлургическо-
го комбината. Заготовки толщиной 250-300 мм, шириной 250-400 мм и
длиной 3-6 м загружают в печь с температурой 770-800 °C и охлаждают до
600 °C со скоростью 45 °С/ч и до 400 °C со скоростью 100 °С/ч. В первых
зонах охлаждение осуществляют с помощью рециркулята, разбавленного
воздухом (рис.3.36, а), а в последующих зонах — холодным воздухом
(рис. 3.36, б). Для разогрева печи и поддержания температуры в зонах при
паузах в подаче металла установлены горелки ПИВ, в которых сжигается
природный газ. Горизонтальный ход шагающих балок равен 300-460 мм,
вертикальный 200 мм, цикл перемещения 220 с. Балки имеют гидравличес-
кий привод.
На рис. 3.37, а показана печь с неохлаждаемыми шагающими балками
металлургического завода “Красный Выборжец” для нагрева под прокатку
слитков из меди, латуни и бронзы сечением 180х(460-1050) мм и длиной
1,9-2,6 и 4,5 м Загрузка и выдача слитков — торцевая. Слитки загружают в
печь в один или два ряда с помощью накопительно-загрузочного устройства
121
3500
Рис. 3.34. Поперечный разрез печи с иеохлаждаемыми шагающими балками дли отпус-
ка рессорных листов: 1 — горелка ГТПЦ; 2 — шагающие балки; 3 — стационарные
балки
и выдают из печи машиной поштучной выдачи. В печи расположено 4 шага-
ющих и 6 стационарных балок; горизонтальный ход шагающих балок равен
400 мм, вертикальный 200 мм, цикл перемещения 60 с.
Рабочее пространство печи разделено на камеру подогрева и камеру на-
грева. В камере подогрева (рис. 3.37, б) слитки нагревают до 400-600 °C на
балках из жаропрочной стали. Для нагрева в камере установлено 8 циркуля-
ционных блоков, подающих продукты сгорания на металл через короба
струйной обдувки, расположенные над и под слитками. Продукты сгорания,
циркулирующие в этой системе, частично поступают в камеру подогрева из
камеры нагрева, а частично образуются в результате сжигания топлива в го-
релках ПИВ, установленных в циркуляционных контурах. Из двух крайних
циркуляционных контуров продукты сгорания уходят в дымоотводящий
тракт, где их тепло используется для подогрева воздуха, поступающего в го-
релки, до 200 °C.
В камере нагрева (рис. 3.37, в) слитки нагревают до конечной температу-
ры 700-1030 °C на двухрядных футерованных металлических балках. В бо-
ковых стенах камеры на двух уровнях — под верхним ярусом подовых ба-
лок и над ним — установлены скоростные горелки, обеспечивающие высо-
122
Рис. 3.35. Поперечный разрез печи с неохлаждаемыми шагающими балками для нагре-
ва перед прокаткой и гомогенизации алюминиевых слябов: 1 — циркуляционный вен-
тилятор; 2 — горелка ПИВ; 3 — короба струйной обдувки; 4 — шагающие балки; 5 —
стационарные балки
кие скорости продуктов сгорания, их циркуляцию и перемешивание, а, сле-
довательно, интенсивную теплоотдачу конвекцией и высокую равномер-
ность температур в рабочем пространстве печи.
Шагающие балки разделены по длине на две группы в соответствии с зо-
нами отопления. Это обеспечивает возможность позиционного (партиями)
продвижения слитков с выдачей нагретой части садки из камеры нагрева в
прокатку и последующим заполнением камеры нагрева металлом из камеры
подогрева.
Основные технические характеристики проходных печей с шагающим
подом, показанных на рис. 3.32-3.33, и печей с шагающими балками, пока-
занных на рис. 3.34-3.37, приведены в таблице 3.2.
3.7. ПРОХОДНЫЕ ТОЛКАТЕЛЬНЫЕ ПЕЧИ
Проходные толкательные печи благодаря своей простоте и надежности
часто используются для нагрева перед прокаткой и штамповкой цветных
металлов и сплавов (меди, латуни, нейзильбера и др.). Толкательные печи
поддаются уплотнению, поэтому могут применяться для термической обра-
ботки в защитной атмосфере.
123
1
Рис. 3.36, а. Поперечный разрез первых зон охлаждения печн с неохлаждаемыми шага-
ющими балками для регламентированного охлаждения литых заготовок: 1 — циркуля-
ционный вентилятор; 2 — горелка ПИВ; 3 — короба струйной обдувки; 4 — дымоотво-
ды; 5 — шагающие балки; 6 — стационарные балки
В толкательных печах садка перемещается по направляющим брусьям,
заложенным в футерованный под. Если свойства нагреваемых заготовок и
условия их дальнейшей обработки допускают трение металла о направляю-
щие брусья, конструкция печи весьма проста. Загрузка изделий, перемеще-
ние и выдача из печи производится с помощью толкателя. Число подовых
брусьев выбирают в зависимости от длины заготовки, принимая расстояние
между осями брусьев равным 700-750 мм. Брусья изготавливают из жаро-
124
1
Рис. 3.36, б. Поперечный разрез последней зоны охлаждения печи с иеохлаждаемыми
шагающими балками для регламентированного охлаждения литых заготовок: 1 — тру-
бопроводы холодного воздуха; 2 — коллекторы струйной обдувки; 3 — отвод воздуха
прочной стали или износостойких огнеупорных материалов (литого корун-
да, карбида кремния и др.).
На рис. 3.38 показана толкательная печь для нагрева медных слитков и
вайербарсов до 780-950 °C перед прокаткой. Печь отапливают природным
газом. Для исключения перегрева слитков применена система отопления с
подподовыми топками. Горелки в поперечных сечениях печи расположены
попарно: одна горелка установлена в подподовой топке, другая — на проти-
воположной стене рабочего пространства и направлена на свод печи. Пары
горелок чередуются по длине печи в шахматном порядке. Возле боковых
стен и в своде подподовой топки имеются каналы, обеспечивающие цирку-
ляцию продуктов сгорания и равномерное распределение температур в ра-
бочем пространстве печи. Подсос более холодных продуктов сгорания из
рабочего пространства и подподовой топки к корню факела горелок предот-
вращает местный перегрев металла.
125
23100
n
Рис. 3.37, а. Печь с неохлаждаемыми шагающими балками для нагрева под прокатку слитков из меди, латуни и бронзы: 1 — каме-
ра подогрева; 2— камера нагрева; 3 — направление движения слитков
127
Рис. 3.38. Толкательная печь с подподовыми топками для нагрева медных слитков н
вайербарсов перед прокаткой
В случае, если необходимо избежать трения нагреваемых изделий о по-
довые брусья, применяют проходные печи с проталкиванием металла на
поддонах. Транспортирование садки происходит так же, как и при протал-
кивании металла по брусьям, Однако в этом случае необходима система воз-
врата освобожденных от металла поддонов.
На рис. 3.39 представлена схема агрегата с толкательной печью для от-
жига бунтов проволоки из углеродистой и хромистой стали в защитной ат-
мосфере. Бунты диаметром 800 мм укладывают на поддон в стопу высотой
1050 мм и проталкивают поддоны через печь в два ряда. Технология отжига
предусматривает нагрев до 760 °C, выдержку при этой температуре, регули-
Рис. 3.39. Проходная толкательная печь для
отжига бунтов проволоки (план и разрез): 1 —
камера нагрева, выдержки и регулируемого
охлаждения; 2 — камера ускоренного охлаж-
дения; 3 — рольганг загрузки и выгрузки
128
Рис. 3.40. Двухзоииая толкательная печь с нижним обогревом для иагрева заготовок из
медных и алюминиевых сплавов: 1 — окно загрузки; 2 — горелки; 3 — окна выдачи;
4 — смотровой окно
руемое охлаждение до 660 °C и ускоренное охлаждение до 150 °C. Печь
отапливают природным газом. Атмосфера в печи — сухой азотный газ.
Весь агрегат скомпонован по замкнутой схеме без холостого пути для
возврата поддонов. Нагрев, выдержка и регулируемое охлаждение бунтов
проводятся в футерованной камере, через которую поддоны проталкивают в
два ряда (по 23 поддона в каждом ряду) по направляющим брусьям из кар-
бида кремния. В камере нагрева и выдержки в три ряда по ширине установ-
лены вертикальные тупиковые радиационные трубы, а в камере регулируе-
мого охлаждения таким же образом — вертикальные воздухоохлаждаемые
трубы. Для повышения равномерности термообработки в своде камеры ус-
тановлены циркуляционные вентиляторы. В конце футерованной камеры
поддоны поочередно из обоих рядов передаются толкателем в камеру уско-
ренного охлаждения, представляющую собой однорядную металлическую
камеру на 17 поддонов, расположенную параллельно футерованной и име-
ющую свой толкатель. Ускоренное охлаждение происходит путем принуди-
тельной обдувки бунтов холодным защитным газом, который подается
сверху в центр каждой стопы и выходит через ее боковые стенки. В конце
камеры с помощью поперечных толкателей, разгрузочного шлеппера и кан-
тователей поддоны разгружают и после укладки на них новой стопы бунтов
возвращают в печь.
Основные технические характеристики проходных толкательных печей,
показанных на рис. 3.38 и 3.39, приведены в таблице 3.2.
Для нагрева слитков из меди, алюминия и сплавов на их основе широко
применяют толкательные печи с нижним обогревом (рис. 3.40).
129
Конструкция механизмов вращения пода а также механизмов загрузки и
выдачи заготовок рассмотрена в главе 13.
Пример конструкции печи с наружным диаметром пода около 10 м при
веден на рис. 3.41, а печи большего размера — на рис. 3.42.
Основные технические характеристики кольцевых печей показанных на
рис. 3.41 и 3.42, приведены в таблице 3 2
133
Глава 4. ПРОТЯЖНЫЕ ПЕЧИ
4.1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ И ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
ПРОТЯЖНЫХ ПЕЧЕЙ
Протяжные печи предназначены для термической и термохимической
обработки полосы, которую непрерывно протягивают через агрегат. Благо-
даря непрерывности работы и обработке развернутой полосы эти печи
удобно встраивать в общий непрерывный поток рулонного производства
листового металла, а качество продукции, обработанной в них, более одно-
родно, чем качество продукции, обработанной в рулонах.
Для протяжных печей характерен обычный для непрерывных печей теп-
ловой и температурный режим — постоянный во времени и переменный по
длине печи. Источники тепла (в камерах нагрева) или устройства для ох-
лаждения (в камерах охлаждения) должны быть распределены по пути дви-
жения полосы.
В протяжных печах проводят как темную (окислительную), так и свет-
лую обработку в атмосфере контролируемого состава. Печи для темной об-
работки — обычно сравнительно небольшие агрегаты с непосредственным
отоплением, которые по конструкции, технологии и основным параметрам
подобны печам с роликовым подом (см. раздел 3.3). Различие печей этих
двух типов состоит только в устройствах для транспортирования нагревае-
мых изделий (см. главу 14).
Режим обработки в протяжных печах для термической и термохимичес-
кой обработки холоднокатаной полосы в атмосфере контролируемого со-
става является многостадийным, включающим нагрев, выдержку и охлаж-
дение с различными скоростями в соответствии с технологическим режи-
мом. Полосу в печи охлаждают до температуры 120-250 °C, при которой
она может быть выдана на воздух (или в воду) без опасности окисления. В
этих печах поверхность ленты — светлая, а ее температура в последней час-
ти участка охлаждения ниже 500 °C. При данных условиях интенсивность
теплообмена излучением мала, поэтому на участках низкотемпературного
охлаждения целесообразно всемерно развивать теплообмен конвекцией. В
обогреваемых камерах применяют радиационные трубы или электрические
нагреватели сопротивления.
В зависимости от направления протягивания полосы протяжные печи
бывают горизонтального и вертикального типов. Горизонтальные печи по
условиям транспортирования полосы нельзя делать длиной более
150-200 м (см. раздел 14.1). Такие печи пригодны при сравнительно неболь-
шом объеме производства. При большем объеме производства используют
вертикальные (башенные) печи, в которых полосу протягивают по несколь-
ким вертикальным ходам. Диаметр направляющих роликов вертикальных
печей ограничен конструктивными возможностями (см. раздел 14.3), поэто-
134
му многоходовые вертикальные печи применяют обычно для обработки по-
лосы толщиной до 1 мм. Общая длительность цикла обработки в протяж-
ных печах не должна превышать 5-10 мин, так как в противном случае не-
обходима чрезмерно большая длина полосы, что весьма затрудняет ее
транспортирование. Основную часть длительности цикла составляет дли-
тельность выдержки и охлаждения. Поэтому протяжные печи не применя-
ют в тех случаях, когда необходимы длительная выдержка или очень мед-
ленное охлаждение.
4.2. РЕЖИМЫ ОБРАБОТКИ И СХЕМЫ ПРОТЯЖНЫХ ПЕЧЕЙ
4.2.1. Протяжные печи для рекристаллизационного отжига
холоднокатаной полосы из малоуглеродистой стали (жести)
Режимы рекристаллизационного отжига полосы из малоуглеродистой
стали в протяжных печах приведены на рис. 4.1. Полосу нагревают (Г) в ка-
мере с радиационными трубами или электронагревателями до 670-720 °C
примерно за 15-20 с (при толщине полосы 0,25 мм и температуре печи око-
ло 850-950 °C). Полоса должна быть выдержана при температуре выше
600 °C в течение не менее 25 с (обычно 30-40 с). Это время состоит из части
периода нагрева (7), выдержки при окончательной температуре нагрева дли-
тельностью 15-20 с (II) и начала периода регулируемого охлаждения до
температуры 480 °C (III), которое обычно проводят со скоростью
10-15 °С/с. Затем следует период ускоренного охлаждения (IV), который в
камерах с водоохлаждаемыми кессонами занимает около 60 с. Общая дли-
тельность цикла составляет около 120 с. Длительность ускоренного охлаж-
дения можно сократить без ухудшения свойств и качества поверхности по-
лосы в случае применения ускоренного охлаждения струйной обдувкой (ре-
жим 2). При всех режимах нагрев и охлаждение полосы проводят в атмос-
Время,с
Рис. 4.1. Режимы рекристаллизационного отжига полосы из малоуглеродистой стали
135
б
Рис. 4.2. Схемы вертикальных печей для рекристаллизаци-
онного отжига полосы из малоуглеродистой стали: I — каме-
ра нагрева с радиационными трубами или электронагрева-
телями; 2 — камера выдержки с электронагревателями; 3 —
камера регулируемого охлаждения с воздухоохлаждаемыми
трубами и электронагревателями; 4 — камера ускоренного
в охлаждения с водоохлаждаемыми кессонами; 5 — водяной
бак; 6 — камера ускоренного охлаждения струйной обдув-
кой; 7 — зона окончательного охлаждения; 8 — камера ско-
ростного нагрева радиационными панелями
выдержка полосы при окончательной температуре нагрева. Нагрев (7) про-
водят в атмосфере продуктов неполного сгорания топлива, содержащих
4-8 % СО + Н2. Регулируемое (77) и ускоренное (III) охлаждений до поступ-
ления полосы в бак с водой проводят в атмосфере азотного защитного газа.
С учетом значительных объемов производства полосы из малоуглеродис-
той стали, для рекристаллизационного отжига применяют, как правило,
вертикальные печи, схемы которых приведены на рис. 4.2. Ускоренное ох-
лаждение полосы проводят либо в камерах с водоохлаждаемыми кессона-
ми, а затем в баке с водой (рис. 4.2, а), либо путем струйной обдувки защит-
ным газом (рис. 4.2, б).
На рис. 4.2, в показана печь с камерой скоростного нагрева панелями с
радиационными горелками, а на рис. 4.3 — сама камера скоростного нагре-
ва. Во избежание пережога полосы в высокотемпературной камере скорост-
ного нагрева при непредвиденной остановке полосы секции камеры автома-
тически отводятся от нее и закрываются крышкой с тем, чтобы замедлить
охлаждение камеры (рис. 4.3, б). Панели камеры нагрева располагают на
расстоянии 200-250 мм от поверхности полосы, а горелки устанавливают в
шахматном порядке для обеспечения равномерности нагрева.
Удельный расход тепла в агрегате составляет 1090-1380 кДж/кг. Расход
азотного защитного газа в камерах охлаждения — около 180 м3/ч. Печи та-
кого типа не могут иметь производительность выше 15-20 т/ч (соответ-
ственно скорость полосы не превышает 3-4 м/с).
Примером печи, схема которой показана на рис. 4.2, б, является башен-
ная печь Карагандинского металлургического комбината для непрерывного
136
Рис. 4.3. Камера скоростного нагрева с радиационными горелками: а — камера в ра-
бочем положении; б— камера, отведенная в сторону при непредвиденной остановке
полосы
светлого отжига жести. В печи отжигается полоса толщиной 0,1-0,4 мм и
шириной 730-1250 мм. Максимальная производительность печи 54 т/ч.
Скорость полосы 30-600 м/мин. Длина печи 57,73 м, высота 23,95 м, общая
длина полосы в печи 1060 м. Ширина рабочего пространства в камерах на-
грева и выдержки 1,74 м, в камере регулируемого охлаждения 2,2 м. Режим
термообработки включает нагрев до 720 °C, выдержку при этой температу-
ре, регулируемое охлаждение до 480 °C, ускоренное охлаждение до 120 °C и
окончательное охлаждение до 60-70 °C. Нагрев, выдержка, регулируемое и
ускоренное охлаждение происходят в атмосфере азотного защитного газа
(4-5 % Н?, точка росы минус 50 °C). В камере нагрева установлены W-об-
разные радиационные трубы, отапливаемые смешанным коксодоменным
газом с теплотой сгорания 6,7 МДж/м3. Тепловая мощность камеры нагрева
14,9 МВт. В камере выдержки применены проволочные электронагреватели
сопротивления установленной мощностью 1050 кВт. В камере регулируе-
мого охлаждения установлены воздухоохлаждаемые трубы вперемежку с
электрорадиационными трубами установленной мощностью 720 кВт, а в ка-
мере ускоренного охлаждения — струйная обдувка защитным газом, цирку-
лирующим через трубчатые водяные холодильники. Окончательное охлаж-
дение полосы производится путем струйной обдувки воздухом. Удельный
расход тепла равен 630-710 кДж/кг, электроэнергии — 50-80 кВт-ч/т. Рас-
ход защитного газа — до 1200 м3/ч.
4.2.2. Протяжные печи агрегатов покрытий
Непрерывному горячему покрытию цинком, алюминием и их смесями
подвергают полосу из малоуглеродистой стали толщиной 0,25-3,5 мм и ши-
риной до 1800 мм. Наибольшее распространение получил метод Сендзими-
ра (рис. 4.4). По этому методу полосу предварительно нагревают путем пря-
137
Рис. 4.4. Режимы обработки полосы из малоуглеродистой стали в печах агрегатов не-
прерывного горячего цинкования: 1 — по методу Сендзимира, отжиг; 2 — то же, норма-
лизация; 3 — скоростной отжиг предварительно очищенной полосы; I—VII — этапы об-
работки
мого отопления. В процессе окислительного нагрева (I) выгорает прокатная
смазка, а на поверхности полосы образуется тонкий слой оксидов. Затем,
пройдя через затвор (II), полоса поступает в камеру восстановительного на-
грева (III) в атмосфере с содержанием водорода до 75 %. Здесь при нагреве
до температуры отжига (режим 1) или нормализации (режим 2) происходит
восстановление пленки оксида и образование на поверхности полосы тон-
кого слоя чистого железа, что способствует лучшему соединению покрытия
с полосой. Далее полосу охлаждают (IV) в атмосфере того же состава до
температуры цинкования (480-520 °C), алюмоцинкования (575-620 °C) или
алюминирования (680-710°С). Из камеры охлаждения полоса через рукав
(V) поступает в ванну покрытия. Нижний конец рукава, погруженный в рас-
плав, служит жидкостным затвором на выходе из печи. В большинстве слу-
чаев для подготовки полосы к покрытию применяют горизонтальные одно-
оборотные печи, но могут работать и несколько агрегатов с трех- и пятиобо-
ротными горизонтальными печами. После покрытия полоса иногда подвер-
гается отпуску также в горизонтальной одно- или многооборотной печи.
На рис. 4.5, а показана горизонтальная печь для термохимической обра-
ботки полосы перед непрерывным горячим алюминированием (алюмоцин-
кованием), а на рис. 4.6, а — горизонтальная трехоборотная печь для отпус-
ка после покрытия. Такие печи посторены на Череповецком и Карагандинс-
ком металлургических комбинатах. Режимы термической обработки в печах
термохимической обработки и отпуска показаны на рис. 4.7.
Технология термохимической обработки включает нагрев полосы до
500-700 °C в атмосфере продуктов неполного сгорания (3-6 % СО + Н2), за-
тем до 720 °C при отжиге или до 900 °C при нормализации в восстанови-
тельной атмосфере с содержанием Н2 до 75 %, выдержку и регулируемое
охлаждение до температуры алюмоцинкования (575-620 °C) или алюмини-
рования (680-710 °C), охлаждение после покрытия до температуры отпус-
138
ка, отпуск при температуре 370-450 °C и окончательное охлаждение до
150 °C.
В печи термохимической обработки обрабатывается полоса из малоугле-
родистой стали толщиной до 0,5-2 мм и шириной 720-1550 мм. Макси-
мальная производительность печи при отжиге 75 т/ч, при нормализации
60 т/ч, скорость движения полосы в печи 60-150 м/мин (до 180 м/мин).
Внутренняя ширина рабочего пространства печи равна 1,97 м, длина —
171,74 м. Печь отапливается природным газом.
Полоса поступает сначала в камеру подогрева, где она нагревается до
180-200 °C продуктами сгорания, поступающими из последующих камер
безокислительного нагрева и дожигания. Камера подогрева является утили-
зационной, она позволяет лучше использовать тепло продуктов сгорания в
рабочем пространстве печи и сократить расход топлива в камере безокисли-
тельного нагрева на 20 %. На входе полосы в камеру установлен уплотняю-
щий роликовый затвор.
В камере дожигания производится дожигание горючих составляющих в
продуктах неполного сгорания, поступающих из камеры безокислительного
нагрева, а также водорода восстановительной атмосферы, попадающей
сюда из камеры восстановительного нагрева. Для инициации горения в этой
камере установлены горелки ГНП, и через специальные фурмы подводится
воздух для дожигания.
В камере безокислительного нагрева (рис. 4.5, б), где полоса нагревается
до 500-700 °C, установлены горелки полного предварительного смешения,
поддерживающие постоянный коэффициент расхода воздуха, равный
0,85-0,95. Для получения в камере необходимой температуры 1000-1200 °C
воздух для горения подогревается в рекуператоре до 350 °C.
В камере восстановительного нагрева (рис. 4.5, в) полоса нагревается до
температуры отжига (700-720 °C) или нормализации (850-900 °C). В каме-
ре установлены U-образные радиационные трубы, расположенные над и
под полосой и работающие под разрежением. Трубы оборудованы дополни-
тельным внешним рекуператором с целью более глубокого использования
тепла уходящих продуктов сгорания. Для предупреждения прогиба верхние
трубы имеют подвески, а нижние — опоры. Атмосфера в камере содержит
10-15 % (до 75 %) Н2, <0,005 % О2.
Между камерами безокислительного и восстановительного нагрева рас-
положен переходной тамбур, который служит для предотвращения перетока
влагосодержащей атмосферы продуктов неполного сгорания из камеры бе-
зокислительного нагрева в водородную атмосферу камеры восстановитель-
ного нагрева. С этой целью в тамбуре установлена шторная заслонка, распо-
ложенная над приводным роликом.
Камера выдержки и регулируемого охлаждения (рис. 4.5, г) служит для
выдержки полосы в режиме отжига (720 °C) с медленным охлаждением до
700 °C, а также для охлаждения полосы после нормализации от 850-900 °C
139
Рис. 4.5, а. Горизонтальная протяжная печь для термохимической обработки полосы перед непрерывным горячим алюминированием
(алюмоцинкованием): 1 — камера подогрева; 2 — камера дожигания; 3 — камера безокислительиого нагрева; 4 — тамбур; 5 — камера
восстановительного нагрева; 6 — камера выдержки и регулируемого охлаждения; 7 — камера струйного охлаждения
4Й- - j||3 --м1Ц 4 Рис. 4.5, б. Камера безокислительиого нагрева протяжной печи для термохимической обработки полосы перед непре- рывным горячим алюминированием (алюмоцинковаинем): 1 — ось верхних горелок; 2 — ось нижних горелок; 3 — ось ро- лика; 4— ось печи Рис. 4.5, в. Камера восстановительного нагрева протяжной печи для термохимической обработки полосы перед иепре- рывиым горячим алюминированием (алюмоцинковаинем): 1 — радиационные трубы; 2 — дополнительный рекуператор радиационной трубы; 3 — ось ролика; 4 — ось печи
Рис. 4.5, д. Камера струйного охлаждения протяжной печи
для термохимической обработки полосы перед непрерывным
горячим алюминированием (алюмоцииковаиием): 1 — элек-
трораднационная труба; 2 — трубчатый водяной холодиль-
ник; 3 — ось ролика; 4 — ось печи; 5 — циркуляционная ус-
тановка; 6 — струйный коллектор; 7 — подвод воды; 8 — от-
вод воды
Рис. 4.5, г. Камера выдержки и регулируемого охлаждения про-
тяжной печи для термохимической обработки полосы перед
непрерывным горячим алюминированием (алюмоцинковани-
ем): 1 — электрорадиациоииая труба; 2 — воздухоохлаждае-
мая труба; 3 — ось ролика; 4 — ось печи
Направление
движения полосы
до 640-700°С. В камере установлены
воздухоохлаждаемые трубы вперемеж-
ку с электрорадиационными трубами,
что позволяет точно регулировать ско-
рость и конечную температуру охлаж-
дения.
В камере струйного охлаждения
(рис. 4.5, б) защитный газ обдувает по-
лосу, выходит из рабочего пространства
через отверстия в своде, охлаждается в
трубчатом водяном холодильнике и сно-
ва нагнетается в струйный коллектор га-
зоплотным центробежным вентилято-
ром. В камере установлено 7 блоков
струйного охлаждения, а также электро-
радиационные трубы, служащие для
поддержания температуры полосы при
работе камеры в режиме выдержки.
После покрытия производится низ-
котемпературный отпуск полосы в от-
пускной печи: при алюминировании в
интервале температур 370-400 °C, при
алюмоцинковании — 340-320 °C с за-
медленным охлаждением до 250 °C (см.
рис. 4.7, б).
Печь имеет три горизонтальных про-
хода (рис. 4.6, б). В каждой секции раз-
мещены один ряд элекгрорадиационных
труб и два ряда воздухоохлаждаемых
труб. Окончательное охлаждение произ-
водится струйной обдувкой воздухом.
Все ролики отпускной печи хромируют-
ся и полируются, чтобы исключить на-
липание на них алюминия при транс-
портировании.
Удельные расходы в печах термохи-
мической обработки и отпуска имеют
следующие значения: тепла при отжиге
920-1050 кДж/кг, при нормализации —
1250-1470 кДж/кг; электроэнергии при
отжиге 25-30 кВт ч/т, при нормализа-
ции — 15-20 кВт ч/т; защитного газа:
азота 36-50 м3/т, водорода — 8-12 м3/т.
142
Рис. 4.6, б. Горизонтальная трехоборотная протяжная печь для отпуска полосы после
покрытия: 1 — электрорадиациониая труба; 2 — воздухоохлаждаемые трубы; 3 — ко-
роба струйной обдувки воздухом; 4 — ось печи
В ряде агрегатов вместо камеры окислительного нагрева устанавливают
устройства для электролитического обезжиривания и химической очистки
полосы, а термическая обработка состоит только в нагреве для отжига или
нормализации и охлаждении до температуры поступления полосы в ванну
покрытия. При такой технологии применяют как горизонтальные, так и вер-
тикальные многоходовые печи.
143
Рис. 4.7, а. Режимы термообработки полосы в протяжной печи перед непрерывным го-
рячим алюминированием (алюмоциикованием): 1 — камера подогрева; 2 — участок
дожигания; 3 — камера безокислительного нагрева; 4 — тамбур; 5 — камера восстано-
вительного нагрева; 6 — камера выдержки и регулируемого охлаждения; 7 — камера
струйного охлаждения
Рис. 4.7, б. Режимы термообработки полосы в протяжной печи для отпуска после по-
крытия: 1 — охлаждение после первого поворотного барабана; 2 — печь для отпуска;
3— установка охлаждения
Для агрегатов горячего цинкования применяют также скоростные мето-
ды термической обработки (режим 3 на рис. 4.4). Камера нагрева (VI) в этом
случае аналогична камере нагрева агрегатов для скоростного отжига поло-
сы из малоуглеродистой стали (см. рис. 4.3). Здесь выгорает прокатная смаз-
ка, а в продуктах сгорания регулируемого состава происходит восстановле-
ние пленки оксидов на поверхности полосы. Камеру охлаждения до темпе-
ратуры цинкования (VII) выполняют со струйной обдувкой и с использова-
144
нием электронагревателей. Производительность подобных агрегатов дости-
гает 30 т/ч при гораздо меньших размерах и скоростях движения ленты, чем
в агрегатах, работающих по методу Сендзимира.
Для получения полосы высокого качества, в частности сложной (СВ) и
особо сложной (ОСВ) вытяжки (автолиста), необходимо проведение дли-
тельной выдержки при максимальной температуре термообработки и при
температуре погружения в ванну (перестаривание). При такой технологии
продолжительность термохимической обработки перед покрытием возрас-
тает, и ее осуществляют в вертикальной (башенной) печи. После покрытия
полосу быстро охлаждают в вертикальных проходах, где она не соприкаса-
ется с роликами.
На рис. 4.8 показан режим термохимической обработки полосы из рядо-
вой стали перед цинкованием. Технология термохимической обработки
включает нагрев полосы до 730-750 °C, выдержку при этой температуре,
ускоренное охлаждение до 460-470 °C и выдержку (перестаривание) при
этой температуре. В процессе нагрева может производиться скоростная вы-
сокотемпературная очистка полосы (выжигание прокатной смазки) в про-
дуктах неполного сгорания.
На рис. 4.9 показана башенная печь для термохимической обработки по-
лосы перед цинкованием, а на рис. 4.10 — участок окончательного охлажде-
ния оцинкованной полосы. В печи обрабатывается полоса толщиной
0,35-2 мм и шириной 700-1650 мм. Максимальная производительность
Рис. 4.8. Режим термохимической обработки полосы для СВ и ОСВ перед цинкованием:
1 — камера иагрева; 2 — камера выдержки; 3 — камера ускоренного охлаждения; 4 —
камера перестаривания
145
Рис. 4.9. Башенная печь для термохимической обработки полосы перед цинкованием:
1 — камера нагрева I; 2 — камера высокотемпературной очистки; 3 — камера
нагрева II; 4 — камера выдержки; 5 — камера ускоренного охлаждения; 6 — камера пе-
рестаривания; 7 — направление движения полосы
Рис. 4.10. Участок окончательного охлаждения оцинкованной полосы: 1 — секции
струйного охлаждения; 2 — бак охлаждения водой; 3 — камера сушки; 4 — направле-
ние движения полосы
146
печи составляет 75 т/ч, длина печи равна 55 м, высота 26 м, скорость движе-
ния полосы 60-180 м/мин. Печь отапливается природным газом. Атмосфера
печи представляет собой защитный газ с содержанием водорода от 5 до
15 %. Расход защитного газа — до 2000 м3/ч.
Сначала через роликовый уплотнительный затвор полоса поступает в
первую камеру нагрева. В первом проходе полосы предусмотрен участок
дожигания водородного защитного газа и продуктов неполного сгорания,
поступающих из высокотемпературной камеры очистки. Для этого в верх-
ней части прохода предусмотрены воздушные фурмы для подачи воздуха, а
ниже — горелки для инициации возгорания воздуховодородной смеси. От-
бор продуктов сгорания осуществляется в нижней части прохода. После
этого в защитной атмосфере полоса нагревается газовыми радиационными
трубами. Тепловая мощность камеры равна 20,8 МВт. Нижние и верхние
ролики камеры защищены от излучения радиационных труб тепловыми эк-
ранами. Затем полоса попадает в горизонтальную камеру высокотемпера-
турной очистки, которая снабжена горелками неполного сжигания в комп-
лекте с запально-дежурными горелками. Режим работы горелок зависит от
степени загрязненности полосы. Тепловая мощность камеры равна 5,7 МВт.
Окончательный нагрев полосы осуществляется во второй камере нагрева
газовыми радиационными трубами. Тепловая мощность камеры равна
36,3 МВт. Камера выдержки обогревается электронагревателями установ-
ленной мощностью 1,25 МВт. В камере ускоренного охлаждения установле-
но 18 блоков струйного охлаждения защитным газом с газоплотными цир-
куляционными вентиляторами и встроенными холодильниками защитного
газа. Камера перестаривания обогревается электронагревателями тепловой
мощностью 400 кВт. В случае применения специальных сталей (01Ю) и хо-
рошей химической очистки нагрев полосы происходит до 820-850 °C, а в
высокотемпературной очистке и перестаривании нет необходимости.
Участок окончательного охлаждения оцинкованной полосы содержит 4
вертикальные секции струйного охлаждения, ванну водяного охлаждения и
сушилку. В секциях струйного охлаждения полоса охлаждается воздухом от
340-350 °C до 180-150 °C. В водяной ванне полоса охлаждается до
50-60 °C, а затем сушится воздухом, подогретых в паровых калориферах.
Ролики в печах имеют специальное керамическое покрытие, предотвра-
щающее налипание цинкового покрытия и проскальзывание полосы.
Особую группу составляют печи агрегатов нанесения полимерных по-
крытий, лаков, эмалей и т.д. На рис. 4.11, а показана протяжная печь агрега-
та нанесения термопластичных и термоактивных покрытий на стальную
полосу толщиной 0,25-2 мм и шириной 700-1800 мм. Максимальная произ-
водительность печи равна 59,3 т/ч, максимальная скорость полосы
72 м/мин. Технология покрытия состоит в нанесении флюса, его сушке и
охлаждении и последующем нанесении основного покрытия, его сушке и
охлаждении. Печи для сушки и охлаждения флюса и основного покрытия
по существу одинаковы.
147
Рис. 4.11, а. Протяжная печь агрегатов нанесения термопластичных и термоактивных покрытий: 1 — камера сушки; 2 — камера воздуш-
ного охлаждения; 3 — камера водяного охлаждения; 4 — окончательная сушка воздухом; 5 — горелки; 6 — направление движения полосы
Рис. 4.11, б. Камера сушки протяжной печи агрегатов нанесения термопластичных и
термоактивиых покрытий: 1 — циркуляционный вентилятор; 2— короба струйной об-
дувки
В печах производится сушка флюса или основного покрытия стальной
полосы, затем охлаждение сначала воздухом, а затем водой и после этого
окончательная сушка воздухом. Режимы сушки показаны на рис. 4.12.
Для того, чтобы не повредить покрытие, стальная полоса в камерах суш-
ки и воздушного охлаждения поддерживается на газовой подушке и не име-
ет механических опорных устройств.
В камере сушки (рис. 4.11, б) полоса нагревается до 150-260 °C конвек-
тивными струями смеси воздуха и продуктов сгорания. Нагрев и выдержка
покрытия осуществляется с целью испарения из него летучих растворите-
лей и последующей полимеризации слоя. Общая длина камеры равна 45 м.
Камера состоит из 6 секций, внутри каждой из которых размещены верхний
и нижний короб с соплами для создания газовой подушки и струйной об-
дувки полосы дымовоздушной смесью, циркулирующей в двух независи-
мых контурах циркуляции — верхнем и нижнем. Каждый контур состоит из
циркуляционного вентилятора, горелок для нагрева дымовоздушной смеси
и коробов струйной обдувки. Для нагрева применены газоструйные горелки
со стабилизацией факела типа ПИВ, оборудованные дежурной горелкой и
электрозапальным устройством (см. главу 7). В качестве топлива использу-
ется коксодоменный газ с теплотой сгорания 6,7 МДж/м3.
Токсичные газы, выделяющиеся из покрытия при сушке полосы, разбав-
ляют воздухом и дожигают в специальной камере, в которой размещен ре-
куператор для подогрева воздуха горения до 260 °C.
Камера охлаждения воздухом имеет длину 6 м и состоит из верхнего и
нижнего коробов струйной обдувки, через которые на полосу подается воз-
дух для создания газовой подушки и охлаждения полосы до 100-200 °C.
В камере водяного охлаждения длиной также 6м полоса охлаждается до
30-40 °C водой, разбрызгиваемой водяными форсунками. В камере имеется
149
Рис. 4.12. Режимы сушки в протяжной печи агрегатов ианесеиия термопластичных и
термоактивных покрытий: а) сушка грунта под эмали (У), пластизоли и органозоли (2);
б) сушка полосы с покрытием эмалями (5) и пленкой ПВХ (4); в) сушка полосы с по-
крытием пластизолями и органозолями
150
поддерживающий ролик, а на выходе — отжимные валки. В камере оконча-
тельной сушки остатки воды удаляются с поверхности полосы струями воз-
духа, подогретого до 65 °C в паровом калорифере. Обдув производится
сверху и снизу полосы.
4.2.3. Протяжные печи для заколки полосы из нержавеющей
стали
Закалка нержавеющих сталей состоит в нагреве до 1150-1180 °C для ста-
лей аустенитного класса (хромоникелевых) или до 850-900 °C для сталей
ферритного класса (хромистых) с последующим быстрым охлаждением. В
протяжных печах подвергают закалке полосу толщиной 0,25-6,0 мм и ши-
риной до 1500 мм.
Применяют в основном окислительную закалку полосы из нержавею-
щей стали с последующим травлением для очистки от окалины. При не-
больших объемах производства (5-7 т/ч) может быть использована печь, по-
казанная на рис. 4.13, п с простейшим оборудованием для транспортирова-
ния полосы. После закалки полосу обрабатывают в отдельностоящей тра-
вильной установке. Скорость движения полосы в таких печах составляет
около 1,2 м/мин.
При необходимости получения с одного агрегата 10-30 т/ч полосы при-
меняют непрерывные закалочно-травильные агрегаты. Схема печи для та-
кого агрегата производительностью до 30 т/ч при ширине полосы до
1550 мм, толщине до 6 мм и скорости движения до 85 м/мин показана на
рис. 4.13, б.
В печах для окислительной закалки полосы из нержавеющей стали стре-
мятся максимально сократить число роликов в печи, так как, с одной сторо-
ны, длительность срока службы роликов при столь высокой температуре не-
велика, а с другой — при соприкосновении нагретой полосы с роликом на
ней образуются риски и наколы, которые затем необходимо удалять поли-
ровкой. В печи (рис. 4.13, а) ролики расположены только в первой полови-
не печи, а печь (рис. 4.13, б) выполнена секционной с роликами между
секциями.
На рис. 4.14 приведены режимы нагрева нержавеющих сталей в протяж-
ной печи для закалки полосы Челябинского металлургического комбината.
Печь типа показанной на рис. 4.13, б содержит три одинаковые камеры на-
грева длиной 16,2 м каждая. На рис. 4.15, а показана последняя камера на-
грева и система комбинированного охлаждения в этой печи. Полоса толщи-
ной 0,5-3,5 мм и шириной 600-1500 мм нагревается до 1120 °C для хромо-
никелевых сталей и до 900 °C для хромистых сталей. Максимальная произ-
водительность печи для хромоникелевых сталей равна 34,1 т/ч, для хромис-
тых сталей — 17,1 т/ч, скорость движения полосы 4,5-45 м/мин. Внутрен-
няя ширина рабочего пространства печи составляет 2,2 м, длина 70,5 м.
151
Рис. 4.13. Схемы печей для окислительной закалки полосы из нержавеющей стали: 1 —
камера нагрева; 2 — камера охлаждения поливкой водой; 3 — направление движения
полосы
Печь отапливается природным газом. Для нагрева полосы в боковых стенах
камер нагрева установлены горелки типа ГНП, расположенные над и под
полосой в шахматном порядке (рис. 4.15, б) Тепловая мощность печи равна
23,2 МВт. Воздух для горения подогревается в трубчатом рекуператоре, рас-
положенном над каждой камерой. Охлаждение осуществляется сначала‘в
двух секциях струйной обдувки воздухом, затем в двух секциях комбиниро-
ванного водовоздушного охлаждения (рис. 4.15, в) и, наконец, в секции во-
дяного охлаждения. Такой набор охлаждающих средств позволяет гибко ре-
гулировать скорость охлаждения полосы. После водяного охлаждения про-
исходит сушка полосы воздухом, нагретым в паровом калорифере
(рис. 4.15, г).
Удельные расходы в печи имеют следующие значения: тепла — на хро-
моникелевых сталях 1320 кДж/кг, на хромистых сталях 1380 кДж/йг; элект-
Рис. 4.14. Режимы нагрева нержавеющих сталей в протяжной печи для закалки поло-
сы: 1 — стали аустенитного класса (скорость нагрева 1 мм/мии); 2 — стали ферритного
класса (скорость нагрева 0,5 мм/мии)
152
Рис. 4.15, а. Последняя камера нагрева и система комбинированного охлаждения протяжной печи для закалки полосы из нержавеющей
стали: 1 — камера нагрева; 2 — секции воздушного охлаждения; 3 — секции водовоздушиого охлаждения; 4 — секция водяного охлажде-
ния; 5— секция сушки полосы; 6 — направление движения полосы
2
Рис. 4.15, б. Камера нагрева полосы протяжной печн для закалки полосы из нержавею-
щей стали: 1 — горелка ГНП; 2 — трубчатый рекуператор
154
155
а б
Рис. 4.16. Схемы печей для светлого отжига по-
лосы из нержавеющей стали: 1 — камера нагре-
ва; 2 — камера охлаждения с водоохлаждаемы-
ми кессонами; 3 — бак для замочки в воде; 4 —
камера охлаждения струйной обдувкой
Для светлой закалки полосы из нержа-
веющей стали применяют горизонтальные
протяжные печи с электронагревом и вер-
тикальные муфельные и безмуфельные
печи. На рис. 4.16 показана вертикальная
муфельная (рис. 4.16, а) и безмуфельная
(рис. 4.16, б) протяжные печи. В этих пе-
чах нагрев и охлаждение проводят при
движении полосы по одному вертикально-
му ходу, при этом нагретая полоса не со-
прикасается с роликами. Вертикальный
муфель применяется при ширине полосы
до 650 мм. Скорость движения полосы в
вертикальных муфельных печах составля-
ет 15-40 м/мин. Камера нагрева вертикаль-
ной безмуфельной печи выполнена из ог-
неупорного материала, инертного к водороду, в котором проводят обработ-
ку. Обогревают камеру молибденовыми электрическими нагревателями со-
противления Скорость движения полосы достигает 0,8 м/с, а производи-
тельность 10 т/ч при высоте печи около 30 м и ширине ленты 1500 мм. В ка-
честве атмосферы для этих печей применяют диссоциированный аммиак
(25 % N2 и 75 % Н2) или водород. Потребление газа на печь равно ~300 м3/ч.
4.2.4* Протяжные печи для термической обработки
и обезуглероживания полосы из электротехнической стали
Современная технология производства полосы из трансформаторной
стали состоит в горячей прокатке полосы до толщины 2,0-2,5 мм; ее травле-
нии в непрерывном агрегате; первой холодной прокатке до толщины
0,8-0,85 мм; промежуточном рекристаллизационном отжиге; второй холод-
ной прокатке до толщины 0,3-0,35 мм; обезуглероживающем отжиге, при
котором содержание углерода в полосе снижают с 0,05-0,06 % до
0,004-0,005 %; нанесении неорганического покрытия, предотвращающего
слипание рулонов при дальнейшем отжиге; высокотемпературном отжиге
(1150-1180 °C), проводимом в электрических колпаковых печах (см. раздел
5.5); отпуске для снятия напряжений и рулонной кривизны; нанесении фос-
фатного изоляционного покрытия. Находит применение также технология,
при которой обезуглероживание проводят при отжиге после первой холод-
156
1000
Время,с
Рис. 4.17. Режимы термической обработки и обезуглероживания полосы из электротех-
нической стали: 1 — рекристаллизационный отжиг; 2 — обезуглероживающий отжиг
полосы толщиной 0,80-0,85 мм; 3 — обезуглероживающий отжиг и отпуск полосы тол-
щиной 0,30-0,35 мм; 4 — обезуглероживающий отжиг полосы толщиной 0,30-0,35 мм в
горизонтальной печи
ной прокатки. По аналогичной технологии изготавливают и динамную
сталь. Режимы обработки полосы из электротехнической стали приведены
на рис. 4.17, а схемы печей — на рис. 4.18.
Светлый рекристаллизационный отжиг проводят в азотной атмосфере по
режиму 1 (рис. 4.17), включающему нагрев (I), выдержку (II), регулируемое
охлаждение (III), ускоренное охлаждение (IV) и окончательное охлаждение
(V). Рекристаллизационный отжиг при производительности печи до 10 т/ч
ведут в горизонтальных протяжных печах. При большей производительнос-
ти для проведения этой операции используют вертикальные многоходовые
печи (рис. 4.18, а).
Первый и второй обезуглероживающий отжиги проводят по режимам 2 и
3, которые отличаются главным образом длительностью выдержки при ко-
нечной температуре нагрева. Нагрев (I), регулируемое (III) и ускоренное
(IV) охлаждение ведут в азотной атмосфере, а выдержку (II) — в атмосфере
состава 20-40 % Н2, остальное азот с точкой росы +50 °C.
Эти операции при значительном объеме производства проводят в верти-
кальных печах (рис. 4.18, б). При производительности до 10 т/ч более целе-
сообразно применение горизонтальных протяжных печей. Эти печи надеж-
нее и проще в эксплуатации, в них легче поддерживать положительное дав-
ление, необходимое для безопасной эксплуатации печей, заполненных во-
дородным газом. На поверхности бочек роликов из хромоникелевой стали,
работающих во влажной водородной атмосфере, при соприкосновении с по-
лосой из кремнистой стали образуются наросты, которые повреждают по-
лосу. В горизонтальных печах при меньшем давлении полосы на ролики это
явление выражено менее резко. В вертикальных печах для борьбы с образо-
157
2 3 4 7 5 в
Рис. 4.18. Схемы печей для термической обработки и обезуглероживания полосы из
электротехнической стали: 1 — камера иагрева с электрическими нагревателями со-
противления; 2— камера выдержки; 3— камера регулируемого охлаждения с воздухо-
охлаждаемыми трубами и электрическими нагревателями сопротивления; 4 — камера
ускоренного охлаждения с водоохлаждаемыми кессонами; 5 — камера окончательного
охлаждения струйной обдувкой воздухом; 6 — бак для замочки в воде; 7— камера уско-
ренного охлаждения струйной обдувкой газом контролируемого состава
ванием наростов на поверхность бочки роликов с помощью плазменных го-
релок напыливают слой нихрома, а поверх него — покрытие из окиси цир-
кония. Наружная поверхность горизонтальной печи, отнесенная к единице
производительности, существенно выше этой величины для вертикальных
печей. Поэтому расходы тепла в горизонтальных печах выше. Схема гори-
зонтальной печи для обезуглероживающего отжига приведена на
рис. 4.18, в. Эта печь предназначена для работы по режиму 4. Для обезугле-
роживающего отжига применяют также многооборотные, двухрядные по
высоте и многониточные горизонтальные печи.
Отпуск состоит в нагреве до 800 °C и ускоренном охлаждении в азотной
атмосфере. Однако для унификации оборудования в цехе обычно устанав-
ливают несколько одинаковых печей, в которых можно проводить различ-
ные операции. Поэтому фактический режим отпуска обычно совпадает с
режимом второго обезуглероживающего отжига (режим 4) или рекристал-
лизационного отжига (режим 7) с пониженной температурой нагрева. Печи
для электротехнических сталей обычно выполняют с электрическими на-
гревателями.
В табл. 4.1 приведены технологические скорости движения ленты в вер-
тикальных печах. Максимальная скорость движения ленты равна 5 м/сек.
Показатели работы печи имеют следующие значения
Удельный расход тепла (кВт ч/т) на:
рекристаллизационный и первый обезуглероживающий отжиги.... 250-270
второй обезуглероживающий отжиг............................200
отпуск.....................................................170
158
Характеристика агрегатов для термической обработки и обезуглероживания
полосы из трансформаторной стали
Номер схемы агрегата (рис 4 18) 1 | Номер режима (рис 4 17) | Скорость движения полосы, м/с | Производительность, т/ч | Длина полосы в зоне, м (длительность пребывания, с)
S и 1 я св 1 § £ ! 8 § I 1 § 5 is I! !! н ч Я о о 9 зона ускоренного охлаждения со струйной обдувкой газом Й i ! s 1 I ! i
120 120 60 120 60 480
а 2,0 -30 (60) (60) (30) (60) (30) (240)
ДО 90 200 50 280 3 620
б 2 0,8 -16 (126) (270) (64) (380) ’ (-) (840)
б 3 ДО 3,0 25 - 90 (50) 200 (120) 50 (30) 280 (160) - - (-) 620 (360)
до 2 20 120 23 6 18 5 6 220
5 (3) (51) (300) (57) (15) (45) (12) (15) (508)
Потребление газа (м’/ч) контролируемого состава............... 2200
в том числе водородного.........................................до 500
В горизонтальной печи (рис. 4.18, в) удельный расход тепла составляет
650-700 кВт-ч/т, газа контролируемого состава до 600-700 м3/ч, в том числе
водородного до 200 м3/ч.
Для сокращения энергозатрат используется предварительный подогрев
полосы. На рис. 4.19 показана секция предварительного нагрева полосы для
башенной печи рекристаллизационного отжига трансформаторной стали
Верх-Исетского металлургического завода. В печи обрабатывается полоса
толщиной 0,65-0,85 мм и шириной 790-1060 мм. Производительность печи
до 35 т/ч. Скорость движения полосы равна 60-110 м/мин. Атмосферу в
печи образует азотный защитный газ (4-5 % Н2, <0,001 % О2, точка росы
минус 50 °C). В камере нагрева полоса нагревается проволочными электро-
нагревателями сопротивления до 850 °C. Первые два прохода образуют сек-
цию предварительного нагрева. В первом проходе происходит прямой на-
грев полосы до 220-240 °C, во втором — нагрев U-образными радиацион-
ными трубами в защитной атмосфере до 450-500 °C. В первом проходе на-
159
Рис. 4.19. Секция предварительного нагрева полосы в башенной печи для рекристалли-
зационного отжига трансформаторной стали: 1 — радиационные трубы; 2 — блоки
струйной обдувки; 3— направление движения полосы
грев полосы осуществляется продуктами сгорания, поступающими от ради-
ационных труб, и отработанным азотным защитным газом, поступающим
из рабочего пространства печи. Смесь продуктов сгорания и защитного газа
с помощью циркуляционной установки подается на полосу через блоки
струйной обдувки.
4.2.5. Протяжные печи для нормализации и отжига
горячекатаной полосы из углеродистой и легированной стали
Непрерывной нормализации или отжигу горячекатаную полосу из угле-
родистой и легированной стали обычно толщиной свыше 1,5 мм подверга-
ют в горизонтальных протяжных печах. Термообработка в зависимости от
технологии и качества металла может быть как темной, так и светлой. Режи-
160
Рис. 4.20, а. Горизонтальная протяжная печь для темной нормализации
полосы из сульфидной и сульфоиитридной электротехнической стали:
1 — камера нагрева; 2 — шлюз; 3 — камера выдержки; 4 — камера регу-
лируемого охлаждения; 5 — камера ускоренного охлаждения и сушки;
6 — направление движения полосы
Рис. 4.20, б. Камера нагрева горизонтальной протяжной печи для темной
нормализации полосы из сульфидной и сульфонитридиой электротехни-
ческой стали: 1 — горелка ГНП
мы нормализации и отжига — температура нагрева, длительность выдерж-
ки и характер охлаждения зависят от качества металла.
На рис. 4.20, а показана горизонтальная печь для темной нормализации
полосы из сульфидной и сульфонитридной электротехнической стали тол-
щиной 1,6-3 мм и шириной 600-1140 мм в условиях Верх-Исетского метал-
лургического завода. Режим термообработки включает нагрев до
950-1150 °C, выдержку при этой температуре, регулируемое охлаждение до
800-1000 °C, ускоренное охлаждение и сушку. Режимы термообработки по-
казаны на рис. 4.21. Максимальная производительность печи равна 55 т/ч,
скорость полосы 20-80 м/мин, внутренняя ширина рабочего пространства
печи 1,86 м, длина 210 м. Печь отапливается природным газом, сжигаемым
в горелках ГНП (рис. 4.20, б). Тепловая мощность камеры нагрева составля-
ет 23,7 МВт. Воздух подогревается в рекуператоре до 400 °C. Коэффициент
расхода воздуха поддерживается на уровне 0,95-1,05, так что нагрев проис-
ходит в продуктах неполного сгорания топлива с дожиганием в печи. Вы-
держка и охлаждение происходят в азотной защитной атмосфере
(<0,003 % О2). В камере выдержки расположены электронагреватели сопро-
тивления установленной мощностью 1300 кВт, в камере регулируемого ох-
лаждения — воздухоохлаждаемые трубы и электронагреватели сопротивле-
ния установленной мощностью 300 кВт, в камере ускоренного охлаждения
предусмотрено чередование струйной обдувки воздухом с душированием
водой, последующий полив водой и сушка воздухом, подогретым в паровом
калорифере.
Удельный расход тепла в печи равен 1250-1670 кДж/кг, электроэнер-
гии — 16-21 кВт ч/т. Расход защитного газа составляет до 450 м3/ч.
На рис. 4.22 показана горизонтальная печь для светлой нормализации
полосы из углеродистой и низколегированной стали толщиной 1,5-6 мм и
шириной 1250-2350 мм в условиях Магнитогорского металлургического
комбината. Режим термообработки включает нагрев до 950 °C, выдержку
при этой температуре, ускоренное охлаждение до 600-650 °C, регулируемое
охлаждение до 300-400 °C, окончательное охлаждение до 150 °C и сушку.
Режимы термообработки показаны на рис. 4.23. Максимальная производи-
тельность печи равна 46 т/ч, скорость полосы 3,45-10,3 м/мин, внутренняя
ширина рабочего пространства печи 2,9 м, длина 113 м. Термообработка
происходит в атмосфере азотного защитного газа (4-6 % Н2, точка росы ми-
нус 50 °C). В камере нагрева установлены U-образные радиационные тру-
бы. Тепловая мощность камеры составляет 20 МВт. В камере ускоренного
охлаждения размещены водоохлаждаемый кессон и два блока струйной об-
дувки защитным газом, в камере регулируемого охлаждения — воздухоох-
лаждаемые трубы, в камере окончательного охлаждения — четыре блока
струйной обдувки защитным газом. В камере сушки производится струйная
обдувка полосы воздухом.
162
Рис. 4.21. Режимы термообработки в горизонтальной протяжной печи для темной нормализации полосы из сульфидной и сульфонитрид-
ной электротехнической стали: 1 — камера нагрева; 2 — камера выдержки; 3 — камера регулируемого охлаждения; 4 — камера ускорен-
ного охлаждения
Рис. 4.22. Горизонтальная протяжная печь для светлой нормализации углеродистой и низколегированной стали: 1 — камера нагрева; 2 —
камера выдержки; 3 — водоохлаждаемый кессон; 4 — камера ускоренного охлаждения; 5— камера регулируемого охлаждения; 6 — каме-
ра окончательного охлаждения; 7— уплотняющий затвор; 8— камера сушки; 9— направление движения полосы
Рис. 4.23. Режимы термообработки в горизонтальной протяжной печи для светлой нор-
мализации углеродистой и низколегированной стали: 1 — камера нагрева; 2 — камера
выдержки; 3 — кессон и первая камера струйного охлаждения; 4 — камера регулируе-
мого охлаждения; 5 — вторая камера струйного охлаждения; 6 — камера струйного ох-
лаждения воздухом; а — кипящие марки стали; б — спокойные и низколегированные
марки стали (расчетная толщина полосы 4 мм)
Удельный расход тепла в печи равен 1090-1470 кДж/кг. Расход защитно-
го газа — до 800 м3/ч.
На рис. 4.24, а показана горизонтальная печь Ленинградского сталепро-
катного завода для обезуглероживающего отжига ленты из углеродистой
стали толщиной 2 мм и шириной 240 мм. Технология термообработки пре-
дусматривает нагрев до 900 °C, выдержку при этой температуре, регулируе-
мое охлаждение до 500 °C, ускоренное охлаждение до 150 °C и окончатель-
ное охлаждение до 60 °C. Режим термообработки показан на рис. 4.25. Мак-
симальная производительность печи равна 0,22 т/ч, скорость движения лен-
ты 0,5-5 м/мин, внутренняя ширина рабочего пространства печи 0,7-0,8 м,
длина 47,2 м. Нагрев, выдержка и регулируемое охлаждение происходят в
футерованной камере в атмосфере подогретого влажного азотного защитно-
165
Рис. 4.24, а. Протяжная печь для обезуглероживающего отжига ленты: 1 — камера нагрева и выдержки; 2 — камера регулируемого охлаж-
дения; 3 — камера ускоренного охлаждения; 4 — камера окончательного охлаждения; 5 — направление движения ленты; 6 — ось первого
ролика
Рнс. 4.24, б. Транспортирование ленты по консольным
роликам в протяжной печн для обезуглероживающего от-
жига: 1 — ось печи; 2 — ось ролика
Рнс. 4.24, в. Камера нагрева и выдержки протяжной
печи для обезуглероживающего отжига ленты: 1 —
ось печн
167
Рис. 4.24, ж. Камера окончательного ох-
лаждения протяжной печи для обезугле-
роживающего отжига ленты: 1 — цент-
робежный вентилятор; 2 — короба
струйной обдувки
Рис. 4.24, е. Камера ускоренного охлаж-
дения протяжной печн для обезуглеро-
живающего отжига ленты: 1 — холо-
дильник; 2 — короба струйной обдувки
ной печи для обезуглероживающего отжига: 1 — нагрев; 2 — выдержка; 3 — регулируе-
мое охлаждение; 4 — ускоренное охлаждение; 5 — окончательное охлаждение
168
го газа (4-6 % Н2, <0,001 % О2, <0,01 % СО, <0,001 % СН4). Транспортирова-
ние узкой ленты происходит по консольным поддерживающим роликам
(рис. 4.24, б). В камере нагрева и выдержки размещены электронагреватели
сопротивления (рис. 4.24, в). Регулируемое охлаждение происходит за счет
нагрева защитного газа (с этой целью в камере регулируемого охлаждения
размещен змеевик, рис. 4.24, г) и воздухоохлаждаемыми трубами
(рис. 4.24, б). Ускоренное охлаждение происходит путем струйной обдувки
защитным газом, проходящим через холодильник (рис. 4.24, е), а оконча-
тельное — струйной обдувкой воздухом (рис. 4.24, ж).
Удельный расход электроэнергии составляет 700-1000 кВт-ч/т, расход за-
щитного газа — 65 м3/ч.
4.2.6. Многониточные протяжные печи
При термической обработке узкой ленты или проволоки нередко приме-
няют многониточные протяжные печи.
На рис. 4.26, а показана многониточная безмуфельная печь для нагрева
проволоки под патентирование в малоокислительной атмосфере в условиях
Белорецкого металлургического комбината. В печи обрабатывается 18 ни-
ток проволоки диаметром 6-8 мм, нагреваемой до 910-930 °C в атмосфере
продуктов неполного сгорания природного газа. Производительность печи
составляет 2,5-3,3 т/ч, тепловая мощность 1,3 МВт. Движение проволоки со
скоростью 5-13 м/мин обеспечивают размоточно-намоточные аппараты,
расположенные вне печи. Внутренняя ширина рабочего пространства печи
равна 1,62 м, длина 18 м, расстояние между нитками 80 мм.
Для создания малоокислительной атмосферы продуктов неполного сго-
рания сжигание природного газа производится в две стадии. На первой ста-
дии зоны III и IV сжигание газа с коэффициентом расхода воздуха 0,8-0,85
происходит в горелках полного предварительного смешения (рис. 4.26, б),
которые обеспечивают полное отсутствие кислорода в факеле уже на выхо-
де из горелочного туннеля и создают условия для практически безокисли-
тельного нагрева проволоки. Горелки создают высокую скорость истечения
продуктов сгорания (-100 м/с), в результате чего происходит скоростной на-
грев проволоки при температурах от 600-650 °C до 910-930 °C.
На участке нагрева проволоки до 600-650 °C (зоны / и // ), когда окисле-
ние невелико, установлены горелки ГНП, работающие с коэффициентом
расхода воздуха 1,05-1,4, что обеспечивает полное дожигание продуктов
сгорания.
В целях снижения расхода топлива печь имеет неотапливаемый методи-
ческий участок, где производится предварительный нагрев проволоки ухо-
дящими продуктами сгорания. После выхода из рабочего пространства печи
продукты сгорания поступают в установленный над печью рекуператор
169
Рис. 4.26, а. Многониточиая протяжная безмуфельная печь для нагрева проволоки под патентирование в малоокислнтельнон атмосфере:
1 — направление движения проволоки. Римскими цифрами обозначены номера зон.
г- г
Рис. 4.26, б. Камера нагрева с малоокнслительной атмосферой многоннточной протяж-
ной безмуфельной печн: 1 — горелка полного предварительного смешения; 2 — горел-
ка ГНП
В-В
Рис. 4.26, в. Установка рекуператора в неотапливаемом методическом участке многонн-
точной протяжной безмуфельной печн
171
Рис. 4.27. Многониточный агрегат для закалки и отпуска ленты нз углеродистых н низколегированных сталей: 1 — протяжная закалоч-
ная печь; 2 — ванна закалки с металлическим расплавом; 3 — протяжная печь выдержки н охлаждения; 4 — камера подогрева; 5 — уста-
новка правки и отпуска; 6 — протяжная печь отпуска; 7 — тамбур для заправки; 8, 9 — камеры ускоренного охлаждения; 10 — камера
окончательного охлаждения; 11 — направление движения ленты; I — подвод защитного газа; II — отвод защитного газа
Рис. 4.28. Режим термической обработки ленты (толщина 2 мм, скорость движения
1,6 м/мин) в многоннточном агрегате для закалки и отпуска: 1 — закалочная печь; 2 —
ваниа закалки с металлическим расплавом; 3 — печь выдержки и охлаждения; 4 — ка-
мера подогрева; 5 — установка правки и отпуска; 6 — печь отпуска; 7 — камера уско-
ренного охлаждения; 8 — камера окончательного охлаждения; а — режим “бейнит”;
б — режим “мартенсит”
(рис. 4.26, в), в котором воздух горения для горелок ГНП подогревается до
300-350 °C.
Для обеспечения быстрого и качественного нагрева транспортировка
проволоки производится по специальным керамическим опорам, выпол-
ненным из высокоглиноземистого огнеупорного материала. Для заправки
проволоки в боковых стенах выполнены лючки. По мере износа опоры мо-
гут быть легко заменены через лючки без остановки печи. На торцах печи
проволока движется по порогам, выполненным из жаропрочного чугуна в
виде гребенок. На загрузке печь оборудована бункером для сбора окалины и
остатков смазки.
На рис. 4.27 показан многониточный агрегат Ленинградского сталепро-
катного завода для закалки и отпуска ленты из углеродистых и низколегиро-
ванных сталей толщиной 0,3-2,2 мм, шириной 15-240 мм. В зависимости от
ширины лента транспортируется через агрегат в 1-10 ниток. График термо-
обработки показан на рис. 4.28. Максимальная производительность агрега-
та составляет 0,6 т/ч, скорость движения ленты 1-10 м/мин. В состав агре-
гата входит закалочная печь, печь выдержки и охлаждения, камера подогре-
ва, печь отпуска и камеры ускоренного охлаждения. Ширина рабочего про-
странства печей равна 1,04 м, общая длина 40,6 м. Во всех печах термообра-
ботка происходит в атмосфере азотного защитного газа (4-6 % Н2,
<0,001 % О2, <0,01 % СО, <0,001 % СН4). В закалочной печи нагрев произ-
водится электронагревателями сопротивления. В печи выдержки и охлаж-
дения используются электронагреватели и система струйного охлаждения
рециркулирующим защитным газом. В печи отпуска установлены электро-
нагреватели и сводовые циркуляционные вентиляторы. В камерах быстрого
охлаждения производится струйный обдув воздухом.
173
Удельный расход электроэнергии равен 600-1000 кВт ч/т, защитного
газа — 0,1-0,4 м3/кг.
4.3. КОМПОНОВКА И КОНСТРУКЦИЯ ПРОТЯЖНЫХ ПЕЧЕЙ
4.3.1. Компоновка протяжных печей
Горизонтальные печи часто располагают на уровне пола цеха, а голов-
ную и хвостовую часть агрегата — перед и за печью в одну линию. Для эко-
номии площади цеха печи агрегатов цинкования располагают на эстакаде,
под которой устанавливают остальное оборудование (рис. 4.29, а). Возмож-
но также расположение печи в подвале, над которым установлено оборудо-
вание. При работе со взрывоопасной атмосферой предпочтительно распо-
ложение печей по первой схеме. Возможно расположение горизонтальных
печей на двухэтажной эстакаде (рис. 4.29, б). Такое расположение является
более выгодным, чем двухрядное или двухниточное, так как в этом случае
потери производительности при остановке из-за неполадок в одной из ли-
ний в два раза меньше, чем при остановке объединенного агрегата. Камеры
печей выполняют из повторяющихся горизонтальных секций.
Несущие конструкции вертикальных печей состоят из двух независимых
частей: каркаса печи и площадок для обслуживания. Каркас и площадки
проектируют многоэтажными. Соответственно этому все конструкции пе-
чей выполняют из повторяющихся секций-эта-
жей. Опоры роликов устанавливают на верхнем
и нижнем ярусах площадок. Камеры ускорен-
ного охлаждения подвешивают на металличес-
ких конструкциях площадок. Фундаменты пе-
чей часто образуют подвал для расположения
электрического оборудования.
Рис. 4.29. Компоновка горизонтальных протяжных
печен: а — на эстакаде; б — на двухэтажной эстакаде
174
4.3.2. Камеры нагрева протяжных печей
Камеры нагрева горизонтальных печей для окислительной обработки
обычно обогревают с помощью горелок. В камерах нагрева протяжных пе-
чей для работы с атмосферой контролируемого состава используют радиа-
ционные трубы или электрические нагреватели сопротивления. Примене-
ние радиационных труб возможно при нагреве полосы до 950 °C, так как в
этом случае температура их поверхности не будет превышать 1000-1050 °C.
Камеры выдержки чаще всего обогревают электрическими нагревателями,
так как при этом легче осуществить тонкое регулирование теплового режи-
ма. Если технология обработки предусматривает длительную выдержку, по-
требление электрической энергии в камере выдержки может быть близко
или даже выше потребления энергии в камере нагрева. В этом случае целе-
сообразно применить электрические нагреватели и в камере нагрева.
Характерные сечения камер нагрева горизонтальных печей с газовым и
электрическим обогревом даны на рис. 4.30, а, б. Для равномерности нагре-
ва радиационные трубы следует располагать с обеих сторон полосы конца-
ми в разные стороны (рис. 4.30, а). В некоторых случаях для сокращения
объема полости печи применяют подвесной свод из плит (рис. 4.30, а), под-
вешенный на болтах. Пережимы в печи выполняют аналогичным образом
(рис. 4.31). Места выхода болтов через облицовку каркаса уплотняют герме-
тичными колпаками.
Высоту камеры нагрева (от свода до пода) при ширине полосы 1-1,5 м
принимают равной 1,5-1,8 м, а ширину — на 600-700 мм больше ширины
полосы.
Конструкция затворов на входе в камеру нагрева с атмосферой контроли-
руемого состава рассмотрена в разделе 14.5.
Длина горизонтальной печи может достигать 200 м, что приводит к ее
значительному температурному удлинению. Поэтому к фундаменту печь
прикрепляют только в начале камеры охлаждения, а по всей остальной дли-
не устанавливают на катки (см. рис. 4.30, а).
В камере нагрева вертикальной печи с радиационными трубами
(рис. 4.32) радиационные трубы устанавливают вертикальными рядами
между ходами ленты.
На рис. 4.33 показана камера нагрева вертикальной печи для обработки
полосы из электротехнической стали. Для того чтобы разместить нагревате-
ли с обеих сторон полосы, между ее ходами на расстоянии ~1 м друг от дру-
га располагают разделительные стены, а для транспортирования полосы ус-
танавливают двойные ролики.
Устройства для смены роликов и радиационных труб рассмотрены в раз-
деле 15.6.
175
Рис. 4.30. Поперечное сечение камер нагрева горизонтальных протяжных печей: а — с
радиационными трубами и подвесным сводом; б — с электрическими нагревателями
176
Б- Б
Рис. 4.31. Пережим горизонтальной протяжной печи
Рис. 4.32. Камера нагрева вертикальной протяжной печи с радиационными трубами
177
Рис. 4.33. Камера нагрева вертикальной протяжной печи с электрическими нагревате-
лями сопротивления для обработки полосы из электротехнической стали
4.3.3. Камеры выдержки и регулируемого охлаждения
протяжных печей
Конструкция камеры выдержки горизонтальных печей подобна конст-
рукции камеры нагрева с электрическими нагревателями (см. рис. 4.30, б).
Конструкция камеры регулируемого охлаждения рассмотрена в разделе 8.2.
Характерные поперечные сечения камеры регулируемого охлаждения го-
ризонтальной протяжной печи показаны на рис. 4.34. Эти камеры оборудова-
ны воздухоохлаждаемыми трубами (см. раздел 8.2.2). Для разогрева и под-
держания заданной скорости охлаждения в камере устанавливают электри-
ческие нагреватели сопротивления обычной конструкции (рис. 4.34, а). При
использовании влажной атмосферы с высоким содержанием водорода целе-
сообразно применение элекгрорадиационных труб (см. раздел 7.7). Мощ-
ность нагревателей этих труб равна 10 кВт, рабочая температура нагревателей
875 °C, сопротивление 1,62 Ом. Труба защищает нагреватель от воздействия
влажной водородной атмосферы, а при выходе нагревателя из строя его мож-
но сменить без разуплотнения камеры. В камере регулируемого охлаждения
печи цинковального агрегата над полосой установлены воздухоохлаждаемые
трубы, а под полосой — такое же число элекгрорадиационных труб
178
Рис. 4.34. Поперечное сечение камеры регулируемого охлаждения горизонтальной про-
тяжной печи с электрическими нагревателями (в) и с электрорадиациоииыми трубами
(б): 1 — воздухоохлаждаемая труба; 2 — электрический нагреватель; 3 — электроради-
ационная труба
179
А- А Б - Б В - В
Bp- Бр —-1 A
Рис. 4.35. Камера выдержки и регулируемого охлаждения вертикальной протяжной печи
180
Рис. 4.37. Рукав-проводка печи агрегата не-
прерывного цинкования: 1 — поворотный
ролик; 2 — люк для заправочной штанги; 3
___роликовый стол; 4 — компенсатор; 5 —
радиационный пирометр; 6 — термопара; 7
— ванна покрытия
(рис. 4 .34, б). В камере ускоренного охлаждения
под полосой поочередно располагаются воздухо-
охлаждаемые трубы и электрорадиационные
трубы.
В вертикальных печах камеры выдержки и
регулируемого охлаждения, разделенные стен-
кой, часто заключают в общий каркас (рис. 4.35).
Электрические нагреватели располагают на
внутренней поверхности продольных и торце-
вых стен. Конструкция кладки камер аналогична конструкции кладки каме-
ры нагрева с радиационными трубами (см. рис. 4.32).
Из камеры нагрева в камеру выдержки полоса поступает по горизонталь-
ному проходу, обогреваемому электрическими нагревателями, а из камеры
регулируемого охлаждения в камеру ускоренного охлаждения — по гори-
зонтальному проходу с водоохлаждаемыми стенками.
В вертикальных печах для термообработки полосы из электротехничес-
ких сталей полосу передают из камеры в камеру через разделительные там-
буры. Тамбур между камерами нагрева и выдержки показан на рис. 4.36, а, а
тамбур между камерами регулируемого и ускоренного охлаждения — на
рис. 4.36, б. Пережим сечения прохода для полосы в этих тамбурах облегча-
ет ведение газового режима печи (см. раздел 4.5).
Рукав-проводка для полосы из камеры охлаждения в ванну агрегата по-
крытия показан на рис. 4.37. Рукав образует в ванне жидкостный затвор при
выходе полосы из печи.
Устройства для смены роликов, электрорадиационных и воздухоохлаж-
даемых труб рассмотрены в разделе 15.6.
4.3.4. Камеры ускоренного охлаждения протяжных печей
Конструкция камер ускоренного охлаждения рассмотрена в разделе 8.3,
а затворов на выходе полосы из камеры ускоренного охлаждения при ис-
пользовании атмосферы контролируемого состава — в разделе 14.5.
18]
4.4. АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ НАГРЕВА
И ОХЛАЖДЕНИЯ В ПРОТЯЖНЫХ ПЕЧАХ
Автоматическое регулирование теплового режима камер окислитель-
ного нагрева протяжных печей аналогично регулированию проходных
печей (см. раздел 3.2).
Регулировать тепловой режим в высокопроизводительных протяжных
печах для светлой обработки наиболее целесообразно по массе проходя-
щей через печь полосы. При этом в схему регулирования вводят размеры
поперечного сечения полосы и непрерывно измеряют скорость ее движе-
ния. Перспективно ведение теплового режима по импульсам, непосред-
ственно характеризующим качество обработки: твердость, содержание
углерода или электротехнические свойства. Для управления процессом
обработки полосы в протяжных печах весьма эффективно применение
компьютерной техники.
При обогреве с помощью радиационных труб регулируют соотноше-
ние газ-воздух и предусматривают автоматическую отсечку подачи газа
при падении давления газа, воздуха для горения и сжатого воздуха для
питания приборов автоматического регулирования, сокращения разре-
жения в трассе продуктов сгорания и отсасывающей системе камеры ре-
гулируемого охлаждения. Для защиты радиационных труб и электричес-
ких нагревателей предусматривают их автоматическое отключение и
сигнализацию при повышении температуры зоны выше заданной вели-
чины.
Электрические нагреватели камеры выдержки делят на две зоны регу-
лирования, нагреватели которых равномерно распределены по всей пло-
щади стен. Одна из зон работает при нормальной эксплуатации печи, а
вторая во время разогрева или при выходе из строя первой. В камере ре-
гулируемого охлаждения температуру полосы регулируют изменением
количества воздуха, просасываемого через трубы, в зависимости от по-
казаний термопар, установленных в зоне регулирования. Во избежание
перегрева труб полного прекращения прососа воздуха не допускают,
предусматривая ограничение закрытия регулирующего дросселя так,
чтобы через трубы проходило не менее 20 % от максимального количе-
ства воздуха. Электрические нагреватели с помощью двухпозиционного
регулятора автоматически включаются при падении температуры в соот-
ветствующей зоне, при этом автоматически сокращается просос воздуха
через трубы.
Контроль работы камер ускоренного охлаждения производится с по-
мощью пирометра, измеряющего температуру полосы на выходе из ка-
меры. Расход воды для камер с водоохлаждаемыми стенками регулируют
по температуре отходящей воды.
182
4.5. ПИТАНИЕ ПРОТЯЖНЫХ ПЕЧЕЙ ГАЗОМ
КОНТРОЛИРУЕМОГО СОСТАВА
При использовании в печи азотной атмосферы (с содержанием Н2 <5 %),
предохраняющей поверхность полосы от окисления, газ подают в конце ка-
меры ускоренного охлаждения. Газ движется в противотоке с полосой и вы-
ходит из печи главным образом через затвор на ее входе, унося продукты
разложения оставшейся на полосе прокатной смазки. Для возможности пе-
рераспределения подачи газа и продувки камер в каждой камере обычно ус-
траивают дополнительные подводы и продувочные свечи. Подводы газа в
вертикальных печах располагают в нижней части, продувочные свечи — в
верхней. Количество подаваемого газа регулируется автоматически таким
образом, чтобы избыточное давление в печи на уровне пода было не менее
50 Па. Для контроля продувки в верхней части камер печи и в продувочной
свече устанавливают газоанализаторы на кислород. Продувку заканчивают
при содержании кислорода 0,001-0,002 %.
Для восстановления оксидов железа на поверхности полосы в печах аг-
регатов покрытий используют водородную атмосферу (до 75 % Н2, осталь-
ное азот). В этом случае к печи подводят диссоциированный аммиак или
азот и водород, которые смешивают перед печью, регулируя количество во-
дорода в смеси. Смесь с точкой росы минус 40 °C вводят в конце камеры ус-
коренного охлаждения (в печах агрегатов покрытий — в рукав), а по длине
печи предусматривают несколько дополнительных подводов для перерасп-
ределения подачи газа, если при наладке в этом будет выявлена необходи-
мость. Поскольку в результате восстановления оксидов железа образуются
пары воды, в камере нагрева устанавливают регулятор влажности, который
управляет дроссельным клапаном на выхлопной свече. С увеличением
влажности (при точке росы выше 20-30 °C) количество сбрасываемого че-
рез свечу газа увеличивается, а регулятор давления соответственно увели-
чивает количество подаваемого в печь газа.
Поскольку водородная атмосфера является взрывоопасной, необходимы
дополнительный контроль и меры безопасности. Для этого в камере нагрева
устанавливают газоанализатор на СО2, который сигнализирует о прогаре ра-
диационных труб. У дымососа, отсасывающего воздух из труб камеры регу-
лируемого охлаждения, устанавливают газоанализатор на Н2, который сиг-
нализирует о прогаре труб. Такой же газоанализатор устанавливают у входа
полосы в камеру восстановительного нагрева для контроля утечек водоро-
да. Печь оборудуют газгольдером с азотом, емкость которого равна
5-кратному объему печи. В случае аварийного падения давления в печи она
автоматически отключается от магистралей питания водородным газом и
через регулировочный клапан подключается к газгольдеру. Если падение
давления не прекращается, печь соединяется с газгольдером через обводной
183
канал вокруг регулятора давления. На обводе устанавливают ограничитель-
ные шайбы. При поступлении газа из газгольдера в печи поддерживается
положительное давление, что позволяет персоналу принять меры для лик-
видации аварии или провести продувку печи, удалив из нее газ с высоким
содержанием водорода. В системе автоматического управления предусмат-
ривают блокировку, исключающую нарушение порядка операции приема
газа в печь.
В печах для обезуглероживающего отжига полосы из электротехничес-
кой стали азотную атмосферу подают в камеру ускоренного охлаждения и
камеру нагрева, откуда он поступает в камеру выдержки. Кроме того, пре-
дусматривают подачу этого газа в нескольких местах камеры ускоренного
охлаждения, а в горизонтальных печах — ив затвор на выходе полосы. Ко-
личество подаваемого газа определяют таким образом, чтобы в камерах
было положительное давление (не менее 50 Па), что обеспечивает устойчи-
вый переток газа в камеру выдержки и его сброс через свечу. Водород или
диссоциированный аммиак, увлажненный в скруббере и подогретый до
700 °C, подают в камеру выдержки. Регулятор давления в печи управляет
дроссельным клапаном на свече. Количество подаваемого в печь водорода
или диссоциированного аммиака регулируют по содержанию Н2 в камере
выдержки, а его увлажнение — регулятором влажности (меняя температуру
воды, подаваемой в скруббер). Поскольку переток газа из камеры выдержки
в камеру нагрева может привести к окислению полосы, а переток в камеру
охлаждения — к образованию взрывоопасной смеси, необходимы дополни-
тельные меры контроля. Для этого в каждой камере устанавливают газоана-
лизаторы на водород и измерители влажности, сигнализирующие о возник-
новении обратного перетока. В камере выдержки, кроме того, устанавлива-
ют газоанализатор на СО, образующийся в процессе обезуглероживания,
так как увеличение его содержания в газе может привести к замедлению ре-
акции обезуглероживания.
Поскольку газ с содержанием выше 5 % Н2 нельзя подавать в холодную
печь, при пуске ее сначала разогревают до 700-800 °C, продувают азотным
газом, а затем начинают продувку водородным газом. Освобождают печь от
водородного газа также посредством продувки азотным газом. Для продув-
ки печи и газопроводов водородного газа предусматривают специальный
подвод азотного газа.
184
Глава 5. КОЛПАКОВЫЕ ПЕЧИ
5.1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ И ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА .
КОЛПАКОВЫХ ПЕЧЕЙ
Колпаковые печи применяют главным образом для светлой термической
обработки рулонов холоднокатаной стальной полосы, а также для терми-
ческой обработки среднего и толстого горячекатаного листа, сортового про-
ката и бунтов проволоки. Электрические печи используют в основном для
высокотемпературной термической обработки электро-технических и неко-
торых специальных сталей.
Основные типы колпаковых печей схематично изображены на рис. 5.1.
На стенде одностопной печи (рис. 5.1, а) устанавливают одну стопу из
нескольких поставленных друг на друга рулонов. Между рулонами закла-
дывают конвекторные кольца, а сверху стопу закрывают крышкой. Стопу
накрывают муфелем, а муфель — нагревательным колпаком с горелками.В
стенде установлен циркуляционный вентилятор, который засасывает газ
контролируемого состава из центральной полости стопы и подает его через
кольцевую щель направляющего аппарата вверх вдоль стенки муфеля. При
Рис. 5.1. Основные типы колпаковых печей: а — одностопная для рулонов; б— много-
стопная для рулонов; в — для распушенных рулонов; г — для стоп листов или бунтов
сортового проката
185
Рнс. 5.2. Схема теплового и температурного режимов колпаковой печи; 1 — подача топ-
лива в печь; 2 — температура нагревательного колпака; 3 — температура муфеля; 4 —
температура наиболее быстро нагреваемой части садки; 5 — температура наиболее
медленно нагреваемой части садки
омывании стенки муфеля газом между муфелем и газом происходит тепло-
обмен. Затем газ поступает в конвекторные кольца и, проходя через них во
внутреннюю полость стопы, омывает торцы рулона, где происходит тепло-
обмен между газом и рулонами.
В многостопных печах (рис. 5.1, б) на стенд устанавливают от трех до
восьми стоп рулонов в один или два ряда по ширине стенда. Каждую стопу
накрывают отдельным круглым муфелем. В стенде смонтировано соответ-
ствующее числу стоп количество циркуляционных вентиляторов. Нагрева-
тельный колпак является общим для всех стоп.
На стенд колпаковой печи для распушенных рулонов (рис. 5.1, в) уста-
навливают один или два рулона друг на друга. Циркуляционный вентилятор
просасывает газ через зазоры между витками полосы, и теплообмен проис-
ходит на всей ее поверхности.
Печи для стоп листов, бунтов и рулонов при высокотемпературных ре-
жимах (рис. 5.1, г) по конструкции стенда и нагревательного колпака подоб-
ны многостопным печам. Однако в большинстве случаев они не оборудова-
ны циркуляционными вентиляторами, которые используют иногда только
на печах для термической обработки бунтов сортового проката. На стенды
этих печей рулоны устанавливают в один ряд по высоте, а высота стопы ли-
стов не превышает 1,4-1,5 м.
Термическая обработка рулонов стальной полосы и листов в колпаковых
печах состоит в нагреве и охлаждении металла под муфелем в атмосфере
186
контролируемого состава. Охлаждение заканчивают, когда температура ме-
талла достигает величины, при которой он может находиться на воздухе, не
окисляясь. Поскольку длительность нагрева меньше длительности охлаж-
дения, один колпак обычно обслуживает два-три стенда: на одном стенд*е
проводят нагрев под колпаком, а на остальных — охлаждение, сборку и раз-
борку стоп. Колпак с одного стенда на другой переносят мостовым краном.
5.2. ТЕПЛОВАЯ РАБОТА КОЛПАКОВЫХ ПЕЧЕЙ
Колпаковые печи представляют собой камерные печи, работающие са-
дочным способом. Тепловой и температурный режимы печи изменяют в те-
чение цикла отжига. При этом интенсивность подвода тепла к муфелю дол-
жна соответствовать интенсивности отвода тепла от муфеля: увеличивать
интенсивность только одного из этих процессов бесполезно, а в большин-
стве случаев даже вредно.
Характерный тепловой и температурный режимы колпаковой печи схе-
матично представлены на рис. 5.2.
Практика применения колпаковых печей для термообработки рулонов
показывает, что при массе садки 100 т и выше оптимальной является такая
тепловая мощности печи, при которой муфель нагревается до 800-850 °C за
2-3 ч.
5.3. ТЕХНОЛОГИЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
В КОЛПАКОВЫХ ПЕЧАХ
На рис. 5.3 приведены основные режимы термической обработки листо-
вого металла в колпаковых печах со стопой рулонов или листов массой око-
Рис. 5.3. Основные режимы термической обработки листового металла в колпаковых
печах: 1 — неполный отжиг горячекатаного листа; 2— полный отжиг горячекатаного
листа; 3 — изотермический отжиг горячекатаного листа; 4 — высокий отпуск горяче-
катаного листа; 5 — низкотемпературный рекристаллизационный отжиг листов и ру-
лонов из холоднокатаной малоуглеродистой стали
187
ло 100 т. Большинство печей предназначено для низкотемпературного рек-
ристаллизационного отжига рулонов холоднокатаной полосы из малоугле-
родистой стали. Горячекатаные листы толщиной до 50 мм из малоуглероди-
стых и низколегированных сталей подвергают отжигу или высокому отпус-
ку в печах для стоп листов. Наиболее часто применяют неполный отжиг, ко-
торый приводит к понижению пределов текучести и прочности, повыше-
нию относительного удлинения и улучшению пробы на холодный изгиб.
Полный отжиг применяют сравнительно редко, так как ввиду его большой
длительности происходит весьма значительное окалинообразование. Вмес-
то полного отжига предпочитают проводить изотермический отжиг, анало-
гичный по результатам, но менее продолжительный. Высокий отпуск, кото-
рый позволяет при относительно небольшом снижении прочности значи-
тельно повысить пластические свойства, применяют обычно для исправле-
ния свойств листов.
Длительность нагрева зависит от величины допустимого конечного пе-
репада температур в садке, которую определяют в зависимости от качества
и однородности отожженного металла.
Длительность охлаждения под муфелем зависит от конечной температу-
ры охлаждения, которую принимают равной: при термообработке в защит-
ной атмосфере от 120 до 250 °C, а при термообработке без защитной атмос-
феры — 300—400 °C.
При светлом отжиге малоуглеродистой стали применяют азотную техно-
логию (состав атмосферы в печи — 4-5 % водорода, остальное азот) и водо-
родную технологию (атмосфера в печи — чистый водород). Осушка произ-
водится до достижения точки росы минус 40-50 °C. Возможно также при-
менение азотоводородной технологии, когда в зависимости от требований к
качеству продукции применяется либо один, либо другой вариант. Печи для
водородной технологии сложнее по конструкции и в эксплуатации, однако
их производительность при прочих равных условиях значительно выше, а
удельные энергозатраты ниже, чем при азотной технологии. Кроме того, во-
дородная технология обеспечивает высокое качество поверхности полосы,
поэтому она находит широкое применение при производстве автолиста.
Электротехнические стали подвергают термической обработке в вакууме
или в атмосфере водородного газа, содержащего от 20 до 100 % водорода.
Горячекатаные листы, так же как сортовой прокат, отжигают под муфе-
лем или без муфеля в атмосфере воздуха.
Длительность цикла отжига распушенных рулонов значительно меньше,
чем туго смотанных рулонов. Проходя через распушенный рулон, газ энер-
гично омывает всю поверхность полосы, что позволяет проводить термохи-
мическую обработку холоднокатаной полосы и получать высокую равно-
мерность свойств металла. При этом, однако, необходима двукратная пере-
мотка рулонов (перед отжигом и после него), что увеличивает трудоемкость
процесса, требует специального оборудования, занимающего дополнитель-
188
ную площадь цеха. Наружный диаметр распушенного рулона достигает 3 м,
а поэтому габариты печи для их отжига значительно больше, чем у обыч-
ных колпаковых печей. Распушенные рулоны можно устанавливать не бо-
лее чем в два ряда по высоте, что существенно ограничивает производи-
тельность на единицу площади отделения отжига. По этим причинам метод
отжига распушенного рулона не получил широкого распространения и при-
меняется главным образом при производстве небольших партий качествен-
ного металла.
5.4. СИСТЕМА ОТОПЛЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ САДКИ
В КОЛПАКОВЫХ ПЕЧАХ
Колпаковые печи обогревают главным образом газообразным топливом
и реже электроэнергией.
Поскольку в начале нагрева температура кладки печи сравнительно неве-
лика, а для подачи топлива чаще всего используют двухпозиционное регу-
лирование, для отопления печей применяют газообразное топливо с тепло-
той сгорания не ниже 6,0-6,3 МДж/м3, которое легко воспламеняется и ус-
тойчиво горит при низких температурах в печи.
Для равномерности нагрева садки на колпаковых печах в нижней части
нагревательного колпака устанавливают многочисленные горелки неболь-
шой тепловой мощности.
Колпаковые печи работают периодически, что дезорганизует тягу дымо-
вой трубы. Поэтому продукты сгорания из печей с газовым обогревом уда-
ляют обычно с помощью эжекторов, рабочей средой для которых является
вентиляторный воздух. Смесь продуктов сгорания с воздухом выходит из
эжектора в патрубок, ведущий в дымопровод. Между эжектором и патруб-
ком предусмотрен разрыв, который обеспечивает независимость давления
под нагревательным колпаком от давления в дымопроводе.
В прежних конструкциях колпаковых печей применяли инжекционные
или инжекционно-атмосферные горелки, что позволяло обойтись без систе-
мы воздухопроводов и регулирования количества воздуха. В одностопных
колпаковых печах горелки устанавливали радиально в один ряд по высоте.
Топочные объемы горелок, имеющие высокую температуру, экранировали
карборундовыми плитками, которые предотвращали прямое излучение и
удар факела горелки в муфель. Здесь же в нижней части нагревательного
колпака производился отбор продуктов сгорания с помощью эжекторов.
В современных конструкциях одностопных колпаковых печей горелки
устанавливают тангенциально к поверхности муфеля в два ряда по высоте,
а отбор продуктов сгорания производят в верхней части нагревательного
колпака. При таком конструктивном решении системы отопления удается
улучшить равномерность нагрева стопы по высоте в результате снижения
температуры в области горелочного пояса и повышения температуры в вер-
189
Рис. 5.4, а. Одностопная колпаковая печь для отжига рулонов полосы с дутьевыми го-
релками и рекуперативным подогревом воздуха горения: 1 — стенд; 2 — нагреватель-
ный колпак; 3 — муфель; 4 — стопа рулонов; 5 — циркуляционный вентилятор; 6 —
направляющий аппарат; 7 — осн горелок; 8 — рекуперативно-эжекторное устройство;
9 — резиновое уплотнение; 10 — установка охлаждения защитного газа; 11 — отвод
продуктов сгорания
190
2
Рис. 5.4, 6. Одностопная колпаковая печь для отжига рулонов полосы с инжекционны-
ми горелками без подогрева воздуха горения: 1 — стенд; 2 — нагревательный колпак;
3 _ муфель; 4 — стопа рулонов; 5 — циркуляционный вентилятор; 6 — направляю-
щий аппарат; 7— горелка; 8 — печной эжектор; 9 — песочный затвор
191
хней части нагревательного колпака. С целью экономии топлива применяют
дутьевые горелки с двухступенчатым смешением и рекуперативный подо-
грев воздуха. Для этого на нагревательном колпаке устанавливается рекупе-
ративно-эжекторное устройство со струйным рекуператором, обеспечиваю-
щим подогрев воздуха горения до 300-350 °C.
Охлаждение садки происходит под муфелем в атмосфере защитного газа
при снятом нагревательном колпаке. Для ускорения охлаждения вместо на-
гревательного колпака муфель накрывают колпаком ускоренного охлажде-
ния, под которым организуется интенсивный обдув муфеля холодным воз-
духом или полив водой. Применяется также установка водяных холодиль-
ников в системе циркуляции защитного газа.
5.5. КОЛПАКОВЫЕ ПЕЧИ ДЛЯ ОТЖИГА РУЛОНОВ ПОЛОСЫ
Основные элементы одностопной колпаковой печи для отжига рулонов
полосы с отоплением газом показаны на рис. 5.4. На рис. 5.4, а показана со-
временная конструкция печи с дутьевыми горелками и рекуперативным по-
догревом воздуха горения, а на рис. 5.4, б — прежняя конструкция с инжек-
ционными горелками без подогрева воздуха горения. Основные размеры и
технические характеристики одностопных колпаковых печей для отжига
рулонов полосы различного диаметра приведены в таблице 5.1.
Высоту муфеля, нагревательного колпака и колпака ускоренного охлаж-
дения выбирают так, чтобы при формировании садки из рулонов, которые
могут иметь разную высоту, было обеспечено наилучшее использование
объема печи. Следует учитывать, что высота рулона может быть на
40-50 мм больше номинальной в результате прокатки полосы с плюсовыми
допусками по ширине (около 20 мм) и телескопичности намотки рулонов
(20-30 мм).
Нагревательный колпак заключен в металлический кожух толщиной
4-6 мм. В нижней части колпака в один или два ряда по высоте расположе-
ны горелки, над которыми находятся кольцевые газовый и воздушный кол-
лекторы. После установки колпака на стенд эти коллекторы присоединяют
к цеховым магистралям с помощью гибких шлангов. В прежних конструк-
циях нагревательного колпака в его нижней части располагались патрубки
для отвода продуктов сгорания и воздушные эжекторы (см. рис. 5.4, 6). В
современных конструкциях патрубки для отвода продуктов сгорания нахо-
дятся в верхней части колпака (рис. 5.4, а). На колпаке устанавливаются ду-
тьевые горелки ГД (см. раздел 7.2.12) и рекуперативно-эжекторное устрой-
ство (см. раздел 9.3.7), в котором продукты сгорания проходят струйный ре-
куператор и попадают в воздушный эжектор. Горелки вместе с рекуператив-
но-эжекторным устройством составляют отопительную систему колпако-
вых печей (ОСКП). Футеровка нагревательного колпака выполняется из во-
локнистых материалов с плоским сводом.
192
Таблица 5.1
Основные размеры и технические характеристики одностопных колпаковых
печей для отжига рулонов полосы
Характеристики Размер- ность Величина
Диаметр рулона. внешиий/внутренний м 2,2/0,6 2,5/0,б 2,7/0,6
Диаметр муфеля м 2,47 2,80 3,0
Диаметр нагревательного колпака- внешиий/внутренний м 3,5/3,1 3,8/3,4 4,0/3,6
Высота рулона м 1,050 1,350 1,015
Максимальная высота стопы м 4,825 6,025 4,700
Общая высота печи м 7,045 8,830 7,220
Максимальная масса сад- ки т 120 180 180
Топливо - Природ- ный газ Природный газ Коксодо- менный газ
Теплота сгорания топлива МДж/м3 33,6 33,6 6,7
Тепловая мощность на- гревательного колпака МВт 0,78 1,36 1,1
Производительность на один стенд т/ч 0,9-1,0 1,1-1,3 (1,4-1,6)* 1,2-1,3
Установленная мощность циркуляционного венти- лятора кВт 22 Двухскоростной 55/20 55
Удельный расход тепла кДж/кг 970-1030 1170-1260 (850-910)* 1000-1050
Удельный расход защит- ного газа м3/т 8-9 8-8,5 (4,5-5,0)* 8-10
* Цифры в скобках — при водородной технологии
В нижней части колпака приварены направляющие кольца, в которые
входят штыри, закрепленные в фундаменте и фиксирующие колпак при его
установке на стенд. На верхней части колпака расположена траверса для его
переноса мостовым краном. Проушину траверсы устанавливают точно по
оси, проходящей через центр тяжести колпака.
Муфель изготавливают из жаропрочной стали толщиной 6 мм. Для уве-
личения жесткости и продления срока службы муфеля его делают гофриро-
ванным.
Металлическая конструкция стенда представляет собой круглое корыто
из стального листа. В центре корыта предусмотрено отверстие для установ-
ки циркуляционного вентилятора. Вентилятор монтируют на стенде сверху,
193
Рис. 5.5. Трехстопная колпаковая печь для отжига рулонов: 1 — стенд; 2 — нагревательный колпак; 3 — горелки; 4 — печной эжектор;
5— муфели; 6 — отжигаемые рулоны; 7— циркуляционный вентилятор с текстропной передачей; 8— направляющие аппараты цирку-
ляционных вентиляторов; 9 — конвекторные кольца
а направляющий аппарат устанавливают на концентрически расположен-
ных опорных кольцах и центрируют относительно оси двигателя вентиля-
тора. Кроме того, предусмотрена посадка направляющего аппарата на мас-
сивную трубу для отвода защитного газа и крепление к металлоконструкци-
ям стенда с помощью анкерных болтов. Стенд одностопной колпаковой
печи является съемным. Его устанавливают на фундаменте без крепления,
центрируя с помощью тех же штырей, которые центрируют нагревательный
колпак и колпак ускоренного охлаждения.
В прежних конструкциях на стенде устанавливали песочный затвор, в
который опускали ножи муфеля и нагревательного колпака (см. рис. 5.4, б).
Это не обеспечивало, однако, необходимой герметичности и часто приводи-
ло к снижению качества отжигаемого металла в результате попадания песка
на садку. Поэтому в современных конструкциях печей применяют водоох-
лаждаемое резиновое уплотнение, вынесенное из зоны высоких темпера-
тур, с механическими или пневматическими прижимами (см. рис. 5.4, а).
Конструкция трехстопной колпаковой печи для отжига рулонов приведе-
на на рис. 5.5. При наружном диаметре рулонов до 1,8 м расстояние между
их осями и внутренней поверхностью торцевой стены колпака равно
1,55-1,6 м, внутренняя ширина колпака 2,9 м, внутренний диаметр муфеля
2-2,07 м. На действующих печах высота стопы равна 3,2 и 4,2 м. Общая вы-
сота нагревательного колпака составляет около 6 м, расстояние между вер-
хом стопы и внутренней поверхностью свода около 0,4 м, а зазор между
верхом муфеля и внутренней поверхностью свода около 0,2 м. Масса садки
одной стопы высотой 3,2 м достигает 45-50 т, а высотой 4,2 м — 60 т. Теп-
ловая мощность колпака равна 40-60 МДж/т садки.
Нагревательный колпак заключен в металлический каркас из двутавров
и облицован стальным листом. Металлические конструкции каркаса снизу
обрамлены жесткой рамой коробчатого сечения, на которой крепят нож пе-
сочного затвора. К потолочным металлическим конструкциям крепят захват
для крюка мостового крана, которым переносят колпак. В нижней части
продольных стен располагают горелки, а в нижней части торцевых стен —
эжекторы для удаления продуктов сгорания. Газо- и воздухопроводы подсо-
единяют гибкими шлангами. Масса колпака составляет около 70 т.
Стенд печи представляет собой раму из швеллеров с поперечинами из
двутавров, перекрытую сверху стальным подовым листом толщиной 10 мм.
К раме по двум диагональным углам крепят направляющие штыри, длина
одного из которых на 150 мм больше, чем другого, для центровки колпака
при установке на стенд. На колпаке в соответствующих местах расположе-
ны направляющие кольца. По периметру стенда его металлические конст-
рукции образуют желоб песочного затвора колпака, а вокруг направляюще-
го аппарата предусмотрено место для песочного затвора муфеля.
Основные технико-экономические показатели (удельная производитель-
ность на 1 м2 площади отделения, стоимость сооружения печей, площадь
195
Рис. 5.6. Колпаковая печь для отжига распушенных рулонов: 1 — стенд; 2 — нагрева-
тельный колпак; 3 — горелка; 4 — печной эжектор; 5 — муфель; 6 — распушенный ру-
лон; 7— циркуляционный вентилятор; 8 — направляющий аппарат
отделения и т.д.) одно- и многостопных печей примерно одинаковы. По не-
которым показателям одностопные печи обладают преимуществами перед
трех- и четырехстопными: для них требуется меньшая грузоподъемность
кранов, меньшая ширина пролета, а по другим преимущества имеют много-
стопные печи: они требуют меньше крановых операций, меньше приборов
и регулирующей аппаратуры, более простых газо-, воздухо-водопроводов и
других сетей. Высокие показатели многостопных печей могут быть достиг-
нуты, однако, только в отделениях большой производительности при отжи-
ге рулонов близких размеров и при однородном качестве продукции. При
разнообразном сортаменте отжигаемых рулонов весьма трудно обеспечить
высокую степень загрузки однородными рулонами многостопных печей с
196
садкой общей массой 200-400 т. В этом случае более пригодны одностоп-
ные печи, обеспечивающие большую эффективность их использования при
разнообразном сортаменте. По этим соображениям тип печей выбирают в
зависимости от программы и сортамента отделения. В некоторых случаях в
одном отделении устанавливают и одно- и многостопные печи.
Колпаковые печи для отжига распушенных рулонов снабжают направля-
ющим аппаратом циркуляционного вентилятора, у которого всос происхо-
дит через всю площадь нижнего торца рулона, а выхлоп — через щель по
периферии аппарата. Так как при термохимической обработке часто приме-
няют взрывоопасную и токсичную атмосферу, муфель уплотняют двойным
затвором. Зазоры между витками распушенного рулона образуют, заклады-
вая при перемотке между витками капроновый шнур, который после окон-
чания перемотки выдергивают. При проведении сложной термохимической
обработки между витками закладывают профилированную проволоку из
высокоуглеродистой стали, которую оставляют в течение всего процесса и
удаляют только при обратной перемотке рулона в плотный. На рис. 5.6 по-
казана конструкция печи для распушенных рулонов массой до 5,5 т, наруж-
ным диаметром до 2,1 ми высотой до 1,03 м. Циркуляционный вентилятор
печи снабжен электродвигателем мощностью 32 кВт. Тепловая мощность
колпака равна 1,4 МВт. В остальном конструкция печи такая же, как и у
обычных одностопных печей. Проектная производительность печи состав-
ляет до 1,5 т/ч на один колпак.
Колпаковые печи для отжига рулонов с электрическим обогревом пока-
заны на рис. 5.7.
Печи для отжига рулонов полосы из углеродистой стали (наружный диа-
метр рулона 0,9-1,5 м, высота стопы до 3 м) проектируют многостопными
(чаще четырехстопными) и одностопными с циркуляцией газа под муфелем
(рис. 5.7, а, б). Проектная характеристика электрических четырехстопных
колпаковых печей с высотой стопы около 2 м приведена в таблице 5.2.
У одностопных печей с высотой стопы около 3 м для рулонов с наруж-
ным диаметром 1,15 и 1,5 м соответственно масса садки равна 14 и 30 т;
производительность 0,9 и 1,2 т/ч; установленная мощность на 1 т массы
садки 15,7 и 12-13 кВт; удельный расход электроэнергии 0,19 и
0,20-0,21 кВт-ч/т. Нагреватели, мощность которых равна примерно 2/3 об-
щей мощности, располагают на нижней половине поверхности колпака, а
1/3 — на верхней. Нагреватели делят по высоте на две-три зоны регулиро-
вания. Регулирование теплового режима ведут двухпозиционно по термопа-
рам, заложенным в садку или в некоторых случаях по термопарам, измеря-
ющим температуру в области расположения электронагревателей соответ-
ствующей зоны.
Для высокотемпературной (1015-1130 °C) термической обработки (на-
пример, высокотемпературного отжига электротехнических сталей) обычно
применяют печи с электрообогревом, так как при газовом нагреве сложно
197
Рис. 5.7. Электрические колпаковые печи для отжига рулонов: а — четырехстопная; б — одностопная; в — для высокотемпературной тер-
мической обработки
Таблица 5.2
Проектная характеристика электрических четырехстопных колпаковых пе-
чей с высотой стопы около 2 м
Наружный диаметр рулонов, м Масса Производительность, т/ч Установленная мощность элек- тронагревателей, кВт
т на один нагрева- тельный колпак на одну | стопу на один нагрева- тельный колпак на одну | стопу
0,9 28 1,4 0,35 430 15,4
1,0 32 1,6 0,40 490 15,4
1,2 52 2,16 0,58 590 11,3
1,5 88 3,04 0,76 710 8,1
равномерно распределить высокотемпературные источники тепла. Посколь-
ку для работы при столь высокой температуре весьма трудно создать надеж-
ную конструкцию циркуляционного вентилятора, в таких печах обычно ра-
ботают без циркуляции газа. В этих условиях рулоны массой 10-20 т с на-
ружным диаметром 1,5-2 м следует нагревать через боковую и обе торце-
вые поверхности, что наиболее просто осуществить при электрическом
обогреве. В электрических печах для высокотемпературной обработки
(рис. 5.7, в) на стенде под колпаком устанавливают два-три рулона в один
ряд по высоте. Нагреватели равномерно располагают на своде и боковых
стенах колпака, а также на стенде. Стендовые нагреватели защищены
сверху плитой из жаропрочной стали. Масса садки печей достигает 60-70 т,
а установленная мощность электронагревателей 500-600 кВт (примерно
10 кВт на 1 т массы садки). Нагревательные элементы свода, стен колпака и
стенда являются отдельными зонами регулирования: нагреватели свода по-
требляют 29-38 %, стен 28-37 %, стенда 28-36 % от общей установленной
Рис. 5.8. Схемы установки стоп рулонов и бунтов диаметром более 600 мм (в) и менее
600 мм (6) в круглых многостопных колпаковых печах
199
Рис. 5.9. Газовая круглая многостопная печь с циркуляцией защитного газа для отжига
рулонов диаметром от 1,2 м: а — для радиальных рулонов; б — для торцевых рулонов;
1 — нагревательный колпак; 2 — одинарный муфель; 3 — садка; 4 — прокладка; S —
циркуляционный вентилятор; 6 — направляющий аппарат; 7 — стенд; 8 — горелка;
9— эжектор; 10— патрубок для отвода продуктов сгорания; 11 — муфель с двойными
стенками; 12 — конвекторное кольцо; 13 — радиационная труба
Таблица 5.3
Характеристики газовых круглых многостопных печей для отжига рулонов
стальной полосы диаметром до 1,2 м
200
мощности. Проектная производительность печи при массе садки около
50-60 т равна 0,5-0,7 т/ч, а удельный расход электроэнергии
0,34-0,39 кВт-ч/т.
Газовые круглые многостопные печи с циркуляцией газа применяют для
термической обработки рулонов полосы и бунтов проволоки с наружным
диаметром до 1,2 м. Схемы установки стоп рулонов и бунтов приведены на
рис. 5.8. В печах для термообработки рулонов масса садки достигает
40-60 т, для бунтов 20-30 т. Высота стоп достигает 2,5-3 м. При обработке
рулонов тонкой алюминиевой полосы допустимая высота стопы равна
201
1,2-1,5 м. При термической обработке высоких рулонов с малой толщиной
намотки (т.н. радиальных), нагрев и охлаждение которых в основном проис-
ходят с боковой и внутренней поверхностей, применяют печи с одинарным
муфелем (рис. 5.9, а). Направляющий аппарат в этих печах не имеет верх-
ней крышки. Стопы рулонов собирают без конвекторных колец и устанав-
ливают на направляющие лопатки аппарата по его окружности. Циркуляци-
онный вентилятор создает интенсивную циркуляцию газа в вертикальном
направлении. Для низких рулонов с относительно большой толщиной на-
мотки (т.н. торцевых) применяют печи с двойным муфелем (рис. 5.9, б), а
стопы рулонов собирают с конвекторными кольцами и устанавливают на
направляющем аппарате, верхняя часть которого представляет собой рас-
пределительное всасывающее устройство с числом отверстий, равным чис-
лу стоп. В таблице 5.3. приведены характеристики печей этого типа.
5.6. КОЛПАКОВЫЕ ПЕЧИ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Колпаковые печи для стоп листов применяют для термической обработ-
ки толстого горячекатаного листа, тонкого и среднего листа, кровельного
железа, жести и динамной стали.
Работают печи с полезной шириной стенда от 0,9 до 2,55 м и длиной от
1,8 до 12,0 м. Полезная площадь стенда достигает 30 м2. Тепловая мощность
горелок на 1 м2 стенда равна 0,1-0,2 МВт , а для печей с площадью стенда
до 4 м2 — 0,2-0,6 МВт.
Колпаковая печь для термообработки стоп листов с горелками на колпаке
и отводом продуктов сгорания через эжекторы, с полезной шириной до 2 м
показана на рис. 5.10, а с полезной шириной свыше 2 м — на рис. 5.11.
Свод колпака печей с шириной стенда до 2 м выполняют арочным, а при
большей ширине — подвесным из специального фасонного кирпича. Горел-
ки располагают в нижней части продольных стен колпака, печные эжекто-
ры — на торцевых стенах. Давление эжектирующего воздуха перед эжекто-
ром составляет 4-7,5 кПа. Количество воздуха, подаваемого на один колпак,
равно 500-1500 м3/ч. Газ к горелкам и воздух к эжекторам подводят по гиб-
ким шлангам. На печах с шириной стенда более 2 м в верхнем слое кладки
стенда предусматривают канавки, куда закладывают электронагреватели со-
противления, ускоряющие нагрев нижней части садки. Установленная мощ-
ность нагревателей равна 4,5-6,5 кВт на 1 м2 полезной площади стенда. При
отжиге листа и жести на действующих печах первого типа достигают про-
изводительности около 0,3 т/ч на 1 м2 площади стенда, а удельный расход
тепла составляет от 1470 до 1760 кДж/кг.
Конструкция колпаковой печи с горелками на стенде и отводом продук-
тов сгорания через дымовую трубу приведена на рис. 5.12. Садку листов ук-
ладывают на литые опоры стенда так, чтобы зазор между стендом и стопой
был равен 0,3 м. Горелки устанавливают на стенде. У части горелок камера
202
Рис. 5.11. Колпаковая печь для термообработки стоп листов с полезной шириной более 2 м: 1 — стенд; 2 — нагревательный колпак; 3
g горелки; 4 — эжектор; 5 — муфель; б —стопа листов »
сгорания ограждена спереди и с боков, а факел этих горелок направлен
вверх и обогревает садку сбоку и сверху. У остальных горелок камера сгора-
ния ограждена сверху и с боков, а факел направлен под садку и нагревает ее
снизу. Нижние и верхние горелки расположены поочередно. Каждую груп-
пу горелок регулируют особо. Продукты сгорания отводят через проемы,
расположенные равномерно по длине стенда в борова и затем в дымовую
трубу. При расположении горелок на стенде исключают подвод газа гибки-
ми шлангами, но для одной печи при этом необходимо в три раза больше го-
релок, чем для печей с горелками на колпаке. Наличие горелок, факелы ко-
торых направлены под садку, и отвод продуктов сгорания под садкой обес-
печивает благоприятные условия нагрева. Охлаждение в этих печах проис-
ходит, однако, медленно, так как садка остывает вместе с массивной клад-
кой стенда.
Круглая многостопная печь с косвенным газовым обогревом радиацион-
ными трубами для светлой термической обработки бунтов проволоки пока-
зана на рис. 5.13. В зависимости от размера печи и бунтов в ней устанавли-
вают от 2 до 15 полых шпулек с бунтами. Общая масса садки достигает
20-30 т. Высота стопы не превышает 2,7-2,8 м. Направляющий аппарат без
верхней крышки и шпульки с бунтами устанавливают непосредственно на
лопатки аппарата по всей его площади. Количество циркулирующего газа
составляет 25-30 тыс. м3/ч, давление, развиваемое вентилятором,
500-700 Па, мощность двигателя вентилятора 18-20 кВт. В печи с услов-
ным диаметром садки 2,8 м и массой садки 20-30 т установленная тепловая
мощность достигает 50-75 МВт на 1 т садки. Характеристики печей этого
типа приведены в таблице 5.4. Печи такого же типа с обогревом радиацион-
ными трубами применяют для термообработки рулонов (см. рис. 5.9, б).
Конструкция прямоугольной печи с циркуляцией защитного газа для
термообработки прутков и мелкосортного проката приведена на рис. 5.14.
Горелки установлены в стенде по боковым сторонам печи, а продукты сго-
рания удаляют через стендовые проемы и борова в дымовую трубу. На стен-
де печи установлены три циркуляционных вентилятора с направляющими
аппаратами прямоугольной формы. Садку прутков длиной до 6-8 м и общей
массой до 15-30 т укладывают вдоль стенда между опорными литыми кон-
струкциями и накрывают прямоугольным муфелем. Циркуляционные вен-
тиляторы засасывают газ из середины подмуфельного пространства и на-
гнетают его к боковым стенкам муфеля. Эффективность циркуляции в этом
случае невелика. Тепловая мощность печи равна 1,1 МВт, а проектная про-
изводительность 0,8-1,2 т/ч.
5.7. СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
КОЛПАКОВЫХ ПЕЧЕЙ
Температуру в колпаковой печи регулируют двухпозиционным регулято-
ром подачи топлива. Количество эжектирующего воздуха для печных эжек-
204
ВЦ... !
Рнс. 5.13. Колпаковая печь для термообработки бунтов проволоки: 1 — нагреватель-
ный колпак; 2 — радиационная труба; 3 — муфель; 4 — шпулька; 5 — бунты проволо-
ки; 6 — стенд; 7 — циркуляционный вентилятор; 8 — направляющий аппарат; 9 —
опорные кольца; 10 — масляный затвор; 11 — водяной затвор; 12 — затвор с циркули-
рующим маслом; 13 — труба для подвода защитного газа; 14 — термопара; 15 к 16 —
соответственно газовый и воздушный коллекторы нагревательного колпака
торов изменяют с помощью спаренных дроссельных клапанов соответ-
ственно изменению количества подаваемого топлива, что обеспечивает под-
держание требуемого давления в печи.
Пределы регулирования колпаковых печей равны 1:12-1:15.
В одностопных печах сначала устанавливают расход газа, соответствую-
щий тепловой мощности печи. После того как температура колпака в точке
установки регулирующей термопары достигает заданного значения, ее под-
держивают постоянной, двухпозиционно изменяя расход подаваемого газа
от максимального до минимального значения, соответствующего примерно
10-15 % тепловой мощности печи. Минимальное количество газа поступа-
ет в горелки по обводному каналу вокруг регулирующих клапанов на газо-
проводе. Инжекционные горелки при этом работают с пределами регулиро-
вания значительно более высокими, чем это обычно допустимо. Однако в
период подачи в печь минимального количества газа под колпаком поддер-
живают отрицательное давление, подавая к эжекторам соответствующее ко-
личество эжектирующего воздуха через обводной канал вокруг регулирую-
206
Таблица 5.4
Характеристики колпаковых печей для нагрева бунтов проволоки с высотой
стопы На = 2,2 м
1,90 0,56 4 2 8 15 12 0,87 1,4
2,86 0,56 15 2 30 18-20 20 1,45 —
2,86 0,865 6 3,7 22,2 18-20 20 1,45 1,7
2,86 1,22 3 5 15 18-20 20 1,45 —
щих клапанов на воздухопроводе. В результате горелки работают с более
высоким коэффициентом расхода воздуха, что предотвращает проскок пла-
мени в горелку.
После достижения заданной температуры садки в точке установки дру-
гой регулирующей термопары, срабатывает первая пара регулирующих
дросселей на газопроводе и трубопроводе эжектирующего воздуха. После
закрытия этой пары дросселей в печь можно подавать максимальное коли-
чество газа, соответствующее примерно половине тепловой мощности
печи. После этого регулирование ведут с помощью второй пары дросселей
двухпозиционно от этого расхода газа.
На многостопных печах и печах для стоп листов пределы регулирования
не превосходят 1:6 или 1:8. В начале нагрева, пока температура колпака в
месте установки регулирующей термопары не достигнет заданного значе-
ния, устанавливают расход газа, соответствующий тепловой мощности
печи. Затем регулирование ведут двухпозиционно в пределах от максималь-
ного расхода топлива до минимального, равного 1/6-1/8 максимального.
Минимальное количество газа поступает через обводной канал вокруг регу-
лирующего дроссельного клапана на газопроводе. Количество эжектирую-
щего воздуха регулируют спаренным клапаном в соответствии с количе-
ством подаваемого газа дросселем на воздухопроводе, спаренным с дроссе-
лем на газопроводе.
207
Рис. 5.14. Печь с циркуляцией защитного газа для термообработки прутков я мелкосор-
тного проката: 1 — нагревательный колпак; 2 — муфель; 3 — садка; 4 — стенд; 5 —
горелка; 6 — борова; 7 — литые опоры; 8 — линия разъема; 9 — циркуляционный вен-
тилятор; 10 — направляющий аппарат
5.8. ОРГАНИЗАЦИЯ ЦИРКУЛЯЦИИ ГАЗА
В КОЛПАКОВЫХ ПЕЧАХ
На рис. 5.15, а приведена схема циркуляции газа в колпаковой печи для
термообработки рулонов при установке одинарного муфеля, а на
рис. 5.15, б — при установке двойного муфеля.
Циркуляционный вентилятор нагнетает газ в диффузоры направляющего
аппарата. Основная часть (98,5-99,5 %) потока циркулирующего газа, про-
ходя по диффузорам, равномерно распределяется по окружности аппарата и
через его выхлопную щель выходит вертикально вверх вдоль стенок муфе-
ля.
Одинарный муфель (рис. 5.16, а) представляет собой закрытый сверху
цилиндр из листовой жаропрочной стали. Газ, поднимаясь вдоль стенок му-
феля, разделяется на несколько параллельных потоков и проходит через
конвекторные кольца во внутреннюю полость стопы, откуда вентилятор за-
сасывает его через центральное всасывающее отверстие в крышке направ-
ляющего аппарата. Затем газ снова поступает в диффузоры направляющего
аппарата, и цикл повторяется. Этот контур циркуляции является основным.
Двойной муфель (рис. 5.16, б) состоит из наружного цилиндра, закрыто-
го сверху, и внутреннего подвижного цилиндра, который прилегает к крыш-
ке направляющего аппарата. Циркулирующий газ из направляющего аппа-
рата попадает в щель между наружным и внутренним цилиндрами, подни-
мается по ней на всю высоту внутреннего цилиндра, поворачивает вниз и
208
Рис. 5.15. Схемы цнркуляциии защитного газа при одинарном (а) и двойном (б) муфе-
лях: 1 — муфель; 2 — рулон; 3 — конвекторное кольцо; 4 — крышка; 5 — обойма вен-
тилятора; 6 — вал вентилятора; 7 — рабочее колесо; 8 — направляющий аппарат; 9 —
байпас; 10 — защитная шайба; 11 — песочный затвор; 12п13 — соответственно подво-
дящий и отводящий патрубки защитного газа. Цифры в кружках — точки замера дав-
лений
идет по конвекторным кольцам. При такой схеме движения газа он имеет
постоянную и высокую скорость у стенок муфеля, что улучшает условия
теплообмена между газом и муфелем.
Распределение статических давлений под одинарным и двойным муфе-
лем показано на рис. 5.17. Приведенные данные получены при температуре
газа около 20 °C. Обозначение точек замера соответствует рис. 5.15.
Для того, чтобы исключить подсосы воздуха и песка под муфель, необхо-
димо обеспечить герметичность корыта направляющего аппарата и создать
положительное давление в районе вала циркуляционного вентилятора. Для
этого на обойму вентилятора надевают защитную шайбу с зазором не более
0,5-1,0 мм. Шайба создает значительное сопротивление на пути движения
газа и отрицательное давление под ней становится меньше. Для того чтобы
209
Рнс. 5.16. Одинарный (в) и двойной (6)
муфели для стоп рулонов: 1 — внутрен-
ний цилиндр; 2 — наружный цилиндр;
3 — захваты для переноса
давление в этом месте было положительным, область под шайбой соединя-
ют с областью положительного давления в основном контуре с помощью бай-
паса (см. рис. 5.15), который образует дополнительный контур циркуляции.
При количестве циркулирующего газа около 15 тыс. м3/ч сечение байпа-
са должно быть около 40 см2. При этих условиях распределение давления
получают таким, как показано на рис. 5.17.
В районе затвора муфеля должна быть спокойная зона, в которой недопу-
стимы вихри, удары струй и т.п., что происходит при выходе потока газа.
Газ в контур циркуляции подводят в зоны со статическим давлением,
близким к нулю: в обойму вентилятора под защитной шайбой и под скосы
о—
Рнс. 5.17. Распределение статического
давления под одинарным (а) и двойным
(6) муфелем
210
Рис. 5.18. Циркуляционный вентилятор
со встроенным электродвигателем: 1 —
корпус вентилятора; 2 — ротор серийного
электродвигателя АО-63-4; 3 — статор;
4 — вал вентилятора; 5 — трубка, подво-
дящая воду для охлаждения; б и 7 — соот-
ветственно верхний и нижний ролико-
подшипники; 8 — рабочее колесо; 9 —
верхний фланец; 10 — инжний стакан
направляющего аппарата. Продувочный патрубок располагают между диф-
фузорами направляющего аппарата в зоне с достаточно высоким положи-
тельным давлением.
Циркуляционный вентилятор со встроенным электродвигателем мощно-
стью 14 кВт и скоростью вращения 1460 об/мин, изображен на рис. 5.18.
Корпус, вал и верхний фланец вентилятора имеют водяное охлаждение.
Расход воды равен около 1 м3/ч. Рабочее колесо и направляющий аппарат
этого вентилятора показаны на рис. 5.19.
Конструкции применяемых конвекторных колец приведены на рис. 5.20.
Кольцо типа а обеспечивает интенсивную теплоотдачу, так как циркулиру-
ющий газ непосредственно омывает торцы рулонов, а путь вдоль торцов по
спиральным диффузорам наиболее длинен. Однако это кольцо сложно в из-
готовлении и недостаточно стойко. Кроме того, при отжиге тонкой жести
применение этих колец вызывает частичное смятие кромок. При отжиге ру-
лонов жести в ряде случаев применяют кольца типа б с гладким верхним и
нижним дисками, в которых иногда делают отверстия. Такие кольца уста-
навливают в некоторых случаях под торец нижнего рулона при отжиге боль-
ших садок и более толстой полосы. Однако теплоотдача в случае примене-
211
Рис. 5.19. Рабочее колесо, направляющий аппарат и характеристика циркуляционного
вентилятора: 1 — гидравлическая характеристика контура циркуляции при одинар-
ном муфеле, ковекторных кольцах высотой 50 мм и стопе из трех рулонов диаметром
1,6/0,5 м; 2 — то же, для стопы из четырех рулонов
ния колец типа б значительно хуже, чем при кольцах типа а. Поэтому их
применение целесообразно только в особых случаях. Спирали колец типа в
образуют сужающиеся к центру диффузоры. Скорость газа при движении
от периферии к центру увеличивается в три - четыре раза, что компенсиру-
ет падение его температуры в процессе теплоотдачи и позволяет поддержи-
Рнс. 5.20. Конвекторные кольца: а — двустороннее со
спиральными ребрами; б — одностороннее со спи-
ральными ребрами; в — двустороннее с радиальными
(I вариант) или радиально-наклонными (// вариант)
ребрами
212
вать равномерный теплообмен по всей поверхности торца рулона или даже
увеличивать его интенсивность по направлению к центру. Опорная поверх-
ность этих колец составляет 35-40 %. Наиболее эффективны конвекторные
кольца радиационно-конвективного типа, имеющие радиальные ребра и bbi-
соту 200 мм. Такие кольца интенсифицируют процессы нагрева и охлажде-
ния, а также повышают равномерность отжига рулонов.
Наружный диаметр конвекторного кольца следует принимать больше на-
ружного диаметра рулона, а внутренний — меньше внутреннего диаметра
рулона примерно на 50-80 мм.
Проходное сечение колец типа аиб принимают из расчета скорости газа
порядка 15-25 м/с, а колец типа в — около 10 м/с на входе и 35-40 м/с на
выходе.
5.9. УСТРОЙСТВА ДЛЯ УСКОРЕННОГО ОХЛАЖДЕНИЯ САДКИ
В КОЛПАКОВЫХ ПЕЧАХ
Колпак ускоренного охлаждения (рис.5.21, а) представляет собой ци-
линдр из листов, закрытый сверху. На колпаке установлен вентилятор. Рас-
ход охлаждающего воздуха составляет около 15-25 тыс. м3/ч, напор
200-300 Па, скорость воздуха у муфеля 5-8 м/с.
Для интенсификации охлаждения применяют также струйную обдувку
муфеля воздухом, подаваемым через систему сопел на крышку и стенки му-
феля, однако для этого требуется высоконапорные вентиляторы.
На рис. 5.21,6 представлена душирующая насадка для ускорения охлаж-
дения поливкой муфеля водой. Насадку устанавливают непосредственно на
муфель с помощью крана.
Рис. 5.21. Устройства для ускоренного охлаждения: а — колпак ускоренного охлажде-
ния; б — душирующая установка; в — колпак водяного охлаждения; 1 — муфель; 2 —
корпус колпака; 3 — вентилятор; 4 — трубка для поливки муфеля водой; 5 — подвод
воды; б — кольцо с траверсой для переноса
213
На рис. 5.21, в показан колпак с водоохлаждаемой крышкой. Через отвер-
стия в нижней стенке крышки воду распыляют на крышку муфеля. В верх-
ней части колпака предусмотрен дополнительный кольцевой коллектор для
распыления воды на стенку муфеля. Благодаря сплошному кожуху пары
поднимаются вверх и, конденсируясь на поверхности водоохлаждаемой
крышки, вновь попадают на муфель.
На рис. 5.22 показано устройство для охлаждения защитного газа с от-
дельно стоящим холодильником, в качестве которого использован водяной
калорифер. Циркулирующий газ отбирают в зоне положительного давления
основного тракта циркуляции и подают в зону с отрицательным давлением.
Перепад давления порядка 1 кПа позволяет пропускать через холодильник
около 1000 м3/ч воды. При этих условиях длительность охлаждения можно
сократить примерно в два раза.
5.10. ПАРАМЕТРЫ И КОМПОНОВКА ОТДЕЛЕНИЯ КОЛПАКОВЫХ
ПЕЧАХ
Колпаковые печи для термообработки рулонов размещают в специаль-
ном пролете цеха холодной прокатки — отделении отжига рулонов.
Высота здания отделения должна быть такой, чтобы при переноске мос-
товым краном нагревательного колпака и колпака ускоренного охлаждения
между низом колпака и верхом элементов печей, установленных на стендах,
был зазор не менее 0,5 м. Нагревательный колпак переносят крюком главно-
го подъема, а колпак ускоренного охлаждения — крюком вспомогательного
подъема с применением специальной траверсы. На рис. 5.23 представлена
схема, поясняющая выбор высотных параметров отделения отжига.
На рис. 5.24 приведены схемы пролетов отделений отжига с одностоп-
ными печами. На рис. 5.24, /, // показано расположение печей и оборудова-
ния в отделениях производительностью 0,4-0,5 млн. т в год, а также в ре-
конструируемых цехах при ширине пролета 24-30 м. Стенды устанавлива-
ют в два или три ряда у наружного ряда колонн пролета. Вдоль фронта пе-
чей проложен путь тележки передачи рулонов в отделении, а за ним — пло-
щадь для склада рулонов, вспомогательного оборудования и т.д. На
рис. 5.24, III-V приведены схемы поперечных разрезов отделений произво-
ди-тельностью до 1,0-1,5 млн. т в год и выше. Стенды в два-три ряда распо-
лагают у колонн отделения. Между рядами стендов укладывают два пути
тележек для транспортировки рулонов в отделении. Площади для складов в
этом случае предусматривают в торцах отделения или в нескольких местах
по его длине.
Расстояние между осями подкрановой балки и крайнего ряда стендов (а)
принимают равным 5,0-6,0 м. Расстояние между осями соседних рядов
стендов (б) для печей, в которых отжигают рулоны диаметром 1,6-1,8 м,
равно ~5,0 м, а для печей, в которых отжигают рулоны диаметром 2,1 м —
214
Рис. 5.23. Размеры отделения по высоте
215
Рис. 5.24. Схемы пролетов отделений отжига с одностопными колпаковыми печами
5,3-5,5 м. Расстояние между осями ряда стендов и пути тележки (в) равно
4,5-5,5 м, а расстояние между осями тележек (д) около 3 м. Приближение
оси тележки к подкрановой балке (г) составляет 7-9 м. По указанным вели-
чинам определяют пролет мостового крана А, а ширина пролета по осям ко-
лонн здания Б зависит от значения А и расстояния между осями подкрано-
вых балок и ряда колонн (е), которое обычно равно 0,75-1 м. Значение Б
принимают кратным 3 м.
При установке многостопных печей их обычно располагают в два ряда у
колонн длинной стороной стенда поперек пролета. Между двумя рядами
стендов располагают путь передаточной тележки.
216
В отделениях колпаковых печей применяют мостовые краны с двумя
подъемами. Главный подъем используют для переноса нагревательных кол-
паков и рулонов. В случае многостопных печей грузоподъемность главного
подъема определяют по массе колпака. В отделениях с одностопными печа-
ми масса рулона с клещами может превышать массу колпака, и грузоподъ-
емность крана определяют по большему значению. Крюк вспомогательного
подъема грузоподъемностью 5-10 т используют для переноса колпаков ус-
коренного охлаждения, муфелей, конвекторных колец и другого вспомога-
тельного оборудования.
Расстояние между осями стендов одностопных печей в продольном на-
правлении I целесообразно принимать независимо от размера печи кратным
шагу колонн здания, т.е. равным 6 м. У многостопных печей при диаметре
рулонов 1,8 м расстояние между осями стендов в продольном направлении
также принимается равным 6 м.
По длине пролета стенды одностопных печей обычно группируют в бло-
ки, состоящие из 10-30 стендов и соответствующего им числа нагреватель-
ных и охлаждающих устройств, муфелей, конвекторных колец и другого
вспомогательного оборудования. Каждый блок имеет свою систему питаю-
щих разводок, боровов с дымовой трубой и проводки для присоединения
термопар и исполнительных механизмов к приборам центрального тепло-
вого щита отделения. Блок является самостоятельной производственной
единицей, которую можно ввести в действие и эксплуатировать независимо
от других.
На рис. 5.25 приведена планировка отделений отжига с одностопными
колпаковыми печами для цехов холодной прокатки: а — с пятиклетевым
станом 1200 и производительностью по отжигу 0,5-0,6 млн. т в год; б — с
четырехклетевым станом 1700 и производительностью по отжигу
0,8-1,0 млн. т в год; в — с трехклетевым станом 2500 и производительнос-
тью по отжигу 1,5 млн. т в год. В таблице 5.5 приведена характеристика
этих отделений.
На складе рулонов перед отжигом хранят не менее трехсуточного запаса
рулонов. Рулоны размещают в два-три яруса по высоте.
Площадь для окончательного охлаждения отожженных рулонов до тем-
пературы дрессировки (40 °C) следует определять исходя из того, что рулон
массой 10-30 т остывает около пяти-семи суток, если не предусмотрены ус-
тройства для ускоренного охлаждения.
На площадке для ремонта стендов (рис. 5.26) проводят работы по ремон-
ту и кладке стенда, установке и снятию циркуляционного вентилятора и на-
правляющего аппарата, а также холодное опробование вентилятора перед
установкой стенда на рабочее место.
Стенд для ремонта нагревательных колпаков представляет собой круг-
лый бетонированный приямок глубиной 1-1,5 м с бортом высотой
0,3-0,5 м. На борт устанавливают нагревательный колпак. Для входа под
217
Рис. 5.25. Схемы планировки отделения отжига с одностопными колпаковыми печами (размеры даны в метрах): 1-3 — блок печей соот-
ветственно из 15, 20 и 30 стендов; 4 — изолированный групповой приямок; 5 — приямки с общим на блок продольным коридором и вхо-
дом: 6— общий подвал под блоком; 7— передаточный рольганг с кантователем рулонов; 8— склад рулонов перед отжигом; 9— переда-
точная тележка; 10 — склад отожженных рулонов; 11 — дымовая труба; 12 — помещение теплового щита; 13 — воздуходувная станция
зжекторноговоздуха; 14 — вентиляционная станция; 15 — цеховые питающие коллекторы; 16 и 17 — склады соответственно огнеупоров и
резервного оборудования; 18 — железнодорожный въезд; 19 — резервная площадь; 20 — стенды для ремонта нагревательных колпаков;
*2 21 и 22 — площадки для ремонта соответственно стендов и колпаков ускоренного охлаждения »
Таблица 5.5
Характеристика отделений отжига с одностопными колпаковыми печами
Показатели Размер- Отделение отжига
пятиклетево- го стана 1200 четырехкле- тевого стана 1700 трехклетевого стана 2500
Годовая программа т/год 0,5-0,6 0,8-1,0 1,5
Жесть н
Продукция — конструк- ционная Конструкционная сталь
сталь
Размеры полосы
ширина мм 500-1000 710-1550 710-2350
толщина мм 0,18-0,8 0,4-3,0 0,6-3,0
Диаметр рулонов
наружный м 1,8 2,1 1,8
внутренний м 0,5 0,6 0,8
Максимальная масса рулонов т 15 25-30 35
Высота стопы рулонов м 4,2 4,5—4,7 5,2-5,5
Максимальная масса садки Количество т 60 90 75
— ст ендов — 90 120 300
— нагревательных колпаков — 36 48 120
— колпаков ускоренного охлаждения Среднее соотношение между количеством стендов и нагревательных колпаков Проектная производительность 54 72 2,5 1 180
— на один стенд т/ч 0.5-0.7 0,7-1,0 0,4-0,8
— на один нагревательный колпак т/ч 1,3-1,8 1,8-2,5 1,0-2,0
— удельная на 1 м2 площади цеха, занятой т/(год
печами М2) 90-110 130-140 120
Размеры печного пролета
— ширина по осям колонн 30 36 42
— длина М 312 420 708
— высота до головки подкранового рельса м 14 14 16
Грузоподъемность мостовых кранов т 30/5 50/10 50/10
Количество кранов — 3 4 8
Пропускная способность цехового газопро- вода по теплу МВт -29 -40 -87
Средний проектный удельный расход тепла кДж/кг -900-1200
Пропускная способность цехового газопро вода защитного газа м3/ч 900 1200 3000
Средний проектный удельный расход за- м’/т 10 8-9 11-12
щитного газа
Производительность воздуходувной стан- ции для эжекторов печей и дымовых труб м’/ч 40 80 160
Пропускная способность водопровода Установленная мощность электродвигателя м3/ч 300 400 900
— циркуляционных вентиляторов кВт 1260 1680 4200
— осевых вентиляторов колпаков уско- ренного охлаждения кВт 152 202 504
— воздуходувной станции кВт 360 480 960
— установки КИП кВт 20 30 75
220
Рис, 5.26. Площадка для ремонта стендов одностопных колпаковых печей: 1 — стенд;
2 — циркуляционный вентилятор; 3 — площадка; 4 — консольно-поворотный кран
грузоподъемностью 1 т; 5 — ручная тележка для циркуляционного вентилятора; 6 —
рельсовый путь; 7— водопровод; 8— сливная воронка; 9 — электрощит циркуляцион-
ного вентилятора
221
Рис. 5.27. Отделение отжига с трехстопными колпаковыми печами: 1 — стенды печи; 2 — дополнительный стенд; 5 — продольный кори-
дор; 6 — van в печной подвал; 7-20 — см. рис. 5.25.
колпак устраивают лестницу. При ремонте кладки колпака внутри него со-
оружают леса и проводят освещение.
Стенд для испытания герметичности муфеля выполняют в виде круг-
лого металлического корыта с бортом высотой 0,5 м. При испытаниях в ко-
рыто наливают воду, затем в него устанавливают муфель и, накачивая в сво-
бодное пространство под муфель воздух до давления 3-3,5 кПа, проверяют
утечки через швы и другие неплотности.
Отделение отжига с трехстопными колпаковыми печами приведено на
рис. 5.27. Производительность отделения по отжигу равна 0,6 млн. т в год.
Отделение состоит из 17 трехстопных печей (три стенда на один колпак) и
двух запасных стендов. Печи предназначены для термической обработки
рулонов холоднокатаной стальной полосы толщиной 0,2-0,8 мм и шириной
500-1020 мм. Наружный диаметр рулонов 1,8 м, внутренний 0,5 м, масса
рулона до 15 т.
В отделении с одностопными печами обычно устанавливают один кран
на каждые 30-40 стендов, а в отделениях с многостопными печами — один
кран на 40-50 стоп.
223
ГЛАВА 6. ОГНЕУПОРЫ ДЛЯ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ
И ТЕРМИЧЕСКИХ ПЕЧЕЙ
6.1. ОГНЕУПОРНАЯ КЛАДКА НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ КОЛОДЦЕВ
Условия службы огнеупорных изделий в различных частях кладки нагре-
вательных колодцев существенно отличаются.
Температура нагрева кладки боровов достигает ~750 °C. Наибольшая
температура насадки в рекуперативных камерах составляет 1250-1300 °C.
Значительная нагрузка на огнеупорную кладку подины возникает при
садке слитков вследствие возможных ударов.
Огнеупорная футеровка крышки нагревательных колодцев подвергается
действию ударяющего в нее факела горящего газа, воздействию высоких
температур, достигающих 1400 °C и выше, механическим сотрясениям при
подъеме, передвижении и опускании, воздействию частых и резких темпе-
ратурных колебаний при загрузке и выгрузке слитков.
Вследствие разнообразных условий службы в различных зонах нагрева-
тельных колодцев для их кладки применяют различные огнеупорные изде-
лия.
Для кладки шанцев над боровами и их наружных стен допускается при-
менение обычного глиняного кирпича, так как температура этих частей
кладки нагревательных колодцев не превышает 750 °C.
Для достижения наиболее экономичной тепловой работы нагреватель-
ных колодцев целесообразно применять для кладки наружных слоев стен,
подин ячеек рекуператорных камер воздушного канала, а также для футе-
ровки газопроводов жароустойчивые изделия с пониженной плотностью,
например диатомовый кирпич.
Для футеровки боровов, кладки поднасадочных стен и среднего слоя
стен ячеек следует использовать шамотный кирпич общего назначения
класса В, имеющего огнеупорность не ниже 1610 °C и предел прочности
при сжатии не ниже 9,8 МПа, что обеспечивает его удовлетворительную
службу в средних слоях вышеперечисленных элементов кладки.
Для кладки стен рекуператорных камер можно применять шамотный
кирпич общего назначения класса Б, имеющего огнеупорность >1670 °C и
предел прочности при сжатии >12,3 МПа.
Для футеровки крышек нагревательных колодцев, находящихся в срав-
нительно тяжелых условиях службы, пользуются шамотным кирпичом об-
щего назначения класса А.
Для футеровки воздушного канала служит шамотный легковесный кир-
пич, резко сокращающий тепловые потери.
Для кладки верхней части стен ячеек и сводов над рекуператорными ка-
мерами обычно применяют металлургический динас, у которого конечная
224
температура деформации под нагрузкой 0,2 МПа, равная 1650-1670 °C,
обеспечивает достаточную строительную прочность огнеупорной кладки
при температурах службы. При этом нужно избегать резких колебаний тем-
ператур вследствие низкой термостойкости динаса. Возможно также приме-
нение основных сводов.
Для кладки верхней части стен ячеек и сводов над рекуператорными ка-
мерами не следует применять шамотный кирпич вследствие его недостаточ-
ной строительной прочности при высоких температурах (температура нача-
ла размягчения под нагрузкой 0,2 МПа лучшего шамотного кирпича не пре-
вышает 1400 °C).
Для кладки нижней части стен ячеек, верхнего ряда подины и футеровки
горловины следует использовать огнеупорные изделия с повышенной меха-
нической прочностью при температурах службы нагревательных колодцев.
Часто здесь применяют хромопериклазовый кирпич.
Для увеличения продолжительности кампании нагревательных колодцев
часто предпринимают попытки изменения их конструкции и применения в
них новых огнеупорных материалов.
Чисто конструктивные решения, т.е. изменение толщины стрелы проги-
ба и угла наклона стен, а также метода укладки кирпича обычно не способ-
ствуют существенному увеличению продолжительности кампании нагрева-
тельных колодцев. Однако в сочетании с применением новых огнеупорных
материалов изменение конструкций элементов кладки может привести к со-
кращению продолжительности промежуточных ремонтов и к увеличению
общей продолжительности кампании нагревательных колодцев. Вместо
кирпичной кладки в данном случае можно применять различные огнеупор-
ные бетоны, отличающиеся пластичностью. Здесь очень важно выбрать
правильное конструктивное решение.
Отрицательным фактором, способствующим разрушению комбиниро-
ванной футеровки нагревательных колодцев, является наличие различных
величин усадки слоев из огнеупорного бетона и кирпича, в результате чего
из центральной части стен бетонная масса начинает выпадать.
Выполнение монолитных боковых стен нагревательных колодцев полно-
стью из огнеупорного бетона позволило повысить срок службы футеровки
до 44-45 месяцев.
На рис. 6.1 показана стена из бетонной огнеупорной массы и узел креп-
ления анкерного кирпича, содержащего 60 % А12О3, к каркасу проволокой
из нержавеющей стали.
Из пластичных огнеупорных масс можно выполнять также передние сте-
ны, крышки, амбразуры горелок и нижнюю часть футеровки стен до линии
шлака.
Использование бетонных огнеупорных масс в подинах нагревательных
колодцев не увеличивает срок их службы.
225
Рис. 6.1. Конструкция футеровки нагревательных колодцев из огнеупорных бетонных
масс (/): а — стена из пластичной огнеупорной массы, армированной кирпичом; б —
крепление анкерного кирпича (2) проволокой нз нержавеющей стали к каркасу колодца
Весьма существенного повышения срока службы нижней части стен на-
гревательных колодцев (до 7 лет и более) можно достичь применением для
футеровки этой зоны масс из огнеупорного бетона.
В этой зоне образуются шлаки, причем процесс шлакоразъедания в пер-
вую очередь происходит по швам кладки, так как огнеупорный мертель ха-
рактеризуется повышенной пористостью и, следовательно, большей зоной
контакта со шлаковым расплавом, чем обычный огнеупорный материал.
Футеровка из огнеупорного бетона почти не имеет швов, что способствует
ее шлакоустойчивости.
В качестве примера применения бетонных огнеупорных масс для футе-
ровки низа стен нагревательных колодцев можно привести следующее ре-
шение.
Низ стен до шлаковой линии выполняют из двух слоев бетонных огне-
упорных масс: кремнеземистой, толщиной 192 мм, обращенной в рабочее
пространство колодца; от шлаковой линии до верхнего обрамления толщи-
ной 228 мм стену выкладывают однородной высокоглиноземистой и крем-
неземистой массой из огнеупорного бетона.
Колодцы с такими стенами характеризуются продолжительными срока-
ми службы. Перерыв в их работе необходим лишь для смены крышек или
верхнего обрамления.
Применение набивной огнеупорной массы для кладки амбразур горелок
также дает положительные результаты. Конструкция плотно соединена с
кладкой задней стены и исключает просачивание газа и разгар амбразуры.
226
Конструкция передних стен колодцев проста, поэтому применение бе-
тонных огнеупорных масс не вызывает затруднений.
Во время ремонтов футеровки нагревательных колодцев можно приме-
нять торкретирование периклазохромитовыми, высокоглиноземистыми или*
алюмосиликатными массами.
Преимущества огнеупорных монолитных масс перед кирпичом заключа-
ются в простоте изготовления конструктивных элементов, отсутствии необ-
ходимости в запасах огнеупорных изделий определенных форм, быстроте
установки, более простом обслуживании и более низкой теплопроводности.
Применение масс из огнеупорного бетона в нагревательных колодцах
повышает коэффициент их использования и стойкость, а также сокращает
продолжительность ремонтных простоев. Эти преимущества можно реали-
зовать, однако, лишь при точном учете условий службы огнеупорной футе-
ровки нагревательных колодцев.
6.2. ОГНЕУПОРНАЯ КЛАДКА НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ
И ТЕРМИЧЕСКИХ ПЕЧЕЙ
Многообразие конструкций нагревательных и термических печей требу-
ет дифференцированного подхода при выборе огнеупорных изделий для
футеровки этих печей.
Условия службы огнеупоров в кладке нагревательных печей определяют-
ся главным образом уровнем температур. Наибольшая температура в то-
мильной зоне нагревательных печей достигает 1280-1350 °C, а в сварочных
зонах — 1350-1450 °C. Газовая среда рабочего пространства нагреватель-
ных печей обычно бывает окислительной, либо слабо окислительной.
Наиболее интенсивному износу подвержены подины нагревательных пе-
чей вследствие механического воздействия изделий из металла, действия
переменных температур, достигающих 1400 °C, и шлаковой коррозии.
Основной причиной износа подин нагревательных печей является корро-
зионное воздействие оксидов железа, образующихся при окислении загото-
вок. Скорость окисления железа в температурном промежутке 800-1250 °C
возрастает примерно в 10 раз. При более высоких температурах окисление
железа происходит весьма интенсивно, причем образующаяся окалина раз-
мягчается и стекает на под печи.
Степень взаимодействия окалины с подом зависит от свойств огнеупор-
ного материала, применяемого для кладки пода.
Шамотные огнеупорные изделия начинают взаимодействовать с оксида-
ми железа в восстановительной среде при 1100 °C, а весьма интенсивное
взаимодействие между ними в окислительной среде происходит при
1300 °C и выше. Огнеупорные изделия других типов в этих условиях прояв-
ляют большую стойкость, поэтому в настоящее время для футеровки верх-
него слоя подин нагревательных печей обычно применяют хромоперикла-
227
зовые огнеупорные изделия, продолжительность службы которых составля-
ет в среднем один год и колеблется от нескольких месяцев до двух-трех лет.
Образующаяся на поверхности стальной заготовки окалина имеет слоис-
тое строение и может состоять из трех (FeO; Fe3O4; Fe2O3), двух (FeO; Fe3O4
или Fe2O3) или из одного (FeO или Fe3O4) оксида железа, причем наиболее
интенсивное взаимодействие между огнеупорным материалом и окалиной
наблюдается в момент ее образования. При этом механизм износа огнеупор-
ного материала можно представить в виде следующей схемы.
При 1200-1350 °C металл интенсивно окисляется, и образующиеся же-
лезистые оксиды активно взаимодействуют с большинством огнеупорных
материалов. Лишь карборундовые огнеупорные изделия в этих условиях
практически не реагируют с оксидами железа.
Затем железистые оксиды проникают внутрь пор огнеупорного материа-
ла и вызывают интенсивное разбухание, приводящее к разрушению огне-
упорного черепка. Это явление наблюдается при нагревании в окислитель-
ной среде металла, находящегося в контакте с корундовыми, высокоглино-
земистыми, форстеритовыми, хромитовыми и хромопериклазовыми огне-
упорными изделиями.
Глубина проникновения расплавленных железистых оксидов внутрь ог-
неупорного черепка сильно зависит от величины пористости. Например,
жидкий расплав железистых оксидов не проникает внутрь плотных корун-
довых огнеупорных изделий, характеризуемых очень малой пористостью
(~0,1 %). В этом случае наблюдается лишь химическое взаимодействие
между расплавом и поверхностными слоями огнеупорных изделий.
При одном и том же химическом и минеральном составе химическая
стойкость огнеупоров увеличивается при уменьшении их пористости и
удельной поверхности. Поэтому существуют попытки использования плот-
ных электроплавленых огнеупоров из корунда и бакора для футеровки по-
дин методических печей.
Весьма устойчивы к воздействию окалины и окисляющегося металла в
нагревательных печах при 1400-1450 °C карборундовые огнеупоры, что,
помимо малого химического сродства между ними и окалиной, объясняется
также плохой смачиваемостью их поверхности расплавленной окалиной.
Существуют данные, согласно которым, даже при 1600 °C, оксиды железа
незначительно взаимодействуют с карборундовыми огнеупорными издели-
ями. Однако в кислороде и воздухе, содержащем водяные пары, эти огне-
упоры интенсивно окисляются уже при 900-1000 °C. Поэтому существует
опасность разрушения карборундовых огнеупоров в нагревательных печах,
если перед очисткой подины окалину поливать водой, так как при этом про-
исходит окисление SiC до SiO и SiO2.
При кладке подин нагревательных печей возможны различные варианты
применения огнеупорных изделий.
228
Например, нижний слой подины, служащий для тепловой изоляции,
выкладывают из шамотного легковесного или из диатомитового кирпича;
средний слой, а в методической зоне и верхний, выкладывают из шамотного
кирпича общего назначения классов В и Б; верхний слой подины в сваеч-
ной и томильной зонах можно выкладывать из хромопериклазового кирпи-
ча или из других, устойчивых в данных условиях, огнеупорных изделий.
Подины нагревательных печей можно изготавливать из огнеупорного бето-
на на портландцементе с тонкомолотым хромитом и форстеритовым запол-
нителем. Из такого бетона изготавливают плиты размерами
700x500x150 мм следующего примерного состава (в расчете на 1 м3 смеси):
Молотого портландцементного клинкера, кг.........320
Тонкомолотого кимперсайского хромита, кг.........640
Мелкого форстерита (<5 мм), кг...................750
Крупного форстерита (5-10 мм), кг 750
Ортофосфорной 80 %-ной кислоты, 10 3 м3.........33,2
Воды, м3........................................ 0,2
Изготовление подины из бетонных блоков сокращает продолжитель-
ность ремонта и уменьшает трудовые затраты.
Бетонные огнеупорные блоки с подсыпкой магнезитовым или хромито-
вым порошком можно применять для кладки томильной зоны нагрева-
тельных печей, температура в которой составляет -1300 °C. В этих усло-
виях бетонные блоки по стойкости не уступают хромопериклазовому кир-
пичу. При изготовлении подины томильных зон методической печи из бе-
тонных блоков с хромитовой подсыпкой снижаются простои печи в связи
с чисткой подины от окалины и облегчаются условия труда обслуживаю-
щего персонала.
В толкательных печах в монолитную подину закладывают продольные
направляющие брусья, по которым происходит движение заготовок. Для из-
готовления направляющих брусьев целесообразно применение плотных
электроплавленых огнеупоров, имеющих высокую стоимость, но отличаю-
щихся очень большой стойкостью против коррозии и истирания.
На рис. 6.2, а изображена примерная укладка бетонных блоков и направ-
ляющих брусьев в томильной зоне нагревательной толкательной печи.
Для футеровки балок в нагревательных печах с шагающим подом также
можно применять бетонные блоки. Использование огнеупорного бетона с
высоким содержанием А12О3 для футеровки верхнего рабочего слоя позво-
ляет отказаться от металлической облицовки балок, выполняемой из доро-
гостоящего жароупорного стального литья. При этом также улучшается ка-
чество и экономичность нагрева, так как металлическая облицовка способ-
ствует интенсивному отводу тепла в щели между балками, в результате чего
увеличивается неравномерность нагрева заготовок и расход топлива. На
229
рис. 6.2, б показана футеровка балки огнеупорным бетоном в высокотемпе-
ратурной зоне.
При эксплуатации крупных нагревательных печей с большой шириной
рабочего пространства очистка и защита подины от шлакования связана с
большими трудностями. Для успешного решения этой задачи необходимо
определить условия работы печи, приводящие к минимальному шлакообра-
зованию, осуществить конструктивные изменения подины печи, позволяю-
щие устранить возможность шлакообразования и, наконец, создать моно-
литное защитное покрытие пода, устойчивое к шлакообразованию.
В качестве защитного покрытия подины методических печей можно при-
менять элекгроплавленые огнеупорные материалы. Например, если подину
методической печи выложить из плавленого глинозема толщиной
Рнс. 6.2. Футеровка подин нагревательных печен: а — укладка бетонных блоков в то-
мильной зоне толкательной печн; б — футеровка балки в высокотемпературной зоне
печи с шагающим подом; 1 — хромитовая засыпка; 2 — направляющий брус; 3 — бе-
тонный блок; 4 — хромопериклазовый кирпич; 5 — шамотный кирпич; 6 — огнеупор-
ный бетон с содержанием Д12О3 не менее 80 %; 7 — огнеупорный бетон с содержанием
A12Oj ие менее 50 %; 8 — шамотный легковесный кирпич
230
250-300 мм, то она может служить примерно год без промежуточного ре-
монта.
Возможно также применение для этой цели высокоглиноземистых, ко-
рундовых и других материалов на фосфатной связке.
Использование технического глинозема, замешанного на ортофосфор-
ной кислоте, содержащей 76 % Н3РО4, до получения густой однородной
массы, позволяет получить после сушки и обжига при 850-900 °C плотный,
стекловидный материал, на поверхности которого образуется очень плотная
и твердая корочка. Этот материал практически не взаимодействует с окали-
ной и дает возможность защищать подину методической печи от агрессив-
ного действия железистых оксидов.
Для футеровки подин нагревательных печей применяют также набивные
массы. К ним следует отнести хромитовые массы, схватывающиеся на воз-
духе и отличающиеся хорошей устойчивостью к истиранию и разъедающе-
му действию шлаков.
Возможно применение муллитовых набивных масс высокой термичес-
кой стойкости и хорошей шлакоустойчивости. Однако, применение этих
масс ограничивается вследствие возможного разложения муллита под дей-
ствием оксида железа при высоких температурах.
Набивные корундовые массы, изготовленные на фосфорной кислоте,
также можно применять для изготовления подин нагревательных печей.
Чтобы обеспечить удовлетворительное качество набивных корундовых
масс, необходимо применять корунд такого гранулометрического состава,
который гарантировал бы наибольшую плотность укладки зерен, так как
при повышенном содержании в массе тонкодисперсных фракций корунда
возрастает ее удельная поверхность, а это может привести к повышенной
шлаковой эрозии подины.
Можно привести следующий примерный гранулометрический состав
масс (%), используемых для изготовления набивных подин нагревательных
печей:
Корундовый шамот, мм:.........5-2 20
" " "...............2-0,5 35
" " " <0,88 35
Технический глинозем, мм......<0,88 10
Количество ортофосфорной кислоты, добавляемой к массе, составляет
~8 %. После термической обработки при 1450 °C кажущаяся пористость об-
разцов из этой массы составляет 13,5 %, объемная плотность 3110 кг/м3 и
предел прочности при сжатии -73,5 МПа, что характеризует их хорошее ка-
чество.
Сушку набивной подины нагревательных печей следует проводить в те-
чение 5-7 суток.
231
Рис. 6.3. Изоляция подовой трубы (шагающей балки): а— из огнеупорных блоков; б —
двухслойная из огнеупорного бетона; 1 — подовая труба (балка); 2 — рейтер; 3 — огне-
упорные блоки; 4 — керамический волокнистый материал; 5 — огнеупорный бетон
Выбор огнеупорных материалов для кладки стен и сводов нагреватель-
ных и термических печей не представляет особых затруднений, так как эти
конструктивные элементы кладки работают практически в отсутствие шла-
коразъедания, механического износа и при относительно невысоких темпе-
ратурах.
Стены нагревательных печей можно выкладывать из шамотного или као-
линового кирпича с изоляционным слоем из шамотного легковесного, диа-
томитового или трепельного кирпича. При этом следует выполнять сравни-
тельный технико-экономический расчет себестоимости различных вариан-
тов кладки.
Стены и подину термических печей выкладывают из шамотного легко-
весного кирпича, а в печах с защитной атмосферой — из корундового легко-
весного кирпича. При отсутствии опасности механических повреждений в
кладке стен можно применять шамотно-волокнистые плиты. В качестве
изоляции применяют муллитокремнеземистый рулонный материал, войлок
и вату, совелит, пенодиатомовый кирпич и др. Подробно кладка стен печей
рассмотрена в разделе 6.4.
Для изготовления сводов применяют шамотный кирпич класса А, огне-
упорные бетоны, а в термических печах возможно использование шамотно-
го легковесного кирпича и шамотно-волокнистых плит. Подробно кладка
сводов печей рассмотрена в разделах 6.9 и 6.10.
Подовые трубы и шагающие балки изолируют различными способами.
Наибольшее распространение получила изоляция из огнеупорных блоков и
однослойная или двухслойная изоляция из огнеупорного бетона. На рис. 6.3
232
показаны варианты выполнения изоляции подовых труб (шагающих балок)
из огнеупорных блоков и двухслойной изоляции из огнеупорного бетона.
6.3. ОГНЕУПОРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ РЕКУПЕРАТОРОВ
НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ
Рекуператор представляет собой теплообменный аппарат, работающий в
условиях стационарного теплового режима, когда тепло постоянно переда-
ется от остывающих дымовых газов к нагреваемому воздуху или газу через
разделительную стенку. Между воздушной и дымовой сторонами рекупера-
торов всегда существует перепад давлений. Поэтому неплотности в рекупе-
ративной насадке приводят к утечке воздуха, достигающей иногда 40-50 %,
что резко снижает долю тепла, полезно используемого в рекуператоре.
Температуры дымовых газов и подогреваемого воздуха в среднем со-
ставляют приблизительно постоянную величину. Поэтому увеличить эф-
фективность тепловой работы рекуператора можно либо уменьшением тол-
щины разделительной стенки, либо увеличением коэффициента теплопро-
водности огнеупорного материала, из которого выполнена разделительная
стенка.
Первый способ имеет очень ограниченные возможности, так как с
уменьшением толщины стенки снижается устойчивость и строительная
прочность рекуперативной насадки.
Второй способ дает больше возможностей, и его осуществляют изыска-
нием и применением огнеупорных материалов, характеризуемых хорошей
теплопроводностью и высокой строительной прочностью при температурах
службы керамического рекуператора.
В течение длительного времени для изготовления насадки керамических
рекуператоров применяли исключительно шамотные огнеупорные изделия.
Однако высокая газопроницаемость и низкая теплопроводность этих изде-
лий обусловливала малую тепловую эффективность и большую громозд-
кость рекуператоров. В настоящее время часто применяют огнеупорные из-
делия, характеризуемые повышенной строительной прочностью при высо-
ких температурах и достаточно хорошей теплопроводностью. Обычно для
этого применяют шамотно-карборундовые трубки.
Эффективность работы керамических рекуператоров зависит от коэффи-
циента теплопередачи, герметичности и удельной поверхности нагрева.
Конструктивное оформление рекуператора существенно влияет не только
на эти основные характеристики, но и на работу рекуператора в целом.
Керамические рекуператоры обычно собирают из отдельных труб или
блоков, что создает в насадке многочисленные швы, положение и длина ко-
торых (вертикальное или горизонтальное) существенно влияют на герме-
тичность рекуператоров. Лучшая плотность достигается при горизонталь-
ном расположении швов, так как при этом происходит самоуплотнение шва
233
под действием веса частей рекуператора, расположенных выше. Для ком-
пенсации роста рекуперативной насадки ее верхнюю часть не связывают
жестко с окружающими стенками. Для герметизации образующегося при
этом зазора применяют песочные затворы.
На рис. 6.4 представлен керамический рекуператор из шамотных блоков.
Основной частью этого рекуператора являются установленные вертикально
фасонные блоки, образующие горизонтальные швы. Воздух движется снизу
вверх по четырем каналам внутри каждого блока. Дымовые газы проходят
между блоками и омывают их с двух сторон.
Удельная поверхность рекуператора из шамотных блоков составляет
-6,35 м2/м3, что обеспечивает подогрев воздуха до 500-600 °C при темпера-
туре дымовых газов 1000-1100 °C.
На рис. 6.5 показан керамический рекуператор из карбофраксовых (ша-
мотно-карборундовых) восьмигранных трубок высотой 300-400 мм кото-
рые располагают в шахматном порядке и соединяют между собой шамотны-
ми восьмигранными муфтами.
Дымовые газы движутся внутри трубок сверху вниз, воздух же омывает
керамические трубки снаружи и, проходя перпендикулярно направлению
движения дымовых газов, поднимается снизу вверх. Для осуществления
протекания воздуха из одного хода в другой в перегородках помещают не-
обходимое число промежуточных вставок.
При температуре отходящих дымовых газов 1100-1400 °C такой рекупе-
ратор обеспечивает подогрев воздуха до 800-900 °C.
Рис. 6.4. Керамический рекуператор из шамотных блоков
234
Имеются два вида карборундовых огнеупоров, обладающих повышен-
ной теплопроводностью:
1) рефраксовые — рекристаллизованные, черепок состоит в основном из
кристаллов карборунда;
2) карбофраксовые, изготовленные из полидисперсного карборунда на
глинистой связке.
Формовочная масса для изготовления рефраксовых рекристаллизован-
ных изделий содержит 95-99 % измельченного карборунда и органическую
связку. Отформованные изделия обжигают при температуре, достигающей
2200 °C.
Рекристаллизованные карборундовые изделия отличаются высокой теп-
лопроводностью: при -300 °C она составляет около 28 Вт/(м К) и большой
235
Характеристика карборундовых огнеупорных изделий
Таблица 6.1
Карборундо- вые изделия щаяся порис- то Объемная Предел прочности при сжа- тии, МПа Коэффициент теплопро- водности, Вт/(м К) Термичес- кая стой- кость, водя- ные тепло- смены Темпера- тура нача- ла дефор- мации под нагрузкой 0,2 МПа, °C
На глинистой связке 13,0 2620 78,5 От -16,8 (при 150 °C) до -9,9 (при 700 °C); >60 1860
На корундовой связке 16,6 2610 93,2 >60 -
На связке из кварца (10 %) 26,5 2200 24,4 -6,4 (при 730 °C) - 1650*
Без связки 32,0 2030 46,0 -28,4 (при 355 °C) До 150 1730
Из тонкозер- нистых масс 13-23 34,3-68,5 >60 >1700
На нитридной связке 17-19 2400-2560 196 1800-20 ° >20 >1800
* Разрушение прн 1670 °!
прочность этих изделий очень высока, так как начало их деформации под
нагрузкой 0,2 МПа наблюдается при температуре, превышающей 1800 °C.
Пористость рефраксовых изделий достигает 25-30 %. Это является их
существенным недостатком, так как вызывает повышенную шлакопроница-
емость. Если же опасность шлакоразъедания рекуператорных трубок неве-
лика (например, при эксплуатации нагревательных колодцев), рефраксовые
огнеупорные материалы можно с успехом применять для изготовления та-
ких трубок.
В табл. 6.1 приведены основные свойства некоторых карборундовых ог-
неупорных изделий.
Увеличить плотность рефраксовых изделий можно, применяя горячее
прессование с добавками различных связок, например Si3N4, но этот способ
сложен и существенно повышает стоимость и без того достаточно дорогих
рефраксовых изделий. Кроме того, методом горячего прессования до сих
пор трудно получать сравнительно крупногабаритные изделия, такие как
рекуператорные трубки.
В карбофраксовых карборундовых изделиях на глиняной или другой не-
органической связке содержание карборунда находится приблизительно в
пределах 20-90 % и выше. Чем больше содержится в карбофраксовых кар-
борундовых изделиях карборунда, тем выше их теплопроводность. Поэто-
236
му огнеупорные массы для изготовления рекуператорных карбофраксовых
трубок должны содержать повышенное количество карборунда.
Термическая стойкость и теплопроводность карбофраксовых огнеупор-
ных изделий приблизительно в 5-10 раз выше, чем у других огнеупорных
материалов, например у шамотных изделий. Механическая прочность кар-
бофраксовых изделий очень высока: она превышает механическую проч-
ность шамотных изделий примерно в 10-12 раз.
Механические свойства карбофраксовых изделий вполне позволяют из-
готавливать из них рекуператорные трубки. Но рекуператоры нагреватель-
ных колодцев будут более громоздкими по сравнению с рекуператорами, в
которых применены рефраксовые трубки. Это объясняется меньшей тепло-
проводностью карбофраксовых изделий по сравнению с рефраксовыми.
Некоторым недостатком карборундовых огнеупоров является их склон-
ность к окислению, которое начинается в присутствии кислорода при
-1000 °C и интенсивно протекает при 1550-1600 °C.
Снизить окисляемость карборундовых огнеупоров можно добавлением в
шихту для их изготовления 3 % Ва(ОН)2, BaSO4 или 10 % ферросилиция.
Другой способ снижения окисляемости этих огнеупорных изделий состоит
в пропитывании их под вакуумом фосфатом алюминия.
Существует принципиальная возможность изготовления рекуператор-
ных труб из различных карбидов, нитридов и боридов металлов, характери-
зуемых хорошей теплопроводностью, высокими термической стойкостью,
механической прочностью и, в ряде случаев, высокой стойкостью к дей-
ствию окалины. Однако технологические трудности изготовления из этих
материалов изделий сравнительно крупных размеров и высокая стоимость в
настоящее время исключают их применение для изготовления теплообмен-
ных элементов рекуператоров.
Рекуператорные трубки иногда изготавливают из высокоглиноземистых
огнеупорных материалов, содержащих >60 % А12ОГ
6.4. КОНСТРУИРОВАНИЕ УЗЛОВ КЛАДКИ ОБЩЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
6.4.1. Толщина швов
Категории кладки элементов печей и соответствующая им толщина швов
перечислены в табл. 6.2.
6.4.2. Перевязка кладки стен
Примеры перевязки кирпича при кладке прямых стен и углов, стен, при-
мыкающих под прямым углом, столбов и простенков для кладки различной
толщины показаны на рис. 6.6, 6.7 и 6.8.
237
Таблица 6.2
Категории кладки и допускаемые толщины швов кладки нагревательных и
термических печей, мм
Элементы кладки Категории кладки
I | П | Ш | IV
Горелочные амбразуры 1
Торцевые стены, в которых установлены горелки 1,5
Арочные своды при температуре выше 1400 °C, а при пролете
более 4 м прн температуре выше 1300 °C 1,5
Кладка стен и подины, перекрытия проемов в кладке при темпе-
ратуре выше 1200 °C. Арочные своды при температуре до
1400 °C 2
Кладка стен и подины из шамота, каолина, динаса, полукислого
кирпича и легковеса при температуре до 1200 °C 3
Кладка из диатомитового кирпича. 5
Кладка из глиняного обыкновенного кирпича 8
При кладке острых или тупых углов, а также стен, пересекающихся под
косым углом, приходится для перевязки тесать кирпичи по месту. Примеры
перевязки в этом случае приведены на рис. 6.9.
Для обеспечения лучшей устойчивости многослойных стен значитель-
ной высоты (например, боковых стен нагревательных печей) их следует
класть с перевязкой слоев.
Если желательно обеспечить замену рабочего слоя футеровки без раз-
борки всей кладки, то рабочий слой не перевязывают с наружными слоями.
Для предотвращения выпучивания рабочего слоя стен высотой более
2,5-3,0 м иногда прибегают к частичной перевязке в 1/2 кирпича через каж-
дые 5-6 рядов (рис. 6.10). Если такие слои выполнены из кирпича разной
толщины, то перевязку выполняют в местах совпадения рядов кладки обоих
видов.
Для повышения стойкости стен большой высоты в ряде случаев приме-
няют анкерное крепление кладки с помощью специальных кляммеров или
листов (рис. 6.11). Анкерное крепление не должно препятствовать темпера-
турному расширению кладки в вертикальном и горизон-тальном направле-
ниях, в противном случае анкеры будут неизбежно разрушены. Поэтому ан-
керы к каркасу печи всегда прикрепляют шарнирно.
6.4.3. Кладка выстилки и пода
Выстилку выполняют из кирпича, уложенного на плашку или на ребро
ложками поперек печи или борова с перевязкой швов. Под печей обычно
выкладывают в несколько рядов с тщательной перевязкой швов. Нижние
ряды выкладывают на плашку ложками поперек печи, а верхние ряды — на
238
1-й ряд
Рис. 6.6. Перевязка кирпича при кладке прямых стен и углов: 1 — кирпич размером
171x113x65 мм
Рис. 6.7. Перевязка кирпича при кладке стеи, примыкающих под прямым углом: 1 —
кирпич размером 230x171x65 мм
239
Рис. 6.8. Перевязка кирпичей различных размеров при кладке столбов и простенков:
1 — 230x171x65 мм; 2— 171x113x65 мм; 3—230x230x65 мм; 4 — 345x171x65 мм
1-й ряд 1-й ряд
Рис. 6.9. Перевязка
кирпича при кладке
острых и тупых уг-
лов и стен, пересека-
ющихся под косым
углом
240
Рис. 6.10. Частичная перевязка слоев кладки
Рис. 6.11. Ликерное крепление кладки: а — с помощью кляммера (1 — труба; 2 — клям-
мер; 3 — фасонный кирпич; 4— кронштейн для крепления трубы); б — с помощью ли-
ста (7 — раствор; 2 — лист; 3 — шарнирное крепление)
ребро и иногда на торец. В подах нагревательных печей верхний ряд кладут
на ребро ложком вдоль печи или в елку (рис. 6.12). Кладка в елку более
прочная, но и более трудоемкая.
6.4.4. Температурные швы
Средняя величина температурных швов на 1 м кладки различного вида
должна составлять, мм;
241
шамотная, каолиновая и высокоглиноземистая..........5-6
динасовая........................................... 12
хромопериклазовая . 10-12
из шамота-легковеса 5-6
из динаса-легковеса 10.
Температурные швы в кладке предусматривают на расстоянии 4-5 м
один от другого. В кладке боровов и футеровке газо- и воздухопроводов при
температуре протекающей среды ниже 700 °C температурные швы не ос-
тавляют. Примеры устройства температурных швов в различных элементах
кладки схематично представлены на рис. 6.13.
При значительной высоте стен необходимо создавать температурные
швы, позволяющие кладке расширяться в вертикальном направлении. Тогда
кладку по высоте обычно делят на ярусы, каждый из которых стоит на спе-
а б
Рис. 6.12. Кладка подины нагревательных печей: а— простая на ребро; б — в елку
Рис. 6.13. Температурные швы: а — в однослойной стейке; б — в многослойной стенке;
в — в торце свода; г — в своде; д — в своде, выложенном вперевязку (вид сверху); е — в
трубопроводе
242
Рис. 6.14. Горизонтальный температурный шов при разделении стены на ярусы: 1 —
кронштейн; 2 — нижняя опора кронштейна; 3 — верхняя опора кронштейна
циальном кронштейне (рис. 6.14). В некоторых случаях (рис. 6.14) кронш-
тейн одновременно служит и анкером. Температурный шов образован под
кронштейном. Если кладка выполнена из кирпича сравнительно небольшой
прочности, то кронштейны разгружают нижние участки стен от давления
вышележащих.
Особо важное значение имеет создание горизонтальных температурных
швов в печах значительной высоты, у которых верхняя часть должна быть
фиксирована на строго определенном уровне. Так, верх кладки рабочего
пространства нагревательных колодцев должен быть расположен на строго
определенном уровне (рис. 6.15, а), так как в противном случае крышка, пе-
реносимая напольным краном, будет задевать за кладку. По этой причине
кладку стен рабочего пространства выполняют так, чтобы в холодном со-
стоянии верх ее был на 50 мм ниже, чем в рабочем разогретом состоянии.
Для вертикальных протяжных печей (рис. 6.15, б) необходимо иметь
сплошную шахту высотой около 15 м, а верхняя часть кладки, через кото-
рую проходят ролики, транспортирующие ленту, должна быть зафиксирова-
на на строго определенном уровне. В этом случае верхнюю часть кладки
243
Рис. 6.15. Температурные зазоры, с помощью которых фиксируют постоянный уровень
верхней части печи: а — верх кладки рабочего пространства нагревательного колодца
(1 — стена рабочего пространства; 2 — крышка); б — верх кладки протяжной печн
(7 — шахта; 2 — кронштейн; 3 — кладка верха печи)
подвешивают на кронштейне, оставляя между ним и верхом шахты темпе-
ратурный шов.
В разделительных стенах горизонтальные швы можно выполнить так,
как это показано на рис. 6.16 — с применением обычной или плоской арки
(см. следующий раздел).
Аналогичную конструкцию можно применять для фиксирования уровня
верхней части разделительных стен.
Если в кладку заделаны металлические балки, рамы, кронштейны или
через кладку пропущены металлические элементы (например, ролики), а
также при устройстве лючков, гляделок и других отверстий в облицовке
печи, необходимо предусмотреть возможность независимого расширения
кладки и металла. При этом смещение элементов кладки относительно ме-
таллических элементов не должно превышать допустимой величины.
Рис. 6.16. Горизонтальный температурный шов в разделительной стенке (рабочая
часть плоской арки заштрихована)
244
6.4.5. Отверстия в кладке стен
Небольшие отверстия в стенах шириной до 250-300 мм перекрывают
нормальными кирпичами, пролеты шириной 200-450 мм — постепенным
напуском рядов кирпича (рис. 6.17). Проемы шириной более 450 мм пере-
крывают арками.
На рис. 6.18 , а показано отверстие, обрамленное арками из стандартного
клинового кирпича, а на рис. 6.18, б — с обрамлением из фасонных изде-
лий, выложенных в виде плоской арки. В первом случае нет надобности в
7575 150 7575
Рис. 6.17. Перекрытие проемов и отверстий нормальным кирпичом: а — пролет до
250-300 мм; б — пролет 200-450 мм
б
б
Рис. 6.18. Обрамление проемов: а — стандартным кирпичом; б — фасонным кирпичом
245
Рнс. 6.19. Перекрытие плоской аркой проема дли пропуска шейки ролика в верхней ча-
сти башеиной печи
Рис. 6.20. Кладка изоляционного кирпича вокруг отверстий и проемов: а — горизон-
тальный разрез по проему; б — вертикальный разрез по проему; в — кладка вокруг го-
релочных туннелей; г — кладка вокруг глиделки; д — ложное окно
фасонных огнеупорных изделиях, но при кладке необходимо тесать кирпич,
во втором случае нет надобности в тёске, но необходимо заказывать фасон-
ные изделия.
На примере рис. 6.18, б рассмотрим построение плоских арок. В зависи-
мости от пролета и нагрузки на арку, а также от требуемой конфигурации
отверстия выбирают центральный угол, радиус и толщину арки (на рисунке
она заштрихована). Затем определяют наружные и внутренние контуры
плоской арки. Фасонные изделия разбивают так, чтобы их стыки были по
радиусам рабочей арки. Если по толщине плоскую арку выполняют из не-
скольких рядов, то необходима перевязка швов фасонных изделий соседних
рядов.
На рис. 6.19 приведен другой пример плоской арки, которая перекрывает
узел кладки из фасонных изделий, обрамляющих проем для шейки ролика.
246
В данном случае плоская арка необходима для того, чтобы при выемке ро-
ликов можно было разобрать этот узел, не ломая основную кладку стен.
При устройстве проемов, отверстий и окон в многослойных стенах изо-
ляционный слой обычно не доводят до края проема (рис. 6.20). Толщину
слоя огнеупорного кирпича, обрамляющего отверстие сверху и снизу, при-
нимают обычно равной 140-210 мм, а с боков 116-232 мм.
6.5. КОНСТРУИРОВАНИЕ ФАСОННЫХ ОГНЕУПОРНЫХ ИЗДЕЛИЙ
Характеристика степени сложности алюмосиликатных и динасовых из-
делий приведена в табл. 6.3.
Огнеупорные изделия можно отформовать одним из двух способов: по-
лусухим прессованием и прессованием из пластических масс.
Способом полусухого прессования изготавливают алюмосиликатные,
динасовые, магнезиальные и хромистые изделия. Изделия прессуют из ма-
лопластичных или совсем непластичных масс.
Полусухое прессование — наиболее прогрессивный способ изготовле-
ния огнеупорных изделий, и в настоящее время он вытесняет другие спосо-
бы. В связи с этим при конструировании фасонных огнеупорных изделий
следует обеспечить возможность изготовления их способом полусухого
прессования.
Фасонные огнеупорные изделия из малопластичных масс способом руч-
ного формования получают в чрезвычайно малом объеме, поэтому следует
по возможности избегать применения изделий, изготовление которых воз-
можно только этим способом.
Способом пластического прессования изготавливают только шамотные
изделия. Массу предварительно уплотняют в ленточном прессе, из которого
она выходит в виде непрерывной ленты требуемой формы. Ленту разрезают
на заготовки. Окончательную форму и размеры изделиям придают допрес-
совкой на специальных прессах.
Ручную формовку фасонных огнеупорных изделий из пластических
масс производят в тех случаях, когда необходимо заформовать небольшое
количество изделий, а изготавливать металлическую пресс-форму нецеле-
сообразно; когда изделия имеют сложную конфигурацию, и их нельзя от-
прессовать; когда размеры и масса изделия превышает значения, получае-
мые на существующих прессах. Ручное формование — весьма трудоемкая и
малопроизводительная операция. Изделия, изготовленные этим способом,
имеют большие отклонения по форме и размерам и более высокую порис-
тость, чем прессованные. В изделиях, особенно больших размеров, вслед-
ствие ограниченной возможности уплотнения возникают пустоты, насечки
и трещины на поверхности, ребра и грани имеют недостаточную четкость.
По этим причинам следует избегать конструирования огнеупорных изде-
лий, для изготовления которых необходимо применять ручное формование.
247
Таблица 6.3
Степень сложности огнеупорных изделий
Степень слож- ности Форма изделий Мас- са, кг Отношение наименьше- го габаритного размера к наибольшему Характерные особенности формы
Алюмосиликатные изделия
Простые
Сложные
Особо слож-
ные, группа I
Особо слож-
ные, группа П
1,5-30
j .д Не более четырех измерений, без входящих
углов и отверстий или пазов и шунтов
Не более двух входящих углов, включая
углы с закругленными вершинами или од-
1:6 ного острого угла не менее 60°, или не бо-
лее двух пазов и шунтов с углублением или
шпунта с минимальной толщиной 40 мм
Не более четырех входящих углов, включая
углы с закругленными вершинами или од-
ного острого угла от 30° до 60°, или двух
1:8 острых углов не менее 60°, или четырех
пазов и шунтов или одного прямого отвер-
стия, исключая муфели, рекуператоры и
трубы
С двухступенчатым прямым отверстием;
1.8 тонкостенные (не тоньше 40 мм) плиты и
сегменты
Продолжение табл. 6.3
Степень сложно- сти Форма изделий Мас- са, кг Отношение наименьшего габаритного размера к наибольшему Характерные особенности формы
К
Гладкие муфельные или рекуператорные изделия с толщи-
ной стенок не менее 40 мм и длиной до 350 мм, изделия с
радиальными сторонами, с пазами и шпунтами; подвесные
изделия с коленчатым внутренним отверстием; плиты с
пазами и шпунтами и вырезанными углами; изделия с впа-
динами и с внутренними отверстиями
Изделия с двухступенчатым отверстием, расширяющимся
внутрь изделия, прямые и радиальные плиты с пазами и
шпунтами, со сквозными и несквозными окнами; решетча-
тые плиты; прямые и остроугольные изделия с несквозным
внутренним отверстием, с боковыми впадинами или со
сквозным отверстием, многогранные тяжеловесные изде-
лия; подковообразные изделия, ребристые рекуператоры с
толщиной стенок 25 мм и более; фигурные изделия с рель-
сообразной головкой с отверстиями и впадинами; изделия в
виде желобов; трубы-питатели со щелями и фальцами
Изделия в форме чаши для литниковой системы; фигурные
тонкостенные изделия с несколькими впадинами, круглыми
или прямоугольными отверстиями; муфели с несколькими
отверстиями, пазом и шпунтом; изделия с двумя рельсооб-
разнымн головками, трубы всех видов, тонкостенные кап-
сюли; тонкостенные эллипсоидные и волнообразные плиты
с пазами и шпунтами, ребристые плиты с отверстиями,
впадинами и фальцами; многогранные фасоны с замком,
изделия массой более 60 кг
Продолжение табл 6.3
Степень сложности Форма изделий Мас- Отношение наименьшего габаритного размера к наибольшему Характерные особенности формы
Особо слож- ные, группа VI Сферообразные плиты и камни; гребенчатые изделия, тяжеловесные реторты массой от 0,2 до 1,5 кг
Динасовые изделия
Простые 2-6 1:4 Не более четырех измерений, без входящих углов и отверстий или пазов и шпунтов
Сложные 2-12 1:5 Не более одного входящего угла, или одного острого угла от 50 до 75°, или не более двух пазов и шпунтов
Особо слож- ные 1,5-25 1:6 Не более четырех входящих углов, включая углы с закругленными вершинами, или одного острого угла от 50 до 30°, или четырех пазов и шпунтов или одного отверстия
Легковесные огнеупорные изделия изготавливают способом выгораю-
щих добавок и пенокерамическим способом.
Способом выгорающих добавок изготавливают шамотные, каолиновые и
динасовые легковесные изделия с плотностью 1000-1300 кг/м3. Каолино-
вые и динасовые легковесные изделия формуют способом полусухого прес-
сования. При изготовлении шамотных легковесных изделий массу пропус-
кают через ленточный пресс, а затем заготовки допрессовывают на прессах
пластического прессования. Сложные изделия больших размеров формуют
вручную. Этим способом возможно изготовление фасонных изделий.
Пенокерамическим способом изготавливают шамотные легковесные из-
делия с плотностью 400-800 кг/м3. Приготовленную пеномассу разливают в
формы, в которых сырец подсушивают, а затем подвергают сушке и обжигу.
Окончательную форму и размеры изделиям придают путем обрезки и шли-
фовки. Этим способом изготавливают только простые и прямоугольные из-
делия с размерами не более 250x120x65 мм.
При конструировании фасонных огнеупорных изделий следует стре-
миться к сокращению числа их типоразмеров. Это позволяет уменьшить
число требующихся пресс-форм и штампов и увеличить число изделий каж-
дого типоразмера.
Изготовление изделий способом полусухого прессования требует упро-
щения их конфигурации и ограничения габаритных размеров. Например,
изделие, показанное на рис 6.21, а, можно изготовить только ручным фор-
мованием из пластических масс. В то же время вместо него можно исполь-
зовать несколько одинаковых изделий (рис. 6.21, б), выполненных полусу-
хим прессованием, так как они имеют допустимую толщину, и их можно
прессовать в направлении, перпендикулярном плоскости чертежа.
На прессах полусухого прессования, установленных на большинстве ог-
неупорных заводов, можно выпускать алюмосиликатные изделия массой до
16 кг. При этом толщина изделий не должна превышать 100 мм, а макси-
мальный размер в плане должен быть не более 500 мм при общей площади
не более 0,1 м2. Масса хромитовых и магнезиальных изделий должна быть
не более 18 кг. При этом их толщина не превышает 85 мм, а максимальные
размеры составляют примерно 520x150 мм. Форма изделий должна быть
такой, чтобы их можно было механически сталкивать с нижнего штампа
после выдачи из пресс-формы.
а б
Рис. 6.21. Изменение формы изделия для обеспечения возможности механического
прессования: а — изделие можно отформовать только вручную; б — изделие можно
прессовать
251
Изделия большой массы (до 40 кг) могут быть отпрессованы только на
фрикционных и гидравлических прессах, которыми оборудованы не все ог-
неупорные заводы. Максимально допустимая толщина изделий составляет
200-250 мм, при этом наибольший размер не превышает 600 мм при общей
площади не более 0,17 м2. Форма изделий должна быть такой, чтобы их
можно было снимать с нижнего штампа с предварительным подъемом.
Отдельные заводы располагают гидравлическими прессами, на которых
можно прессовать изделия массой до 300 кг размерами до
1200x400x300 мм.
При полусухом прессовании для достаточной пропрессовки форма круп-
ных изделий не должна быть близка к кубу.
На прессах пластического прессования возможно изготовление изделий
массой до 50 кг и размерами 500x500x300 мм, но, учитывая, что изделия
снимают из-под пресса вручную, следует ограничивать их массу до 30 кг.
Для равномерного распределения давления при прессовании, обеспечи-
вающего достаточную изотропность свойств по всему объему, желательно,
чтобы у изделия были две параллельные грани, которые при прессовании
располагают перпендикулярно направлению прессования (рис. 6.22, а).
Возможно прессование изделия с углом наклона плоскости, образуемой
нижним штампом формы, не более 30° при полусухом прессовании и 45° —
при пластическом (рис. 6.22, б). Также возможно прессование изделий, у ко-
торых угол между плоскостями, образуемыми верхним и нижним штампа-
ми, не превышает 30° при прессовании из полусухих масс и 45° при прессо-
вании из пластических масс (рис. 6.22, в).
Конфигурация изделия должна обеспечивать возможность введения вер-
хнего штампа в пресс-форму и выдачу из нее изделия.
На рис. 6 23 изображены фасонные изделия, которые не могут быть от-
прессованы, так как при указанном направлении прессования невозможно
ввести верхний штамп в пресс-форму или вывести его. Если же изображен-
ные изделия прессовать с противоположной стороны, то их невозможно вы-
дать из пресс-форм.
При наличии отверстий, выступов, впадин, пазов, шпунтов, наклонных к
граням, изделие при прессовании располагают в пресс-форме с наклоном
так, чтобы обеспечить введение и выведение верхнего штампа. Однако при
этом необходима более сложная пресс-форма, что увеличивает стоимость
Рис. 6.22. Возможные углы наклона граней изделия (стрелкой обозначено направление
прессования)
252
Рис. 6.23. Форма изделий, при которой исключена возможность прессования (стрелкой
обозначено направление прессования)
изделий. Для обеспечения выдачи изделия из пресс-формы боковые грани
его должны быть параллельны направлению выдачи или должны быть рас-
ходящимися в этом направлении (рис. 6.24). В случае несоблюдения этого
условия потребуется применять разборные пресс-формы, что снизит произ-
водительность и усложнит пресс-форму, а следовательно, приведет к удоро-
жанию изделия.
При прессовании на коленнорычажных прессах изделия из полусухих
масс механически сдвигают из-под пресса. Поэтому нижняя грань изделия,
по которой происходит сдвиг, не должна иметь выступов, впадин, углубле-
ний и др. Допустимо наличие на этой грани параллельных между собой па-
зов или шпунтов, а также углублений или выступов, достигающих боковой
грани (рис. 6.25).
При прессовании изделий из пластических масс количество углублений,
выступов и других неровностей на нижней грани должно быть минималь-
ным, чтобы при транспортировании и сушке избежать возможной деформа-
ции изделий.
Разность размеров изделия в направлении прессования имеет важное
значение, так как при большом различии размеров при прессовании полусу-
хих масс возможна недостаточная пропрессовка и расслаивание. Следует
конструировать изделие так, чтобы отношение толщин не превышало 1:0,75
(рис. 6.26). Если не удается выдержать это отношение, то следует обеспе-
чить возможность прессования изделия в направлении допустимой разно-
толщинности (рис. 6.27). Например, с учетом соотношения размеров изде-
лия (рис. 6.27, а), его нужно было бы прессовать в указанном на рисунке на-
правлении, однако большая разница толщин не позволяет это сделать. Для
обеспечения возможности прессования это изделие следует заменить не-
Рис. 6.24. Изделия, которые можно прессовать в пресс-форме с наклонным дном
253
Рис. 6.25. Форма изделий, при которой их можно механически сдвигать из-под пресса
Рис. 6.26. Отношение толщин частей изделия: а — нежелательное (возможно расслаива-
ние по линии I-I в результате неудовлетворительной пропрессовки); б — желательное
(стрелкой обозначено направление прессования)
Рис. 6.27. Положение при прессовании разнотолщннных изделий: а — нежелательное;
б — желательное (стрелкой обозначено направление прессования)
Рис. 6.28. Форма изделий, прессование которых из полусухих масс невозможно вслед-
ствие наличия впадин и отверстий на боковых гранях (стрелкой обозначено направле-
ние прессования)
254
сколькими одинаковыми допустимой толщины и прессовать в направлении
указанном на рис. 6.27, б.
При прессовании изделий из полусухих масс на всех боковых гранях фа-
сонного изделия не должно быть углублений, отверстий, впадин и пазов, не*
выходящих, по крайней мере, на одну из граней, перпендикулярных к на-
правлению прессования (рис. 6.28).
При пластическом прессовании на боковых гранях изделия могут быть
углубления, отверстия, пазы и впадины, не выходящие на грани, перпенди-
кулярные к направлению прессования. В этом случае изделия прессуют в
разъемных пресс-формах с применением закладных частей. Это усложняет
процесс прессования и снижает производительность прессов, а поэтому же-
лательно избегать изготовления изделий такой конфигурации.
При полусухом прессовании для свободного выталкивания изделия из
пресс-формы и снятия со стержней или с впадин в формах необходимо, что-
бы боковые грани изделия, образуемые стенками пресс-формы, а также от-
верстия, углубления, впадины, пазы, выступы и шпунты, имели конусность
не менее 1° 30' (или 1 % разности крайних размеров).
В связи с тем, что входящие углы, углубления и другие неровности
уменьшаютя прочность огнеупорного изделия, их следует выполнять с гал-
телью максимально допустимого радиуса, но не менее 5-10 мм.
Из пластических масс можно изготавливать изделия большей массы и
размеров, а также изделия весьма сложной формы при ручной формовке.
Но, исходя из условий их переноски вручную, массу изделий следует огра-
ничивать 50-60 кг. Пластические огнеупорные массы обладают невысокой
прочностью, поэтому изделие, отформованное вручную, должно иметь хотя
бы одну плоскую грань достаточной площади, на которую его можно уло-
жить при транспортировании и сушке без опасности деформации. Чрезмер-
ное усложнение конфигурации, увеличение массы и размеров изделий, из-
готовленных ручным формованием пластических масс, приводят к значи-
тельному браку при сушке и обжиге.
Таблица 6.4
Ориентировочные значений допускаемых отклонений размеров для фасонных
огнеупорных изделий
Группа изделий Для сторон с размером, мм Допус- каемые отклоне- ния, ± % Группа изде- лий Для сторон с размером, мм Допускае- мые откло- нения, ± %
Алюмосиликат- ные (шамотные, Динасовые До 250 Свыше 250 2,0 1,5-2,0
полукнслые, многошамотные, До 150 151-400 2,0-2,5 1,5-2,0 Легковесные — 1,5-2,0
каолиновые, высокоглинозе- мнстые) Свыше 400 1,0-1,5 Хромистые н магнезиальные обжиговые До 200 Свыше 200 2,0-3,0 1,5-2,0
255
При конструировании легковесных огнеупорных изделий необходимо
соблюдать условия, предъявляемые к изделиям, изготавливаемым способом
полусухого прессования (для динасовых и каолиновых легковесных изде-
лий) или способом пластического прессования (для шамотных легковесных
изделий). Массу изделий следует ограничивать 8-10 кг для сохранения фор-
мы и качества при сушке и обжиге.
В табл. 6.4 приведены ориентировочные значения величин допусков на
размеры фасонных огнеупорных изделий в зависимости от размера и мате-
риала. Учитывая ориентировочность этих данных, желательно при констру-
ировании фасонных огнеупорных изделий согласовывать величины допус-
ков с заводами-изготовителями.
6.6. РАЗМЕРЫ КИРПИЧНОЙ КЛАДКИ
2 134 17 1139 32 2144 46 3082 60 4020 74 4958 88 5896
3 201 18 1206 33 2211 47 3149 61 4087 75 5025 89 5963
4 268 19 1273 34 2278 48 3216 62 4154 76 5092 90 6030
5 335 20 1340 35 2345 49 3283 63 4221 77 5159 91 6097
6 402 21 1407 36 2412 50 3350 64 4288 78 5226 92 6164
7 469 22 1474 37 2479 51 3417 65 4355 79 5293 93 6231
8 536 23 1541 38 2546 52 3484 66 4422 80 5360 94 6298
9 603 24 1608 39 2613 53 3551 67 4489 81 5427 95 6365
10 670 25 1675 40 2680 54 3618 68 4556 82 5494 96 6432
11 737 26 1742 41 2747 55 3685 69 4623 83 5561 97 6499
12 804 27 1809 42 2814 56 3752 70 4690 84 5628 98 6566
13 871 28 1876 43 2881 57 3819 71 4757 85 5695 99 6633
14
938 29 1943 44 2948 58 3886 72 4824 86 5762 100 6700
15 1005 30 2010
256
s
E £ 3 3 ~ 3 =* “ * w - Число горизон- тальных рядов
Высота кладки,
Число горизон- тальных рядов
iOliiOmiiii Высота кладки,
t й Й £ £ $ £ 3 £ £ £ й К £ Число горизон- тальных рядов
ШШШШО Высота кладки,
Й 3 & Й £ й Й £ © £ £ $ & & Число горизон- тальных рядов
!шоетш Высота кладки,
d 2 3 $ So 3 §5 Si £ S5 S 2 8 Й Число горизон- тальных рядов
ШШШИИ5 Высота кладки,
gsssssg^^^afsi^a Число горизон- тальных рядов |
ggg~g§§g§ggg§= Высота кладки, мм
g S S 3 8 Ж £ 8 J8 £ S $ §g 23 Число горизон- тальных рядов
giiigfiiiiiBBi Высота кладки,
Таблица 6.7
Вертикальные размеры кладки категории IV (высота одного ряда со швом
70 мм)
1 68 16 1088 31 2108 45 3060 59 4012 73 4964 87 5916 2 136 17 1156 32 2176 46 3128 60 4080 74 5032 88 5984 3 204 18 1224 33 2244 47 3196 61 4148 75 5100 89 6052 4 272 19 1292 34 2312 48 3264 62 4216 76 5168 90 6120 5 340 20 1360 35 2380 49 3332 63 4284 77 5236 91 6188 6 408 21 1428 36 2448 50 3400 64 4352 78 5304 92 6256 7 476 22 1496 37 2516 51 3468 65 4420 79 5372 93 6324 8 544 23 1564 38 2584 52 3536 66 4488 80 5440 94 6392 9 612 24 1632 39 2652 53 3604 67 4556 81 5508 95 6460 10 680 25 1700 40 2720 54 3672 68 4624 82 5576 96 6528 11 748 26 1768 41 2788 55 3740 69 4692 83 5644 97 6596 12 816 27 1836 42 2856 56 3808 70 4760 84 5712 98 6664 13 884 28 1904 43 2924 57 3876 71 4828 85 5780 99 6732 14 952 29 1972 44 2992 58 3944 72 4896 86 5848 100 6800 15 1020 30 2040 Число горизонтальных рядов
Высота кладки, мм
Число горизонтальных рядов
Высота кладки, мм
Число горизонтальных рядов
Высота кладки, мм
Число горизонтальных рядов
Высота кладки, мм
Число горизонтальных рядов
Высота кладки, мм
Число горизонтальных рядов
Высота кладки, мм
Число горизонтальных рядов
Высота кладки, мм
Таблица 6.6
Вертикальные размеры кладки категории III (высота одного ряда со швом
68 мм)
232
348
464
580
696
812
928
1044
1160
1276
1392
1508
1624
1740
1856
1972
2088
10
io%
12
12%
13
14
16
16%
2320
2436
2552
2668
2784
2900
3016
3132
3248
3364
3480
3596
3712
3828
3944
4060
18%
19
19%
20
20%
21
22
22%
23
23%
24
24%
25
25%
26
4292 27 6264 35*/2 8236 44 10208
4408 27% 6380 36 8352 44% 10324
4524 28 6496 36% 8468 45 10440
4640 28*/2 6612 37 8584 45% 10556
4756 29 6728 37*/2 8700 46 10672
4872 29% 6844 38 8816 46% 10788
4988 30 6960 38% 8932 47 10904
5104 30% 7076 39 9048 47*/2 11020
5220 31 7192 39% 9164 48 11136
5336 31% 7308 40 9280 48% 11252
5452 32 7424 40*/2 9396 49 11368
5568 32% 7540 41 9512 49% 11484
5684 33 7656 41% 9628 50 11600
5800 33% 7772 42 9744 50% 11716
5916 34 7888 42*/2 9860 51 11832
6032 3472 8004 43 9976 51% 11948
52%
53
54%
55
55%
56
56%
57
57*/2
58
59
59%
60
12180
12296
12412
12528
12644
12760
12876
12992
13108
13224
13340
13456
13572
13688
13804
13920
Вертикальные размеры кладки даны для категорий И, III и IV. Высота
одного ряда кладки со швом принята соответственно 67, 68 и 70 мм. Гори-
зонтальные размеры кладки из кирпичей размером 230x113x65 мм приня-
ты кратными 116 мм, а из кирпичей размерами 250x120x65 и
250x123x65 мм — кратными 125 мм. Вертикальные размеры кладки, соот-
ветствующие целому числу кирпичей, указаны в табл. 6.5, 6.6 и 6.7, а го-
ризонтальные размеры, соответствующие половинам кирпичей — в
табл. 6.8 и 6.9.
6.7. РАСХОД МАТЕРИАЛОВ НА 1 м3 КЛАДКИ
В табл. 6.10 приведены данные о числе кирпичей разного размера из раз-
личных материалов в 1 т. В табл. 6.11, 6.12, 6.13, 6.14, 6.15, 6.16 и 6.17 даны
258
Таблица 6.9
Горизонтальные размеры кладки из глиняного обыкновенного, большемерно-
го огнеупорного и диатомового кирпича размером 250х120(123)х65 мм
3 750 12 3000 2072 5125 29 7250 37% 9375 46 11500 54% 13625
3% 875 12% 3125 21 5250 29% 7375 38 9500 46% 11625 55 13750
4 1000 13 3250 21% 5375 30 7500 38% 9625 47 11750 55% 13875
4% 1125 13% 3375 22 5500 30% 7625 39 9750 47% 11875 56 14000
5 1250 14 3500 22% 5625 31 7750 39*/2 9875 48 12000 56% 14125
5% 1375 14% 3625 23 5750 31% 7875 40 10000 48% 12125 57 14250
6 1500 15 3750 23% 5875 32 8000 40% 10125 49 12250 57% 14375
6% 1625 15% 3875 24 6000 32% 8125 41 1025049% 12375 58 14500
7 1750 16 4000 24% 6125 33 8250 41% 10375 50 12500 58% 14625
7% 1875 16% 4125 25 6250 33% 8375 42 10500 50% 12625 59 14750
8 2000 17 4250 25 % 6375 34 8500 42% 10625 51 12750 5972 14875
8% 2125 17% 4375 26 6500 34% 8625 43 10750 51% 12875 60 15000
9 2250
Число кирпичей в 1 т
Таблица 6.10
Размеры кир- пича, мм Шамотный, полукислый, динасовый Магнези- товый, магнези- тохроми- товый Шамотный легковесный марки Диатомовый теп- лоизоляционный марки
БЛ-1,3 | БЛ-1,0 | БЛ-0,8 500 | 600 | 700
230x113x40 505 — 740 960 1205 — — —
230x113x65 315 455 590 740 1185 985 845
230x113x75 270 — — — — — — —
230x113x100 205 — — — — — — —
230x115x65 225 — — — — — —
230x171x65 205 — 305 390 500 — — —
230x171x75 180 — — — — — — —
250x123x65 265 — 385 500 625 1000 835 715
250x123x75 230 — — — — — — —
250x186x65 175 — — — — — — —
250x186x75 155 — — — — — — —
300x150x65 180 — — — — — — —
300x150x75 — 115 — — — — — —
•300x225x65 120 — — — — — — —
259
Таблица 6.11
Расход материалов на 1 м3 кладки из глиняного обыкновенного кирпича
Материал Стены прямые, массивы и выстилки Стены закругленные и своды цилиндрические с пролетом более 1 м Арки, своды цилинд- рические с пролетом до 1 м и своды ку- польные
lh s g а I св X Ik I на цементно- известковом растворе
Раствор, м3 —• 0,2 — 0,2 — 0,15
Кирпич (сорт и марка по проекту), тыс. пгт. 0,47 0,45 0,51 0,50 0,55 0,54
Песок, м3 0,07 0,07 — 0,07 —
Глина обыкновенная, м3 Прочие материалы, % 0,1 1 1 0,1 1 1 0,1 —
Таблица 6.12
Расход материалов на 1 м3 кладки из шамотного кирпича*
Материал Стены, массивы и вы- стилки Своды закруглен- ные и своды ци- линдрические с пролетом более 1 м Арки, своды ци- линдрические с пролетом до 1 м и своды купольные
Категория кладки
I | II | III | IV 111" 1 ™ | 1 | п | Ш
Кирпич шамотный прямой, т 1,93 1,9 1,84 1,78 0,53 0,53 0,53 - -
Кирпич шамотный клиновой двусто- ронний, т 3 - - - 1,39 1,37 1,35 1,99 1,97 1,95
Мергель шамот- ный, т 0,05 0,08 0,17 0,2 0,05 0,08 0,17 0,05 0,08 0,17
Прочие материа- лы, % 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
* При кладке из полукислых изделий нормы расхода шамотного кирпича следует умножать
на коэффициент 1,03.
260
Таблица 6.13
Расход материалов на 1 м3 кладки фасонных шамотных изделий*
Материал Стены прямые, массивы и выстил- ки Стены закруглен- ные н своды ци- линдрические с пролетом более 1 м Арки, своды ци- * лнндрнческие с пролетом до 1 м и своды купольные
Категория кладки
1 ,Di.L_e.._ 1 1 1 “ 1111 i 1 1 1 И 1 Ш
Изделия шамотные,т 1,95 1,9 1,85 1,95 1,9 1,85 1,95 1,9 1,85
Мертель шамотный, т 0,05 0,08 0,17 0,05 0,08 0,17 0,05 0,08 0,17
Прочие материалы, % 1 1 1 1 1 1 1 1 1
♦ При кладке из полукислых изделий нормы расхода фасонных шамотных изделий следует
умножать на коэффициент 1,03
Таблица 6.14
Расход материалов на 1 м3 кладки из динасового кирпича
Материал Стены прямые, массивы и выстил- ки Стены закруглен- ные и своды ци- линдрические с пропетом более 1 м Арки, своды ци- линдрические с пролетом до 1 м и своды купальные
Категория кладки
1 Iй 1“ 1 !1 |п |ш 2 12
Кирпич динасовый прямой, т 1,93 1,9 1,84 0,54 0,54 0,54 — —
Кирпич динасовый клиновой двусторонний, Т - - - 1,37 1,35 1,33 1,98 1,97
Мертель динасовый, т Прочие материалы, % 0,06 1 0,09 1 0,17 1 0,06 1 0,09 1 0,17 1 0,06 1 0,09 1
Таблица 6.15
Расход материалов на 1 м3 кладки из фасонных динасовых изделий
Материал Стены прямые, массивы и выстил- ки Своды закруглен- ные и своды ци- линдрические с пролетом более 1 м Арки, своды цилиндрические с пролетом до 1 м и своды ку- польные
Категория кладки
I | П | Ш | | I | П | Ш 1 > 1 "
Изделия динасовые фа- сонные, т 1,95 1,9 1,85 1,95 1,9 1,85 1,95 1,9
Мертель динасовый, т 0,06 0,09 0,17 0,06 0,09 0,17 0,06 0,09
Прочие материалы, % 1 1 1 1 1 1 1 1
261
Таблица 6.16
Расход материалов на 1 м3 кладки из хромопериклазового и периклазового
кирпича
Материал Стены пря- мые, масси- вы и выстил- ки Стены закруглен- ные и своды ци- линдрические с пролетом более 1 м Арки, своды цилинд- рические с пролетом до 1 м и своды ку- польные
Хромопериклазовый кирпич Кирпич хромопериклазовый, т:
прямой 2,75 1,9 —
клиновой — 0,98 2,95
Порошок хромистый, т 0,25 0,25 0,25
Прочие материалы, % 1 1 Периклазовый кирпич 1
Кирпич периклазовый, т 2,65 — —
Порошок периклазовый, т 0,19 — —
Прочие материалы, % 1 — —
Таблица 6.17
Расход материалов на 1 м3 кладки из шамотного легковесного и диатомового
кирпича
Материал Стены прямые, массивы и выстилки Стены закруглен- ные и своды ци- линдрические с пролетом более 1 м Арки, своды ци- линдрические с пролетом до 1 м и своды купольные
Легковесный шамотный кирпич Кирпич шамотный легковесный, т 1,26 1,33 1,35 Мертель шамотный, т 0,17 0,17 0,17 Прочие материалы, % 11 1 Легковесные шамотные фасонные изделия Изделия шамотные легковесные фасонные, т 1,37 1,37 1,37 Мертель шамотный, т 0,17 0,17 0,17 Прочие материалы, % 11 1 Теплоизоляционный диатомовый кирпич Кирпич диатомовый теплоизоляци- онный, тыс. шт. 0,48 0,52 0,56 Цемент 200, т 0,05 0,05 0,05 Порошок диатомовый, т 0,12 0,12 0,12 Прочие материалы, % 11 1 * Нормами предусмотрен легковесный кирпич плотностью 1300 кг/м3. При применении кирпича с другой плотностью нормы его расхода следует соответственно изменять.
262
расходы материалов на 1 м3 кирпичной кладки различных видов и из раз-
личных материалов.
6.8. КЛАДКА ОКОН
Общие рекомендации по выполнению кладки окон, люков, гляделок и
других проемов даны в разделе 6.4. Основные размеры арок и число кирпи-
чей разной формы в них приведены в разделе 6.9.
Кладку рабочих, смотровых и ложных окон при ширине проема до
800 мм желательно выполнять из большемерных фасонных кирпичей. При
таком исполнении кладка окон служит длительное время в условиях высо-
ких температур и значительных нагрузок от вышележащей кладки стен.
Нормализованные Стальпроектом узлы кладки окон из фасонных кирпичей
даны в табл. 6.18, а форма и размеры фасонных кирпичей — в табл. 6.19.
В табл. 6.18 приведены кладки окон следующих типов:
Тип кладки Ширина проема, мм Материал стенки
А-1 464 Стандартный кирпич
А-П 580 и п
A-III 696
A-IV 812 II II
Б-1 464 Фасонный кирпич, скос с правой стороны
Б-П 580 II н
Б-1П 696
Б-IV 812
В-1 464 Фасонный кирпич, скос с левой стороны
В-П 580 и II
В-Ш 696 и и
B-IV 812 II п
Г-1 464 Фасонный кирпич, скос с двух сторон
г-п 580 It II
Г-1П 696 II II
Г-IV 812 II II
При кладке типа Е-1, ширине проема смежных окон 464 мм и расстоянии
между осями проемов 754 мм применяют стандартный кирпич, при кладке
типа Ж-I, такой же ширине проема и расстоянии между осями проемов
812 мм — также стандартный кирпич.
Условные обозначения узлов кладки составлены следующим образом.
Тип кладки окна обозначен буквой: А — окна со стенками из стандартно-
го кирпича; Б — окна со стенками из фасонного кирпича, скос справа;
В — то же, скос слева; Г— то же, скос с двух сторон; Е— смежные окна со
стенками из стандартного кирпича, расстояние между осями проемов
754 мм; Ж — то же, расстояние между осями проемов 812 мм.
263
Ширина проема обозначена римской цифрой: 464 мм — I, 580 мм — II,
696 мм—Ши 812 мм — IV.
Толщина стен обозначена арабской цифрой (толщина стены в кирпичах):
348 мм — 1,5; 464 мм — 2; 580 мм — 2,5 и 696 мм — 3.
Например, обозначение “Арка А-1-2,5” следует понимать так: кладка
арки окна со стенками из стандартного кирпича с шириной проема 464 мм в
стене толщиной 580 мм. Так же обозначают арки окон типа Е и Ж. В случае
окон со стенками из фасонного кирпича (типы Б, В и Г) обозначение не-
сколько иное. Например, обозначение “Окно Г-1-3, п = 2, т = 1" следует по-
нимать так кладка окна со стенками из фасонного кирпича и скосами с двух
сторон при ширине проема 464 мм в стене толщиной 696 мм и высоте про-
ема до пятового кирпича 210 мм. В этом случае пит — число нечетных и
четных рядов кладки стен (табл. 6.18).
6.9. АРОЧНЫЕ И КУПОЛЬНЫЕ СВОДЫ
Арочные своды применяют при ширине пролета до 3 м. В существующих
методах расчета на прочность печной свод рассматривают как изогнутую бал-
ку. Однако свод, выполненный из штучных огнеупоров, в процессе разогрева
изменяет свою форму вследствие деформации кирпича и смещения кирпичей
относительно друг друга. Поэтому результаты расчетов недостаточно досто-
верны, и при определении толщины свода более целесообразно исходить из
практических данных, представленных на рис. 6.29. На этом рисунке показа-
на толщина свода из огнеупорного кирпича и изоляции для различных вели-
чин пролета на действующих печах. Жирными линиями выделены толщины,
рекомендуемые для новых печей при соответствующих пролетах свода.
Для металлургических печей наиболее часто применяют арочные своды
с центральным углом а = 60, 90, 120 и 180°. На рис. 6.30 представлены схе-
мы таких сводов и даны формулы для определения радиуса R и стрелы f
свода в зависимости от величины пролета свода В. Величина т — размер
стандартного пятового кирпича — дана в табл. 6.20 в зависимости от тол-
щины и центрального угла свода.
Величины радиуса и стрелы сводов для пролетов, кратных размеру кир-
пича, приведены в табл. 6.21.
Число кирпичей в одном кольце свода толщиной 113, 230, 250 и 300 мм
для каждого пролета, величина которого приведена в табл. 6.21, указано в
табл. 6.22-6.37.
Если величина пролета принята иной, то число кирпичей подсчитывают
по следующим формулам.
Общее число кирпичей в своде, изображенном на рис. 6.31,
_ 2Td?t а
р--бГ’збо’
где 67 — толщина кирпича со швом, мм.
264
Кладка окон из фасонных кирпичей
Кладка арок окон с шириной проема 464 мм, тип Л-7
Таблица 6.18
Тип Марка I Число
| кирпича)кирпичей
Е-1 1
А-1-1.5 Е-3 2
Е-8 2
Е-1 1
Е-4 4
А-/-2 Е-8 2
Е-11 1
Е-12 2
Е-1 1
Е-2 1
А-1-2,5 Е-3 Е-4 2 2
Е-7 2
Е-8 2
Е-1 2
А-1-3 Е-4 6
Е-8 4
Продолжение табл. 6.18
Кладка арок окон с шириной проема 580 мм, тип А-П
Тип Марка кирпича Число кирпи- чей
Е-1 1
А-П-1,5 Е-8 2
Е-15 4
Е-1 1
Е-8 2
А-П-2 Е-11 1
Е-12 2
Е-14 4
Е-1 1
Е-2 1
А-11-2,5 Е-7 Е-8 2 2
Е-14 2
Е-15 4
Е-1 2
А-П-З Е-8 4
Е-14 6
265
Продолжение табл. 6.18
Кладка арок окон с шириной проема 696 мм, тип А-Ш
Продолжение табл. 6.18
Кладка арок окон с шириной проема 812 мм, тип A-IV
Тип Марка кирпича Число кирпичей
Е-1 1
A-IV-1,5 Е-15 4
Е-17 2
Е-1 1
Е-11 1
A-1V-2 Е-14 4
E-I7 2
Е-21 2
Е-1 1
Е-2 1
A-lV-2,5 Е-14 Е-15 2 4
Е-17 2
Е-22 2
Е-1 2
A-IV-3 Е-14 6
Е-17 4
266
Продолжение табл. 6.18
Кладка окон с шириной проема 464 мм с одним правым скосом, тип Б-1
Тип Марка кирпича Число кирпичей
Е-1 1
Е-3 2
Б-1-1.5 Е-5 1
Е-8 1
Е-9 п
Б-1-2
Е-1 1
Е-4 4
Е-5 1
Е-8 1
Е-9 п
Е-11 1
Е-12 2
Е-13 т
Е-1 1
Е-2 1
Е-3 2
Е-4 2
Е-5 1
Е-7 2
Е-8 1
Е-9 п
Е-13 т
Е-1 2
Е-4 6
Е-5 1
Е-8 3
Е-9 п
Е-13 т
267
Продолжение табл. 6.18
Кладка окон с шириной проема 58® мм с одним правым скосом, тип Б-П
268
Продолжение табл. 6.18
Кладка окон с шириной проема 696 мм с одним правым скосом, тип Б-1П
269
Продолжение табл. 6.18
Кладка окон с шириной проема 812 мм с одним правым скосом, тип Б-IV
2
п
т
6
3
27®
Продолжение табл. 6.18
Кладка окон с шириной проема 464 мм с одним левым скосом, тип В-1
271
Продолжение табл. 6 18
Кладка окон с шириной проема 580 мм с одним левым скосом, тип В-П
Тип Марка кирпича Число кирпичей
Е-1 1
Е-6 1
В-П-1,5 Е-8 1
Е-9 fl
Е-15 4
в-п-з
Е-1 1
Е-2 1
Е-6 1
Е-7 2
B-Il-2,5 Е-8 1
Е-9 п
Е-13 т
Е-14 2
Е-15 4
Е-1 2
Е-6 1
В-П-З Е-8 Е-9 3 п
Е-13 т
Е-14 6
272
Продолжение табл. 6.18
Кладка окон с шириной проема 696 мм с одним левым скосом, тип В-Ш
А-А
6-6
Е-1 1
Е-2 1
Е-3 2
Е-4 2
В-Ш-2,5 Е-9 п
E-I3 т
Е-16 1
E-I7 1
Е-22 2
Е-1 2
Е-4 6
B-III-3 Е-9 Е-13 п т
Е-16 1
Е-17 3
273
Продолжение табл. 6.18
Кладка окон с шириной проема 812 мм с одним левым скосом, тип B-IV
274
Продолжение табл. 6.18
Кладка окон с шириной проема 464 мм с двумя скосами, тип Г-1
275
Продолжение табл. 6.18
Кладка окон с шириной проема 580 мм с двумя скосами, тип Г-1/
Тип
Марка
кирпича
Число
кирпичей
Е-1
Е-5
Г-11-1,5 Е-6
Е-9
Е-15
2п
4
Г-11-2
Е-1
Е-5
Е-6
Е-9
Е-11
Е-12
Е-13
Е-14
2п
2
2т
Е-1 1
Е-2 1
Е-5 1
Е-б 1
Г-11-2,5 Е-7 2
Е-9 2п
Е-13 2т
Е-14 2
Е-15 4
Е-1 2
Е-5 1
Е-б 1
Г-П-З Е-8 2
Е-9 2п
Е-13 2т
Е-14 6
276
Продолжение табл. 6.18
Кладка окон с шириной проема 696 мм с двумя скосами, тип Г-Ш
Е-20
277
Продолжение табл. 6.18
Кладка окон с шириной проема 812 мм с двумя скосами, тип Г-IV
2п
1
2т
1
1
2
278
Продолжение табл. 6.18
Кладка арок смежных окон с шириной проема 464 мм и расстоянием между
осями проемов 754 мм, тип Е-1
Тип
Марка Число
кирпича кирпичей
Ж-1-2
2
8
2
2
2
2
279
Таблица 6.19
Фасонные кирпичи для кладки окон
280
Рис. 6.29. Зависимость толщины, мм,
огнеупорного свода и изоляции от ве-
личины пролета
а*/Л7*
Рис. 6.30. Схемы сводов
281
Таблица 6.20
Значение величины т, мм
Толщина свода S, мм Центральный угол свода а, град.
60 | 90 | 120
113 37 55 56
230 40 и 75 43 115
250 60 — 105
300 15 65 80
Число клиновых кирпичей равно
_ 2na(/?! - /?)
П~ 360(67-Л) ’
где к — толщина тонкого конца стандартного клиновидного кирпича со
швом, мм.
Обычно следует применять клиновой кирпич с тонким концом толщи-
ной 55 мм. В этом случае к = 57 мм. Число прямых кирпичей т=р-п. Если
/?/57 < Л/67, то необходимо применять клиновой кирпич с тонким концом
толщиной 45 мм (к = 47 мм) и весь свод выкладывать из клиновых кирпи-
чей. При этом число клиновых кирпичей с тонким концом толщиной 55 мм
будет равно
2ла(Я,-Я)
и, = 2 р-----1 ,
1 3600
а число клиновых кирпичей с тонким концом толщиной 45 мм будет равно
т=р - п.
Наиболее сложные узлы кладки сводов — места изменения направления
сводов по горизонтали и вертикали и пересечения сводов. Метод выполне-
ния кладки этих узлов иллюстрирован примерами на рис. 6.32.
Если на свод опирается кладка лежащих выше стен, то стену над сводом
выполняют из подтесанного по форме свода кирпича (рис. 6.33).
Своды выкладывают вперевязку и кольцами. В первом случае вертикаль-
ные поперечные швы перевязывают так, как это показано на рис. 6.32, а. Во
втором случае вертикальные швы выполняют сквозными по всей ширине
свода. Кладка вперевязку прочнее, но ее труднее ремонтировать. В боль-
шинстве случаев, однако, своды рабочего пространства нагревательных и
термических печей кладут вперевязку При необходимости горячего ремон-
та свод высокотемпературной печи кладут кольцами. Своды боровов всегда
кладут вперевязку.
Если свод необходимо выполнять из двух рядов кирпича по толщине, то
ряды (окаты) не перевязывают друг с другом (рис. 6.33).
Купольные своды выполняют целиком из фасонного кирпича специаль-
ного заказа. Сначала вычерчивают конфигурацию свода, а затем на изобра-
282
Таблица 6.21
Пролеты В, радиусы R и стрелы f сводов, мм
в Центральный угол свода а, град. В Центральный угол свода а, град.
60 90 120 180 60 | 1 ?0 I 1 120 1 I 180
R f R I f R гг R f R 1 f 1 1 R 1 f 1 1 R 1 f 1 R 1 1 f
348 348 47 246 72 201 100 174 174 3248 3248 435 2295 671 1875 937 1624 1624
464 464 62 328 96 268 134 232 232 3364 3364 451 2380 698 1940 970 1682 1682
580 580 78 410 120 335 167 290 290 3480 3480 466 2460 720 2010 1005 1740 1740
696 696 93 492 144 402 201 348 348 3596 3596 482 2540 742 2075 1037 1798 1798
812 812 109 574 168 469 234 406 406 3712 3712 497 2625 769 2140 1070 1856 1856
928 928 124 656 192 535 267 464 464 3828 3828 513 2705 791 2210 1105 1914 1914
1044 1044 140 738 216 602 301 522 522 3944 3944 528 2790 818 2275 1137 1972 1972
1160 1160 155 820 240 669 334 580 580 4060 4060 544 2870 840 2345 1172 2030 2030
1276 1276 171 902 264 736 368 638 638 4176 4176 560 2950 862 2410 1205 2088 2088
1392 1392 187 984 288 803 401 696 696 4292 4292 575 3035 889 2475 1237 2146 2146
1508 1508 202 1065 311 870 435 754 754 4408 4408 591 3115 911 2545 1272 2204 2204
1624 1624 218 1150 338 937 468 812 812 4524 4524 606 3200 938 2610 1305 2262 2262
1740 1740 233 1230 360 1005 502 870 870 4640 4640 622 3280 960 2675 1338 2320 2320
1856 1856 249 1310 382 1070 535 928 928 4756 4756 637 3360 982 2745 1372 2378 2378
1972 1972 264 1395 409 1140 570 986 986 4872 4872 653 3445 1009 2810 1405 2436 2436
2088 2088 280 1475 431 1205 602 1044 1044 4988 4988 668 3525 1031 2880 1440 2494 2494
2204 2204 295 1560 458 1270 635 1102 1102 5104 5104 684 3610 1058 2945 1472 2552 2552
2320 2320 311 1640 480 1340 670 1160 1160 5220 5220 699 3690 1080 ЗОЮ 1505 2610 2610
2436 2436 326 1720 502 1405 703 1218 1218 5336 5336 715 3775 1107 3080 1540 2668 2668
2552 2552 342 1805 529 1475 737 1276 1276 5452 5452 731 3855 1129 3145 1572 2726 2726
2668 2668 358 1885 551 1540 770 1334 1334 5568 5568 746 3935 1151 3215 1608 2784 2784
2784 2784 373 1970 578 1605 803 1392 1392 5684 5684 762 4020 1178 3280 1640 2842 2842
2900 2900 389 2050 600 1675 837 1450 1450 5800 5800 777 4100 1200 3345 1678 2900 2900
3016 3016 404 2130 622 1740 870 1508 1508 5916 5916 793 4185 1227 3415 1707 2958 2958
3132 3132 420 2215 649 1805 903 1566 1566 6032 6032 808 4265 1249 3480 1740 3016 3016
В
Таблица 6.22
Число кирпичей в одном кольце свода при а = 60° и S = 113 мм
Размеры, мм Число кирпичей в одном кольце свода при размере кирпича, мм
про- лет В ради- ус Л стре- ла/ [дуга! т 230x113x65/45 1230x113x65/551 230x113x65 J всего
348 348 47 364 483 5 2 — 7
464 464 62 486 604 3 6 — 9
580 580 78 607 726 1 10 — 11
696 696 93 729 847 — 12 — 12
812 812 109 850 968 — 12 2 14
928 928 124 971 1090 — 12 4 16
1044 1044 140 1093 1211 — 12 6 18
1160 1160 155 1214 1333 — 12 8 20
1276 1276 171 1336 1454 — 12 10 22
1392 1392 187 1457 1576 — 12 11 23
1508 1508 202 1579 1697 — 12 13 25
1624 1624 218 1700 1819 — 12 15 27
1740 1740 233 1822 1940 — 12 17 29
1856 1856 249 1943 2062 — 12 19 31
1972 1972 264 2065 2183 — 12 21 33
2088 2088 280 2186 2304 — 12 22 34
2204 2204 295 2308 2426 — 12 24 36
2320 2320 311 2429 2547 — 12 26 38
2436 2436 326 2550 2669 — 12 28 40
2552 2552 342 2671 2790 — 12 30 42
Таблица 6.23
Число кирпичей в одном кольце свода при а = 90° и S = 113 мм
Размеры, мм Число кирпичей в одном кольце свода .при размере кирпича, мм
про- 1 лет Д1 ради-1 усЛ 1 стре- ла f |дуга/| дуга L 230x113x65/451 1230x113x65/551 230x113x65 J всего
348 246 72 386 564 6 — 3(тесать) 9
464 328 96 515 692 8 2 — 10
580 410 120 644 821 6 6 — 12
696 492 144 772 948 4 10 — 14
812 574 168 901 1079 2 14 — 16
928 656 192 1030 1207 — 18 — 18
1044 738 216 1159 1336 — 18 2 20
1160 820 240 1287 1465 — 18 4 22
1276 902 264 1416 1594 — 18 6 24
1392 984 288 1545 1722 — 18 8 26
1508 1065 311 1672 1849 — 18 10 28
1624 1150 338 1806 1983 — 18 12 30
1740 1230 360 1931 2109 — 18 13 31
1856 1310 382 2057 2234 — 18 15 33
1972 1395 409 2190 2368 — 18 17 35
2088 1475 431 2316 2493 — 18 19 37
2204 1560 458 2449 2627 — 18 21 39
2320 1640 480 2575 2752 — 18 23 41
2436 1720 502 2700 2878 — 18 25 43
2552 1805 529 2834 ЗОН — 18 27 45
284
Таблица 6.24
Число кирпичей в одном кольце свода при а = 120° и S = 113 мм
Размеры, мм Число кирпичей в одном кольце свода при размере ч кирпича, мм
про- лет В ради- ус Л стре- ла/ дуга/ дуга 230x113x65/451 230x113x65/55] 230x113x65 | всего
348 201 100 421 656 8 — 2 (тесать) 10
464 268 134 561 798 12 — — 12
580 335 167 701 938 10 4 — 14
696 402 201 842 1078 8 8 — 16
812 469 234 982 1219 6 12 18
928 535 267 1120 1357 4 16 — 20
1044 602 301 1261 1497 2 20 — 22
1160 669 334 1401 1638 24 — 24
1276 736 368 1541 1778 — 24 2 26
1392 803 401 1681 1918 — 24 5 29
1508 870 435 1822 2058 24 7 31
1624 937 468 1962 2199 — 24 9 33
1740 1005 502 2104 2341 — 24 11 35
1856 1070 535 2241 2477 — 24 13 37
1972 1140 570 2387 2624 — 24 15 39
2088 1205 602 2523 2760 — 24 17 41
2204 1270 635 2659 2896 — 24 19 43
2320 1340 670 2806 3043 — 24 22 46
2436 1405 703 2942 3179 — 24 24 48
2552 1475 737 3089 3325 — 24 26 50
Таблица 6.25
Число кирпичей в одном кольце свода при а = 180° и S = 113 мм
Размеры, мм Число кирпичей в одном кольце свода при размере кирпича, мм
лет Д | 1ради- 1 УсЛ 1 1^/ |ДУГа/ |т 230x113x65/45 1230x113x65/55] 230x113x65 | всего
348 174 174 546 901 8 — 6 (тесать) 14
464 232 232 728 1083 14 — 2(тесать) 16
580 290 290 911 1265 16 3 — 19
696 348 348 1093 1448 14 7 — 21
812 406 406 1275 1630 11 13 — 24
928 464 464 1457 1812 8 19 — 27
1044 522 522 1639 1994 5 25 — 30
1160 580 580 1821 2176 3 29 — 32
1276 638 638 2003 2358 35 — 35
1392 696 696 2185 2540 — 35 3 38
1508 754 754 2368 2722 — 35 6 41
1624 812 812 2550 2905 — 35 8 43
1740 870 870 2732 3087 — 35 11 46
1856 928 928 2914 3269 35 14 49
1972 986 986 3096 3451 — 35 16 51
2088 1044 1044 3278 3633 — 35 19 54
2204 1102 1102 3460 3815 — 35 22 57
2320 1160 1160 3642 3997 — 35 25 60
2436 1218 1218 3825 4179 — 35 27 62
2552 1276 1276 4007 4361 — 35 30 65
285
Таблица 6.26
Число кирпичей в одном кольце свода при а = 60° и S = 230 мм
Размеры, ММ Число кирпичей в одном кольце свода при размере кирпича, мм
про- лет В ради- ус Л стре- ла/ дуга/ дуга L 230x113x65/451230x113x65/551 230x113x65 J всего
348 348 47 364 605 6 — 3(тесать) 9
464 464 62 486 727 9 — 2(тесать) 11
580 580 78 607 848 12 — 1 (тесать) 13
696 696 93 729 970 10 4 — 14
812 812 109 850 1091 8 8 — 16
928 928 124 971 1212 6 12 — 18
1044 1044 140 1093 1334 4 16 — 20
1160 1160 155 1214 1455 2 20 — 22
1276 1276 171 1336 1577 1 22 — 23
1392 1392 187 1457 1698 — 24 1 25
1508 1508 202 1579 1820 — 24 3 27
1624 1624 218 1700 1941 — 24 5 29
1740 1740 233 1822 2063 — 24 7 31
1856 1856 249 1943 2184 — 24 8 32
1972 1972 264 2065 2305 — 24 10 34
2088 2088 280 2186 2427 — 24 12 36
2204 2204 295 2308 2548 — 24 14 38
2320 2320 311 2429 2670 — 24 16 40
2436 2436 326 2550 2791 — 24 18 42
2552 2552 342 2671 2913 — 24 19 43
2668 2668 358 2793 3034 — 24 21 45
2784 2784 373 2915 3156 — 24 23 47
2900 2900 389 3036 3277 — 24 25 49
3016 3016 404 3158 3399 — 24 27 51
3132 3132 420 3279 3520 — 24 29 53
3248 3248 435 3401 3641 — 24 30 54
3364 3364 451 3522 3763 — 24 32 56
3480 3480 466 3644 3884 — 24 34 58
3596 3596 482 3765 4006 — 24 36 60
3712 3712 497 3886 4127 — 24 38 62
3828 3828 513 4008 4249 — 24 40 64
3944 3944 528 4129 4370 — 24 41 65
4060 4060 544 4251 4492 — 24 43 67
4176 4176 560 4372 4613 — 24 45 69
4292 4292 575 4494 4735 — 24 47 71
4408 4408 591 4615 4856 — 24 49 73
4524 4524 606 4737 4977 — 24 51 75
4640 4640 622 4858 5099 — 24 53 77
286
Таблица 6.27
Число кирпичей в одном кольце свода при а = 90° и S = 230 мм
Размеры, мм Число кирпичей в одном кольце свода при размере кирпича, мм *
про- лет В ради- ус Л стре- ла/1 дуга/ т 230x113x65/45 | 230x113x65/551 230x113x65 | всего
348 246 72 386 747 4 — 7(тесать) 11
464 328 96 515 876 8 — 5(тесать) 13
580 410 120 644 1005 10 — 5(тесать) 15
696 492 144 772 1134 15 — 2(тесать) 17
812 574 168 901 1262 17 2 — 19
928 656 192 1030 1391 15 6 — 21
1044 738 216 1159 1520 13 10 — 23
1160 820 240 1287 1649 И 14 — 25
1276 902 264 1416 1777 10 16 — 26
1392 984 288 1545 1906 8 20 — 28
1508 1065 311 1672 2033 24 — 30
1624 1150 338 1806 2167 4 28 — 32
1740 1230 360 1931 2292 2 32 — 34
1856 1310 382 2057 2418 — 36 — 36
1972 1395 409 2190 2551 — 36 2 38
2088 1475 431 2316 2677 36 4 40
2204 1560 458 2449 2810 — 36 6 42
2320 1640 480 2575 2936 — 36 8 44
2436 1720 502 2700 3062 — 36 10 46
2552 1805 529 2834 3195 — 36 12 48
2668 1885 551 2959 3320 — 36 14 50
2784 1970 578 3093 3454 — 36 16 52
2900 2050 600 3219 3580 — 36 18 54
3016 2130 622 3344 3705 — 36 19 55
3132 2215 649 3478 3839 — 36 21 57
3248 2295 671 3603 3964 — 36 23 59
3364 2380 698 3737 4098 — 36 25 61
3480 2460 720 3862 4223 36 27 63
3596 2540 742 3988 4349 — 36 29 65
3712 2625 769 4121 4482 — 36 31 67
3828 2705 791 4247 4608 — 36 33 69
3944 2790 818 4380 4741 — 36 35 71
4060 2870 840 4506 4867 — 36 37 73
4176 2950 862 4632 4993 — 36 39 75
4292 3035 889 4765 5126 — 36 41 77
4408 3115 911 4891 5252 — 36 43 79
4524 3200 938 5024 5385 — 36 45 81
4640 3280 960 5150 5511 — 36 47 83
4756 3360 982 5275 5636 — 36 49 85
4872 3445 1009 5409 5770 36 51 87
4988 3525 1031 5534 5895 36 52 88
5104 3610 1058 5668 6029 36 54 90
5220 3690 1080 5793 6154 36 56 92
5336 3775 1107 5927 6288 — 36 58 94
5452 3855 1129 6052 6413 — 36 60 96
5568 3935 1151 6178 6539 36 62 98
5684 4020 1178 6311 6673 — 36 64 100
5800 4100 1200 6437 6798 36 66 102
5916 4185 1227 6570 6932 — 36 68 104
6032 4265 1249 6696 7057 — 36 70 106
287
Таблица 6.28
Число кирпичей в одном кольце свода при а = 120° и S = 230 мм
Размеры, мм Число кирпичей в одном кольце свода при размере кирпича, мм
про- лет В ради- ус R стре- ла/ дуга/ т 230x113x65/45 1230x113x65/551 230x113x65 | всего
348 201 100 421 903 1 — 13 (тесать) 14
464 268 134 561 1043 6 — 10 (тесать) 16
580 335 167 701 1183 10 — 8 (тесать) 18
696 402 201 842 5323 15 5 (тесать) 20
812 469 234 982 1464 19 — 3 (тесать) 22
928 535 267 1120 1602 24 — — 24
1044 602 301 1261 1742 22 4 — 26
1160 669 334 1401 1883 20 8 — 28
1276 736 368 1541 2023 18 12 — 30
1392 803 401 1681 2163 16 16 — 32
1508 870 435 1822 2303 14 20 — 34
1624 937 468 1962 2444 12 24 — 36
1740 1005 502 2104 2586 9 30 — 39
1856 1070 535 2241 2722 7 34 — 41
1972 1140 570 2387 2869 5 38 — 43
2088 1205 602 2523 3005 3 42 — 45
2204 1270 635 2659 3141 1 46 — 47
2320 1340 670 2806 3288 — 48 1 49
2436 1405 703 2942 3424 — 48 3 51
2552 1475 737 3089 3570 — 48 5 53
2668 1540 770 3225 3706 48 7 55
2784 1605 803 3361 3842 — 48 9 57
2900 1675 837 3507 3989 48 12 60
3016 1740 870 3644 4125 — 48 14 62
3132 1805 903 3780 4261 48 16 64
3248 1875 937 3926 4408 48 18 66
3364 1940 970 4062 4544 48 20 68
3480 2010 1005 4209 4691 — 48 22 70
3596 2075 1037 4345 4827 — 48 24 72
3712 2140 1070 4481 4963 48 27 75
3828 2210 1105 4628 5109 — 48 29 77
3944 2275 1137 4764 5245 — 48 31 79
4060 2345 1172 4910 5392 48 33 81
4176 2410 1205 5047 5528 — 48 35 83
4292 2475 1237 5183 5664 — 48 37 85
4408 2545 1272 5329 5811 — 48 39 87
4524 2610 1305 5465 5947 — 48 41 89
4640 2675 1338 5601 6083 — 48 43 91
4756 2745 1372 5748 6230 — 48 45 93
4872 2810 1405 5884 6366 48 47 95
4988 2880 1440 6031 6512 — 48 50 98
5104 2945 1472 6167 6648 — 48 52 100
5336 3080 1540 6450 6931 — 48 56 104
5452 3145 1572 6586 7067 — 48 58 106
5568 3215 1608 6732 7214 — 48 60 108
5684 3280 1640 6868 7350 48 62 НО
5800 3345 1678 7004 7486 — 48 64 112
5916 3415 1707 7151 7633 — 48 66 114
6032 3480 1740 7287 7769 — 48 68 116
288
Таблица 6.29
Число кирпичей в одном кольце свода при а = 180° и S = 230 мм
Число кирпичей в одном кольце свода при размере
____________ кирпича, мм_____________________
про- лет 5 ради- ус Л стре- ла/ дуга/ т 230x113x65/451230x113x65/551 230x113x65 | всего
348 174 174 546 1269 1 — 18 (тесать) 19
464 232 232 728 1451 5 — 17 (тесать) 22
580 290 290 911 1633 8 — 16 (тесать) 24
696 348 348 1093 1815 14 — 13 (тесать) 27
812 406 406 1275 1997 22 — 8 (тесать) 30
928 464 464 1457 2179 28 — 5(тесать) 33
1044 522 522 1639 2361 33 — 2 (тесать) 35
1160 580 580 1821 2543 34 4 — 38
1276 638 638 2003 2726 31 10 — 41
1392 696 696 2185 2908 29 14 — 43
1508 754 754 2368 3090 26 20 — 46
1624 812 812 2550 3272 23 26 — 49
1740 870 870 2732 3454 20 32 — 52
1856 928 928 2914 3636 18 36 — 54
1972 986 986 3096 3818 15 42 — 57
2088 1044 1044 3278 4000 12 48 — 60
2204 1102 1102 3460 4 182 9 54 — 63
2320 1160 1160 3642 4365 7 58 — 65
2436 1218 1218 3825 4547 4 64 — 68
2552 1276 1276 4007 4729 1 70 — 71
2668 1334 1334 4189 4911 — 72 — 73
2784 1392 1392 4371 5093 — 72 4 76
2900 1450 1450 4553 5275 — 72 7 79
3016 1508 1508 4735 5457 — 72 10 82
3132 1566 1566 4917 5639 — 72 13 85
3248 1624 1624 5099 5822 — 72 15 87
3364 1682 1682 5281 6004 — 72 18 90
3480 1740 1740 5464 6186 — 72 21 93
3596 1798 1798 5646 6368 72 23 95
3712 1856 1856 5828 6550 — 72 26 98
3828 1914 1914 6010 6732 — 72 29 101
3944 1972 1972 6192 6914 — 72 32 104
4060 2030 2030 6374 7096 — 72 34 106
4176 2088 2088 6556 7279 — 72 37 109
4292 2146 2146 6738 7461 — 72 40 112
4408 2204 2204 6921 7643 — 72 43 115
4524 2262 2262 7103 7825 — 72 45 117
4640 2320 2320 7285 8007 — 72 48 120
4756 2378 2378 7467 8189 — 72 51 123
4872 2436 2436 7649 8371 — 72 54 126
4988 2494 2494 7831 8553 — 72 56 128
5104 2552 2552 8013 8735 — 72 59 131
5220 2610 2610 8195 8918 — 72 62 134
5684 2842 2842 8924 9646 — 72 73 145
5800 2900 2900 9106 9828 — 72 75 147
5916 2958 2958 9288 10010 — 72 78 150
6032 3016 3016 9470 10192 72 81 153
289
Таблица 6.30
Число кирпичей в одном кольце свода при а = 60° и S = 250 мм
Размеры, мм Число кирпичей в одном кольце свода при размере кирпича, мм
про- лет В ради- ус R стре- ла/ дуга! дуга 250x123x65/451 250x123x65/55 250x123x65 | всего
348 348 47 364 626 4 — 6 (тесать) 10
464 464 62 486 748 8 4 (тесать) 12
580 580 78 607 869 13 13
696 696 93 729 990 11 4 — 15
812 812 109 850 1112 10 6 — 16
928 928 124 971 1233 8 10 — 18
1044 1044 140 1093 1355 6 14 — 20
1160 1160 155 1214 1476 4 18 22
1276 1276 171 1336 1598 2 22 — 24
1392 1392 187 1457 1719 — 26 — 26
1508 1508 202 1579 1841 — 26 1 27
1624 1624 218 1700 1962 — 26 3 29
1740 1740 233 1822 2084 — 26 5 31
1856 1856 249 1943 2205 — 26 7 33
1972 1972 264 2065 2326 — 26 9 35
2088 2088 280 2186 2448 — 26 10 36
2204 2204 295 2308 2569 — 26 12 38
2320 2320 311 2429 2691 26 14 40
2436 2436 326 2550 2812 — 26 16 42
2552 2552 342 2671 2933 — 26 18 44
2668 2668 358 2793 3055 — 26 20 46
2784 2784 373 2915 3177 — 26 21 47
2900 2900 389 3036 3298 — 26 23 49
3016 3016 404 3158 3420 — 26 25 51
3132 3132 420 3279 3541 — 26 27 53
3248 3248 435 3401 3662 — 26 29 55
3364 3364 451 3522 3784 — 26 31 57
3480 3480 466 3644 3905 — 26 32 58
3596 3596 482 3765 4027 — 26 34 60
3712 3712 497 3886 4148 — 26 36 62
3828 3828 513 4008 4270 — 26 38 64
3944 3944 528 4129 4391 — 26 40 66
4060 4060 544 4251 4513 — 26 41 67
4176 4176 560 4372 4634 — 26 43 69
4292 4292 575 4494 4755 — 26 45 71
4408 4408 591 4615 4877 — 26 47 73
4524 4524 606 4737 4998 — 26 49 75
4640 4640 622 4858 5120 — 26 51 77
4756 4756 637 4980 5241 — 26 52 78
4872 4872 653 5101 5363 — 26 54 80
4988 4988 668 5222 5484 — 26 56 82
5104 5104 684 5344 5606 — 26 58 84
5220 5220 699 5465 5727 — 26 60 86
5336 5336 715 5587 5849 — 26 62 88
5452 5452 731 5708 5970 — 26 63 89
5568 5568 746 5830 6091 — 26 65 91
5800 5800 777 6073 6334 — 26 69 95
5916 5916 793 6194 6456 — 26 71 97
6032 6032 808 6316 6577 — 26 72 98
290
Таблица 6.31
Число кирпичей в одном кольце свода при а = 90° и S = 250 мм
Размеры, мм Число кирпичей в одном кольце свода при размере кирпича, мм *
пролет В ради- ус R стре- ла/* дуга / дуга L 250x123x65/451250x123x65/551 250x123x65 J всего
348 246 72 386 779 3 — 9 (тесать) 12
464 328 96 515 907 6 — 8(тесать) 14
580 410 120 644 1036 8 — 8(тесать) 16
696 492 144 772 1165 14 — 4(тесать) 18
812 574 168 901 1294 19 — — 19
928 656 192 1030 1422 18 3 — 21
1044 738 216 1159 1551 16 7 — 23
1160 820 240 1287 1680 14 11 — 25
1276 902 264 1416 1809 12 15 — 27
1392 984 288 1545 1937 11 18 — 29
1508 1065 311 1672 2065 8 23 — 31
1624 1150 338 1806 2198 6 27 — 33
1740 1230 360 1931 2324 4 31 — 35
1856 1310 382 2057 2449 3 33 — 36
1972 1395 409 2190 2583 1 37 — 38
2088 1475 431 2316 2708 — 39 1 40
2204 1560 458 2449 2842 — 39 3 42
2320 1640 480 2575 2967 — 39 5 44
2436 1720 502 2700 3093 — 39 7 46
2552 1805 529 2834 3226 — 39 9 48
2668 1885 551 2959 3352 — 39 11 50
2784 1970 578 3093 3485 — 39 13 52
2900 2050 600 3219 3611 — 39 15 54
3016 2130 622 3344 3737 — 39 17 56
3132 2215 649 3478 3870 — 39 19 58
3248 2295 671 3603 3996 — 39 21 60
3364 2380 698 3737 4129 — 39 23 62
3480 2460 720 3862 4255 — 39 25 64
3596 2540 742 3988 4380 — 39 27 66
3712 2625 769 4121 4514 — 39 29 68
3828 2705 791 4247 4639 — 39 30 69
3944 2790 818 4380 4773 — 39 32 71
4060 2870 840 4506 4898 — 39 34 73
4176 2950 862 4632 5024 — 39 36 75
4292 3035 889 4765 5157 — 39 38 77
4408 3115 911 4891 5283 — 39 40 79
4524 3200' 938 5024 5417 — 39 42 81
4640 3280 960 5150 5542 — 39 44 83
4756 3360 982 5275 5668 — 39 46 85
4872 3445 1009 5409 5801 — 39 48 87
4988 3525 1031 5534 5927 — 39 50 89
5104 3610 1058 5668 6060 — 39 52 91
5220 3690 1080 5793 6186 — 39 54 93
5336 3775 1107 5927 6319 — 39 56 95
5452 3855 1129 6052 6445 — 39 57 96
5568 3935 1151 6178 6570 — 39 59 98
5684 4020 1178 6311 6704 — 39 61 100
5800 4100 1200 6437 6830 — 39 63 102
5916 4185 1227 6570 6963 — 39 65 104
6032 4265 1249 6696 7089 — 39 67 106
291
Таблица 6.32 Число кирпичей в одном кольце свода при а = 120° и S = 250 мм
Размеры, мм Число кирпичей в одном кольце свода при размере кирпича, мм
про- лет В ради- ус/? стре- ла/ дуга/ дуга L 250x123x65/4512 150x123x65/551 250x123x65 | всего
348 201 100 421 944 14 (тесать) 14
464 268 134 561 1085 2 — 14 (тесать) 16
580 335 167 701 1225 9 — 10 (тесать) 19
696 402 201 842 1365 14 7 (тесать) 21
812 469 234 982 1506 17 6(тесать) 23
928 535 267 1120 1644 20 — 5 (тесать) 25
1044 602 301 1261 1784 26 — 1 27
1160 669 334 1401 1924 26 — 3 29
1276 736 368 1541 2065 26 — 5 31
1392 803 401 1681 2205 26 7 33
1508 870 435 1822 2345 26 9 35
1624 937 468 1962 2486 26 — 11 37
1740 1005 502 2104 2628 26 — 13 39
1856 1070 535 2241 2764 26 — 15 41
1972 1140 570 2387 2911 26 17 43
2088 1205 602 2523 3047 26 — 19 45
2204 1270 635 2659 3183 26 — 21 47
2320 1340 670 2806 3329 26 — 24 50
2436 1405 703 2942 3466 52 — 52
2552 1475 737 3089 3612 — 52 2 54
2668 1540 770 3225 3748 — 52 4 56
2784 1605 803 3361 3884 — 52 6 58
2900 1675 837 3507 4031 — 52 8 60
3016 1740 870 3644 4167 — 52 10 62
3132 1805 903 3780 4303 — 52 12 64
3248 1875 937 3926 4450 52 14 66
3364 1940 970 4062 4586 — 52 17 69
3480 2010 1005 4209 4732 — 52 19 71
3596 2075 1037 4345 4869 52 21 73
3712 2140 1070 4481 5005 — 52 23 75
3828 2210 1105 4628 5151 — 52 25 77
3944 2275 1137 4764 5287 — 52 27 79
4060 2345 1172 4910 5434 — 52 29 81
4176 2410 1205 5047 5570 — 52 31 83
4292 2475 1237 5183 5706 — 52 33 85
4408 2545 1272 5329 5853 — 52 36 88
4524 2610 1305 5465 5989 — 52 38 90
4640 2675 1338 5601 6125 — 52 40 92
4756 2745 1372 5748 6272 — 52 42 94
4872 2810 1405 5884 6408 — 52 44 96
4988 2880 1440 6031 6554 — 52 46 98
5104 2945 1472 6167 6690 — 52 48 100
5220 ЗОЮ 1505 6303 6826 52 50 102
5336 3080 1540 6450 6973 — 52 53 105
5452 3145 1572 6586 7109 — 52 55 107
5568 3215 1608 6732 7256 — 52 57 109
5684 3280 1640 6868 7392 52 59 111
5800 3345 1678 7004 7528 — 52 61 113
5916 3415 1707 7151 7675 52 63 115
6032 3480 1740 7287 7811 — 52 65 117
292
Таблица 6.33
Число кирпичей в одном кольце свода при а = 180° и S = 250 мм
Размеры, мм Число кирпичей в одном кольце свода при размере кирпича, мм
про- лет В ради- ус R Z дуга/ дуга 250x123x65/45 1250x123x65/551 250x123x65 [ всего
348 174 174 546 1331 — — 20 (тесать) 20
464 232 232 728 1513 — — 23 (тесать) 23
580 290 290 911 1696 10 — 16 (тесать) 26
696 348 348 1093 1878 14 14 (тесать) 28
812 406 406 1275 2060 20 — 11(тесать) 31
928 464 464 1457 2242 28 — 6 (тесать) 34
1044 522 522 1639 2424 32 — 4 (тесать) 36
1160 580 580 1821 2606 39 — 39
1276 638 686 2003 2788 36 6 — 42
1392 696 696 2185 2970 34 10 — 44
1508 754 754 2368 3153 31 16 — 47
1624 812 812 2550 3335 28 22 — 50
1740 870 870 2732 3517 25 28 — 53
1856 928 928 2914 3699 23 32 — 55
1972 986 986 3096 3881 20 38 — 58
2088 1044 1044 3278 4063 17 44 — 61
2204 1102 1102 3460 4245 14 50 — 64
2320 1160 1160 3642 4427 11 56 — 67
2436 1218 1218 3825 4610 9 60 — 69
2552 1276 1276 4007 4792 6 66 — 72
2668 1334 1334 4189 4974 3 72 — 75
2784 1392 1392 4371 5156 — 78 — 78
2900 1450 1450 4553 5338 — 78 2 80
3016 1508 1508 4735 5520 — 78 5 83
3132 1566 1566 4917 5702 — 78 8 86
3248 1624 1624 5099 5884 — 78 10 88
3264 1682 1682 5231 6066 78 13 91
3480 1740 1740 5464 6249 — 78 16 94
3596 1798 1798 5646 6431 — 78 18 96
3712 1856 1856 5828 6613 — 78 21 99
3828 1914 1914 6010 6795 — 78 24 102
3944 1972 1972 6192 6977 — 78 27 105
4060 2030 2030 6374 7 159 — 78 29 107
4176 2088 2088 6556 7341 — 78 32 ПО
4292 2146 2146 6738 7523 — 78 35 113
4408 2204 2204 6921 7706 — 78 38 116
4524 2262 2262 7103 7888 — 78 40 118
4640 2320 2320 7285 8070 — 78 43 121
4756 2378 2378 7467 8252 — 78 46 124
4872 2436 2436 7649 8434 78 49 127
4988 2494 2494 7831 8616 78 51 129
5104 2552 2552 8013 8798 — 78 54 132
5220 2610 2610 8195 8980 — 78 57 135
5336 2668 2668 8378 9 163 — 78 60 138
5452 2726 2726 8560 9345 — 78 62 140
5568 2784 2784 8742 9527 78 65 143
5684 2842 2842 8924 9709 — 78 68 146
5800 2900 2900 9106 9891 78 70 148
5916 2958 2958 9288 10073 78 73 151
6032 3016 3016 9470 10255 — 78 76 154
293
Таблица 6.34
Число кирпичей в одном кольце свода при а = 60° и S = 300 мм
Размеры, мм Число кирпичей в одном кольце свода при размере кирпича, мм
пролет В | радиус R | стрела/) дуга 1 | дуга L 300x150x65/551 300x150x65 | всего
928 928 124 971 1285 14 5 (тесать) 19
1044 1044 140 1093 1407 17 4 (тесать) 21
1160 1160 155 1214 1528 20 3 (тесать) 23
1276 1276 171 1336 1650 22 3(тесать) 25
1392 1392 187 1457 1771 25 2 (тесать) 27
1508 1508 202 1579 1893 26 2 (тесать) 28
1624 1624 218 1700 2014 30 — 30
1740 1740 233 1822 2136 31 1 32
1856 1856 249 1943 2257 31 3 34
1972 1972 264 2065 2379 31 5 36
2088 2088 280 2186 2500 31 6 37
2204 2204 295 2308 2622 31 8 39
2320 2320 311 2429 2743 31 10 41
2436 2436 326 2550 2865 31 12 43
2552 2552 342 2671 2986 31 14 45
2668 2668 358 2793 3107 31 15 46
2784 2784 373 2915 3229 31 17 48
2900 2900 389 3036 3350 31 19 50
3016 3016 404 3158 3472 31 21 52
3132 3132 420 3279 3593 31 23 54
3248 3248 435 3401 3715 31 25 56
3364 3364 451 3522 3836 31 26 57
3480 3480 466 3644 3958 31 28 59
3596 3596 482 3765 4079 31 30 61
3712 3712 497 3886 4201 31 32 63
3828 3828 513 4008 4322 31 34 65
3944 3944 528 4129 4443 31 36 67
4060 4060 544 4251 4565 31 37 68
4176 4176 560 4372 4686 31 39 70
4292 4292 575 4494 4808 31 41 72
4408 4408 591 4615 4929 31 43 74
4524 4524 606 4737 5051 31 45 76
4640 4640 622 4858 5172 31 47 78
4756 4756 637 4980 5294 31 48 79
4872 4872 653 5101 5415 31 50 81
4988 4988 668 5222 5537 31 52 83
5104 5104 684 5344 5658 31 54 85
5220 5220 699 5465 5779 31 56 87
5336 5336 715 5587 5901 31 57 88
5452 5452 731 5708 6022 31 59 90
5568 5568 746 5830 6144 31 61 92
5684 5684 762 5951 6265 31 63 94
5800 5800 777 6073 6387 31 65 96
5916 5916 793 6194 6508 31 67 98
6032 6032 808 6316 6630 31 68 99
294
Таблица 6.35
Число кирпичей в одном кольце свода при а = 90° и S = 300 мм
Число кирпичей в одном кольце
свода при размере кирпича. ММ
пролет В | радиус В | стрела/1 дуга/ | дуга! 300x150x65/551 300x150x65 | всего
348 246 72 386 857 1 12 (тесать) 13
464 328 96 515 986 3 12 (тесать) 15
580 410 120 644 1115 6 11 (тесать) 17
696 492 144 772 1243 8 11 (тесать) 19
812 574 168 901 1372 11 10 (тесать) 21
928 656 192 1030 1501 14 9 (тесать) 23
1044 738 216 1159 1630 16 9 (тесать) 25
1160 820 240 1287 1758 19 7 (тесать) 26
1276 902 264 1416 1887 21 7 (тесать) 28
1392 984 288 1545 2016 23 7 (тесать) 30
1508 1065 311 1672 2143 26 6 (тесать) 32
1624 1150 338 1806 2277 29 5 (тесать) 34
1740 1230 360 1931 2402 31 5 (тесать) 36
1856 1310 382 2057 2528 34 4(тесать) 38
1972 1395 409 2190 2661 37 3 (тесать) 40
2088 1475 431 2316 2787 39 3(тесать) 42
2204 1560 458 2449 2920 42 2 (тесать) 44
2320 1640 480 2575 3046 44 2(тесать) 46
2436 1720 502 2700 3171 47 — 47
2552 1805 529 2834 3305 47 2 49
2668 1885 551 2959 3430 47 4 51
2784 1970 578 3093 3564 47 6 53
2900 2050 600 3219 3690 47 8 55
3016 2130 622 3344 3815 47 10 57
3132 2215 649 3478 3949 47 12 59
3248 2295 671 3603 4074 47 14 61
3364 2380 698 3737 4208 47 16 63
3480 2460 720 3862 4333 47 18 65
3596 2540 742 3988 4459 47 20 67
3712 2625 769 4121 4592 47 22 69
3828 2705 791 4247 4718 47 24 71
3944 2790 818 4380 4851 47 26 73
4060 2870 840 4506 4977 47 28 75
4176 2950 862 4632 5103 47 30 77
4292 3035 889 4765 5236 47 31 78
4408 3115 911 4891 5362 47 33 80
4524 3200 938 5024 5495 47 35 82
4640 3280 960 5150 5621 47 37 84
4756 3360 982 5275 5746 47 39 86
4872 3445 1009 5409 5880 47 41 88
4988 3525 1031 5534 6005 47 43 90
5104 3610 1058 5668 6139 47 45 92
5220 3690 1080 5793 6264 47 47 94
5336 3775 1107 5927 6398 47 49 96
5452 3855 1129 6052 6523 47 51 98
5568 3935 1151 6178 6649 47 53 100
5684 4020 1178 6311 6782 47 55 102
5800 4100 1200 6437 6908 47 57 104
5916 4185 1227 6570 7041 47 59 106
6032 4265 1249 6696 7167 47 61 108
295
Таблица 6.36
Число кирпичей в одном кольце свода при а = 120° и S = 300 мм
Размеры, мм
I радиус R | стрела/| дуга 11 дуга L
201 100 421 1049
268 134 561 1189
335 167 701 1330
402 201 842 1470
469
535
602
669
736
803
870
937
1005
1070
1140
1205
1270
1340
1405
1475
1540
1605
1675
1740
1805
1875
1940
2010
2075
2140
2210
2275
2345
2410
2475
2545
2610
2675
2745
2810
2880
2945
ЗОЮ
3080
3145
3215
3280
3345
3415
3480
234 982 1610
267 1120 1748
301 1261 1889
334 1401 2029
368 1541 2169
401 1681 2310
435 1822 2450
468 1962 2590
502 2104 2733
535 2241 2869
570 2387 3015
602 2523 3151
635 2659 3288
670 2806 3434
703 2942 3570
737 3089 3717
770 3225 3853
803 3361 3989
837 3507 4136
870 3644 4272
903 3780 4408
937 3926 4554
970 4062 4690
1005 4209 4837
1037 4345 4973
1070 4481 5109
1105 4628 5256
1137 4764 5392
1172 4910 5539
1205 5047 5675
1237 5183 5811
1272 5329 5957
1305 5465 6094
1338 5601 6230
1372 5748 6376
1405 5884 6512
1440 6031 6659
1472 6167 6795
1505 6303 6931
1540 6450 7078
1572 6586 7214
1608 6732 7360
1640 6868 7497
1678 7004 7633
1707 7151 7779
1740 7287 7915
пролетД
348
464
580
696
812
928
1044
1160
1276
1392
1508
1624
1740
1856
1972
2088
2204
2320
2436
2552
2668
2784
2900
3016
3132
3248
3364
3480
3596
3712
3828
3944
4060
4176
4292
4408
4524
4640
4756
4872
4988
5104
5220
5336
5452
5568
5684
5800
5916
6032
Число кирпичей в одном кольце
свода при размере кирпича, мм
300x150x65/551 300x150x65 | всего
— 16 (тесать) 16
— 18 (тесать) 18
4 16 (тесать) 20
6 16 (тесать) 22
10 14 (тесать) 24
12 14 (тесать) 26
14 14 (тесать) 28
16 14 (тесать) 30
20 12 (тесать) 32
22 12 (тесать) 34
24 12 (тесать) 36
28 И (тесать) 39
31 10 (тесать) 41
33 10 (тесать) 43
36 9 (тесать) 45
40 7 (тесать) 47
42 7 (тесать) 49
45 6 (тесать) 51
50 4 (тесать) 54
56 — 56
58 — 58
60 — 60
62 — 62
63 1 64
63 3 66
63 5 68
63 7 70
63 9 72
63 11 74
63 13 76
63 16 79
63 18 81
63 20 83
63 22 85
63 24 87
63 26 89
63 28 91
63 30 93
63 32 95
63 34 97
63 37 100
63 39 102
63 41 104
63 43 106
63 45 108
63 47 ПО
63 49 112
63 52 115
63 54 117
63 56 119
296
Таблица 6.37
Число кирпичей в одном кольце свода при а = 180° и S = 300 мм
Размеры, мм Число кирпичей в одном кольце свода при размере кирпича, мм
пролет В | радиус R | стрела f | дуга /| Дуга L 300x150x65/551 300x150x65 | всего
348 174 174 546 1488 — 2 (тесать) 22
464 232 232 728 1670 25 (тесать) 25
580 290 290 911 1 853 3 25 (тесать) 28
696 348 348 1093 2035 4 26 (тесать) 30
812 406 406 1275 2217 8 25 (тесать) 33
928 464 464 1457 2399 14 22 (тесать) 36
1044 522 522 1639 2581 16 23 (тесать) 39
1160 580 580 1821 2763 18 23 (тесать) 41
1276 638 638 2003 2945 22 22 (тесать) 44
1392 696 696 2185 3127 30 17 (тесать) 47
1508 754 754 2368 3310 35 15 (тесать) 50
1624 812 812 2550 3492 37 15 (тесать) 52
1740 870 870 2732 3674 40 15 (тесать) 55
1856 928 928 2914 3856 43 15 (тесать) 58
1972 986 986 3096 4038 46 15 (тесать) 61
2088 1044 1044 3278 4220 48 15 (тесать) 63
2204 1102 1102 3460 4 402 53 13 (тесать) 66
2320 1160 1160 3642 4584 56 13 (тесать) 69
2436 1218 1218 3825 4767 59 13 (тесать) 72
2552 1276 1276 4007 4 949 62 12 (тесать) 74
2668 1334 1334 4189 5131 67 10 (тесать) 77
2784 1392 1392 4371 5313 72 8 (тесать) 80
2900 1450 1450 4553 5495 76 6 (тесать) 82
3016 1508 1508 4735 5677 80 5 (тесать) 85
3132 1566 1566 4917 5859 84 4 (тесать) 88
3248 1624 1624 5099 6041 91 — 91
3364 1682 1682 5281 6223 93 — 93
3480 1740 1740 5464 6 406 94 2 96
3596 1798 1798 5646 6588 94 5 99
3712 1856 1856 5828 6770 94 7 101
3828 1914 1914 6010 6952 94 10 104
3944 1972 1972 6192 7134 94 13 107
4060 2030 2030 6374 7316 94 16 НО
4176 2088 2088 6556 7498 94 18 112
4292 2146 2146 6738 7 680 94 21 115
4408 2204 2204 6921 7863 94 24 118
4524 2262 2262 7103 8045 94 27 121
4640 2320 2320 7285 8227 94 29 123
4756 2378 2378 7467 8409 94 32 126
4872 2436 2436 7649 8591 94 35 129
4988 2494 2494 7831 8773 94 37 131
5104 2552 2552 8013 8955 94 40 134
5220 2610 2610 8195 9 137 94 43 137
5336 2668 2668 8378 9320 94 46 140
5452 2726 2726 8560 9502 94 48 142
5568 2784 2784 8742 9684 94 51 145
5684 2842 2842 8924 9866 94 54 148
5800 2900 2900 9106 10048 94 57 151
5916 2958 2958 9288 10230 94 59 153
6032 3016 3016 9470 10412 94 62 156
297
Рис. 6.32. Кладка узлов свода: а — при изменении направления по горизонтали; б —
при изменении направления по вертикали; в — при пересечении
жении его поперечного разреза (рис. 6.34) делают разбивку на кольца ради-
усами из центра кривизны свода. После этого на изображении плана каждое
кольцо разбивают на кирпичи радиусами из центра свода. При разбивке ко-
лец на кирпичи необходимо предусматривать перевязку радиальных швов в
соседних кольцах. Размеры сторон фасонных кирпичей подсчитывают по ве-
личине угла между радиусами, ограничивающими каждую грань кирпича.
6.10. ПОДВЕСНЫЕ СВОДЫ
Подвесные своды применяют при необходимости перекрытия пролета
шириной 3 м и более. Используют кирпичи из шамота класса А и каолина.
Пережимы (криволинейные участки) сводов методических печей выполня-
ют из высокоглиноземистого кирпича. Для крышек нагревательных колод-
цев применяют каолиновый кирпич. В низкотемпературных печах применя-
ют своды из шамота-легковеса ШЛ-1,3.
Рис. 6.33. Кладка стены иад сводом
298
Рис. 6.34. Купольный свод
Массы кирпичей и 1 м2 свода, приведенные далее, рассчитаны для кир-
пича плотностью 1900 кг/м3.
6.10.1. Подвесные своды из ребристых кирпичей
Примеры конструкций сводов из ребристых кирпичей показаны на
рис. 6.35, перегибы — на рис.6.36, а. Криволинейные участки сводов из
ребристого кирпича выполнять затруднительно, поэтому их выкладывают
из гладкого кирпича иной конструкции (рис. 6.36, б), применяя криволиней-
ные подвески Форма и основные размеры кирпичей для выполнения такого
свода приведены в табл. 6.38.
Свод такой конструкции благодаря многочисленным ребрам на кирпичах
отличается хорошей стойкостью. Если растрескиваются верхние части даже
многих кирпичей, то свод не падает, так как каждый кирпич удерживают на
месте соседние кирпичи, с которыми он сцеплен ребрами.
Конструкция и размеры подвесок для прямых и наклонных участков сво-
да печей всех типов, кроме нагревательных колодцев, показаны на рис. 6.37
и в табл. 6.39, а для криволинейных участков — на рис. 6.38.
На рис. 6.39 приведена конструкция вкладыша для кирпича, который ус-
танавливают между секциями, подвешенными на тягах.
299
A-A
В - В
Рис. 6.35. Конструкция подвесного свода из ребристых кирпичей: а — свод печи; б —
крышка нагревательного колодца; 1 — подвеска; 2 — тяга; 3 — скоба; 4 — вкладыш;
5 — основная подвеска; 6 — крайняя подвеска
300
Рис. 6.36. Конструкция подвесного свода из ребристых кирпичей в местах перегибов (а)
и иа криволинейных участках (6): 1 — подвески для прямых и наклонных участков;
2 — подвеска для криволинейных участков
Конструкция и основные размеры скоб в зависимости от размера несу-
щих балок свода приведены на рис. 6.40 и в табл. 6.40, а тяги — на рис. 6.41.
Скобы изготавливают из чугуна КЧЗО-6, а тяги — из стали марки Ст.З.
Конструкция подвесок для крышек нагревательных колодцев показана
на рис. 6.42. Величина размера h основной подвески зависит от конструк-
ции и размеров несущей рамы крышки. Материал подвесок — чугун
СЧ12-28.
Масса 1 м2 свода (без несущих балок и изоляции) составляет 550-650 кг,
в том числе масса металлических частей (подвесок, тяг и скоб) свода печей
100-120 кг, а крышек нагревательных колодцев 120-140 кг.
6.10.2. Подвесные своды из кирпичей с одним ребром
Примеры конструкции сводов из кирпичей с одним ребром показаны на
рис. 6.43, а перегибы и криволинейные участки — на рис. 6.44. Форма и ос-
новные размеры фасонных кирпичей для выполнения такого свода приве-
дены в табл. 6.41.
Такие своды по устойчивости не уступает подвесным сводам из ребрис-
тых кирпичей. Кроме того, весь свод, включая и криволинейные участки,
можно выполнять из кирпича одинаковой конфигурации. Кирпич с одним
301
Таблица 6.38
Форма и размеры кирпичей для сводов из ребристых кирпичей
Марка] Эскиз | Объем, 103 м3 | Масса, кг
302
Продолжение табл. 6.38
КР-13
2,4 4,6
303
Продолжение табл. 6.38
304
Продолжение табл. 6.38
Примечание. Допуски на размеры кирпичей взяты по таблице 6.4.
Рис. 6.37. Подвески для прямых и наклонных участков свода из ребристых кирпичей:
а — тип ПР1; б — тип ПР2
305
6.39. Вкладыш для сводов из ребристых кирпичей
Таблица 6.39
Конструктивные размеры подвесок для сводов из ребристых кирпичей
Рис. 6.40. Скоба
Таблица 6.40
Рис. 6.41. Тяга
307
Рис. 6.42. Подвески для крышек нагревательных колодцев: а — основная; б — вкла-
дыш; в — крайняя
ребром проще в изготовлении, чем кирпич с многочисленными мелкими
ребрами.
Конструкция и основные размеры подвесок для прямых и наклонных
участков свода даны на рис. 6.45 и в табл. 6.42, а для криволинейного участ-
ка — на рис. 6.46.
На рис. 6.47 и в табл. 6.43 дана конструкция вкладышей для прямых и
наклонных участков свода.
Конструкция и основные размеры скоб в зависимости от размера несу-
щих балок свода показаны на рис. 6.40 и в табл. 6.40, а тяг — на рис. 6.41.
Конструкция подвесок для крышек нагревательных колодцев показана
на рис. 6.48. Материал подвесок — сталь 25Л-1.
Масса 1 м2 свода (без несущих балок и изоляции) составляет 650-700 кг,
в том числе масса металлических частей (подвесок, тяг и скоб) сводов печей
100-150 кг, а крышек нагревательных колодцев 80-100 кг.
308
iTlW
Рис. 6.43. Конструкция подвесного свода нз кирпичей с одним ребром: а — свод печи;
б — крышка нагревательного колодца: 1 — подвеска; 2 — тяга; 3 — скоба; 4 — вкла-
дыш; 5— основная подвеска
309
Рис. 6.44. Конструкция подвесного свода из кирпичей с одним ребром в местах переги-
бов (о) и на криволинейных участках (б): 1 — подвеска; 2 — вкладыш для прямых учас-
тков; 3 — вкладыш для перегибов; 4 — подвеска для криволинейных участков
6.10.3 Подвесные своды из гладких кирпичей
с индивидуальной подвеской
Примеры конструкций сводов из гладких кирпичей с индивидуальной
подвеской показаны на рис. 6.49. Возможна конструкция свода, когда каж-
дый кирпич подвешен к несущим балкам (рис. 6.49, а) при помощи скобы
на стальной проволоке диаметром 5-6,5 мм, и когда кирпичи подвешены че-
рез ряд, а кирпичи промежуточных рядов опираются на подвешенные кир-
пичи (рис. 6.49, б). На рис. 6.49, в показаны перегибы, а на рис. 6.49, г —
криволинейный участок свода.
Форма и основные размеры кирпичей для выполнения такого свода при-
ведены в табл. 6.44.
Преимущество свода с индивидуальной подвеской по сравнению с под-
весными сводами других типов состоит в том, что его легче ремонтиро-
вать, так как каждый кирпич может быть заменен независимо от смежных
кирпичей.
310
Таблица 6.41
Форма и размеры кирпичей для сводов из кирпичей с одним ребром
6,6 12,4
6,6 12,4
7,0 13,3
Марка | / | /1 [ /г | Л
КГ-7 300 160 125 105
КГ-8 300 140 105 125
КГ-9 320 160 125 125
311
Продолжение табл. 6.41
Марка
Объем, Масса,
•10"3м кг
312
313
КГ-25
Марка | b
КГ-30 126
КГ-31 178
314
Продолжение табл. 6.41
КГ-34
Примечание. Допуски на размеры кирпичей взяты из таблицы 6.4.
315
Рис. 6.45. Подвески для свода из кирпичей с одним ребром
Таблица 6.42
Конструктивные размеры подвесок для сводов из кирпичей с одним ребром
Обозначение подвески Число кирпичей на одной подвеске Размеры, мм Масса, кг
L
ПГ-10 10 750 320 37,30
ПГ-12 12 900 470 44,10
ПГ-14 14 1050 620 50,90
ПГ-16 16 1200 770 57,70
ПГ-18 18 1350 920 64,50
ПГ-20 20 1500 1070 71,30
ПГ-22 22 1650 1220 78,10
316
Рис. 6.46. Подвеска для криволинейных участ-
ков свода из кирпичей с одним ребром
А- А
Рис. 6.47. Вкладыши: а — для прямых участков;
б — для перегибов
317
Таблица 6.43
Конструктивные размеры вкладышей для сводов из кирпичей с одним ребром
Обозначение вкладыша | а, град. | 1, мм | Масса, кг
ВН-4 4 95 9,0
ВН-8 8 105 9,4
ВН-12 12 115 9,8
ВН-16 16 125 10,2
ВН-20 20 135 10,0
А- А
На рис. 6.50, а приведена конструкция и основные размеры скобы, на
рис. 6.50, б показан способ подвески, а рис. 6.50, в демонстрирует пример
конструкции подвески для криволинейного участка. Скобы изготавливают
из чугуна КЧЗО-6. Подвески вешают на тягах, изображенных на рис. 6.41.
Масса 1 м2 свода (без изоляции) составляет 520 кг, в том числе масса ме-
таллических частей (несущих балок, скоб и проволоки) около 70 кг.
6.10.4. Подвесные своды других конструкций
На печах различных типов применяют подвесные своды, изображенные
на рис. 6.51. Эти своды выполнены из кирпичей, в основном подобных по
форме кирпичам КР-19 — КР-25, представленным в табл. 6.38. На
рис. 6.51, а показаны подвески, приваренные к металлоконструкциям кар-
318
A- A
Рис. 6.49. Конструкция подвесного свода из гладких кирпичей с индивидуальной под-
веской: а — прямой участок с подвеской каждого кирпича; б — примой участок с под-
веской кирпичей через одни; в — наклонный участок; г — криволинейный участок
каса печи, а на рис. 6.51, б — прикрепленные к ним на болтах. Второе реше-
ние следует считать предпочтительным, так как в этом случае легче добить-
ся необходимой точности расположения подвесок и исправлять возможные
ошибки в их размещении.
Большой эффект для нагревательных печей дает выполнение подвесного
свода из огнеупорного бетона. Подвесной свод из штучных фасоных огне-
упоров очень неплотен, что вызывает большие потери тепла и фильтрацию
продуктов сгорания. Бетонный свод выполняется из нескольких слоев и
крепится на керамических анкерах. Внутренний слой, обращенный в рабо-
чее пространство печи, выполняется из огнеупорного бетона с содержанием
А12О3 не менее 50 %. Такой бетонный свод обладает высокой газоплотнос-
тью, хорошими теплоизолирующими свойствами, его стойкость превосхо-
дит стойкость свода из фасонных огнеупоров в 5-10 раз. Пример конструк-
ции подвесного свода из огнеупорного бетона показан на рис. 6.52, а.
В термических печах возможно выполнение плоского свода из шамотно-
волокнистых плит, которые подвешивают к каркасу печи с помощью анке-
319
Таблица 6.44
Форма и размеры кирпичей для сводов из гладких кирпичей с индивидуаль-
ной подвеской
15,4
31,2
320
Рис. 6.50. Скоба (в), способ подвески (б) и подвеска для криволинейного участка (в)
в
ров, изготовленных из жаропрочной стали. Пример конструкции подвесно-
го свода из шамотно-волокнистых плит показан на рис. 6.52, б.
6.11. КЛАДКА БОРОВОВ
В табл. 6.45 и 6.46 приведены эскизы и основные размеры кладки боро-
вов из шамотного кирпича с несущей конструкцией из глиняного обыкно-
венного кирпича. Борова такой конструкции можно применять при темпе-
ратуре продуктов сгорания до 1000 °C. Размеры боровов даны для среднего
и слабого грунтов, имеющих следующие характеристики:
Рис. 6.51. Подвесной свод со стационарны-
ми (а) и со съемными (б) подвесками
321
Средний грунт
Расчетное сопротивление, МПа......0,25
Плотность, кг/м3...................1,8
Угол естественного откоса, град.....40
Слабый грунт
0,2
1,9
30
К средним грунтам можно отнести суглинки и супеси в твердом состоя-
нии с коэффициентом пористости е = 0,7, глины в твердом состоянии с
е = 1,1 и суглинки в пластичном состоянии с е = 0,5, а к слабым — суглинки
в твердом состоянии с е =1,0, супеси в пластичном состоянии с е = 0,7 и гли-
ны в пластичном состоянии с е = 0,8. Для слабого грунта и нагрузке на пол
цеха 100 кПа борова указанной конструкции нельзя применять, если про-
ходное сечение превышает 2,5 м2 при лучковом своде (центральный
угол 60°) или 1,6 м2 при полуциркульном своде (центральный угол 180°).
Для среднего грунта при той же нагрузке и проходном сечении, превышаю-
щем 4,5 м2 при лучковом своде или 2,5 м2 при полуциркульном своде, эти
борова менее экономичны, чем борова с железобетонными несущими кон-
струкциями.
При температуре продуктов сгорания до 500 °C кладку боровов можно
целиком выполнять из глиняного обыкновенного кирпича. Эскиз и основ-
322
Таблица 6.45
Основные размеры боровов с лучковым сводом (а = 60°)
0,3
0,5
0,65
0,8
1,0
1,3
1,6
2,0
2,5
3,5
4,5
5,5
6,5
8,0
10,0
12,0
464
580
696
812
928
1044
1160
1276
1392
1624
1856
2088
2320
2552
2784
3016
116
116
116
116
116
116
232
232
232
232
232
232
232
348
348
348
711 612 140 37 62 116
931 816 140 37 78 116
1082 952 140 37 93 116
1166 1020 140 37 109 116
1249 1088 140 37 124 116
1401 1224 140 37 140 116
1552 1360 140 37 155 232
1742 1496 140 75 171 232
1894 1632 140 75 187 232
2197 1904 140 75 218 232 ууу£
2500 2176 140 75 249 232
2803 2448 140 75 280 232 уу^
1000
3106 2720 140 75 311 232
3477 3060 210 75 342 300 у^
3924 3536 210 15 373 300 у^
4295 3876 210 15 404 300 у^
1260 250 0,33 0,06 у*у^
1470 250 0,40 0,08 у^Ц
1610 250 0,46 0,10 у*Ц
1680 250 0,51 0,11 у1^
208
1750 250 0,56 0,13 ““
1890 250 0,62 0,15 у’уу
2100 250 1,25 0,16 у’уу
2440 250 1,37 0,18 у*уу
2590 500 1,47 0,19
2870 500 1,69 0,23
3150 500 1,91 0,26
3430 500 2,12 0,29
3710 500 2,34 0,32
4270 625 3,61 0,54 у^уу
4690 625 4,01 0,58 уу^у
5040 625 4,34 0,63 yj1^
323
Продолжение табл 6.45
Нагрузка на пол цеха в районе боровов
| Проходное сечение, м2 50 кПа 100 кПа
размеры, мм объем кирпича на 1 м длины борова, м3 размеры, мм объем кирпича на 1 м длины борова, м3
ь* Нг /14 ша- мот- ный, класс В тепло- изоля- цион- ный диато- мовый глиня- ный обык- новен- ный* £ н2 /14 ша- мот- ный, класс В теп- лои- золя- цион- ный диа- томо- вый глиня- ный обык новен- ный*
0,3 275 375 1260 250 0,33 0,06 1,16 375 500 1330 375 0,33 0,06 L31 1,64
0,5 375 500 1470 250 0,40 0,08 1,35 1,71 500 625 1680 500 0,40 0,08 2.15 2,57
0,65 375 500 1610 250 0,46 0,10 1,48 1,88 500 625 1820 500 0,46 0,10 2.35 2,80
0,8 375 500 1680 250 0,51 0,11 1,56 1,98 625 750 1890 500 0,51 0,11 2.95 3,42
1,0 500 625 1750 250 0,56 0,13 2,08 2,52 625 750 1960 500 0,56 0,13 3.10 3,59
1,3 500 625 1890 250 0,62 0,15 2,26 2,73 625 875 2100 500 0,62 0,15 3.34 4,39
1,6 625 750 2170 375 1,25 0,16 3.41 3,95 750 875 2310 500 1,25 0,16 4,38 4,96
2,0 625 750 2380 375 1,37 0,18 3.72 4,31 875 1000 2450 500 1.37 0,18 5.26 5,88
2,5 875 1250 2590 500 1,47 0,19 5.55 7,49 1250 2590 500 1,47 0,19 6.98
3,5 1000 1375 2870 500 1,69 0,23 6.90 9,05 1500 2870 500 1,69 0,23 9.77
4,5 1000 1500 3150 500 1,91 0,26 7,58 10,73 1625 3150 500 1,91 0,26 11.52
5,5 1125 1625 3430 500 2,12 0,29 9,12 12,55 1875 3430 500 2,12 0,29 14.26
6,5 1125 1750 3710 500 2,34 0,32 9,87 14,51 2000 3710 500 2,34 0,32 16.36
8,0 1250 1875 4270 625 3,61 0,54 12,91 18,25 2125 4270 625 3,61 0,54 20.38
10,0 1250 1875 4690 625 4,01 0,58 14.11 19,98 2250 4690 625 4,01 0,58 23.49
12,0 1250 1875 5040 625 4,34 0,63 15,14 21,44 2250 5040 625 4,34 0,63 25.22
* В числителе — для среднего грунта, в знаменателе — для слабого
324
Таблица 6.46
Основные размеры боровов с полуциркульным сводом
| Проходное сечение, м2 J Размеры, мм Нагрузка на пол цеха в районе боровов
30 кПа 50 кПа
В Н н. размеры, мм объем кирпича на 1 м длины борова, м3 размеры, мм
Ь ь* Ь2 Н2 h ный, класс В тепло- изоля- цион- ный диато- мовый гли- няный обык- новен- Ь 1 1
0,3 464 708 476 116 1050 140 250 0,31 0,06
250
0,5 580 970 680 116 1260 140 250 0,40 0,08
0,65 696 1096 748 116 1400 140 250 0,45 0,10
0,98
1,24
1.20
1,52
1,19
1,54
0,8 812 1154 748 116 1400
1,0 928 1280 816 116 1540
375
1,3 1044 1406 884 116 1610
1,6 1160 1600 1020 116 1750
2,0 1276 1726 1088 232 I960
2,5 1392 1920 1224 232 2170
3,5 1624 2172 1360 232 2380
4,5 1856 2492 1564 232 2660
140
140
140
140
140
140
140
140
250
250
250
250
250
375
500
500
0,48
0,54
0,59
0,65
1,29
1,41
1,59
1,80
0,11
0,13
0,15
0,16
0,18
0,19
0,23
0,26
5,5 2088 2812 1768 232 2940 140 500 2,01
6,5 2320 3064 1904 232 3150 140 500 2,19
8.0 2552 3452 2176 232 3430 140 500 2,43
10.0 2784 3902 2510 348 625 3.93
12,0 3016 4296 2788 232 4340 625 428
ljUv Z1U
325
Продолжение табл. 6.46
| Проходное сечение, м2 Нагрузка на пол цеха в районе боровов
50 кПа 100 кПа
размеры, мм объем кирпича на 1 м длины борова, м3 размеры, мм объем кирпича на 1 м длины борова, м3
Н2 h hi ша- мот- ный, класс В теп- лои- золя- цион- ный диа- томо- вый глиня- ный обык- новен- ный* Ь $ Ьг Нг h hi ша- мот- ный, класс В теп- ло- изо- ляци- он- ный диа- томо- вый глиня- ный обык- новен- ный*
0,3 1050
0,5 1330
0,65 1470
0,8 1470
1,0 1540
1,3 1680
1,6 1960
2,0 2030
2,5 2240
3,5 2380
4,5 2660
5,5 2940
6,5 3150
8,0 3640
10,0 4060
12,0 4340
140 250
140 375
140 375
140 375
140 375
140 375
140 500
140 500
140 500
140 500
140 500
140 500
140 500
210 625
210 625
210 625
0,31 0,06
0,40 0,08
0,45 0,10
0,48 0,11
0,54 0,13
0,59 0,15
1,20 0,16
1,29 0,18
1,41 0,19
1,59 0,23
1,80 0,26
2,01 0,29
2,19 0,32
3,54 0,54
3,93 0,58
4,28 0,63
1,24
1,24
U88
1,70
2,06
1,74
2,11
2,23
2,61
2,41
2,83
3,22
3,69
3,87
4,38
4,20
5,88
5,10
7,00
6,31
8,97
L67
10,61
8,22
11,37
9,99
13,63
13,15
17,21
14,02
18,36
116 1190 140 500 0,31 0,06
5Uu 1,70
116 1400 140 500 0,40 0,08 ^21
5UU 2,56
116 1540 140 500 0,45 0,10 |*^
116 1540 140 500 0,48 0,11
625 2,86
116 тй 1610 140 500 0,54 0,13
625 3,UU
116 1750 140 500 0,59 0,15
232 1960 140 500 1,20 0,16
232^2 2030 но 500 1,29 0,18
2321250 2310 210 5оо 141 029 W
232^02 2450 210 500 159 0 34 8^8
232 2730 210 500 1,80 0,39
232 2222 3080 210 625 201 044 Ш2
232 2^2 3290 210 625 2 19 0 49 1^45
348 2^ 3640 210 625 3,54 0,54
348 2^ 4060 2Ю 625 3,93 0,58
* В числителе — для среднего грунта, в знаменателе — для слабого.
326
Таблица 6.47
Основные размеры боровов из глиняного обыкновенного кирпича
Проход- ное сече- ние, м2 Размеры, мм Объем глиняного обыкно- венного кирпича на 1 м длины борова, м3
В I b « я, | й 1 h,
0,2 375 250 540 700 250 51 0,45
0,3 500 375 697 840 250 67 0,76
0,4 500 375 837 980 250 67 0,87
0,5 625 375 994 1190 375 84 1,12
0,65 750 375 1080 1330 375 101 1,32
0,8 875 500 1097 1330 375 118 1,71
1,0 1000 500 1254 1470 375 135 1,90
1,3 1125 625 1411 1610 375 152 2,50
1,6 1250 625 1567 1750 375 169 2,72
2,0 1375 625 1724 1890 375 186 2,95
2,5 1500 625 1881 2030 375 202 3,18
Таблица 6.48
Основные размеры боровов прямоугольного сечения с железобетонными кон-
0,80
0,07
0,62
1856
230
2500
2176
75
249 230
2,05
1,07
2088
230
2803
2448
75
280 230
2,26
1,20
0,26
0,32
0,90
0,08
0,65
2320
230
3106
2720
75
311 230
2,48
1,32
10,0
18,0
21,0
30,0
2552
2784
3016
3364
3712
3944
4292
4756
230
348
348
348
348
348
348
348
3477
3924
4295
4614
5000
5507
6030
6500
3060
3536
3876
4148
4488
4964
5440
5848
75
15
15
15
15
15
342 230
373 300
404 300
451 300
497 300
528 300
575 300
637 300
2,72
0,34
0,39
1,00
1,79
1,95
2,12
2,29
2,51
0,42
1,10
1,20
1,30
0,08
0,09
0,70
0,72
0,79
0,86
0,47
1,50
1,60
1,70
0,68
1,80
0,12
0,88
1,00
1,07
1,23
327
Таблица 6.49
Основные размеры боровов овального сечения с железобетонными конструк-
циями
12,0 3016 2926 4168 1768 622 1508 2069 1,18 1,98 0,48 1,30 0,14 0,43
15,0 3364 3274 4660 1972 698 1682 2315 1,29 2,20 0,52 1,40 0,16 0,47
18,0 3712 3622 4993 2108 769 1856 2561 1,41 2,39 0,57 1,60 0,18 0,50
21,0 3944 3854 5681 2448 818 1972 2725 1,49 2,63 0,60 1,70 0,19 0,55
26,0 4292 4202 6197 2652 889 2146 2971 1,60 2,85 0,65 1,80 0,21 0,59
30,0 4756 4666 6656 2856 982 2378 3299 1,76 3,11 0,72 1,90 0,22 0,63
ные размеры боровов при нагрузке на пол цеха до 30 кПа представлены в
табл. 6.47.
При значительной нагрузке на пол цеха в районе заложения боровов (до
200 кПа) целесообразно применять борова с железобетонными несущими
конструкциями прямоугольного, овального и круглого сечения, поперечные
разрезы и основные размеры которых приведены соответственно в
табл. 6.48, 6.49 и 6.50. Огнеупорная кладка боровов этого типа заключена в
металлический кожух, между которым и железобетонными конструкциями
есть воздушная прослойка, предотвращающая перегрев железобетона. Тем-
пература продуктов сгорания в боровах подобного исполнения может дос-
тигать 1000 °C.
Проходное сечение боровов прямоугольного сечения (табл. 6.48) при
равных габаритных размерах больше, чем для боровов овального сечения
(табл. 6.49). Борова прямоугольного сечения, однако, являются более метал-
лоемкими. При необходимости герметизировать борова и избежать значи-
тельного падения температуры продуктов сгорания (например, на подводе к
котлам-утилизаторам) применяют борова круглой формы с герметичным
металлическим кожухом. Эти борова еще более металлоемки. Кладка и ме-
таллоконструкции боровов с железобетонными несущими конструкциями
не зависят от нагрузки на пол цеха.
328
Т аб лица 6.50
Основные размеры боровов круглого сечения с железобетонными конструкци-
ями
Проходное се- чение, м2 Размеры, мм Количество материалов на 1 м длины борова, м3 Масса металло- конструкций на 1 м длины борова, т
D D, b Шамотный легковесный кирпич Асбест лис- товой
1,6 1388 2120 348 1,95 0,07 0,90
2,0 1588 2320 348 2,12 0,08 0,95
2,5 1788 2520 348 2,33 0,08 1,01
3,5 2088 2820 348 2,66 0,09 1,12
4,5 2388 3120 348 2,99 0,10 1,20
5,5 2688 3420 348 3,32 0,11 1,26
6,5 2888 3620 348 3,53 0,11 1,35
8,0 3152 4020 416 4,67 0,13 1,44
10,0 3552 4420 416 5,18 0,14 1,53
12,0 3952 4820 416 5,71 0,15 1,66
15,0 4352 5220 416 6,23 0,16 1,75
18,0 4752 5620 416 6,75 0,18 1,94
21,0 5152 6020 416 7,28 0,19 2,08
25,0 5652 6520 416 7,94 0,20 2,25
30,0 6152 7020 416 8,56 0,22 2,39
Рис. 6.53. Узел разветвления боровов
овального сечения
Пример конструкции узла разветвления боровов овального сечения по-
казан на рис. 6.53.
В боровах предусматривают лазы, через которые в них можно опустить-
ся для осмотра и ремонта. На рис. 6.54 показаны конструкции лазов в боро-
ва, выполненные целиком из кирпича, и в борова с железобетонными несу-
щими конструкциями.
329
Рис. 6.54. Лазы в борова: а — боров вы-
полнен целиком из кирпича; б — боров
с железобетонными несущими конст-
рукциями; I — крышка верхняя; 2 —
крышка нижняя; 3 — скобы
Рис. 6.55. Устройство вентиляции боровов с несущими железобетонными конструкция-
ми: 1 — проем для подсоса воздука; 2 — вытяжная шахта
При проектировании боровов с железобетонными несущими конструк-
циями необходимо обеспечивать интенсивную циркуляцию воздуха в про-
странстве между кожухом и внутренней поверхностью железобетонной ко-
робки. Для этого предусматривают вытяжные шахты и проемы для поступ-
ления воздуха. Один из примеров решения подвода и отвода воздуха пока-
зан на рис. 6.55.
330
Глава 7. ГОРЕЛОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА
И НАГРЕВАТЕЛИ
Химическую энергию топлива или электрическую энергию превращают
в тепловую с помощью устройств, которые можно разделить на две группы:
горелочные устройства и нагреватели.
Горелочные устройства (горелки и форсунки) применяют для превраще-
ния в тепло химической энергии газообразного или жидкого топлива. При
этом тепло переносится в рабочее пространство печи главным образом про-
дуктами сгорания топлива.
Нагреватели используют для превращения в тепло химической энергии
топлива (радиационные трубы) и электрической энергии (нагреватели элек-
тросопротивления). В этом случае тепло передается в рабочее пространство
печи главным образом излучением от поверхности нагревателей.
Процесс превращения химической энергии топлива в тепло состоит из
двух стадий: смешения топлива с воздухом для горения и собственно горе-
ния. В зависимости от степени развития этих стадий в пределах горелочных
устройств их можно разделить на три группы: без предварительного смеше-
ния, с улучшенным смешением и с предварительным смешением.
Горелочные устройства без предварительного смешения (горелки типа
“труба в трубе”, форсунки) предназначены только для создания условий
последующего смешения топлива и воздуха: обеспечения необходимых ско-
ростей и направлений газового и воздушного потоков (в случае горелок)
или распиливания мазута (в случае форсунок). Смешение топлива с возду-
хом и горение происходит вне горелочного устройства (в рабочем простран-
стве печи или специальной топке).
Горелочные устройства с улучшенным смешением (например, турбулен-
тные горелки) позволяют почти полностью провести смешение в пределах
устройства так, что горение начинает развиваться уже в горелочном туннеле
и лишь завершается в рабочем пространстве.
В горелочных устройствах с предварительным смешением (например,
инжекционных горелках) смешение происходит в самом устройстве, а пол-
ное сгорание — в пределах горелочного туннеля.
Горелочные устройства применяют в том случае, когда допустимо со-
прикосновение продуктов сгорания с нагреваемыми изделиями или в печах
с муфелями. В противном случае применяют нагреватели.
Тип горелочного устройства выбирают в зависимости от свойств топли-
ва, технологического назначения печи и ее конструкции.
Горелочные устройства без предварительного смешения целесообразно
применять для печей, отапливаемых газом с высокой теплотой сгорания.
Сжигая такой газ, можно обеспечить нагрев металла до необходимой темпе-
ратуры при коэффициенте расхода воздуха выше единицы и растянутом го-
331
рении. При этих условиях горелки без предварительного смешения имеют
существенные преимущества: широкие пределы регулирования ввиду от-
сутствия опасности проскока пламени; практически неограниченная допус-
тимая температура подогрева воздуха; обеспечение повышенной стойкости
футеровки печи вследствие растянутости горения и удаления зоны высоких
температур от кладки.
Применение горелок без предварительного смешения, имеющих боль-
шую производительность при сравнительно небольших габаритах, наибо-
лее целесообразно в тех случаях, когда необходим концентрированный под-
вод значительного количества тепла. Достоинством этих горелок является
также возможность быстрого и простого перехода с одного вида топлива на
другой.
Горелки без предварительного смешения имеют, однако, и ряд суще-
ственных недостатков: повышенный расход топлива, для полного сжигания
которого подача воздуха должна быть на 10-15 % больше теоретически не-
обходимой; необходимость вентилятора для подачи воздуха и устройств для
регулирования его расхода.
Для сжигания мазута применяют форсунки: на крупных печах обычно
высокого давления, а на небольших — низкого давления. При использова-
нии одновременно или попеременно газообразного и жидкого топлива при-
меняют газомазутные горелки.
Горелочные устройства с предварительным смешением (инжекционные
горелки) применяют при использовании газообразного топлива с низкой
теплотой сгорания и необходимости высокотемпературного равномерного
или скоростного нагрева.
Инжекционные горелки обеспечивают полное сжигание топлива при ко-
личестве подаваемого воздуха, близком к теоретическому, и не требуют уст-
ройств для подачи воздуха и регулирования его расхода, что упрощает кон-
струкцию печей. Короткий факел позволяет создать высокотемпературную
зону в непосредственной близости от горелки, что обеспечивает рассредо-
точенную подачу тепла, часто необходимую для равномерного нагрева ме-
талла в проходных или садочных печах. Установка большого числа мелких
инжекционных горелок не приводит в этом случае к чрезмерному усложне-
нию и громоздкости конструкции печи, так как для горелок этого типа не
нужна система воздухопроводов.
Инжекционным горелкам, однако, свойственны и существенные недо-
статки: сравнительно низкие пределы регулирования вследствие опасности
проскока пламени в горелку, ограниченные температуры подогрева воздуха
вследствие опасности самовоспламенения смеси в горелках, необходимость
высокого давления газа; существенное усложнение конструкции печи и ее
эксплуатации при одновременном или попеременном использовании раз-
личных видов топлива; сложность конструкции горелки. При работе на га-
зообразном топливе с высокой теплотой сгорания и особенно для горелок
332
высокой производительности эти недостатки часто приобретают решающее
значение, так как в горелочных туннелях развивается весьма высокая тем-
пература, что приводит к сужению пределов регулирования горелок и сни-
жению стойкости кладки. Кроме того, повышение теплоты сгорания топли-
ва требует — при заданной производительности — увеличения габаритов
горелок, что затрудняет их размещение при ограниченной площади стен. По
этим причинам при использовании газа с высокой теплотой сгорания следу-
ет избегать применения инжекционных горелок, кроме тех случаев, когда
необходим рассредоточенный подвод тепла многочисленными горелками
малой производительности.
Горелочные устройства с улучшенным смешением используют для пе-
чей, отапливаемых газом с высокой и низкой теплотой сгорания, когда необ-
ходимо получить факел особой формы или с особыми свойствами (корот-
кий, плоский, скоростной, низкотемпературный и т.д.). Наиболее распрост-
ранены радиационные, скоростные горелки и горелки с переменным избыт-
ком воздуха.
Радиационные горелки используют для агрегатов, в которых необхо-
димо получить особо равномерный нагрев по поверхности изделия с
обычной или повышенной скоростью. Горелки этого типа не дают факе-
ла, направленного только на нагреваемое изделие, а образуют излучаю-
щие поверхности с равномерным распределением температур. Радиаци-
онные горелки по своим характеристикам близки к нагревателям, так как
значительную часть тепла они передают нагреваемым изделиям излуче-
нием от поверхности горелочного камня и футеровки печи. Продукты
сгорания топлива, поступающие в рабочее пространство, в этом случае
участвуют в переносе тепла в меньшей степени, чем в других горелоч-
ных устройствах.
Радиационные горелки позволяют осуществлять высокотемпературный
нагрев или высокоскоростной нагрев при большом перепаде температур,
так как керамическая излучающая поверхность дает возможность развивать
более высокие температуры, чем материал нагревателей (в настоящее время
нагреватели в большинстве случаев изготавливают из жаропрочных метал-
лов и сплавов). Радиационные горелки работают обычно на газе с теплотой
сгорания не ниже 16,8 МДж/м3, так как для их нормальной работы необхо-
димо, чтобы топливо надежно загоралось при низких температурах и устой-
чиво и быстро сгорало.
Скоростные горелки позволяют организовать усиленную циркуляцию
продуктов сгорания и обеспечить тем самым высокую равномерность тем-
ператур в рабочем пространстве печи и повышение интенсивности теплоот-
дачи к нагреваемым изделиям.
Горелки с переменным избытком воздуха обеспечивают необходимую
температуру продуктов сгорания в рабочем пространстве печи при низко-
температурных процессах.
333
7.1 ГОРЕЛКИ БЕЗ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО СМЕШЕНИЯ
7.1.1. Горелки типа "труба в трубе"
Стальпроектом разработаны горелки типа “труба в трубе” трех серий:
малой тепловой мощности — серия М, средней тепловой мощности — се-
рия С и большой тепловой мощности — серия Б. Каждая серия имеет два
исполнения: для газов с высокой теплотой сгорания (Q/=10-
35 МДж/м3) — исполнение В; для газов с низкой теплотой сгорания (2/ =
= 3,5-10 МДж/м3) — исполнение Н.
Конструкция горелок позволяет применять газ и (или) воздух, подогре-
тые до 400 °C.
Рекомендуемое максимальное давление газа перед горелкой 6 кПа, мини-
мальное, определяемое возможностью работы приборов автоматического
регулирования, 0,1 кПа.
Горелки типа “труба в трубе” малой, средней и большой тепловой мощ-
ности различаются размерами и конструктивным исполнением, а горелки
для газов с высокой и низкой теплотой сгорания — соотношением проход-
ных сечений для воздуха и газа. Номинальное их деление является, однако,
условным, поскольку при определенных соотношениях давлений и темпе-
Рис. 7.1. Горелки типа “труба в трубе” малой тепловой мощности: а — для газов с высо-
кой теплотой сгорания; б — для газов с низкой теплотой сгорания
334
Конструктивные размеры (мм)* горелок типа “труба в трубе” малой тепловой
мощности типа ДВМ и ДНМ (рис. 7.1)
Обозна- чение горелки dr dHr D Di d2 D3 Ds L U La Ls H Wi h Масса горелки, кг
ДВМ 20/^4-30 20 27,5 23 1‘/2" — 55 157 62 80 40 50 100 70 3,0 ДНМ 20/</г 4—30 20 26,5 23 172" 1*/2" 55 177 60 80 40 50 100 70 3,0 ДВМ 25/<4 4—30 25 29 23 1*/2" — 55 157 62 80 40 50 100 70 2,9 ДНМ 25/</г 4—30 25 28 23 Г/2” 172" 55 177 60 80 40 50 100 70 3,0 ДВМ 30/dr 4-30 30 31 23 172" — 55 157 62 80 40 50 100 70 2,9 ДНМ 30/Jr 4—30 30 30 23 1*/2” 1'/2” 55 177 60 80 40 50 100 70 2,9 ДВМ 40/dr 4-30 40 49 42,5 2*/2" — 80 200 85 100 35 69 120 90 5,9 ДНМ 40/dr 4-30 40 48 42,5 2'/2" 2*/2" 80 223 81 100 35 69 120 90 6,0 ДВМ 50/</г 4—30 50 51,5 42,5 272" — 80 200 85 100 35 69 120 90 5,7 ДНМ 50/dr 4-30 50 50 42,5 272" 272" 80 223 81 100 35 69 120 90 5,8 * Кроме указанных особо.
335
Конструктивные размеры (мм)* горелок типа “труба в трубе” средней тепло-
Обозначение горелки Исполнение 4 4 г D О1 О2 Оз О4 Оз о6 о7
две 60/dr I 10-80 60 130 160 80 160 195 76 180 35
дне 60/4 I 10-80 60 130 160 80 160 195 65 180 35
две 70/dr т 10-80 70 150 185 100 180 215 85 180 35
дне 70/dr I 10-80 70 170 205 100 180 215 103 240 70
две 90/4 I 10-80 90 170 205 125 210 245 98 180 35
дне 90/4 I 10-80 90 170 205 125 210 245 ПО 240 70
две 1 ю/<4 I 10-80 110 225 260 150 240 280 136 240 70
дне 1 10/4 II 10-80 110 225 260 150 240 280 142 240 100
две 130/4- I 10-80 130 225 260 200 295 335 150 240 70
дне 1зо/4 II 10-80 130 225 260 200 295 335 150 240 100
две 150/4 I 10-80 150 225 290 200 295 335 170 240 70
дне 150/4 II 10-80 150 225 260 200 295 335 160 240 100
* Кроме указанных особо
Конструктивные размеры (мм) горелок типа “труба в трубе” большой тепло-
ДВБ 200/4
ДНБ 200/4
ДВБ 225/4
ДНБ 225/4
ДВБ 250/4
ДНБ 250/4
ДВБ 275/4
ДНБ 275/4
ДВБ 300-1/4
ДНБ 300-1/4
ДВБ 300-II/4
ДНБ ЗОО-П/4
ДВБ 325/dr
ДНБ 325/4
ДВБ 350/4
ДНБ 350/4
ДВБ 375/4
ДНБ 375/<
ДВБ 400/4
ДНБ 400/4
ДВБ 425/4
ДНБ 425/4
‘В
30-200 200 295
30-200 200 295
30-200 225 325
30-200 225 325
30-200 250 350
30-200 250 350
30-200 275 395
30-200 275 395
30-200 300 400
30-200 300 400
30-200 300 400
30-200 300 400
30-200 325 430
30-200 325 430
30-200 350 460
30-200 350 460
30-200 375 480
30-200 375 480
30-200 400 515
30-200 400 515
30-200 425 530
30-200 425 530
335 300 400
335 300 400
365 300 400
365 300 400
390 350 460
390 350 460
435 350 460
435 350 460
440 400 495
440 400 495
440 450 550
440 450 550
485 450 550
485 450 550
500 500 600
500 500 600
530 500 600
530 500 600
565 500 600
565 500 600
580 500 600
580 500 600
440 100 180
440 150 240
440 100 130
440 150 240
500 100 180
500 150 240
500 100 180
500 150 240
535 100 180
535 150 240
590 150 240
590 250 350
590 150 240
590 250 350
640 150 240
640 250 350
640 150 240
640 250 350
640 150 240
640 250 350
640 150 240
640 250 350
215 340 100
280 340 125
215 340 100
280 340 125
215 390 100
280 390 125
215 390 100
280 390 125
215 440 100
280 440 125
280 490 125
390 490 225
280 490 125
390 490 225
280 540 125
390 540 225
280 540 125
390 540 225
280 540 125
390 540 225
280 540 125
390 540 225
зависимости от диаметра сопла.
336
вой мощности типа ДВС и ДНС (рис.7.2)
Таблица 7.2
£>8 Do d di Н h Й1 L L Количество отверстий ч Масса горелки, кг
1 ” "•
50 У/2" 14 18 150 18 16 370 200 40 4 4 23,8
50 РЛ" 14 18 150 18 22 370 200 40 4 4 23,3
50 РЛ" 18 18 150 18 22 370 200 40 8 8 24,8
90 Р/Г 18 18 200 18 22 473 260 59 8 8 24,8
50 РЛ" 18 18 150 18 24 370 260 40 8 8 27,3
90 Р/2" 18 18 200 18 24 473 260 50 8 8 49,3
90 Р/2" 18 22 200 20 24 473 260 50 8 8 54,3
120 1‘/2" 18 22 200 20 23 853 260 50 8 8 80,0
90 РЛ" 18 22 200 20 26 473 260 50 8 8 55,3
120 РЛ" 18 22 200 20 26 853 260 50 8 8 83,0
90 РЛ" 18 22 200 22 26 473 260 50 8 8 57,3
120 РЛ" 18 22 200 22 26 853 260 50 8 8 82,0
вой мощности типа ДВБ и ДНБ (рис. 7.3)
Таблица 7.3
Dio d Н Hi h hi h2 L Li Li к Количество отверстий n I «1 I «2 Масса горелки, кг
150 18 350 200 26 28 22 555 1333 1075 500 8 12 8 223 155 22 350 200 26 28 24 555 1333 1075 500 8 12 8 237 130 18 350 200 26 28 22 555 1333 1075 500 8 12 8 237 155 22 350 200 26 28 24 555 1333 1075 500 8 12 8 241 130 18 350 200 28 30 22 555 1333 1075 500 12 16 8 250 155 22 350 200 28 30 24 555 1333 1075 500 12 16 8 264 130 18 350 200 24 30 22 555 1333 1075 500 12 16 8 258 155 22 350 200 24 30 24 555 1333 1075 500 12 16 8 272 130 18 350 200 28 28 22 555 1333 1075 500 12 16 8 280 155 22 350 200 28 28 24 555 1333 1075 500 12 16 8 293 155 32 400 220 28 28 24 670 1553 1295 600 12 16 8 331 255 22 400 220 28 28 28 670 1553 1295 600 12 16 12 410-431* 155 22 400 220 26 28 24 670 1553 1295 600 12 16 8 335 255 22 400 220 26 30 28 670 1553 1295 600 12 16 12 414-432* 155 22 400 220 30 30 24 670 1553 1295 600 12 16 8 377 255 22 400 220 30 30 28 670 1553 1295 60) 12 16 12 456-^74* 155 22 400 220 30 30 24 670 1553 1295 600 12 16 8 381 255 22 400 220 30 30 28 670 1553 1295 600 12 16 12 460-477* 155 22 400 220 32 30 24 670 1553 1295 600 16 16 8 390 255 22 400 220 32 30 28 670 1553 1295 600 16 16 12 469-484* 155 22 400 220 30 30 24 670 1553 1295 600 16 16 8 392 255 22 400 220 30 30 28 670 1553 1295 600 16 16 12 471-485*
337
Рис. 7.3. Горелки типа “труба в трубе” большой тепловой мощности: а — для газов
с высокой теплотой сгорания; б — для газов с низкой теплотой сгорания
ратур подогрева газа и воздуха, теплоты сгорания газа и коэффициентов
расхода воздуха теплопроизводительность горелки серии С может оказаться
выше, чем горелки серии Б, и, наоборот, для сжигания газа с низкой тепло-
той сгорания может потребоваться горелка исполнения В.
Горелки типа “труба в трубе” малой тепловой мощности разработаны в
двух исполнениях (ДВМ и ДНМ) пяти типоразмеров с диаметром носиков
горелок от 20 до 50 мм. Горелки малой тепловой мощности показаны на
рис. 7.1, а их конструктивные размеры приведены в табл. 7.1.
Горелки типа “труба в трубе” средней тепловой мощности разработаны в
двух исполнениях (ДВС и ДНС) шести типоразмеров с диаметром носиков
338
Рис.7.4. Пропускная способность по воздуху горелок типов ДВМ и ДНМ: а — типа
ДВМ; б — типа ДНМ (температура воздуха 20 °C)
Давление воздуха перед горелкой, кПа
Рис. 7.5. Пропускная способность по воздуху горелок типов ДВС и ДНС: а — типа ДВС;
б — типа ДНС (температура воздуха 20 °C)
339
rg, м3/с
Кв, м3/с
Рис. 7.6. Пропускная способность по воздуху горелок типов ДВБ и ДНБ: а — типа ДВБ
200-ДВБ 300; б — типа ДВБ 325-ДВБ 425; в — типа ДНБ 200-ДНБ 325; г — типа ДНБ
300-ДНБ 425 (температура воздуха 20 °C)
горелок от 60 до 150 мм. Горелки средней тепловой мощности показаны на
рис. 7.2, а их конструктивные размеры приведены в табл. 7.2.
При диаметре газопровода до 2Уг" его присоединяют к горелке на резьбе;
при большем диаметре — при помощи колена, снабженного гляделкой. Это
определяет тип (I или II) конструктивного исполнения горелки.
Горелки типа “труба в трубе” большой тепловой мощности разработаны
в двух исполнениях (ДВБ и ДНБ) десяти типоразмеров с диаметром носи-
340
Давление газа перед горелкой, кПа
Рис. 7.7. Пропускная способность по газу горелок типа “труба в трубе” с диаметром га-
зового сопла: а — 4-30 мм; б — 35-200 мм (температура газа 20 °C, ррая = 1 кг/м3)
ков горелок от 200 до 425 мм. Горелки большой тепловой мощности показа-
ны на рис. 7.3, а их конструктивные размеры приведены в табл. 7.3.
Газ ко всем горелкам большой тепловой мощности подводят с помощью
колена, снабженного гляделкой. Горелка с диаметром носика 300 мм выпол-
нена в двух вариантах, различающихся диаметрами подводов воздуха и
газа. В связи с тем, что горелки большой тепловой мощности предназначе-
ны в основном для установки на торцах методических печей, оси подводов
воздуха и газа отклонены от вертикали на 15° для удобства их монтажа на
печи.
Обозначение горелок состоит из букв и цифр: первая буква Д — горелка
дутьевая, вторая (В или Н) — исполнение горелки, третья (М, С или Б) —
серия горелки, первая цифра — диаметр носика горелки (мм), вторая (через
косую) — диаметр газового сопла (мм). Например, обозначение горелки
ДНС 110/60 означает: дутьевая горелка типа “труба в трубе” средней тепло-
вой мощности для газа с низкой теплотой сгорания, имеющая диаметр но-
сика 110 мм и диаметр газового сопла 60 мм.
Выбор горелки состоит в определении ее размера и диаметра газового
сопла. Типоразмер горелки выбирают по графикам на рис. 7.4-7.6 в зависи-
мости от количества воздуха и его давления перед горелкой.
Графики на рис. 7.4-7.6 построены для холодного воздуха (20 °C). При
температуре воздуха t горелку следует выбирать по расчетному количеству
воздуха Г (м3/с):
(7-1)
341
где к, — поправка на температуру, равная ^/(г + 273) / 273 ; КОв (м3/с) — коли-
чество воздуха при t = 20 °C.
Диаметр газового сопла для газа с температурой 20 °C и ррасч = 1 кг/м3
также определяют по графикам (рис. 7.7) в зависимости от необходимой
пропускной способности горелки по газу и его давления перед горелкой.
Для газа с температурой t и плотностью горелку следует выбирать по
расчетному количеству газа К (м3/с):
<7-2)
где кр — поправка на плотность газа, равная -^/Рог /Ррасч ; — количество
газа при t = 20 °C и рОг.
7.1.2. Горелки с широким диапазоном изменения
коэффициента расхода воздуха типа ДШ
Горелки с широким диапазоном изменения коэффициента расхода возду-
ха типа ДШ, разработанные Стальпроектом, имеют повышенную устойчи-
вость факела благодаря выполнению газового сопла в виде плохообтекаемо-
го тела, за которым создается зона стабилизации факела. В результате го-
релки могут работать как с обычным, так и с повышенным коэффициентом
расхода воздуха. Область применения таких горелок — печи с высокотем-
пературными и низкотемпературными режимами, а также с технологичес-
кими режимами, требующими повышенных и переменных коэффициентов
расхода воздуха.
Нормализованные горелки с широким диапазоном изменения коэффици-
ента расхода воздуха типа ДШ разработаны шести типоразмеров, с номи-
нальной теплопроизводительностью от 30 до 300 кВт.
Номинальная теплопроизводительность определяется при давлении газа
перед горелкой 5 кПа, воздуха 3 кПа и коэффициенте расхода воздуха
а = 1,3. Горелки предназначены для сжигания холодного природного газа с
холодным воздухом. Рекомендуемое максимальное давление газа перед го-
релкой 6 кПа, минимальное, определяемое возможностью работы автомати-
ки регулирования, 0,1 кПа.
Нормализованные горелки с широким диапазоном изменения коэффици-
ента расхода воздуха типа ДШ показаны на рис. 7.8, а их конструктивные
размеры приведены в табл. 7.4.
Горелка типа ДШ состоит из литого корпуса и газовой трубы с соплом. С
помощью фланца горелка крепится к облицовке печи. Газо- и воздухопрово-
ды крепятся к горелке на резьбе. Для удобства монтажа горелки на печи воз-
духопровод отклонен от вертикали на 15°. Зазор между носиком горелки и
горелочным камнем уплотняется огнеупорной массой.
342
Рис.7.8. Горелки с широким диапазоном изменения коэффициента расхода воздуха типа ДШ
Таблица 7.4
Конструктивные размеры (мм)* горелок с широким диапазоном изменения
коэффициента расхода воздуха типа ДШ (рис. 7.8)
Параметр | ДШ25 ДШ40 ДШ63 | ДШ100 | ДШ160 ДШ250
Номинальная теплопро- изводительность, кВт 30 45 75 115 185 300
Размеры, мм
D 2" 2” 3" 3" 4" 4"
D 1/2" •Л" 34" %" 1" Г
D 40 40 55 55 70 70
d 3 4 5 6 8 10
d 14 14 18 18 22 22
Н 70 70 90 90 120 120
Н 210 210 240 240 315 315
Н 150 150 170 170 225 225
h 10 10 12 12 15 15
L 250 250 300 300 390 390
L 200 200 255 255 330 330
L 130 130 160 160 210 210
L 54 54 67 67 90 90
S 1,5 2,5 3 5 6,5 10,5
Масса горелки, кг 2,60 2,60 5,50 5,50 9,60 9,60
* Кроме указанных особо.
343
Давление газа перед горелкой, кПа
Рис. 7.9. Пропускная способность по газу горелок типа ДШ: а — ДШ 25-ДШ 63; б —
ДШ 100-ДШ 250
Давление возд\ ха перед горелкой, кПа
Рис. 7.10. Пропускная способность по воздуху горелок типа ДШ: а — ДШ25-ДШ63; б —
ДШ 100-ДШ 250
Обозначение горелки состоит из букв и цифры. Буквы обозначают: Д —
горелка дутьевая, Ш — с широким диапазоном изменения коэффициента
расхода воздуха; цифра характеризует типоразмер горелки. Например, обо-
значение “Горелка ДШ 63” следует понимать “Горелка дутьевая с широким
диапазоном изменения коэффициента расхода воздуха номинальной тепло-
производительно стью 75 кВт”.
Выбор горелок типа ДШ производят следующим образом.
344
Сначала по графикам (рис. 7.9) в зависимости от заданной пропускной
способности по газу и его давления перед горелкой определяют типоразмер
горелки. Затем по графикам (рис. 7.10) для выбранного типоразмера горел-,
ки в зависимости от необходимого количества воздуха определяют его дав-
ление перед горелкой. Графики построены для холодных газа и воздуха
(при 20 °C).
7.2. ГОРЕЛКИ С УЛУЧШЕННЫМ СМЕШЕНИЕМ
7.2.1. Горелки турбулентные типа ПН
В турбулентных горелках типа ГТН, разработанных Стальпроектом,
улучшения смешения газа и воздуха достигают путем закручивания потока
воздуха при его тангенциальной подаче в корпус горелки. Турбулентные го-
релки предназначены для сжигания газов с низкой теплотой сгорания и раз-
работаны двух типов: для сжигания газов с Qp = 3,75-5,85 МДж/м3 (тип I) и
Рис. 7.11. Турбулентные горелки типа ГТН для газов с низкой теплотой сгорания: 1 —
газовый корпус; 2 — газовое сопло; 3 — воздушный корпус; 4 — горелочный камень;
5 — гляделка
345
Табл и ца7.5
Конструктивные размеры (мм) турбулентных горелок для газов с низкой теп-
лотой сгорания типа ГТН (рис. 7.11)
РаЗМе- РЫ ГТН-50 ГТН-60 ГТН-75 ГТН-100 ГТН-125 ГТН-150 ГТН-200
Тип I 1 п I 1 п I 1 п I 1 п 1 1 ° I 1 п 11 °
D 50 50 60 60 75 75 100 100 125 125 150 150 200 200
220 220 220 220 220 220 280 280 320 320 420 420 540 540
Di 75 75 90 90 112 112 150 150 188 188 225 225 300 30
D3 65 65 75 75 100 100 125 125 150 150 20 200 250 250
D< 110 110 128 128 148 148 178 178 202 202 258 258 312 312
Di 65 50 75 65 100 75 125 100 150 125 200 150 250 200
Db 110 90 128 110 148 128 178 148 202 178 258 202 312 258
Dj 50 48 60 57 75 71 100 95 125 119 150 142 200 190
Ds 38 38 45 45 56 56 75 75 94 94 113 113 150 150
d9 40 40 48 48 60 60 80 80 100 100 120 120 160 160
Dio 34 35 40 42 50 53 68 70 85 88 100 105 135 140
D 18 18 18 18 18 18 22 22 22 22 22 22 26 26
H 135 135 150 150 190 190 230 230 270 270 350 350 420 420
Ht 10 100 110 110 125 125 140 140 170 170 190 190 235 235
Hz 250 250 250 250 250 250 310 310 350 350 460 460 580 580
Hi 190 190 190 190 190 190 250 250 290 290 400 400 520 520
I f 375 365 405 395 490 450 570 540 645 615 770 715 910 835
L, 120,5 120,5 132,5132,5 155 155 183,5183,5 213 213 255 255 312 312
Li 115 110,5 125 120 155 140,5 185 170 210 200,5 260 235 310 185
Li 95,5 90 100,5 95,5 125 99,5 140,5 125 160 139,5 190 160 220 190
L4 60 60 70 70 95 95 120 120 140 140 190 190 240 240
I 130 130 150 150 170 170 200 200 225 225 280 280 235 235
/, 130 110 150 130 170 150 200 170 225 200 280 225 335 280
h 13 13 15 15 19 19 25 25 31 31 38 38 50 50
1л 8 8 10 10 12 12 16 16 20 20 24 24 32 32
l4 5 5 6 6 8 8 10 10 13 13 15 15 20 20
[c 15 15 18 18 23 23 30 30 38 38 45 45 60 60
lb 33 33 40 40 50 50 66 66 83 83 100 100 132 132
S 15 15 15 15 18 18 18 18 22 22 22 22 22 22
5] 15 15 15 15 18 15 18 18 22 18 22 22 22 22
Q? = 5,85-9,2 МДж/м3 (тип И). Разработано 7 типоразмеров горелок с диа-
метром носика горелки от 50 до 200 мм.
Турбулентные горелки типа ГТН показаны на рис. 7.11, а их конструк-
тивные размеры приведены в табл. 7.5
Обозначение горелок состоит из индекса типа горелок, размера носика
горелки (мм) и типа горелки. Например, ГТН-100-1 означает: горелка турбу-
346
Давление газа перед
горелкой, кПа
Рис. 7.12. Пропускная способность по
газу горелок типа ГТН для газов с теп-
Рис. 7.13. Пропускная способность по
воздуху горелок типа ГТН для газов с
теплотой сгорания, МДж/м3:
---3,75-5,85;---5,85-9,20
Рис. 7.14. Поправочные коэффициенты
для газа Ат и воздуха Ав
лентная для газов с низкой теплотой сгорания с диаметром носика горелки
100 мм, тип I (для газов с Qf = 3,75-5,85 МДж/м3).
На рис. 7.12 показана зависимость пропускной способности горелки по
газу от его давления перед горелкой для холодного (20 °C) газа с QHP =
= 5,85 МДж/м3, р асч = 1,17 кг/м3, а = 1,05. На рис. 7.13 дана зависимость
пропускной способности горелки по воздуху от его давления перед горел-
кой для холодного (20 °C) воздуха. При применении газа другой плотности
и при подогреве газа или воздуха на графиках (рис. 7.12, 7.13) откладывают
расчетные величины, которые определяют так же, как для горелок типа
347
“труба в трубе”, по формулам (7.1), (7.2) с учетом поправочных коэффици-
ентов на плотность и температуру.
Для газов с теплотой сгорания, не равной 5,85 МДж/м3, и при других зна-
чениях коэффициента расхода воздуха величины, полученные по графикам
на рис. 7.12 и 7.13, следует умножить на поправочный коэффициент, опре-
деляемый по графику рис. 7.14 в зависимости от отношения количества воз-
духа и газа/,.
7.1Л. Горелки для природного газа типа ГНП
В горелках для природного газа низкого давления типа ГНП, разработан-
ных Теплопроектом, улучшения смешения добиваются путем установки за-
вихрителя на воздушном пути. Кроме обычного одноструйного газового со-
пла типа Б, для дальнейшего сокращения факела применяют многоструй-
ный наконечник типа А, в котором поток газа разбивается на мелкие струи и
подается под углом к потоку воздуха.
Горелки типа ГНП рассчитаны на сжигание природного и сжиженного
газов, при этом меняют только газовое сопло. Горелки могут работать с воз-
духом, подогретым до 500 °C. Разработано 9 типоразмеров горелок, каждый
из которых может иметь сопла типов А и Б для природного и сжиженного
газа.
Рис. 7.15. Горелки для природного газа низкого давления типа ГНП: а — с одноструй-
ным газовым соплом типа Б; б — с многострунным наконечником типа А
348
Горелки для природного газа низкого давления типа ГНП показаны на
рис. 7.15, а их конструктивные размеры приведены в табл. 7.6. Горелки
выполнены из литых деталей и крепятся на печи с помощью горелочной
плиты.
Обозначение горелок включает индекс типа горелок, номер типоразмера
и тип газового сопла (А или Б) для природного (П) или сжиженного (С) газа.
Например, обозначение горелки ГНП-5АС расшифровывается так: горелка
для природного газа низкого давления, типоразмер 5, с многоструйным га-
зовым соплом типа А для сжиженного газа.
Выбор горелок осуществляется следующим образом: сначала в зависи-
мости от необходимой пропускной способности горелки по газу, вида при-
меняемого газа, его давления перед горелкой и типа выбранного сопла по
графикам (рис. 7.16-7.18) определяют типоразмер горелки, а затем для выб-
ранного типоразмера в зависимости от пропускной способности горелки по
газу и вида применяемого газа по графикам (рис. 7.19, 7.20) находят необхо-
димое давление воздуха перед горелкой.
Графики (см. рис. 7.16, 7.17 и 7.19) построены для холодного (0 °C) при-
родного газа с Qhp = 35,5 МДж/м3 и ррасч = 0,73 кг/м3, сжигаемого с холодным
(0 °C) воздухом при расходе воздуха L = aL0 = 10,2 м3/м3 газа, что соответству-
ет а = 1,05. Графики на рис. 7.18 и 7.20 построены для холодного (0 °C) сжи-
женного газа (пропана) с QHP = 88,84 МДж/м3 и ррасч =2,03 кг/м3, сжигаемого с
холодным (0 °C) воздухом при L = 26,1 м3/м3 газа, что соответствует а = 1,05.
Для всех графиков принято противодавление в камере сгорания от 5 до 10 Па.
7.2.3. Горелки дутьевые унифицированные типа ГДУВ
Горелки типа ГДУВ, разработанные Теплопроектом, предназначены для
сжигания газообразного топлива с теплотой сгорания от 7,65 до 9,0 МДж/м3
в промышленных печах, сушилах и топках технологических установок. Га-
зовое сопло снабжено сменными наконечниками, изготовленными в трех
исполнениях с целью получения факелов различной длины. Для закрутки
потока воздуха наконечники сопла в первом и втором исполнении снабже-
ны лопатками, установленными под углом 30° к оси горелки. Для горелок
первого варианта исполнения высота лопаток равна ширине кольцевого за-
зора между корпусом горелки и цилиндрическим корпусом наконечника со-
пла. Для горелок второго исполнения высота лопаток составляет 2/3 шири-
ны кольцевого зазора.
Наконечник сопла в первом исполнении обеспечивает многострунную
подачу газа через пять отверстий в закрученный поток воздуха и образова-
ние короткого факела.
Во втором исполнении обеспечивается подача газа через одно отверстие,
расположенное в центре наконечника, в закрученный поток воздуха и обра-
зование факела средней длины.
349
Конструктивные размеры (мм)* и характеристики горелок для природного
Параметр | гнп-: 1 | ГНП-2 | ГНП-3 | ГНП-4
Размеры, мм
D 25 33 45 55
Di 36 41 68 80
d2 90 100 130 150
D3 120 130 160 185
D< 45 60 80 90
d5 70 90 115 135
D6 45 58 82 98
d 14 14 14 18
di 14 14 14 14
H 80 90 110 120
Hi 110 120 150 170
H2 80 90 115 130
H 10 10 12 12
L 180 205 260 30
I 45 50 55 75
n 4 4 4 4
Для природного газа
d2 %" 3/4" Г' 1"
d3 5,5 7,0 10,0 13,5
d< 3,2 4,2 4,8 6,6
Число отверстий n1 4 4 6 6
Для сжиженного газа
d2 Vi" W %" %"
d3 4,5 5,8 8,0 9,5
d4 2 2,8 3,4 3,7
Число отверстий n. 4 6 8 10
Масса горелки, кг 6,6 7,8 14,4 22,0
Тип сопла А БАБ А Б А Б
Длина факела, мм** 230 360 264 330 420 480 550 Нет св.
* Кроме указанных особо.
** Длина факела природного газа при давлении газа перед горелкой 4 кПа.
350
Таблица 7.6
газа низкого давления типа ГНП (рис. 7.15)
| ГНП-5 | ГНП-6 | ГНП-7 | ГНП-8 | ГНП-9 ‘
73 92 110 128 142
106 131 151 175 188
170 200 225 255 255
205 235 260 290 290
130 130 150 170 180
185 185 220 250 270
132 132 158 182 200
18 18 18 18 18
18 18 18 23 23
140 160 170 200 200
225 225 260 290 320
175 175 210 240 260
14 15 16 16 16
362 397 453 515 568
90 105 120 135 145
4 8 8 8 8
Для природного газа
Р/4" 1Н" 2" 2'Л" 2'Л"
16,0 20,0 24,0 28,0 31,0
7,8 9.6 11.8 13,5 15,5
6 6 6 6 6
Для сжиженного газа
Г' Р/4" 2" 2W 2W
13,0 16,0 20,0 23,0 25,0
6,4 8,0 9,0 10,6 12,0
6 6 6 6 6
37,0 43,0 58,0 81,0 96,0
А Б А Б А Б А Б А Б
1740 2060 1680 1990 1300 Нет св. 1 140 1660 2270 2700
351
Рис. 7.16. Пропускная способность по газу горелок типа ГНП для природного газа с
многострунным наконечником
Рис. 7.17. Пропускная способность по газу горелок типа ГНП для природного газа с од-
ноструйным газовым соплом
352
Рис. 7.18. Пропускная способность по газу горелок типа ГНП для сжижеииого газа: а —
с миогоструйным наконечником; б — с однострунным газовым соплом
Рис. 7.19. Давление воздуха перед горелками типа ГНП для природного газа
353
Основные размеры н технические характеристики горелок типа ГДУВ
Параметр Вариант исполнения и типоразмер горелки
ГДУВ-В1
0,16 0,25 | 0,40 | 0,63 1 1.0 | 1,6 1“ | 4,0 0,16 1 °'2S 1
Размеры, мм
1" 1" г1г" Г/2" 3" 4" 5" 6" 1" 1"
£>2 50 55 80 100 125 150 200 250 50 55
£>з 50 63 80 100 125 160 200 250 50 63
£>< 110 130 150 170 200 225 280 335 110 130
£> 98 117 128 149 170 194 232 323 98 117
1л 43 43 43 41 41 40 50 50 43 43
Н 105 117 129 146 176 259 261 295 105 43
dr Номинальная 4,1 5,4 7,1 9,0 11,5 14,25 17,75 — 19,5 20,5
тепловая мощность, МВт 0,187 0,288 0,466 0,756 1,152 1,862 2,988 1,946 0,187 0,288
Номинальный
расход газа, м3/ч Номинальное 18,7 28,8 47,1 75,6 115,2 186,0 298,8 191 18,7 28,8
давление газа, кПа 4,41 3,2 4,3 4,3 4,2 4,3 4,3 1,715 2,94 2,2
Номинальный
расход аоздуха, м3/ч 190 288 470 756 1152 1872 2988 1910 180 288
Номинальное
давление воздуха, кПа Коэффициент расхода воздуха на злз 1,7 1,9 1,5 1,5 1,5 1,5 0,83 2,45 1,4
расстоянии 2700 мм от выходного сечения туннеля 1,04 1,04 1,04 1,04 1,04 1,04 1,04 1,04 1,04 1,04
Минимальная
тепловая мощность, кВт Коэффициент рабочее о 28 48 78 126 192 310 498 649 33 52
регулирования по тепловой мощности 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 3,0 5,6 5,5
Длина факела, мм 400 — 600 — — 1000 — 1100 600 —
Удельная
металлоемкость, кг, кВт 0,15 0,09 0,09 0,075 0,064 0,07 0,038 — 0,15 0,09
354
Таблица 7.7
(рис. 7.21)
Вариант исполнения и типоразмер горелки
ГДУВ-В2 ГДУВ-ПЗ
| 0,40 | 0,63 | 1,0 | 1,6 | 2,5 | 4,0 ~Ц?6 | 0,25 | 0,40 | 0,63 | 1,0 | 1,6 | 2^ | 4^
172" 1*/2" 3" 4" 5" 6" 1"
80 100 125 150 200 250 50
80 100 125 160 200 250 50
150 170 200 225 280 335 ПО
128 149 170 194 232 323 98
43 41 41 40 50 50 43
129 146 176 259 261 295 105
22,8 24,5 30 34,6 41,2 — 20
0,466 0,756 1,152 1,862 2,988 1,931 0,193
1" 1'/2" 1'/2" 3" 4" 5" 6"
55 80 100 125 150 200 250
63 80 100 125 160 200 250
130 150 170 200 225 280 335
117 128 149 170 194 232 323
43 43 41 41 40 50 50
117 129 146 176 259 261 295
21,8 243 30,0 31,3 37,6 44.7 —
0,288 0,480 0,756 1,152 1,862 2,988 1,94
47,1 75,6 115,2 186,0 298,8 191 18,7
2,5 2,5 2,2 2,5 2,5 1,47 1,4
28,8 47,1 75,6 115,2 186,0 298,8 191
1,35 1,3 1,35 1,3 1,3 1,3 0,8
470 756 1152 1872 2988 1910 198
288 470 756 1152 1872 2988 1910
1,862 1,3 1,3 1,3 1,3 1,617 2,25
0,5 0,44 0,5 0,5 0,5 0,5 0,44
1,04 1,04 1,04 1,04 1,04 1,05 1,04
1,04 1,04 1,04 1,04 1,04 1,04 1,05
84,7 137 209 332 543 644 39
58 96 151 230 388 598 808
5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 3,0 5,0
5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 2,4
800 — — 1100 — 1100 800
1050 — — 2000 — 2300
0,09 0,075 0,064 0,07 0,038 — 0,15
0,09 0,09 0,075 0,64 0,07 0,038 —
3SS
Рис. 7.20. Давление воздуха перед горелками типа ГНП для сжиженного газа
Рис. 7.21. Горелки типа ГДУВ: 1 — шайба дроссельная; 2 — сопло газовое; 3 — сменный
наконечник; 4 — корпус; 5 — сопло газовоздушное; 6 — плита фронтовая
356
В третьем исполнении газ подается через одно центральное отверстие в
наконечнике в параллельный поток воздуха и образует наиболее длинный
факел. Корпус горелки является воздушной камерой.
Разработано восемь типоразмеров горелок, общий вид которых показан
на рис. 7.21, а технические характеристики приведены в табл. 7.7.
При работе горелки по первому варианту исполнения центральное от-
верстие может выполнять роль смотрового или запального канала.
7.2.4. Горелки радиационные типов ГР и ГРВ
В радиационных плоскопламенных горелках типа ГР, разработанных
ВНИИМТ и Стальпроектом, плоский разомкнутый факел создается благо-
даря закручиванию газа и воздуха. Закручивание воздуха происходит вслед-
ствие тангенциальной его подачи в корпус горелки через прямоугольный
патрубок, а закручивание газа — выдачей его через сопло с косыми проре-
зями. Для создания плоского факела применяют также горелочный камень
Рис. 7.22. Радиационные горелки типа ГР
357
Конструктивные размеры радиационных горелок типа ГР (рнс. 7.22)
Параметр Обозначение горелки
ГР-60-В/Н | ГР-85-В/Н | ГР-125-В/Н | ГР-175-В/Н |
Номинальная тепло- производительность, кВт 70 100 145 200
Размеры, мм:
В 3;5;7 3; 5;7 3; 5 3;5
D 39 46 54 63
£>i 18 22 26 29
d2 65 65 75 90
£>з 90 90 100 120
Z>4 НО 130 130 150
d5 140 160 160 185
d 14 14 14 18
d\ 12 12 12 14
H 3-6 3-8,5 4,5-11 4-15,5
Hi 340 375 440 495
н2 147 150 170 175
H3 95 95 НО 111
h 20 20 20 21
hi 15 15 15 17
h2 14 14 15 15
L 440 440 440 440
Li 150 160 190 210
L2 150 175 175 200
L3 29 35 40 49
1 380 380 380 380
h 110 ПО 150 150
Число отверстий:
m 4 4 6 6
n 4 4 4 4
«1 4 4 4 4
Масса горелки, кг 39,4 44,7 55,0 66,6
358
Таблица 7.8
Обозначение горелки
| ГР-25О-В/Н | ГР-35О-В/Н | ГР-500-В/Н | ГР-750-В/Н | ГР-1050-В/Н | ГР-1500-В/Н
290 400 580 850 1200 1750
3;5 3;5 3; 5; 7 3; 5; 7 3;5;7 5; 7
79 93 108 130 155 195
44 50 65 76 94 128
100 110 130 150 170 200
130 140 160 185 205 235
170 200 225 280 280 395
205 235 260 315 315 435
18 18 18 18 18 23
14 14 14 18 18 18
6-21 6-22 8-25 12-36 11-32 10-45
540 575 660 745 880 980
184 193 209 240 265 300
113 113 119 139 151 153
23 23 24 24 26 28
17 19 19 22 22 22
15 15 15 17 17 19
550 580 600 620 620 750
240 290 330 328 330 350
225 250 325 400 450 500
59 70,5 85 100 120 147
490 520 540 560 560 690
200 240 250 250 250 250
6 8 8 8 12 12
4 8 8 8 8 12
4 4 4 4 4 8
88.6 110,0 125,0 153,0 207,0 276,0
359
специальной формы с горелочным туннелем в виде криволинейного диффу-
зора. Благодаря этому плоский факел равномерно обогревает горелочный
камень и прилегающие к нему участки кладки, что обеспечивает равномер-
ный и интенсивный нагрев металла. Горелка предназначена преимуще-
ственно для установки в подвесном своде.
Радиационные плоскопламенные горелки типа ГР предназначены для
сжигания холодных природного, коксового и смешанных газов. Воздух мо-
жет быть нагрет до 400 °C. Разработано 10 типоразмеров горелок номиналь-
ной теплопроизводительностью от 70 до 1750 кВт. Номинальная теплопро-
изводительность определена при а = 1,05, давлении холодного воздуха пе-
ред горелкой 2,5 кПа и давлении газа перед горелкой 3 кПа для газов с Q? <
< 19 МДж/м3 и 5 кПа для природного газа.
Пределы регулирования горелок с сохранением плоского пламени со-
ставляют 1:4 от номинала. Горелки могут работать с а = 0,8-2,0.
Радиационные плоскопламенные горелки типа ГР показаны на рис. 7.22,
а их конструктивные параметры приведены в табл. 7.8.
Горелка состоит из литых деталей. С помощью верхнего фланца она опи-
рается на металлоконструкции на своде печи, а горелочный камень подве-
шивается к горелке.
В обозначении горелки буквы означают ее индекс, цифры — соответ-
ственно характеристику типоразмера, ширину и через косую — длину про-
рези для газа в газовом сопле. Например, ГР-500-5/15 означает: горелка ра-
диационная номинальной теплопроизводительностью 580 кВт с прорезями
в газовом сопле шириной 5 и длиной 15 мм. В горелках для природного газа
вместо размеров прорези ставят букву П, например, ГР-500 П.
Выбор горелки состоит в определении ее типоразмера и размера проре-
зей для газа в газовом сопле.
Для природного газа типоразмер горелки выбирают по графикам (рис.
7.23, а и б) в зависимости от расхода газа и его давления перед горелкой.
Для других газов типоразмер горелки выбирают по графикам (рис. 7.23,
виг) в зависимости от расхода воздуха и его давления перед горелкой. Гра-
фики построены для холодного (20 °C) воздуха. Для подогретого воздуха
типоразмер горелки следует выбирать по расчетному количеству воздуха,
определяемому, как и для горелок типа “труба в трубе”, по формуле 7.1. За-
тем по графикам (рис. 7.24) для выбранной горелки в зависимости от харак-
теристики сжигаемого газа и его давления перед горелкой определяют дей-
ствительное проходное сечение газовых прорезей Fnp.
Длина прорезей (мм) для газа определяется по формуле Н - FI(mB) + h,
где т — количество прорезей в газовом сопле, указанное для каждого типо-
размера горелки в табл. 7.8; В — ширина прорезей, мм (В следует брать из
ряда значений, указанных для каждого типоразмера горелки в табл. 7.8);
h — высота зубцов резьбы, равная 1,1 мм для горелок ГР-60, ГР-85 и 1,65
мм для остальных типоразмеров горелок.
360
Давление газа перед горелкой, кПа
Давление воздуха перед горелкой, кПа
Рис. 7.23. Пропускная способность горелок типа ГР: по газу: а — ГР-60 П - ГР-250 П; б
— ГР-350 П - ГР-1500 П; по воздуху: в — ГР-60 - ГР-250; г — ГР-350 - ГР-1500
Если величины Qhp или отличаются от принятых на рис. 7.24, расчет
следует вести по величине QS /у[Рог .
Если принятая теплопроизводительность горелки отличается от номи-
нальной, найденную по графикам (см. рис. 7.24) величину действительного
361
1600
«й/и Давление газа перед
тВ(Н - h), мм горелкой, кПа
Рис. 7.24. Действительное проходное сечение Гор газовых прорезей для горелок типа ГР:
-- — «п. л__ гр.350-ГР-1500
Роп
кг/м3
1,17
1,07
0Д6
036
0,76
1,07
1200 sw
F - тВ(Н - Ю, мм2
Давление газа перед
горелкой, кПа
ГР-60-ГР-250; 6 —
Номер
кривой
QH₽-
МДж/м3
535
735
930
10,90
1235
17,10
Номер
кривой
5,41
7,30
939
11,76
1439
1634
10
11
12
е«₽.
МДж/м’
1435
17,10
2635
34,00
34,95
3730
Р0о3
кг/м3
0,63
0,48
031
032
0,77
0,78
18,45
24,68
3438
37,53
39,81
42,13
К0»ИТук1"В"«Р““'Ры("",Рда““’“"“‘П,РЫ,0К
Обозначение! Тепловая
горелки ! мощность, кВт
ГРВ-85П-
ГРВ-175П
ГРВ-250П
ГРВ-350П
100
200
300
395
типа ГРВ (рис. 7-25)
380*425 12x1 Ю4 22
500 562 15x1 150 29
546 603 20X1 176 44
580 645 25x1 212_50_
362
Рис. 7.25. Радиационные горел-
ки типа ГРВ: Z — корпус; 2 —
конфузор; 3 — газовая труба; 4
— газовое сопло; 5 — патрубок
первичного воздуха; 6 — труба
вторичного воздуха; 7 — газо-
вый патрубок
Таблица 7.10
Технические характеристики горелок типа ГРВ
Параметр Размер- 1 ность | ГРВ-85П | Типоразмер горелки
ГРВ-175П | ГРВ-250П | | ГРВ-350П
Номинальный расход газа м3/ч 10 20 30 40
Номинальный расход возду- ха: первичного м3/ч 85 177 279 375
вторичного 14 22 24 28
Номинальное давление перед горелкой- газа кПа 5,9 3,05 2,8 4,0
первичного воздуха 1,63 1,3 1,65 1,86
вторичного воздуха 5,2 3,8 0,4 0,175
Коэффициент расхода возду- 1,05 1,05 1,06 1,06
ха при номинальной нагрузки
Коэффициент рабочего регу- 4,68 4,78 5,0 4,9
лирования Коэффициент предельного 5,8 5,8 6,2 5,9
регулирования
363
40
Давление газа, кПа
Давление воздуха, кПа
Давление воздуха, (горелки ГРВ-350П, 250П) кПа
Давление воздуха (горелки ГРВ-85П, 175П), кПа
Рис. 7.26. Зависимость расхода газа (в), первичвого (/5) и вторичного (в) воздуха от дав-
ления этих сред перед горелкой ГРВ: 1 — горелка ГРВ-85П; 2 — ГРВ-175П; 3 — ГРВ-
250П; 4— ГРВ-350 П
364
проходного сечения газовых прорезей надо умножить на отношение приня-
той и номинальной теплопроизводительностей.
С целью расширения диапазона регулирования тепловой мощности го-
релок ГР, при котором они работают в режиме разомкнутого факела, осо-
бенно в низкотемпературных печах, ВНИИМТ и Стальпроект разработали
модернизированный вариант горелок с подачей вторичного воздуха по от-
дельному каналу в ту часть корневой зоны факела, где имеется обогащенная
смесь и недостаток окислителя.
Расход вторичного воздуха составляет от 7 до 14 % от общего расхода
воздуха, подводимого в горелку, причем с уменьшением тепловой мощнос-
ти и размера горелок доля вторичного воздуха увеличивается.
Общий вид горелки типа ГРВ с расширенным диапазоном регулирова-
ния показан на рис. 7.25. Конструктивные размеры горелок типа ГРВ приве-
дены в табл. 7.9, а технические характеристики — в табл. 7.10.
Расходные характеристики горелок типа ГРВ по трактам подачи газа и
воздуха приведены на рис. 7.26.
При работе горелок типа ГРВ в низкотемпературных печах, несмотря на
низкие температуры свода и печных газов, в горелочном туннеле обеспечи-
вается надежное зажигание от дополнительного очага горения, образующе-
гося за счет подачи вторичного воздуха. Регулирование расхода вторичного
воздуха при изменении режима работы горелки не требуется.
При необходимости горелки типа ГРВ могут работать без подачи вторич-
ного воздуха, так же как горелки типа ГР.
7.2.5. Плоскопламенные горелки типа ГПП
В плоскопламенных горелках для природного газа типа ГПП, разрабо-
танных Институтом газа АН Украины и Теплопроектом, плоский разомкну-
тый факел создается закручиванием воздуха с помощью направляющего
винта с переменным шагом. Горелочный туннель для этих горелок имеет та-
кую же форму, как у горелок ГР.
Горелки типа ГПП предназначены преимущественно для установки в
арочном своде или в боковых стенах печи, что определяет систему крепле-
ния горелки и горелочного камня.
Плоскопламенные горелки типа ГПП предназначены для сжигания хо-
лодного природного газа. Воздух может быть подогрет до 500 °C.
Разработаны три серии горелок: серия Н — для газа низкого давления
(номинальное давление газа 3 кПа); серия С — для газа среднего давления
(номинальное давление газа 12 кПа) и серия В — для газа высокого давле-
ния (номинальное давление газа 70 кПа). Между собой горелки разных се-
рий отличаются только конструкцией газового сопла. Каждая серия включа-
ет семь типоразмеров горелок с номинальной пропускной способностью по
газу от 0,0014 до 0,044 м3/с. Номинальная пропускная способность по газу
365
Рис.7.27. Плоскопламеииые горелки типа ГПП: а — общий вид горелки; б-е — газовые
сопла
определена при номинальном давлении газа и давлении холодного (30 °C)
воздуха перед горелкой 3 кПа.
Пределы регулирования горелок с сохранением плоского пламени со-
ставляют 1:4 от номинальной пропускной способности по газу. Горелки мо-
гут работать с а = 0,8-2,0.
366
Таблица 7.11
Конструктивные размеры (мм)* плоскопламенных горелок типа ГПП (рис. 7.27)
Обозначение горелки D Di d2 Оз D5 Dt, d di d2 d3 h L I li Число отвер- стий Масса го- релки, кг
n 1
ГППН-1 25 40 130 34 34 160 Р/г" 2,3 3/8" — 12 105 259 24 180 — 4 9,2
ГППС-1 25 40 130 34 34 160 1W 1,5 3/8" — 12 105 259 24 180 — 4 9,2
ГППВ-1 25 40 130 34 34 160 1'6" Нет св. 3/8" — 12 105 259 24 180 — 4 9,2
ГППН-2 35 51 170 48 48 200 2" 3,3 УГ — 14 125 321 25 220 — 4 13,6
ГППС-2 35 51 170 48 48 200 2" 2,0 Vi" — 14 125 321 25 220 — 4 13,6
ГППВ-2 35 51 170 48 48 200 2" Нет св. 'A" — 14 125 321 25 220 — 4 13,6
гппн-з 50 74 240 68 68 280 130 4,6 %” 14 14 175 457 40 310 4 4 31,2
гппс-з 50 74 240 68 68 280 130 2,8 %" 14 14 175 457 40 310 4 4 31,2
ГППВ-3 50 74 240 68 68 280 130 1,85 %" 14 14 175 457 40 310 4 4 31,2
ГППН-4 75 105 260 92 105 310 170 6,6 P/4" 18 18 220 517 50 380 4 4 61,5
ГППС-4 75 105 260 92 105 310 170 4,2 14" 18 18 220 517 50 380 4 4 61,5
ГППВ-4 75 105 260 92 105 310 170 2,6 14" 18 18 220 517 50 380 4 4 61,5
ГППН-5 105 145 350 112 125 400 200 9,3 2" 18 18 240 623 60 470 8 6 112,4
ГППС-5 105 145 350 112 125 400 200 5,9 2" 18 18 240 623 60 470 8 6 112,4
ГППВ-5 105 145 350 112 125 400 200 3,7 2” 28 18 240 623 60 470 8 6 112,4
ГППН-6 140 190 395 146 150 895 225 8,2 2" 18 22 300 722 70 570 8 8 196,0
ГППС-6 140 190 395 146 150 895 225 5,2 2" 18 22 300 722 70 570 8 8 196,0
ГППВ-6 140 190 395 146 150 895 225 4,6 2" 18 22 300 722 70 570 8 8 196,0
ГППН-7 165 210 395 166 175 545 255 9,3 2И" 18 22 320 818 70 645 8 8 225,0
ГППС-7 165 210 395 166 175 545 255 5,9 2'6” 18 22 320 818 70 645 8 8 225,0
ГППВ-7 165 210 395 166 175 545 255 Нет св. 2'6" 18 22 320 818 70 645 8 8 225,0
* Кроме указанных особо.
O,O(fc25'o,o6o75 OJTOI25
0,o6o50,o6l75'0.ОТ25
0,001 0.003 0,005
0,0025 ' 0,007 5'
Давление
воздуха
перед
горелкой,
кПа
ГППН-1
ГППН-2
ГППН-3
ГППН-4
ГППН-5
ГППН-6
ГППН-7
0,005 0.015
0,01 0,02 0,03
о.'ою.'ог о,озо,'о4
Количество газа, м3/с
Рис. 7.28. Графики для выбора горелок
типа ГПП: а — для газа низкого давле-
ния; б — для газа среднего давления;
в — для газа высокого давления
Плоскопламенные горелки для природного газа типа ГПП и сопла для
них показаны на рис. 7.27, а их конструктивные размеры приведены в табл.
7.11.
Горелка состоит из литых деталей и крепится с помощью фланца к горе-
лочной плите.
Обозначение горелки состоит из букв, означающих тип горелок и серию
по давлению газа, и цифры, соответствующей номеру типоразмера. Напри-
мер, ГППС-5 означает: горелка плоскопламенная для природного газа сред-
него давления (номинальное давление газа 12 кПа), типоразмер 5 (номи-
нальная пропускная способность по газу 0,022 м3/с).
368
Выбор горелки осуществляют по графикам (рис. 7.28) в зависимости от
ее серии, заданной пропускной способности по газу и температуры подо-
грева воздуха. Сначала по правой части графика определяют необходимое
давление газа перед горелкой, а затем по левой части — необходимое давле-
ние воздуха. Графики построены для холодного прк'одного газа с QHP =
= 35,6 МДж/м3, ррасч = 0,73 кг/м3 при а = 1,05 и противодавлении
5-10 Па.
Рис. 7.29. Горелки с излучающей чашей типа ГВИЧ: а — с периферийным подводом
газа; б — с центральным подводом газа; 1 — корпус газовый; 2 — корпус воздушный;
3 — смеситель; 4 — фронтовая плита; 5 — горелочный камень
369
Таблица 7.12
Конструктивные размеры (мм)* и характеристики горелок типа ГВИЧ (рис. 7.29**)
Параметр | ГВИЧ-3 | ГВИЧ-4А | ГВИЧ-4А-02 | ГВИЧ-4А-04 | ГВИЧ-5 [ ГВИЧ-6 I ГВИЧ-6-01 | ГВИЧ-6-02 | ГВИЧ-6-03
Размеры:
D 200 300 300 300 400 400 400 400 400
Di Р/з" 70 70 70 3" 150 150 150 150
Dz W 27 27 27 1" 34 34 34 34
D3 53 76 76 76 100 140 140 140 140
DA — 130 130 130 — 225 225 225 225
d 32 48 48 48 64 86 86 86 86
dt 16 28 28 28 32 48 48 48 48
d2 7,5 12 12 12 15 22 22 22 22
d3 2,3 — -— — 4,6 — — —
d4 — 14 14 14 18 18 18 18
H 110 120 120 120 180 180 180 180 180
Hi 260 400 400 400 460 500 500 500 500
L 261 334 334 334 466 592 592 592 592
Ii 230 340 340 340 320 350 350 350 350
I — 3,0 2,0 2,0 — 6,0 4,7 4,6 3,2
h — 3,7 3,1 2,4 — 5,0 4,0 3,0 2,5
Число отверстий n — 4 4 3 — 8 8 6 6
Масса горелки, кг 22 120 120 120 90 248 248 248 248
Номинальная теплопроизво- дительность, кВт 80 116 116 116 320 440 440 440 440
Пропускная способность по газу, м3/с-103 2,2 3,3 3,3 3,3 8,9 13,0 13,0 13,0 13,0
Давление перед горелкой (кПа) при номинальной теп- лопроизводительности:
газа 5,58 3,6 12,4 28,6 4,1 3,2 6,6 21,0 66,0
воздуха 7,21 2,0 2,2 2,2 6,2 3,75 3,5 3,4 3,1
Диапазон рабочего регулиро- вания по газу. м3/с-1О3 0,4-2,2 1,9-3,3 2,0-3,3 1,9-3,3 1,8-8,9 2,8-13,0 2,8-13,0 3,1-13,0 2,6-13,0
* Кроме указанных особо ** Горелки ГВИЧ-3 и ГВИЧ-5 см рис 7 29, а, остальные — рис 7.29, б
7.2.6. Горелки с ижлучакнцей чашей типа ГВИЧ
В горелках с излучающей чашей типа ГВИЧ, разработанных
ВНИИпромгазом и Стальпроектом, плоский факел создается благодаря зак-
ручиванию газа и воздуха, проходящих в смеситель через тангенциальные
отверстия. Горелочный туннель в этих горелках имеет полусферическую,
чашеобразную форму. Сгорание газа происходит внутри горелочного кам-
ня, являющегося источником интенсивного излучения. Горелки применяют
для сводового, бокового и местного нагрева. Преимуществом горелок явля-
ется то, что их можно располагать близко друг к другу, компонуя из них из-
лучающие панели с чрезвычайно высокими тепловыми потоками. Кроме
того, окружающие горелочный камень огнеупоры не подвергаются прямо-
му воздействию факела.
Нагрев горелками с излучающей чашей является, однако, менее равно-
мерным, чем плоскопламенными горелками типа ГР или ГПП.
Горелки с излучающей чашей (рис. 7.29) предназначены для сжигания
холодного природного газа с холодным воздухом. Разработаны четыре ти-
поразмера горелок номинальной теплопроизводительностью от 80 до
440 кВт. Горелки типоразмера 4 выполнены в трех вариантах, а горелки ти-
поразмера 6 — в четырех вариантах, различающихся номинальным давле-
нием газа перед горелкой (табл. 7.12).
Горелки типоразмеров 3 и 5 выполнены с периферийным подводом газа,
а типоразмеров 4 и 6 — с центральным подводом газа.
7.2.7. Скоростные горелки типа СВП
Скоростные горелки типа СВП разработаны институтом ВНИИпромгаз
для сжигания природного газа с холодным воздухом в печах скоростного
нагрева металла.
Общий вид горелки показан на рис. 7.30, а технические характеристики
разработанной серии горелок приведены в табл. 7.13.
Горелки состоят из металлической воздухоохлаждаемой камеры горения
1, электрозапальной свечи 2 и газового сопла 3. Газ подается в камеру горе-
ния через газовое сопло, где смешивается с предварительно подогретым до
350-360 °C воздухом, прошедшим двухходовой контур охлаждения. Сгора-
ние газовоздушной смеси в основном завершается в камере горения.
Расходные и регулировочные характеристики горелок СВП-60, СВП-85
и СВП-120, работающих на предварительно подогретом воздухе, приведе-
ны на рис. 7.31.
371
Рис. 7.30. Скоростные горелки типа СВП: 1 — воздухоподводящий корпус; 2 — свеча
зажигания; 3 — газовое сопло
Таблица 7.13
Основные характеристики горелок типа СВП (рис. 7.30)
Параметр Значение параметра
СВП-60 | СВП-85 | СВП-120
Тепловая мощность, МВт 0,072 0,103 0,143
Расход газа, м3/ч 7,0 10,1 14,0
Давление газа, кПа 8,97 10,88 10,93
Расход воздуха, м3/ч 72 101 142
Температура воздуха перед горелкой, °C 360 350 350
Давление воздуха, кПа 6,37 6,57 6,66
Коэффициент расхода воздуха 1,05 1,05 1,05
Коэффициент рабочего регулирования 6,7 7 4,9
Средняя скорость продуктов сгорания иа срезе выходного отверстия горелки, м/с Конструктивные размеры 200 200 200
габариты, мм присоединительные размеры, мм: 435x250x205 490x218x240 565x250x280
газ 15 20 20
воздух диаметр газовых отверстий, мм: 49,5 65 80
центрального 2,9 3,4 4,0
периферийных количество газовых отверстий: 2,3 2,5 2,9
центрального 1 1 1
периферийных 5 5 5
диаметр выходного отверстия камеры горе- ния, мм 30 36 41,7
372
Давление газа и воздуха, кПа Давление газа, кПа
Рис. 7.31. Расходные и регулировочные характеристики горелок СВП-60, СВП-85,
СВП-120:
а - расходные характеристики по газу и воздуху:
□-СВП-60 \ -СВП-60 \
а—СВП-85 } Гг=/(Рг) д-СВП-85 }•
о-СВП-120/ •-СВП-120/
б - регулировочные характеристики Р8 =/(Рг):
□ -СВП-60 лг- СВП-85 «СВП-120
7.2.8. Горелки с переменным избытком воздуха типа ПИВ
Разработанные ВНИИпромгазом горелки типа ПИВ предназначены для
получения низкотемпературных продуктов сгорания при сжигании холод-
ного природного газа и холодного воздуха с повышенным коэффициентом
расхода воздуха.
В горелках типа ПИВ для повышения устойчивости горения предусмот-
рены:
— камера предварительного смешения части воздуха с газом;
— подача на горение подогретого воздуха после охлаждения стенки ка-
меры сгорания;
— полностью закрытая камера сгорания, из которой низкотемператур-
ные продукты сгорания выходят через систему отверстий.
Розжиг горелки и контроль горения осуществляют с помощью пилотно-
защитного устройства.
Разработано восемь типоразмеров горелок с номинальной теплопроиз-
водительностью от 69,8 до 814,1 кВт. Номинальная теплопроизводитель-
ность определяется при давлении газа перед горелкой 3 кПа, воздуха 4 кПа
и а = 2,0. При а = 2,0 диапазон рабочего регулирования составляет 1:8.
Можно повысить а до 4,0 путем снижения расхода газа от номинала.
Горелки с переменным избытком воздуха типа ПИВ показаны на
рис. 7.32, а их конструктивные размеры приведены в табл. 7.14.
Камера сгорания горелок типа ПИВ изготавливается из жаростойкой стали.
Обозначение горелки состоит из индекса типа горелки и цифры, характе-
ризующей ее типоразмер, например, горелка ПИВ-250 означает: горелка с
переменным избытком воздуха теплопроизводительностью 290,8 кВт.
373
Рис. 7.32. Горелка типа ПИВ с переменным избытком воздуха: 1 — камера сгорания; 2 — двухходовой контур охлаждения камеры сгора-
ния; 3 — периферийный конус струйно-стабилизаторного устройства; 4 — газовой сопло; 5 - камера предварительного смешения; 6 —
пилотно-защитное устройство; 7 — свечи электрозажнгання
Таблица 7.14
Конструктивные размеры (мм)* и характеристики горелок с переменным избытком воздуха типа ПИВ (рис. 7.32)
Параметр | ПИВ-60 I | ПИВ-85 | ПИВ-120 | ПИВ-170 | ПИВ-250 | ПИВ-340 | ПИВ-450 | ПИВ-700
Теплопронзводительность, кВт 69,8 98,8 139,6 197,7 290,8 395,4 523,4 814,1
Номинальная пропускная способность по газу, м3/с-103 1,94 2,78 3,89 5,56 7,78 11,11 15,28 22,22
Диапазон рабочего
регулирования по газу, м3/с-1(Г 0,25-1,94 0,36-2,78 0,49-3,89 0,69-5,56 0,97-7,78 1,39-11,11 1,94-15,28 2,78-22,22
Размеры:
D 121 133 146 168 180 200 219 245
D, 160 170 194 220 245 290 325 365
D2 %" W' %" 1" 114" 114" 114" 2"
Di 75 102 108 127 146 180 219 245
D< 190 220 245 260 305 360 420 425
DS 130 155 170 185 210 245 280 310
d 2,0 2,0 2,0 2,4 1,6 1,9 2,1 2,8
dt 7,0 8,5 10,0 12,0 13,5 17,0 18,5 23,0
d2 14 18 18 18 18 18 18 18
di 14 14 14 14 18 18 22 22
H 160 170 190 200 250 320 350 400
Hi 150 150 150 170 190 210 220 260
L 1230 1405 1525 1740 1835 1985 2180 2420
Li 1105 1285 1415 1640 1725 1895 2085 2335
L2 560 650 800 840 900 1000 ИЗО 1250
Li 135 165 170 185 220 250 350 465
I 80 75 70 70 70 65 64 60
It 22 22 25 27 30 32 37 40
Число " 12 18 24 24 72 72 72 72
отверстий 4 4 4 8 8 8 8 12 8 12 8 8 8 12
Масса горелки, кг 40 55 78 102 126 175 235 320
и? * Кроме указанных особо
Рис. 7.33. Скоростные горелки типа ПИВс: 1 — корпус; 2 — камера предварительного смешения; 3 — газовый коллектор; 4 — воздушный
коллектор; 5 — камера горения; 6 — выходное сопло; 7—диффузор; 8 — свеча дожигания; 9 — контрольный электрод
Технические характеристики горелок типа ПИВс (рис. 7.33)
Таблица 7.15
Параметр Размерность Типоразмер
ПИВс-15 I ПИВс-ЗО | ПИВс-60 | ПИВс-120 | ПИВс-250
Тепловая мощность номинальная кВт 17,5 35 70 140 275
Номинальное давление: кПа
газа — 5,2 5,2 5,2 5,0
воздух 6,5 4,8 4,8 4,8 4,7
Диапазон изменение коэффициента расхода воздуха — 1,06-2,6 — 1,05-3,2 — 1,15-3,2
Коэффициент рабочего регулирования 7,8 7 7 7 8,1
Скорость выхода продуктов сгорания м/с 200 200 200 200 200
Длина факела мм 60 300
Размеры мм
D 115 140 225 290
Dj 55 85 95 130 145
£>2 83 102 134 168 231
Оз 15 21 30 42 66
d4 33,5 45 60 89 104
d 12 14 14 18 14
dt 8 12 12 12 14
d2 14" 34" 34" 1" 1"
L 310 410 428 620 850
H 140 175 230 300 370
n 6 6 6 6 12
"I 4 4 4 4 4
Масса горелки кг 8,0 11,0 14,0 48,0 85,0
7.2.9. Горелки скоростные типа ПИВс
Горелки типа ПИВс (скоростная с переменным избытком воздуха) разра-
ботаны институтом ВНИИпромгаз и по конструкции аналогичны горелкам
типа ПИВ. Отличительной особенностью является выход продуктов сгора-
ния через одно калиброванное сопло.
Общий вид горелки приведен на рис. 7.33, а технические характеристи-
ки — в табл. 7.15.
Розжиг горелки осуществляется с помощью пилотно-защитного устрой-
ства. Смесь газа с первичным воздухом поступает из камеры предваритель-
ного смешения в камеру горения, вторичный воздух подается через отвер-
стия в диффузоре. Стабилизация горения обеспечивается в пределах диф-
фузора. Горение газовоздушной смеси осуществляется в основном в преде-
лах камеры горения. Продукты сгорания выходят из камеры горения через
калиброванное сопло. Основные паспортные данные горелок типа ПИВс
приведены в табл. 7.15.
В некоторых типоразмерах горелок ПИВс розжиг осуществляется при
помощи запальной свечи.
7.2.10. Горелки типа ГГВ
Вихревые горелки типа ГГВ разработаны институтом МосгазНИИпро-
ект и предназначены для сжигания природного газа.
Конструкция горелки предусматривает струйную подачу газа в закручен-
ный поток воздуха. Центральная труба служит для ввода запальника, а так-
же для установки форсунки при работе на мазуте.
Рис. 7.34. Горелки типа ГГВ: 1 — огневой насадок с пережимом; 2 — фланец; 3 — ло-
патки; 4 — воздушная камера; 5 — газовая камера; 6 — смотровая труба
378
Т аблица7.16
Основные характеристики горелок типа ГГВ (рис. 7.34)
Параметр I ГГВ-10 | ГГВ-25 | ГГВ-50 | ГГВ-75 | ГГВ-100 | ГГВ-150 | | ГГВ-200 | ГГВ-350 | ГГВ-500 1 Г ГВ-750
Номинальная тепловая мощ- ность, МВт 0,12 0,29 0,59 0,94/0,87 1,17 1,75/1,69 2,35/2,33 4,12/4,09 5,64/ 5,85 8,76
Номинальный расход газа, м3/ч 12 29 59 94/87 117 175/169 235/233 412/409 564/585 876
Длина факела, м 0,14 0,24 0,45 0,57 0,8 1,1 1,35 1,6 1,7 2,0
Число отверстий-сопел для выхода газа Размеры, мм’ 12/12 24/48 16/35 12/36 12/36 12/36 12/36 12/36 12/36 24/36
d 2,76/1,4 3,0/1,0 5,0/1,7 7,7/2,2 8,7/2,5 11,0/3,0 12,2/3,5 16,3/4,75 20/5,8 17,3/7,0
dt 7 12 12 12 12 12 14 14 14 14
D 68 126 152 168 192 210 270 330 386 460
Di 85 150 180 195 215 245 290 370 405 488
Dv 16 46 60 76 76 103 ПО 128 154 179
Db 62 84 115 140 160 185 218 289 346 422
L 315 514 525 603 638 725 755 930 1135 1270
h 80 80 80 80 80 80 120 80 120 120
h 70 135 160 180 200 245 230 380 445 550
h 125 210 205 250 260 290 280 348 420 435
h 100 150 145 170 190 200 220 306 325 360
Масса горелки, кг Примечания: 4,3 18 19 26 29 38 45 65 93 90
1. В числителе даны характеристики горелок при работе на газе с номинальным давлением 2 кПа, в знаменателе — с давлением 30 кПа.
2. Номинальное давление воздуха 1,6 кПа.
3. Номинальная тепловая мощность ГГВ-150, согласно испытаниям, достигается при давлении газа 2,8 кПа и воздуха 2,3 кПа.
§
Общий вид горелки типа ГГВ показан на рис. 7.34, а технические харак-
теристики и основные размеры горелок приведены в табл. 7.16.
Горелки могут работать на газе низкого и среднего давления (2,0 и
30 кПа) при соответствующем изменении числа и диаметра газовыпускных
отверстий, просверленных в один ряд. Газ поступает в поток воздуха под
углом 90° от центра к периферии. Крутка воздуха осуществляется лопатка-
ми, приваренными к наружной поверхности газового коллектора под углом
45°.
Чугунный огневой насадок создает пережим потока, повышая устойчи-
вость горения. Болтовое соединение воздушной камеры позволяет по-раз-
ному ориентировать между собой газовый и воздушный патрубки, а также
производить при необходимости осмотр и ремонт внутренней части горел-
ки без демонтажа ее с фронтового листа.
В качестве стабилизатора пламени служит керамический цилиндричес-
кий туннель с внезапным расширением. Горелки обеспечивают полное сжи-
гание газа при коэффициенте расхода воздуха 1,03-1,04. Коэффициент ра-
бочего регулирования у основной серии горелок находится в диапазоне
4,3-4,5, а у горелок ГГВ-25 и ГГВ-500 — 6,2-6,3.
7.2.11. Горелки с переменным избытком воздуха типа ГТПЦ
Горелки типа ГТПЦ разработаны НПО ЦНИИТмаш для сжигания при-
родного газа с холодным и подогретым до 350 °C воздухом. Общий вид го-
релки показан на рис. 7.35.
Горелки типа ГТПЦ состоят из корпуса / для подвода первичного возду-
ха, центральной трубы 2 для подвода вторичного воздуха, оканчивающейся
сменным соплом 3, кольцевого газового канала 4 с выходными соплами 5,
перфорированного насадка б с отверстиями для истечения первичного воз-
духа в горелочный туннель 7.
Газ через ряд отверстий истекает в первое отделение камеры горения, где
он частично смешивается с воздухом. Газовоздушная смесь истекает через
кольцевой зазор во второе отделение камеры горения, где происходит ее
сгорание. Отверстия в воздушном конусе расположены тангенциально, что
обеспечивает закрутку воздуха и устойчивое горение в диапазоне регулиро-
вания по расходам газа и воздуха.
Вторичный воздух истекает в туннель из воздушного сопла и позволяет
увеличить скорость течения продуктов горения для создания необходимой
рециркуляции печных газов в рабочем пространстве печи.
Воздушное сопло является сменным для четырех значений давления вто-
ричного воздуха, что позволяет расширить диапазон скоростей продуктов
горения в смеси с вторичным воздухом и, соответственно, кратности рецир-
куляции печных газов.
380
Воздух!
кГаз
Рис. 735. Общий вид горелки типа ГТПЦ с переменным избытком воздуха: 1 — корпус;
2 — центральная труба; 3 — сменное сопло; 4 — газовый канал; 5 — газовое сопло; 6 —
насадка; 7— горелочный туннель
Таблица 7.17
Основные размеры горелок типа ГТПЦ (рис. 7.35)
Параметр | Типоразмер горелки
ГТПЦ-2 I ГТПЦ-3 | ГТПЦ-4 | ГТПЦ-5 | ГТПЦ- 7 |ГТПЦ-1О
Размеры, мм:
L 615 720 1010
L, 170 190 229
l2 215 260 430
L, 290 330 410
h 270 320 382
D 150 170 200
Dt ПО 150 170
d2 90 НО
d 16 16 16
di 12 16 16
d2 12 12 12
Число отверстий:
n 4 8
"1 4 4
П2 4
Масса горелки, кг 65,0 80,0 135,0
381
Таблица 7.18
Технические характеристики горелок типа ГТПЦ
Параметры Типоразмер горелки
ГТПЦ-2 ГТПЦ-3 | ГТПЦ-4 | ГТПЦ-5 | ГТПЦ-7 | ГТПЦ-10
Номинальная тепловая 205.6 304.4 409.4 511.5 714.9 1017
мощность, кВт
Номинальный расход 20 30 40 50 70 100
газа, м3/ч
Номинальное давление 3.14 3,13 2,90 3,04 3,04 3.28
газа, кПа
Расход вторичного воздуха, м3/ч 60 90 120 150 225 300
При коэффициенте расхода воздуха а^М Давление вторичного
воздуха, кПа:
I сопло 3,19 3,38 3,40 3,53 3,72 3,43
П сопло 6,86 6,94 8,00 7,64 7,35 7.64
Шсопло 19,6 17,74 19,60 17,90 19,10 19,60
IV сопло 30,9 30,38 34,30 28,42 33,80 34,30
Номинальный расход
первичного воздуха, м7ч: I сопло 145 216 285 349 505 737
П сопло 143 214 278 365 487 720
Ш сопло 144 215 277 365 492 714
IV сопло 144 215 280 400 490 730
Номинальное давление
первичного воздуха, кПа: I сопло 2,65 2,35 2,20 2,59 2,16 2,40
II сопло 2,64 2,20 2,50 2,30 2,25 2,40
Ш сопло 2,84 2,20 2,20 2,45 2,16 2,40
IV сопло 2,94 2,15 2,50 2,45 2,16 2,46
Коэффициент расхода воздуха на расстоянии 2,7 м от выходного сечения туннеля: на номинальном расходе газа* суммарный
I сопло 1,04 1,04 1,04 1,04 1,04 1,04
П сопло 1,04 1,04 1,02 1,04 1,04 1,06
Ш сопло 1,02 1,04 1,02 1,04 1,07 1,04
IV сопло 1,04 1,04 1,04 1,04 1,05 1,06
первичный
I сопло 0,74 0,75 0,72 0,72 0,74 0,75
П сопло 0,73 0,73 0,72 0,75 0,72 0,74
Ш сопло 0,74 0,74 0,72 0,75 0,72 0,74
IV сопло 0,74 0,74 0,72 0,74 0,72 0,75
382
Продолжение табл. 7.18
1 2 3 4 5 6 7
на минимальном расходе газа: суммарный I сопло 1,41 1,28 1,35 1,16 1,32 1,23
П сопло 1,32 1,28 1,35 1,30 1,32 1,38
III сопло 1,31 1,30 1,35 1,36 1,34 1,38
IV сопло 1,45 1,30 1,35 1,36 1,40 1,30
первичный I сопло 0,47 0,33 0,37 0,30 0,50 0,41
II сопло 0,54 0,34 0,47 0,35 0,50 0,48
III сопло 0,57 0,40 0,49 0,36 0,52 0,46
IV сопло 0,59 0,37 0,51 0,36 0,50 0,42
Минимальная тепловая мощность, кВт: I сопло 62,4 99,0 140.1 154,5 276,4 336,6
II сопло 77,1 100,8 158,6 165,6 280,0 362,0
III сопло 80,7 96,4 154,9 168,7 267,1 365,9
IV сопло 79,3 100,8 154,9 161,9 272,7 362,0
Коэффициент рабочего регулирования по тепловой мощности: I сопло 5,2 3,1 2,9 3,3 2,6 3,0
II сопло 4,2 3,0 2,6 3,1 2,6 2,8
III сопло 4,0 3,2 2,6 3,0 2,7 2,8
IV сопло 4,1 3,0 2,6 3,2 2,6 2,8
Длина факела, мм: I сопло 428 491 530 750 1100 1100
IV сопло 300 378 470 500 510 780
При коэффициенте расхода воздуха
Давление вторичного
воздуха, кПа: I сопло 3,33 3,58 3,40 3,72 3,92 3,43
II сопло 7,06 7,15 8,00 7,74 7,35 7,64
III сопло 19,60 17,74 19,60 17,90 19,10 19,60
IV сопло 33,03 31,85 34,30 28,80 34,10 34,30
Номинальный расход первичного воздуха, м3/ч I сопло 365 423 489 635 920 1255
II сопло 347 409 512 635 886 1280
III сопло 309 406 512 600 884 1240
IV сопло 309 412 471 615 900 1270
Номинальное давление первичного воздуха, кПа- I сопло 16,40 8,13 5,90 6,96 6,80 6,86
II сопло 17,60 7,99 9,30 6,91 7,06 6,40
III сопло 13,70 7,98 8,40 6,81 7,06 6,47
IV сопло 14,10 7,74 6,50 6,66 7,55 6,86
383
Продолжение табл. 7.18
1 2 3 4 5 6 7
Коэффициент расхода воздуха на расстоянии 2,7 м от выходного сечения туннеля: на номинальном расходе газа: суммарный I сопло 2,10 1,73 1,61 1,62 1,67 1,57
II сопло 2,07 1,70 1,70 1,62 1,60 1,63
III сопло 1,91 1,69 1,62 1,55 1,68 1,64
IV сопло 2,02 1,69 1,55 1,57 1,62 1,59
первичный I сопло 1,89 1,45 1,23 1,30 1,33 1,29
II сопло 1,79 1,40 1,33 1,30 1,30 1,31
III сопло 1,70 1,39 1,39 1,24 1,29 1,29
IV сопло 1,69 1,42 1,21 1,27 1,80 1,33
на минимальном расходе газа суммарный I сопло 5,05 4,37 4,70 4,37 5,25 4,31
II сопло 5,10 4,37 4,50 4,39 6,04 4,64
III сопло 5,11 4,27 4,50 4,50 6,00 4,49
IV сопло 5,08 4,29 4,50 4,50 5,80 4,62
первичный I сопло 2,36 2,11 2,85 2,14 3,76 1,92
II сопло 2,80 2,00 2,83 2,21 3,47 2,31
III сопло 2,80 2,00 2,82 2,06 3,51 2,23
IV сопло 2,93 2,12 2,82 2,34 3,10 2,23
Минимальная тепловая 27,5 40,3 70,1 69,9 95,8 139,0
мощность, кВт Коэффициент рабочего регулирования по 7,5 7,6 9,5 7,1 7,4 7,3
тепловой мощности Длина факела, мм: I сопло 150 214 290 300 870 930
IV сопло 107 126 260 150 270 570
Расход газа регулируется в зависимости от температуры в печи, количе-
ство первичного воздуха — в соответствии с заданным коэффициентом рас-
хода воздуха. Количество вторичного воздуха на всех режимах остается по-
стоянным.
Разработанный горелочный ряд содержит пять типоразмеров устройств
тепловой мощностью от 0,2 до 1,0 МВт. Основные размеры горелок приве-
дены в табл. 7.17, а технические характеристики — в табл. 7.18.
384
7.2.12. Горелка ГД-1
Горелка ГД-1, разработанная НПО Союзпромгаз и Стальпроектом
(рис. 7.36), предназначена для отопления колпаковых печей природным
газом с воздухом, подогретым до 300 °C в рекуперативно-эжекторном уст-
ройстве.
Таблица 7.19
Технические характеристики горелки ГД-1 (рис. 7.36)
Параметр | Размерность | Величина
Расход газа:
максимальный м3/ч 9
минимальный м3/ч 1,3
Расход воздуха:
максимальный м/ч 106
минимальный м3/ч 15
Коэффициент расхода воздуха — 1,05
Температура подогрева воздуха °C 300
Максимальное давление перед горелкой:
газа кПа 5,5
воздуха кПа 3,0
Пределы регулирования — 7:1
385
Горелка состоит из корпуса 1, наружной 2 и внутренней 3 труб. Природ-
ный газ проходит по щели между наружной и внутренней трубами и через
систему отверстий поступает в камеру смешения 4. В эту же камеру через
перфорированный диффузор 5 подается подогретый воздух, проходящий в
пространстве между корпусом и наружной трубой. Внутренняя труба слу-
жит гляделкой 6 и может быть использована для розжига горелки перенос-
ным запальником.
Технические характеристики горелки ГД-1 приведены в табл. 7.19.
7.3. ГОРЕЛКИ С ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫМ СМЕШЕНИЕМ
7.3.1. Инжекционные горелки типа Н
Инжекционные горелки типа Н, разработанные Стальпроектом, предназ-
начены для сжигания доменного и смеси коксового и доменного газов с
0нр= 3,75-9,20 МДж/м3. Горелки этого типа работают на холодном воздухе и
холодном или подогретом (для i азов с QHP < 5,85 МДж/м3) газе до 300 °C.
Разработано 20 типоразмеров горелок с диаметром носика от 15 до
235 мм.
Инжекционные горелки типа Н, выполняемые из литых деталей, показа-
ны на рис. 7.37, их конструктивные размеры приведены в табл. 7.20.
Горелки с с?нг < 75 мм (рис. 7.37, а, в) выполняют с неводоохлаждаемыми
носиками. Их крепят на фланце к облицовке печи. Горелки с dur > 75 мм
(рис. 7.37, г) выполняют с разъемным корпусом, водоохтаждаемым носиком
и специальным кронштейном для крепления к каркасу печи. При Jirs: 37 мм
(рис 7.37, а) газовое сопло присоединяют на резьбе, в остальных горел-
ках — на фланце Газопровод к горелкам с dHr < 56 мм (рис 7.37, а, б) кре-
пят на резьбе, к остальным горелкам — на фланце
Для присоединения газопровода к горелкам с dur > 56 мм (рис. 7.37, е, г)
разработана серия колен. Установка горелки типа Н с коленом показана на
рис 7 38. Колена для инжекционных горелок показаны на рис. 7.39, а их
конструктивные размеры приведены в табл 7.21
Обозначение горелки состоит из индекса типа горелки, цифры, обознача-
ющей диаметр носика горелки (мм), и через косую — цифры, обозначаю-
щей диаметр газового сопла dr (мм) Например, обозначение инжекционной
горелки И 75/31 означает инжекционная горелка типа И для холодного воз-
духа и холодного или подогретого га?а низкой теплоты сгорания, имеющая
диаметр носика 75 мм и диаметр газового сопла 31 мм
Выбор типоратмера инжекционной горелки типа Н осуществляется по
Iрафику (рис 7.40) График построен для горелки с dHr = 100 мм. Для горе-
лок с другими значениями dnr пропускную способность по газу вычисляют
умножением величины, полученной по графику (см. рис. 7.40), на попра-
вочный коэффициент (см. табл. 7.22).
386
Рис. 7.37. Инжекционные горелки типа Н: а — </я г = 15+37 мм; б — dsr = 42+56 мм; в —
dn г = 65+75 мм; г — d* г = 86+235 мм
387
£
H21/Jr
H24/<
H28/dr
H32/Jr
H37/Jr
H42/Jr
H48/J,
H56/Jr
H65/Jr
H75/dr
H86/dr
H100/dr
Hl 16/dr
H134/Jr
H154/Jr
Н178Я
H205/J,
H235/dr
21
28
32
37
42
48
56
65
75
100
116
134
154
178
205
235
5,5-13,0
6,5-14,5
8,5-19,5
10,0-22,5
13-29
15-34
17-40
23-52
27-61
31-71
36-82
48-109
55-126
64-144
60
80
80
80
100
100
120
120
140
140
220
260
300
350
410
470
490
510
21
24
35
40
86
86
* Кроме указанных особо.
32
37
42
56
75
86
100
116
134
154
178
205
235
50
55
65
70
85
95
105
120
135
155
175
200
230
260
147
147
147
175
175
210
210
235
300
300
335
435
435
160
160
180
180
210
240
240
350
350
200
200
220
220
250
285
285
340
395
395
1" M12 —
1" M16 —
1%" M16 —
M16 —
M16 —
M16 —
M16 —
M16 —
M16
M16
W
l6"
W
75
75
100
100
125
150
150
200
250
%"
17
22
120
140
140
140
160
160
180
180
210
210
145
150
200
200
250
250
280
80 —
100 —
100 —
100 —
120 —
120 —
140 —
140 —
170
170
40
20
130
130
160
160
160
195
195
195
260
260
275
250
50
55
70
70
24
28
28
305
330
420
420
470
610
610
340
375
420
480
530
600
760
845
990
1110
1250
1435
1595
1840
2120
2365
300
335
425
460
530
660
745
185
255
290
380
435
550
640
805
40
40
40
55
55
70
70
100
100
200
200
240
240
280
280
300
300
110
110
114
114
114
142
142
142
275
190
190
220
260
260
280
280
48
48
52
52
56
130
130
160
160
200
200
220
90
90
110
110
150
150
170
170
55
55
65
65
65
12
12
6,3
9,5
10,6
14,0
17,0
27,4
97,5
128
190
258
343
500
531
Рис. 7,38. Установка инжекционной горелки типа Н с коленом: 1— колено; 2— горелка
типа Н; 3 — горелочный туннель
Рис. 7.39. Колена для инжекционных горелок
Т аблица7.21
Конструктивные размеры (мм) колен для инжекционных горелок (рис. 7.39)
4, г D Di £>2 d h L £i £2 I Число отвер- стий n Масса коле- на, кг
65; 75 75 160 200 18 20 310 150 470 180 4 20
86; 100 100 180 220 18 22 360 180 520 190 8 25
116 125 210 250 18 22 390 200 550 200 8 31
134; 154 250 240 285 23 24 420 210 580 210 8 54
178 200 295 340 23 26 500 240 660 300 8 73
205; 235 250 350 395 23 28 600 325 760 325 12 101
270 300 395 435 23 28 620 325 780 325 12 142
Примечание. Каждое колено выполнено в двух вариантах: а = 12° и а = 20°.
389
Давление газа перед горелкой, кПа
Рис. 7.40. Пропускная способность по газу инжекционной горелки типа Н с диаметром
носика dm = 100 мм при а = 1,05 (цифры на кривых Qf, МДж/м’)
Т аблица7.22
Поправочный коэффициент для определения пропускной способности инжек-
ционных горелок
d„ г, мм Поправоч- ный коэффи- циент 4г,мм Поправоч- ный коэффи- циент dH г, мм Поправоч- ный коэффи- циент
15 0,0225 42 0,176 116 1,35
18 0,0324 48 0,230 134 1,80
21 0,0441 56 0,314 154 2,37
24 0,0576 65 0,422 178 3,17
28 0,0784 75 0,562 205 4,20
32 0,102 86 0,740 235 5,52
37 0,137 100 1,00 270 7,29
Необходимый диаметр газового сопла в зависимости от выбранного ти-
поразмера горелки и характеристик применяемого газа можно определить
по табл. 7.23. Диаметры газовых сопел рассчитаны для сжигания газа с
а = 1,05 при давлении в камере сгорания не более ± 20 Па.
390
Таблица 7.23
Диаметры газовых сопел (мм) для инжекционных горелок типа Н
4.Г.ММ Холодный (20 °C) газ с теплотой сгорания, МДж/м3 Подогретый до 300 °C газ с тепло- той сгорания, МДж/м3
3,75 4,10 5,05 | 5,45 5,85 6,25 6,65 7,10 | 7.55 | 1 7’95 1 8,40 1 8,80 | | 9,20 3,75 1 4’i0 1 5,05 | i 5,45 1 5,85
15 8 7,7 6,8 6,4 6 5,8 5,5 5,2 4,8 4,6 4,4 4,2 4 9,2 8,8 7,7 7,4 7
18 9,8 9,2 8 7,7 7,2 6,8 6,4 6,2 5,8 5,5 5,2 5 4,8 И 10,5 9,2 8,8 8,5
21 11 5 11 9,5 9 8,5 8 7,5 7 7 6,5 6 6 5,5 13 12,5 11 10,5 10
24 13 12,5 10,5 10 9,5 9 8,5 8 8 7,5 7 7 6,5 14,5 14 12,5 12 11,5
28 15 14,5 12,5 11,5 11 10,5 10 9,5 9 8,5 8,5 8 7,5 17 16,5 14,5 14 13
32 17,5 16,5 14 13,5 13 12 11,5 11 10,5 10 9,5 9 8,5 19,5 19 16,5 16 15
37 20 19 16,5 15,5 15 14 13,5 12,5 12 11,5 11 10,5 10 22,4 21,5 19 18 17,5
42 23 22 19 18 17 16 15 14,5 13,5 13 12,5 12 11 26 25 22 21 20
48 26 25 21,5 20 19 18 17,5 16,5 15,5 15 14 13,5 13 29 28 25 24 23
56 30 29 25 24 22,5 21 20 19 18 17,5 16,5 15,5 15 34 33 29 27 26
65 35 34 29 28 27 25 24 22 21 20 19 18 17 40 38 34 32 31
75 41 39 33 31 30 29 27 25 24 23 22 21 20 46 44 39 37 35
86 47 45 38 36 34 32 31 29 28 27 25 24 23 52 50 45 42 40
100 54 52 45 42 40 38 36 34 32 31 29 28 27 61 59 52 49 47
116 63 60 52 49 46 44 42 40 38 36 34 32 31 71 68 60 57 55
134 73 69 60 56 53 50 48 45 43 41 39 37 36 82 79 69 66 63
154 84 80 69 66 62 59 56 53 50 48 45 43 41 94 91 80 76 73
178 97 92 79 75 71 67 64 61 58 55 52 50 48 109 104 92 88 84
205 111 105 91 86 82 78 74 70 67 64 61 58 55 126 121 105 100 97
235 128 121 105 100 94 89 85 80 76 73 70 67 64 144 138 121 111
7.3.2. Инжекционные горелки типа П
Инжекционные горелки типа П, разработанные Стальпроектом, предназ-
начены для сжигания доменного и смеси коксового и доменного газов с
Qf = 3,75-8,40 МДж/м3. Горелки могут работать на подогретом воздухе и на
холодном или подогретом газе.
Разработано одиннадцать типоразмеров горелок с диаметром носика от
65 до 270 мм.
Инжекционные горелки типа П показаны на рис. 7.41, а их конструктив-
ные размеры приведены в табл. 7.24.
Горелки выполнены из литых деталей.
Для крепления горелок типа П к металлоконструкциям каркаса печи
применяют опорные стойки, для присоединения газопровода — колена, а
для присоединения футерованного изнутри воздухопровода — дроссельные
клапаны типа ДГ. Установка горелки типа П с опорной стойкой, коленом и
дроссельным клапаном показана на рис. 7.42.
Опорные стойки для горелок типа П показаны на рис. 7.43, а их конст-
руктивные размеры приведены в табл. 7.25.
| Bmiyt
Рис. 7.41. Инжекционная горелка типа П
Рис. 7.42. Установка инжекционной горелки типа П с опорной стойкой, коленом и дрос-
сельным клапаном: 1 — горелочный туннель; 2 — инжекционная горелка типа П; 3 —
опорная стойка; 4 — колено; 5 — дроссельный клапан; 6 — изоляция
392
Конструктивные размеры (мм)* инжекционных горелок типа П (рис. 7.41)
Обозначение горелки 4ir 4 D Di D2 D3 d dt d2 d3 d< d5
П65Я 65 14-37 170 125 360 400 3/8 75 160 200 18 18 103
П75/4 75 16-45 190 125 360 400 ЗВ 75 160 200 18 18 114.
П86/<4 86 18-50 220 200 445 490 W' 100 180 220 23 18 136
ГООСЦ. 100 22-57 260 200 445 490 Уг” 100 180 220 23 18 153
П116Ч. 116 25-67 300 250 495 540 И" 125 210 250 23 18 174
П13444
ГП54/4
134 29-77 350 300 655 705 150 240 285 25 23 200
154 33-89 410 300 655 705 %" 150 240 285 25 23 224.
II17&U 178 39-100 470 350 705 755
200 295 340 25 23 258
П205/4
П235/<4
205 44-115 490 350 705 755 1" 250 350 395 25 23 291:
235 50-132 510 350 705 755 1" 250 350 395 25 23 329
П27Щ 270 57-152 510 450 550 590 Г' 300 395 435 23 23 369
* Кроме указанных особо.
Таблица 7.24
О 1035 325 230 40 26 22 12
206,0
О 1205 325 230 40 26 22 12 8 227,0
О 1395 345 250 50 28 22 16 8 2820
О 1615 385 280 50 30 24 20 8 429,0
5 1860 385 280 50 30 24 20 8 489,0
5 2145 440 350 55 32 26 20 8 697,0
5 2475 440 350 65 32 28 20 12 920,0
О 2850 440 350 70 32 28 20 12 925,0
5 3230 465 460 70 36 28 16 12 1062,0
Рис. 7.43. Опорные стойки для инжекционных горелок типа П
Колена для присоединения газопровода к горелкам типа П применяют те
же, что и для горелок типа Н (см. рис. 7.39 и табл. 7.21).
Дроссельные клапаны для горелок типа П показаны на рис. 7.44, а их
конструктивные размеры приведены в табл. 7.26
Обозначение горелки состоит из индекса типа горелки, диаметра носика
горелки (мм) и через косую — цифры, обозначающей диаметр газового со-
пла (мм), например, П 134/55 обозначает: инжекционная горелка типа П для
подогретого воздуха и холодного или подогретого газа низкой теплоты сго-
рания, имеющая диаметр носика 134 мм и диаметр газового сопла 55 мм.
Выбор типоразмера инжекционной горелки типа П при dH г = 100 мм про-
изводят по трафику (рис. 7 45).
При dn г * 100 мм пропускную способность по газу вычисляют умноже-
нием величины, полученной по графику (см. рис. 7.45), на поправочный ко-
эффициент (см табл 7 22).
Таблица 7.25
Конструктивные размеры (мм) опорных стоек для инжекционных горелок
типа П (рис. 7.43)
<7t,,, MmJ D d 1я! * й L Z.I / /. Масса стой- ки, кг
65 94 19 250 330 24 155 230 105 180 20,0
75 ЮЗ 24 250 340 24 165 270 105 210 26,0
86 118 26 270 370 26 180 290 120 230 36,0
100 132 26 270 375 26 200 300 130 240 38,0
116 150 26 290 405 28 240 320 160 260 50,0
134 170 28 310 440 30 240 370 160 300 58,0
154 190 28 310 450 30 300 390 200 310 81,0
178 216 28 350 505 30 300 430 200 350 95,0
205 244 28 350 515 30 300 450 200 370 98,0
235 278 28 350 534 30 300 480 200 400 100,0
270 314 28 350 552 30 300 530 200 450 109,0
394
Рис 7.44. Дроссельные клапаны для инжекционных горелок типа П
Необходимый диаметр газового сопла можно определить в зависимости
от выбранного типоразмера горелки и характеристик применяемого газа и
воздуха по табл. 7.27.
Диаметры газовых сопел рассчитаны для сжигания газа с а = 0,9 и 1,0
при давлении в камере сгорания не более ± 20 кПа и сопротивления на пути
Номер кривой QP, MJU/мЗ Температура подогрева, °C Номер QS, МДж/м3 Температура подогрева, “С
газа | воздуха кривой газа | воздуха
/ 3,75 300 600 7 6,65 200 500
2 4,10 300 600 д 6,25 20 500
3 5,45 200 500 9 6,65 20 500
4 5,85 200 500 10 7,10 20 500
5 6,25 200 500 11 7,55 20 500
6 5,85 20 500 12 8,40 20 500
395
U)
£
Таблица 7.26
Конструктивные размеры дроссельных клапанов (мм) для инжекционных горелок типа П (рис. 7.44)
4г D Di d2 £>з d dt d2 H Я. h L Lx Ь Ьз I Число от- верстий n Проходное сечение при открытом кла- пане, м2 Масса клапана, кг
65; 75 125 400 360 145 20 16 18 200 130 18 520 310 230 350 30 12 0,0077 49
86; 100 200 490 445 224 25 20 23 200 150 20 610 365 275 350 40 12 0,0223 77
116 250 540 495 274 25 20 23 200 150 20 660 390 300 350 40 16 0,0388 97
134; 154 300 705 655 332 30 25 25 250 — 20 — 410 280 370 50 20 0,0537 152
178; 205; 235 350 755 705 382 30 25 25 250 — 22 — 435 305 370 50 20 0,0791 166
270 450 590 550 482 30 25 23 250 150 24 800 470 370 370 50 16 0,0137 113
Диаметры газовых сопел (мм) для инжекционных горелок типа П
3
Таблица 7.27
d^ Диаметры при температурах подогрева, °C, для газов с теплотой сгорания, МДж/м3
г. = 600, г, = 300 г, = 500,^ = 200 5=500, г, = 20
3.75 | 4,10 5,45 | 5,85 | 6,25 6,65 5,85 | 6,25 | 6,65 1 7’10 1 7,55 1 7’95 1 8,40
65 35 32 а= 1 26 24 23 21 19 18 17 а= 1 16 15 14 14
75 40 37 30 28 26 24 23 21 21 19 18 17 16
86 46 43 34 32 31 29 26 24 24 22 20 20 18
100 54 50 40 37 36 34 31 29 28 26 24 22 22
116 63 59 47 44 41 38 36 34 32 30 28 27 25
134 73 67 55 51 48 45 42 39 37 35 33 31 29
154 84 77 62 58 55 51 48 45 42 40 37 35 33
178 95 90 71 67 63 59 55 52 49 47 44 42 39
205 109 98 82 76 71 67 63 60 56 53 50 47 44
235 125 115 92 87 82 76 71 67 63 60 56 53 50
270 144 132 106 100 94 87 82 77 73 69 64 61 57
65 37 35 а =0,9 28 26 24 23 21 20 19 а = 0,9 18 17 16 15
75 43 40 32 30 28 26 24 23 22 21 19 18 17
86 50 46 37 34 32 31 28 26 26 24 22 22 20
100 57 54 43 40 37 36 32 31 29 28 26 24 24
116 67 63 50 47 44 41 38 36 34 32 30 28 27
134 77 73 58 55 51 48 45 42 40 37 35 33 31
154 89 84 67 62 58 55 51 48 45 43 40 39 37
178 100 95 76 71 67 63 59 55 52 49 47 44 42
205 115 109 87 82 76 71 67 63 60 56 53 50 47
235 132 125 98 92 87 82 76 71 67 66 60 58 , 56
270 152 144 113 106 100 94 87 82 77 73 69 67 64
7.3.3. Инжекционные горелки типа В и ВП
Инжекционные горелки типа В и ВП, разработанные Стальпроектом,
предназначены для сжигания природного, коксового, смесей природного и
коксового, а также других газов с высокой теплотой сгорания. Горелки ра-
ботают на холодном воздухе и холодном газе. Горелки типа ВП отличаются
от горелок типа В только поворотом смесителя.
Разработано 20 типоразмеров горелок с JHr = 15-235 мм.
Инжекционные горелки типа В и ВП показаны на рис. 7.46, а их конст-
руктивные размеры приведены в табл. 7.28.
Горелки выполнены из литых деталей.
Горелки типов В и ВП с dnr < 75 мм (рис. 7.46, а, б) выполняют с неводо-
охлаждаемым носиком. Их крепят на фланце к облицовке печи. Газовое со-
пло присоединяют к горелке на резьбе.
Горелки типов В и ВП с dnr > 75 мм (рис. 7.46, в, г) выполняют с разъем-
ным корпусом, водоохлаждаемым носиком и специальным кронштейном
для крепления к каркасу печи. Газовое сопло присоединяют к горелке на
фланце.
Газопровод ко всем горелкам присоединяют на резьбе.
Обозначение горелки включает индекс типа горелки, диаметр носика го-
релки (мм) и через косую — диаметр газового сопла (мм). Например, горел-
ка ВП 32/2,0 означает: инжекционная горелка типа ВП для газов с высокой
теплотой сгорания с поворотом смесителя, имеющая диаметр носика 32 и
диаметр газового сопла 2,0 мм.
Выбор типоразмера инжекционных горелок типа В и ВП осуществляют
по графику (рис. 7.47), на котором дана зависимость пропускной способно-
сти горелки по газу от его давления для горелки типа В (рис. 7.47, а) и типа
ВП (рис. 7.47, б) с dar = 100 мм при а = 1,05. При другом диаметре носика
пропускную способность по газу вычисляют умножением величины, полу-
ченной по графику (см. рис. 7.47), на поправочный коэффициент, который
берут из табл. 7.22.
Диаметр газового сопла можно определить в зависимости от выбранного
типоразмера горелки и характеристик применяемого газа по табл. 7.29. Диа-
метры газовых сопел рассчитаны на сжигание газа с а = 1,05 и при давле-
нии в камере сгорания не более ± 20 Па. Во избежание засорения сопел с
dr < 2 мм газ должен быть сухим и чистым.
398
L
г
Рис. 7.46. Инжекционные горелки типа В н ВП: а и б — соответственно типа В и ВП с
г от 15 до 75 мм; в н г — соответственно типа В и ВП с dK T от 86 до 235 мм
399
g
Конструктивные размеры (мм)* инжекционных горелок типа В и ВП (рис. 7.46)
Таблица 7.28
<4r
тг
18
21
24
28
32
37
42
48
56
65
75
86
100
116
134
154
178
205
235
0,9-1,6 60 12
1,1-2,0 60 15
1,2-23 60 17
1,4-2,6 80 19
1,6-3,0 80 23
2,0-3,5 80 26
2,1-4,0 100 30
2,4-4,5 100 34
2,8-5,2 120 39
3,2-6,1 120 45
3,8-7,0 140 53
4,4-8,1 140 61
5,0-9,3 220 70
5,8-10,8 260 81
6,7-12,6 300 94
7,7-14,5 350 108
8,9-16,7 410 125
10,4-19,3 470 145
11,9-22,2 490 166
13,6-25,4 510 190
25 66 'Л" М12 120
30 66 ИГ М12 120
30 66 16" Ml 2 120
35 86 16" М16 140
40 86 16" М16 140
40 86 Yin М16 140
45 116 Yi' М16 160
50 116 Yi' М16 160
55 116 Yi' Ml 6 180
60 166 W M16 180
70 166 Yt" M16 210
80 166 %" M16 210
90 207 1" Yi' 145
100 207 Iя Yi' 150
115 242 1*4" Vi' 200
130 267 1*4" %" 200
145 297 116" 1" 250
165 345 116" 1" 250
190 390 2" 1" 280
215 440 2" 1" 280
90 175 80 110
90 175 80 110
90 175 80 110
106 216 100 135
106 216 100 135
106 216 100 135
128 263 120 165
128 263 120 165
150 310 140 165
150 310 140 215
170 375 170 215
190 395 170 215
338 433 130 285
383 478 130 285
428 538 160 330
473 583 160 360
528 658 200 410
558 688 200 475
593 733 220 555
633 773 220 605
220 195 25 94
250 225 25 94
275 250 25 94
300 260 40 96
335 295 40 96
375 335 40 96
440 385 55 113
490 435 55 113
545 475 70 113
625 555 70 113
700 600 100 113
800 700 100 113
960 200 185 40
1095 200 255 40
1240 240 290 50
1420 240 380 50
1615 280 435 50
1840 280 550 55
2130 300 640 70
2400 300 805 70
44 323 263
44 353 293
44 378 318
48 416 346
48 451 381
48 491 421
52 569 489
52 619 539
56 687 597
56 767 677
56 857 752
56 967 862
190 1136 1026
190 1296 1166
220 1466 1316
220 1666 1491
260 1896 1691
260 2121 1886
280 2386 2141
280 2626 2371
* Кроме указанных особо.
Масса
горелки, кг
В | ВП
— — 5,0 8,4
— — 53 8,5
— — 5,6 9,0
— — 9,0 13,5
— — 9,5 14,0
_ _ 9,8 14,8
— — 143 21,8
— — 143 22,8
— — 21,0 31,0
— — 26,0 37,0
_ _ 33,5 49,0
— — 35,2 51,2
90 55 64,0 78,0
90 55 82,0 97,2
110 65 111,0 133,0
110 65 152,0 180,0
150 65 218,0 251,0
150 65 250,0 289,0
170 65 359,0 410,0
170 65 421,0 478,0
родного и коксового газов (30,20); 3 — то же (26,85); 4 — коксовый газ (17,10)
Таблица 7.29
Диаметры газовых сопел (мм) для инжекционных горелок типа В и ВП
dvr Природный газ, Q„p = 34,95 МДж/м3 Смесь природного и коксового газов Коксовый газ 6/= 17,10 МДж/м3
<2„" = 30,20 МДж/м3 | енр = 26,85 МДж/м3
в 1 ВП в 1 ВП 1 в J ВП в | | ВП
15 1,3 1,2 1,6 1,5 1,8 1,7 2,3 2,2
18 1,6 1,5 2,0 1,9 2,2 2,1 2,8 2,7
21 1.8 1,7 2,3 2,1 2,5 2,4 3,2 3,0
24 2,0 1,9 2,5 2,3 2,8 2,6 3,5 3,3
28 2,2 2,1 2,7 2,5 3,0 2,8 3,8 3,6
32 2,5 2,4 3,1 2,9 3,4 3,3 4,3 4,1
37 2,9 2,9 3,5 3,3 3,9 3,8 4,9 4 7
42 3,1 3,1 3,9 3,7 4,3 4,2 5,5 5,2
48 3,4 3,4 4,3 4 1 4,7 4,5 6,0 5,7
56 3,9 3,8 4,9 4,7 5,4 5,2 6,8 6,5
65 4,6 4,5 5,7 5,5 6,3 6,1 8,0 7,6
75 5,4 5,4 6,8 6,5 7,5 7,2 9,6 9,0
86 6,1 6,0 8,2 7,8 8,4 8,0 10,6 10,0
100 7,0 6,9 8,6 8,4 9,4 9,2 12,0 11,4
116 7,6 7,4 9,6 9,2 10,6 10,2 13,5 12,8
134 8,8 8,6 10,8 10,4 12,0 11,4 15,0 14,5
154 10,2 10,0 12,6 12,2 14,0 13,5 17,5 16,5
178 11,8 11,6 14,5 14,0 16,0 15,5 20,0 19,0
205 13,5 13,0 16,0 15,5 18,0 17,5 23,0 22,0
235 15,5 15,0 19,0 18,5 21,0 20,0 27,0 25,0
401
7 ЛА. Инжекционные горелки типа ИУ
Инжекционные горелки типа ИУ, разработанные Стальпроектом, пред-
назначены для сжигания газов с высокой теплотой сгорания (сжиженный,
природный, коксовый газ).
Разработано четырнадцать типоразмеров горелок с диаметром носика
dHr от 15 до 100 мм.
Каждая горелка разработана в четырех исполнениях: прямая без стаби-
лизатора, с поворотом смесителя без стабилизатора, прямая со стабилизато-
ром, с поворотом смесителя и со стабилизатором.
Инжекционные горелки типа ИУ прямые без стабилизатора и с поворо-
том смесителя без стабилизатора являются модернизированными горелка-
ми соответственно типов В и ВП с расширенным диапазоном применяемых
газов. Они предназначены для работы в высокотемпературных печах с ис-
пользованием огнеупорного горелочного туннеля в качестве стабилизатора.
Инжекционные горелки типа ИУ прямые со стабилизатором и с поворо-
том смесителя и со стабилизатором предназначены для работы в низкотем-
пературных камерах сгорания при температуре в рабочем пространстве
ниже температуры воспламенения топлива, а также для работы на открытом
воздухе.
Инжекционные горелки типа ИУ выполняют из литых деталей, газопро-
вод к горелкам присоединяется на резьбе.
Инжекционные горелки типа ИУ с диаметром носика dnr от 15 до 75 мм
показаны на рис. 7.48, а их конструктивные размеры приведены в табл. 7.30.
Инжекционные горелки типа ИУ с диаметром носика dnr 86 и 100 мм вы-
полняют с разъемным корпусом. Эти горелки показаны на рис. 7.49, а их
конструктивные размеры приведены в табл. 7.31.
Обозначение горелки включает индекс типа горелки, диаметр носика го-
релки г (мм) и через косую — диаметр газового сопла (мм), а также бук-
вы П и С, характеризующие наличие соответственно поворота смесителя и
стабилизатора. Например, горелка ИУ 32/2,5 ПС означает: инжекционная
горелка типа ИУ с диаметром носика 32 мм и диаметром газового сопла 2,5
мм, имеющая поворот смесителя и стабилизатор.
Выбор типоразмера инжекционных горелок типа ИУ осуществляют по
графику на рис. 7.50, на котором дана зависимость пропускной способнос-
ти горелки по газу от его давления перед горелкой для горелок с диаметром
носика dnr = 100 мм при а = 1,05: прямой без стабилизатора (рис. 7.50, а), с
поворотом смесителя без стабилизатора (рис. 7.50, б), прямой со стабилиза-
тором (рис. 7.50, в), с поворотом смесителя и со стабилизатором (рис. 7.50,
г). При другом диаметре носика горелки пропускную способность по газу
вычисляют умножением величины, полученной по графику (см. рис. 7.50),
на поправочный коэффициент, который берут из табл. 7.22.
402
Рис. 7.48. Инжекционные горелки типа ИУ с rf<r от 15 до 75 мм: а — прямые без стаби-
лизатора; б — с поворотом смесителя без стабилизатора; в — прямые со стабилизато-
ром; г— с поворотом смесителя и со стабилизатором
403
£
Таблица 7.30
35
122 128
4,4
7,0
7,0
68
l6" М12 110
70
110
259
302
41
18 0,70-2,4
0,65-2,1
15
55
21 0,80-2,8
0,75-2,5
17
55
55
68
14" М12 ПО
70
110
290
290
327
35
41
122 128
24 0,95-3,1
0,85-2,8
19
65
65
91
14" М16 130
90
130
325
325
376
38
142 152
28 1,10-3,6
1,05-3,5
34
91
14" М16 130
90
132
345
345
393
60
154 164
12,0
12,0
32 1,35-4,1
1,20-4,0
26
40
80
91
14" М16 130
90
132
380
380
420
48
58
156 166
8,7
12,6
12,6
37 1,50-4,6
30
80
116 14" М16 130
90
160
450
450
500
55
65
180 190
42 1,70-5,3
1,60-5,1
52
85
78
116 14" М16 150 166
166
485
485
535
56
65
180 189
48 1,90-5,9
1,80-5,8
60
100
92
116 14" М16 160 166
166
560
610
74
87
217 230
14,1
14,1
56 2,20-6,9
2,10-6,6
45
70
ПО
96
168 %" М16 160 216
216
630
630
676
80
90
240 250
17,5
65 2,50-7,9
2,40-7,6
53
82
125
ПО
168 %” М16 180 216
215
720
720
770
102
285 297
35
35
75 2,90-9,1
2,80-8,7
61
135
125
168 %" М16 180 215
215
825
885
102
115
264 307
37
37
* Кроме указанных особо.
Рнс. 7.49. Инжекционные горелки типа ИУ с 4вг 86-Ю0мм: а — прямые без стабилиза-
тора; б — с поворотом смесителя без стабилизатора; в — прямые со стабилизатором;
г — с поворотом смесителя и со стабилизатором
405
Таблица 7.31
Конструктивные размеры (мм)* инжекционных горелок типа ИУ с 86 и 100 мм (рис. 7.49)
Таблица7.32
Диаметры газовых сопел (мм) для инжекционных горелок типа ИУ
Типоразмер 1 горелки | Применяемый газ (Он, МДж/м3)
Сжиженный (105) | Природный (34,95) | ] Коксовый(17,10) *
ИУ 1544 — 0,55 1,00 1,65
с 0,65 1,25 2,10
п 0,5 1,00 1,65
ПС 0,55 1,00 1,65
ИУ18/А — 0,70 1,30 2,10
с 0,75 1,45 2,40
п 0,65 1,20 2,00
ПС 0,65 1,25 2,10
ИУ 2Шг — 0,80 1,55 2,60
С 0,90 1,70 2,80
п 0,75 1.45 2,40
ПС 0,80 1,50 2,50
ИУ2444 — 0,95 1,80 3,00
С 1,00 1,90 3,10
п 0,85 1,65 2,70
ПС 0,90 1,70 2,80
ИУ28/А — 1,10 2,10 3,50
с 1,15 2,20 3,60
п 1,05 2,00 3,30
ПС 1,10 2,10 3,50
ИУ3244 — 1,35 2,50 4,10
с 1,35 2,50 4,10
п 1,20 2,30 3,80
ПС 1,25 2,40 4,00
ИУ37/А — 1,50 2,80 4,60
С 1Д0 2,80 4,60
п 1,45 2,70 4,50
ПС 1,50 2,80 4,60
ИУ 42/<4 — 1,70 3,20 5,30
с 1,70 3,20 5,30
п 1,60 3,00 5,00
ПС 1,65 3,10 5,10
ИУ 4844 — 1,90 3,60 5,90
С 1,90 3,60 5,90
п 1,80 3,40 5,60
ПС 1,85 3,50 5,80
ИУ 56/Л — 2,20 4,20 6,90
С 2,20 4,20 6,90
п 2,10 4,00 6,60
ПС 2,10 4,00 6,60
ИУ 6544 — 2 ДО 4,80 7,90
с 2 ДО 4,80 7,90
п 2,40 4,60 7,60
ПС 2,40 4,60 7,60
ИУ7544 — 2,90 5Д0 9,10
с 2,90 5,50 9,10
п 2,80 5,30 8,70
ПС 2,80 5,30 8,70
ИУ8644 — 3,30 6,30 10,40
с 3,30 6,30 10,40
п 3,20 6,00 10,00
ПС 3,20 6,00 10,00
ИУ 100/А — 3,90 7,40 12,20
с 3,90 7,40 12,20
п 3,70 7,00 11,60
ПС 3,70 7,00 11,60
407
Диаметр газового сопла dr можно определить в зависимости от выбран-
ного типоразмера горелки и характеристик применяемого газа по табл. 7.32.
Диаметры газовых сопел рассчитаны на сжигание газа с а = 1,05 при давле-
нии в камере сгорания не более ± 20 Па. Во избежание засорения сопел с
dr < 2 мм газ должен быть сухим и чистым.
7.3.5. Инжекционно-атмосферные горелки типа ИА
Инжекционно-атмосферные горелки типа ИА, разработанные Стальпро-
ектом, предназначены для сжигания холодных природного газа с 0/ =
= 34,95 МДж/м3 и смеси доменного и коксового газов с Qf ~ 7,55 МДж/м3 в
камерах сгорания, находящихся под разрежением.
Инжекционно-атмосферные горелки относятся к горелкам частичного
предварительного смешения. Смешение части необходимого для горения
воздуха с газом происходит в инжекционной горелке с поворотом смесите-
|газ
Рис. 7.51. Инжекционно-атмосферные горелки типа ИА: а — с решеткой, отлитой как
одно целое с носиком; б — со съемной решеткой
408
Таблица 7.33
Конструктивные размеры (мм)* инжекционно-атмосферных горелок типа ИА
(рис. 7.51)
Обозначение горелки | Сжигаемый газ| Оси 1 ° 1 о, 1 D, 1 D> 1 D-l о5 1
ИА-30/2,5 Природный 30 70 90 37 45 63,5 20 105
ИА-30/9,0 Смешанный** 30 70 90 37 45 63,5 20 1 //’ 105
ИА-34/2,8 Природный 34 80 100 43 50 63,5 24 Г/2" НО
ИА-34/10 Смешанный 34 80 100 43 50 63,5 24 1’/2" 110
ИА-38/3,3 Природный 38 90 110 43 50 63,5 29 Г/2" 120
ИА-38/11,5 Смешанный 38 90 НО 43 50 63,5 29 1'/2" 120
ИА-44/38 Природный 44 105 125 56 60 72,0 35 2” 135
ИА-44/14 Смешанный 44 105 125 56 60 72,0 36 2" 135
* Кроме указанных особо
* * Смесь коксового и доменного газов.
Продолжение табл. 7.33
Обозначение горелки Ы 1 ' 1 Н "1 ы М 1 1 Количество 1 1 отверстий п 1 Масса го- релки, кг
ИА-30/2,5 2,5 5,0; 6,3 18 18 195 445 250 200 37 10,0
ИА-30/9,0 9,0 4,0; 4,3 18 18 195 445 250 200 57 10,0
ИА-34/2,8 2,8 6,0; 6,8 20 18 210 455 270 220 37 11,5
ИА-34/10 10,0 4,4; 5,1 20 18 210 455 270 220 57 11,5
ИА-38/3,3 3,3 7,0; 7,6 24 18 250 455 270 220 37 13,5
ИА-38/11,5 11,5 5,1; 5,7 24 18 250 455 270 220 57 13,5
ИА-44/38 3,8 7,8; 9,2 28 22 278 465 290 240 37 16,5
ИА-44/14 14,0 6,0; 6,4 28 22 278 465 290 240 57 16,5
ля. Остальной воздух, обеспечивающий полное сжигание газа, поступает в
зазор между носиком горелки и горелочным туннелем.
В конце диффузора горелки установлена решетка, которая предупрежда-
ет проникновение пламени внутрь горелки.
Разработаны четыре типоразмера горелок со смесителями диаметром от
30 до 44 мм. Каждый типоразмер выполнен с двумя соплами: для природно-
го и смешанного газов.
Кроме того, в зависимости от вида применяемого газа меняется диаметр
отверстий в решетке.
Инжекционно-атмосферные горелки типа ИА показаны на рис. 7.51, а их
конструктивные размеры приведены в табл. 7.33.
Горелки выполнены из литых деталей. Решетка может быть съемной или
отлитой как одно целое с носиком.
Обозначение горелки включает индекс типа горелки, диаметр смесителя
(мм) и через косую — диаметр газового сопла (мм). Например, горелка
ИА-30/2,5 означает: горелка инжекционно-атмосферная с диаметром сме-
сителя 30 и диаметром газового сопла 2,5 мм. При применении решетки, от-
литой как одно целое с носиком, в обозначении горелки добавляются слова
“с литой решеткой”.
409
Иг, м3/с
Иг, м3/с
Давление газа перед горелкой, кПа
Рис. 7.52. Пропускная способность по газу инжекционно-атмосферных горелок: а — для
природного газа, Q? = 34,95 МДж/м3; б — для смешанного газа, gBp = 7,55 МДж/ м3
Выбор горелки осуществляется в зависимости от необходимой пропуск-
ной способности горелки по газу и располагаемого давления газа перед го-
релкой по графику (рис. 7.52).
Максимальное давление перед горелкой природного газа 75 кПа, сме-
шанного газа 12 кПа.
При испытании горелки ИА-34/2,8 в стендовых условиях обнаружены
следующие особенности. Коэффициент расхода первичного воздуха состав-
ляет 0,6-0,63. Длина факела находится в пределах 0,72 м. При увеличении
разрежения в камере горения с 20 до 40 Па суммарный коэффициент расхо-
да воздуха увеличивается с 1,08 до 1,3, а коэффициент рабочего регулирова-
ния снижается с 7,1 до 4,6.
7.3.6. Скоростные горелки типа ГВ
Для создания высокотемпературной высокоскоростной струи продуктов
сгорания применяют скоростные горелки типа ГВ с воздухоохлаждаемой
камерой сгорания, разработанные ВНИИпромгазом. Горелки работают на
холодном природном газе и подогретом воздухе. Воздух нагревается, ох-
лаждая металлическую камеру сгорания с зауженным выходом. Для хоро-
шего предварительного смешения газ подается мелкими струями в поток
подогретого воздуха. Стабильное горение обеспечивается высокой скорос-
тью газовоздушной смеси. Зажигание смеси осуществляется от электроза-
пальной свечи.
Разработано пять типоразмеров горелок с номинальной теплопроизводи-
тельностью от 33,7 до 133,7 кВт. Номинальная теплопроизводительность
определена при давлении газа перед горелкой 7,5 кПа, а воздуха — 11 кПа.
Скоростные горелки типа ГВ показаны на рис. 7.53, а их конструктивные
размеры и основные характеристики приведены в табл. 7.34.
410
Рнс. 7.53. Скоростные горелки типа ГВ: 1 — камера сгорания; 2 — двухходовой контур
охлаждения камеры сгорания; 3 — газовый коллектор; 4 — смеситель; 5 — электроза-
пальная свеча
12 1,7 Р/Г
102
21
135
260
ПО
480
170
45
135
ГВ-60А
30 72
25
14 2,0 2"
Vi'
170
280
140
525
240
155
ГВ-120А
42 90
146
30
190
325
160
625
260
85
205
16,0
14 2,9 IVi
190
325
160
670
270
230
25,0
Продолжение табл 7 34
Обозна горелки Давление пе- ред горелкой, кПа Тепло- лроиз- ность, кВт Пропуск- ная спо- собность по газу, м3/с 103 Скорость вы- лета продуктов сгорания из горелки, м/с Диапазон ра- бочего регули- рования по газу, м3/с-103
газа воздуха
ГВ-30 7 11 33,7 0,97 200 0,14-0,97
2 3,5 16,7 0,48 100 0,14-0,48
ГВ-40 7 1 1 47,7 1,39 200 0,19-1,39
2 3,5 23,3 0,69 100 0,19-0,69
ГВ-60А 7 11 66,3 1,94 200 0,28-1,94
2 3,5 33,7 0,97 100 0,28-0,97
ГВ-85А 7 11 95,4 2,78 200 0,40-2,78
2 3,5 47,7 1,39 100 0,40-1,39
ГВ-120 А 7 11 133,7 3,89 200 • 0,56-3,89
2 3,5 66,3 1,94 100 0,56-19,4
* Кроме указанных особо
411
Таблица 7.35
Параметры горелок типа ГВ, полученные при испытании
Параметр | ГВ-30 | ГВ-40 | ГВ-60А | ГВ-85А | ГВ-120А
Номинальная тепловая мощность, кВт 34,5 49,4 69,2 98,9 138,4
Номинальный расход газа, м3/ч 3,5 5,0 7,0 10,0 14,0
Номинальное давление газа, кПа 7,15 6,67 6,9 5,73 5,73
Номинальный расход воздуха, м3/ч 36 52,5 72 102 143
Номинальное давление воздуха, кПа 9,8 10,5 9,8 9,06 10,8
Коэффициент расхода воздуха Диапазон рабочего регулирования: 1,03 1,03 1,04 1,01 1,01
по расходу газа, м3/ч 0,05-3,5 1,0-5,0 1,0-7,0 1,5-10 2-14
по расходу воздуха, м3/ч 0,2-7,15 0,29-6,67 0,18-6,9 0,2-5,73 0,15-5,73
Коэффициент рабочего регулиро- вания Средняя скорость продуктов сго- 7,0 5,0 7,0 5,0 6,0
рания на срезе выходного сечения горелки (рассчитанная), м/с 200 200 200 200 200
Степень выгорания на выходе из камеры горения, % 98,1 99,0 98,2 97,6 95
Камера сгорания горелок типа ГВ изготавливается из жаропрочной хро-
моникелевой стали.
Обозначение горелки состоит из индекса типа горелок и цифры, характе-
ризующей типоразмер горелки. Например, обозначение скоростной горелки
ГВ-40 означает: скоростная горелка с воздухоохлаждаемой камерой сгора-
ния номинальной теплопроизводительностью 47,7 кВт. Выбор скоростных
горелок типа ГВ осуществляют, исходя из основных характеристик горелок,
приведенных в табл. 7.34.
Основные технические характеристики горелок типа ГВ, полученные
при их испытании в стендовых условиях, приведены в табл. 7.35.
7.3.7. Горелка полного предварительного смешения
для безокислительного нагрева
Горелка полного предварительного смешения для безокислительного на-
грева, разработанная ВНИИМТ и Стальпроектом, предназначена для камер
скоростного безокислительного нагрева протяжных печей агрегатов непре-
рывного горячего цинкования. Горелка работает на холодном природном
газе и холодном воздухе. Согласно требованиям технологии горелка работа-
ет при а = 0,85-0,95 и обеспечивает содержание свободного кислорода в
продуктах сгорания < 0,003 %.
Горелка полного предварительного смешения для безокислительного на-
грева показана на рис. 7.54.
412
0/8
Рис. 7.54. Горелка полного предварительного смешения для беэокислительного нагре-
ва: 1 — корпус; 2 — газовая труба; 3 — наконечник газового сопла (завихритель); 4 —
стабилизатор горения
Т аб л иц а 7.36
Основные данные испытаний и конструктивные характеристики горелки для
беэокислительного нагрева (рис. 7.54)
Параметр | Величина ~
Основная горелка
Номинальная тепловая мощность, кВт
Номинальный расход газа, м3/ч
Номинальное давление газа, кПа
Номинальный расход воздуха, м3/ч
Номинальное давление воздуха, кПа
Коэффициент расхода воздуха
Диапазон рабочего регулирования:
по расходу газа, м3/ч
по давлению газа, кПа
Коэффициент рабочего регулирования
Состав продуктов сгорания на расстоянии 0,025 м от выходного
сечения горелочного камня, % об.
Диаметр газовых отверстий, мм
Количество газовых отверстий, шт.
Угол наклона закручивающих лопаток, град.
Длина вылета закручивающих лопаток, мм
Внутренний диаметр корпуса горелки, мм
Наружный диаметр наконечника сопла, мм
Диаметр входного отверстия горелочного камня, мм
Диаметр выходного отверстия горелочного камня, мм
Дежурная горелка
Тепловая мощность, кВт
Расход газа, м3/ч
Давление газа, кПа
Расход воздуха, м3/ч
Давление воздуха, кПа
Система зажигания
275
27,8
12,5
246
10,8
0,88
4,0-27,8
0,38-12,5
6,7
СО + Н2 = 6,4
О2-0,0005
2,3
36
23
34
100
70
70
150
4,9
0,5
0,51
4,3
0,45
Свеча тСА-55
АНМ-70
413
Для хорошего предварительного смешения на пути воздуха установлены
закручивающие лопатки, которые образуют профилированный смеситель.
Газ подается мелкими струями в закрученный поток воздуха. Для стабили-
зации горения в носике горелки установлены пластины, на которых укреп-
лен стабилизатор горения из колец. Пластины с кольцами разбивают поток
газовоздушной смеси на мелкие струи, в результате чего выравниваются
скорости, затрудняется проникновение пламени в горелку, увеличиваются
пределы регулирования, а за пластинами и кольцами создаются зоны устой-
чивого воспламенения. Горелка работает в комплекте с дежурной электро-
запальной горелкой.
Номинальная пропускная способность горелки по газу 0,0083 м3/с при
давлении перед горелкой газа 13 кПа, воздуха 11,5 кПа. Пределы регулиро-
вания горелки по газу 0,0055-0,01 м3/с. Масса 27 кг.
Агрегаты, на которых устанавливаются такие горелочные устройства,
должны быть оснащены средством для дожигания продуктов неполного
сгорания.
Основные конструктивные параметры горелки и характеристики ее ра-
боты, полученные при испытаниях в условиях противодавления в камере
горения 50 кПа, приведены в табл. 7.36
7.3.8. Скоростные горелки типа ГГПС
для безокислительного нагрева
Скоростные горелки предварительного смешения природного или коксо-
вого газа и воздуха типа ГГПС разработаны ВНИИМТ и Стальпроектом для
агрегатов непрерывного горячего алюминирования. Горелки работают без
подогрева газа и воздуха. Общий вид разработанных горелок показан на
рис. 7.55, а технические и конструктивные характеристики приведены в
табл. 7.37.
Горелка состоит из корпуса с патрубками для подвода воздуха и газа,
смесителя, огнепреградителя и водоохлаждаемой фурмы. Между корпусом
и смесителем установлено воздушное сопло с периферийными наклонными
в сторону оси горелки отверстиями для истечения воздуха в поток газа. Вос-
пламенение газа происходит при истечении смеси в горелочный туннель.
При работе горелки ГГПС-2 на номинальной нагрузке возникающий
шум превышает установленные нормы. Для снижения уровня шума в сме-
ситель дополнительно устанавливают подпорную решетку с семью отвер-
стиями диаметром 26 мм каждое.
Расходные характеристики горелок типа ГГПС приведены на рис. 7.56.
Для работы на коксовом газе разработана горелка (рис. 7.57) с упрощен-
ной конструкцией смесителя. Особенностями конструкции являются разво-
рот патрубка подвода воздуха на 180°, что позволяет уменьшить длину сме-
414
Рис. 7.55. Скоростные горелки предварительного смешения типа ГГПС: 1 — газовое сопло; 2 — воздушное сопло; 3 — смеситель; 4 — ог-
непреградитель; 5 — водоохлаждаемая фурма
Таблица 7.37
Технические и конструктивные характеристики скоростных горелок типа
ГГПС (рис. 7.55)
Типоразмер горелки
Параметр Размерность ГГПС-1 ГГПС-2
природный газ | коксовый газ природный газ
Номинальная мощность кВт 350 350 500
Номинальный расход газа м3/ч 35 75 50,3
Номинальный расход воздуха м3/ч 280 250 406
Номинальное давление газа кПа 1,5 2,8 6,2
Номинальное давление кПа 4,0 4,0 4,9
воздуха Коэффициент расхода 0,85
0,85 0,85
воздуха Диапазон изменения
расхода воздуха, при котором обеспечивается 0,85+0,93 0,85+0,91 0,80+0,93
концентрация О2 < 0,003 % Диапазон изменения
расхода газа, при котором обеспечивается 8+35 — 12,7+60,2
концентрация О2 < 0,003 % Коэффициент рабочего 4,4 3,5 3,96
регулирования Характерные размеры:
О, мм 14 22,4 16
Di мм 89x4,5 114,5
Оз мм 108x4,0 127x5
о4 мм 50 60
Оз мм 135 155
мм 12 18
п шт. 12 14
1 мм 715 823
Длина туннеля мм 580 720
Диаметр туннеля мм 150 178
Давление газа, кПа Давление воздуха, кПа
Рис. 7.56. Зависимости расхода природного газа (в) и воздуха (б) от давления этих сред
перед горелками ГГПС при а = 0,85:1 — горелка ГГПС-1; 2 — горелка ГГПС-2
416
TSO.
Рис. 7.57. Горелочный блок для сжигания коксового газа: 1 — воздушный патрубок; 2
— газовая труба; 3 — смеситель; 4 — горелочный камень; 5 — рассекатель; 6 — за-
пальное устройство
сителя, и радиальная раздача газа через стенку газовой трубы в сносящий
поток воздуха. В горелочном туннеле установлен рассекатель потока.
При расходе коксового газа 70 м3/ч горелочное устройство обеспечивает
получение на выходе из туннеля продуктов неполного горения с концентра-
цией кислорода 0,003 %. Однако при таком варианте конструкции больше
вероятность забивания газовых отверстий отложениями смол и нафталина.
7.3.9. Горелочный блок потентировочной печи
Горелочный блок разработан ВНИИМТ и ВНИИметиз для сжигания
природного газа в патентировочной печи и создания в ней слабо восстано-
вительной атмосферы. Общий вид горелочного блока показан на рис. 7.58, а
технические характеристики, полученные при испытаниях, приведены в
табл. 7.38.
Горелочный блок состоит из фурмы для истечения газовоздушной смеси,
горелочного камня, форкамеры, смесепровода с краном и огнепреградите-
ля. При работе горелочного блока газовоздушная смесь через огнепрегради-
тель и запорный кран подается в фурму, при истечении из которой происхо-
дит воспламенение в горелочном камне. Продукты горения вытекают в фор-
камеру, имеющую выходное отверстие диаметром, меньшим диаметра горе-
лочного камня. В объеме форкамеры происходит интенсивное перемешива-
ние продуктов горения, сопровождающееся полным расходованием свобод-
ного кислорода и выравниванием концентраций газов.
Регулирование тепловой мощности блока осуществляется по давлению
смеси непосредственно перед горелкой (при ее единичной компоновке на
печи) или по давлению перед огнепреградителем (в общем смесепроводе
печи) в соответствии с расходной характеристикой (рис. 7.59).
417
Рис. 7.58. Горелочный блок патентнровочной печи: 1 — фурма; 2 — смесепровод; 3 —
форкамера; 4 — горелочный камень; 5 — горелочная плита; 6 — кран; 7 — огнепрегра-
дитель; 8 — запальный н смотровой патрубки
Таблица 7.38
Технические характеристики горелочного блока патентнровочной печи
(рис. 7.58)
Параметр | Размерность | Значение параметра
Номинальная тепловая мощность кВт 29,6
Номинальный расход газа м3/ч 3,0
Номинальный расход воздуха м3/ч 23,3
Номинальный расход газовоздушной смеси м7ч 28,3
Номинальное давление газовоздушной смеси
перед горелкой кПа 1,0
перед огнепреградителем кПа 4,6
Коэффициент расхода воздуха 0,9
Коэффициент рабочего регулирования 3,0
Максимальная тепловая мощность кВ г 38,5
Коэффициент предельного регулирования 3,9
Содержание оксида углерода в сухих продуктах сго- рания в диапазоне рабочего регулирования % 3,3
418
40
Рис. 7.59. Зависимость расхода газовоздушной смеси от ее давления перед горелкой (1) и
перед огнепреграднтелем (2) для горелочного блока патентировочной печи
7.3.10. Горелка для камер скоростного нагрева полосы
Институтами ВНИИМТ и Стальпроект для агрегата термопластической
отделки стальной холоднокатаной полосы разработана струйно-факельная
горелка предварительного перемешивания. Горелка обеспечивает скорост-
ной предварительный нагрев полосы до температуры 250-300 °C с одновре-
менным удалением с ее поверхности остатков прокатной смазки. Основны-
ми элементами горелочного устройства (рис. 7.60) являются смеситель, ста-
билизатор и камера сгорания. Горение природного газа происходит в высо-
коскоростном факеле длиной около 0,2 м.
Технические характеристики горелки приведены в табл. 7.39, а ее рас-
ходная характеристика — на рис. 7.60.
Таблица 7.39
Технические характеристики горелки для камер скоростного нагрева полосы
(рис. 7.60)
Параметр | Размерность | Значение
Номинальная тепловая мощность кВт 24,8
Номинальный расход газа м3/ч 1,03
Номинальный коэффициент расхода воздуха — 1,03
Номинальное давление газовоздушной смеси кПа 2,8
Коэффициент рабочего регулирования — 5
Коэффициент предельного регулирования — 6,1
419
2
3
Рис. 7.60. Горелка для камер скоростного нагрева полосы: а — общий вид; б — расход-
ная характеристика; 1 — патрубок подвода смеси; 2 — насадок с отверстиями; 3 — ста-
билизатор; 4 — корпус камеры сгорания
7.3.11. Горелочное устройство ГМП-200 печи скоростного
струйного нагрева
Горелочное устройство ГМП-200 разработано институтом ВНИИМТ со-
вместно с Первоуральским новотрубным и Северским трубным заводами и
предназначено для сжигания природного газа в печах скоростного струйно-
го нагрева металла.
Общий вид горелочного устройства и его компоновка на одной секции
печи показаны на рис. 7 61.
Горелочное устройство состоит из смесителя с гибкими металлорукава-
ми для подвода газа и воздуха, газовоздушного коллектора с четырьмя отво-
дами по два слева и справа от вертикальной оси коллектора, четырех огне-
преградителей и четырех боковых коллекторов, каждый из которых имеет
по пять сопел с отверстиями диаметром 6 мм.
Газ и воздух подаются к горелочному устройству по металлорукавам и
смешиваются в смесителе. Готовая газовоздушная смесь из общего коллек-
420
Рис. 7.61. Горелочное устройство ГМП-200 печи скоростного струйного нагрева: 1 —
воздухопровод; 2 — газопровод; 3 — смеситель; 4 — газовоздушный коллектор; 5 — ог-
непреградитель; 6—сопловый коллектор; 7—сопло; 8—печь
устройством, кПа
Рис. 7.62. Зависимость расхода газа (2) и воздуха (2) от их давления перед горелочным
устройством ГМП-200 печи скоростного струйного нагрева
421
Таблица 7.40
Технические характеристики горелочного устройства ГМП-200 (рис. 7.61)
Параметр | Размерность | Значение
Номинальная тепловая мощность кВт 199
Номинальный расход газа мТч 20
Номинальное давление газа кПа 25,2
Коэффициент расхода воздуха в смеси — 1,03
Номинальное давление воздуха кПа 18,7
Коэффициент рабочего регулирования — 4,4
Температура подогрева воздуха °C 350-450
Скорость потока на выходе из сопел м/с до 350
Масса горелки кг 60
тора подается через четыре огнепреградителя в сопловые коллекторы и че-
рез сопла вдувается в рабочее пространство секции печи.
Розжиг горелочного устройства производится переносным газовым за-
пальником или стационарной запально-дежурной горелкой через отверстие
в кладке секции.
Зависимость расхода газа и воздуха от давления этих сред перед смеси-
телем горелки приведены на рис. 7.62.
Для обеспечения максимального уровня конвективной теплоотдачи рас-
стояние от сопел до поверхности металла должно быть приблизительно
равно длине факела и составлять 150-200 мм.
Технические характеристики горелочного устройства ГМП-200 приведе-
ны в табл. 7.40.
Температура на оси факела перед ударом о поверхность нагреваемого
металла составляет от 1350 до 1550 °C. При этом температура футеровки не
превышает 1150 °C.
Средний уровень тепловых потоков составляет 200-250 кВт/м2, а макси-
мальное значение около 500 кВт/м2. Доля конвекции в тепловом потоке на
металл составляет 60-90 %.
Устойчивое горение смеси при температуре воздуха 400 °C обеспечива-
ется в диапазоне изменения коэффициента расхода воздуха от 0,5 до 1,4.
7.4. ФОРСУНКИ ДЛЯ ЖИДКОГО ТОПЛИВА
7.4.1. Форсунки высокого давления
с двойным распыливанием типа ФВД
Разработанные Стальпроектом форсунки высокого давления с двойным
распыливанием типа ФВД предназначены для сжигания мазута с холодным
или подогретым воздухом. В качестве распылителя применен компрессор-
ный воздух под давлением Рю = 600 кПа с удельным расходом 1,3 кг/кг ма-
422
Воздух
Рис. 7.63. Установка форсунки высокого давления с двойным распиливанием типа
ФВД в форсуночной коробке: 1 — форсунка; 2 — форсуночная коробка
Рнс. 7.64. Форсунки высокого давления с двойным распыливаннем типа ФВД
Таблица 7.41
Конструктивные размеры (мм)* форсунок высокого давления с двойным рас-
пиливанием типа ФВД (рнс. 7.64)
ФВД-100 0,028
ФВД-150 0,042
ФВД-200 0,056
ФВД-300-1 0,083
ФВД-300-11 0,083
ФВД-400-1 0,111
ФВ Д-400-11 0,111
ФВД-500 0,139
ФВД-600 0,167
Обозначе-
ние форсун-
ки
Номиналь- ная про- пусная способ- ность по мазуту, кг/с d d2 d3 dt ds d6 d7 di dg L
Масса
форсун-
ки
________
3,0 W' W 1Уг" 1" 10 10,8 12 16 17 1270 1050 10,2
3,8 %" №' Р/4" 1" 10 11,3 15 19 20 1270 1050 10,2
4,3 3/4" Уг" Р/4" 1" 10 11,7 17 21 22 1270 1050 10,2
5,3 Г' 3/4" 2" Р/4" 10 12,5 21 25 26 1270 1050 12,9
5,3 1" 3/4" 2" Р/д" 10 12,5 21 25 26 1470 1250 14,8
6,0 1" 3/4" 2" Р/4" 10 13,0 24 28 29 1270 1050 12,9
6,0 1" %" 2" Р/4" 10 13,0 24 28 29 1470 1250 14,8
6,8 Р/4" Г' 2" Р/4" 13 16,0 27 31 32 1470 1250 14,9
7,5 Р/4" 1" 2" Р/4" 13 16,5 29 33 34 1470 1250 14,9
* Кроме указанных особо.
423
о 0,24
§ 0,20
| 0,16
•&.О 0,12
| 0,08
I PM 203,3 300 400 500
g. Давление мазута перед
К форсункой, кПа
Рис. 7.65. Пропускная способность по мазуту форсунок высокого давления с двойным
распыливаиием типа ФВД
Рис. 7.66. Форсуночные коробки: а — с вертикальным подводом воздуха; б — с подво-
дом, отклоненным на 15° от вертикали
424
Таблица 7.42
Конструктивные размеры (мм) форсуночных коробок (рис. 7.66)
Номер типораз- мера D Dt Di D3 Ds D6 Di Ds d H Hi L Li Li L3 Число отвер- стий И | И1 | и2 Масса коробки, КГ
1 150 225 260 250 350 390 150 240 280 18 250 300 900 850 525 500 8 12 8 184
2 175 255 290 250 350 390 150 240 280 18 250 300 90 850 525 500 8 12 8 188
3 200 280 315 250 350 390 150 240 280 18 250 300 900 850 525 500 8 12 8 192
4 200 280 315 300 400 440 150 240 280 18 300 300 900 850 550 500 8 12 8 204
5 250 335 370 300 400 440 150 240 280 18 300 300 900 950 550 500 12 12 8 209
6 250 335 370 350 460 510 150 240 280 18 300 300 900 950 550 500 12 16 8 219
7 275 365 400 300 400 440 150 240 280 18 300 300 900 850 550 500 12 12 8 214
8 300 395 435 400 495 535 150 240 280 23 400 400 900 850 550 475 12 16 8 254
9 300 395 435 450 550 590 250 335 370 23 400 400 1100 1050 600 600 12 16 12 347
10 350 445 485 500 600 640 250 335 370 23 400 400 1100 1050 650 600 12 16 12 363
11 425 520 560 50 600 640 250 335 370 23 400 400 1100 1050 650 600 12 16 12 374
12 500 60 640 570 885 945 250 335 370 23 450 500 1100 1050 650 575 12 20 12 432
Рис. 7.67. Пропускная способность по воздуху
форсуночных коробок (цифры на кривых соот-
ветствуют номерам типоразмеров коробок)
Давление воздуха перед
коробкой, кПа
зута или сухой насыщенный пар под давле-
нием Рп = 700-750 кПа с удельным расхо-
дом 1,0 кг/кг мазута.
Форсунки высокого давления устанав-
ливаются в форсуночных коробках, через
которые подается воздух для горения. Схе-
ма установки форсунки высокого давления
типа ФВД в форсуночной коробке показа-
на на рис. 7.63.
Разработано семь типоразмеров форсу-
нок номинальной пропускной способнос-
тью по мазуту от 0,028 до 0,167 кг/с (для давления мазута перед форсункой
Рм = 200 кПа)
Форсунки высокого давления с двойным распыливаиием типа ФВД по-
казаны на рис. 7.64, а их конструктивные размеры приведены в табл. 7.41.
Форсунки с номинальной пропускной способностью по мазуту 0,083 и
0,111 кг/с выполнены в двух вариантах, различающихся только длиной. Вы-
бор той или иной длины форсунки зависит от размеров примененной фор-
суночной коробки.
Обозначение форсунки состоит из индекса типа форсунки и цифры, ха-
рактеризующей номинальную пропускную способность форсунки по мазу-
ту, например, форсунка ФВД-200 обозначает; форсунка высокого давления с
двойным распыливаиием, имеющая номинальную пропускную способ-
ность по мазуту 0,056 кг/с.
Форсунку типа ФВД выбирают по графику (рис 7 65) в зависимости от не-
обходимой пропускной способности по мазуту и давления мазута перед ней.
Форсуночные коробки (рис. 7.66, табл 7.42) для установки форсунок вы-
сокого давления могут использоваться для подачи воздуха, подогретого до
400 °C. Разработаны коробки двух типов: А — с патрубком для подвода воз-
духа, расположенным под углом 90° к оси коробки, и Б — с патрубком, рас-
положенным под углом 75° к оси коробки. Каждый из этих типов включает
коробки двенадцати типоразмеров.
Обозначение форсуночных коробок состоит из буквы, соответствующей
типу коробки, и цифры, соответствующей типоразмеру коробки, например,
форсуночная коробка А8 означает: форсуночная коробка типа А, размер 8.
426
Выбор форсуночной коробки производится по графику (рис. 7.67) в за-
висимости от необходимой пропускной способности форсуночной коробки
по воздуху и его давления перед форсуночной коробкой. График построен
для холодного (20 °C) воздуха. При подогреве воздуха выбор форсуночной
коробки производится по расчетному количеству воздуха, которое опреде-
ляется так же, как для горелок типа “труба в трубе”.
‘ 7.4.2. Короткофакельные форсунки системы Карабина
типа ФК
Форсунки типа ФК (рис. 7.68, табл. 7.43) предназначены для сжигания
мазута с холодным или подогретым воздухом. Короткий факел в этих фор-
сунках образуется в результате подачи распылителя под углом к струе мазу-
та, вытекающего из сопла.
Для центрирования форсунок предусмотрены ребра, а для крепления —
подвижный фланец, который приваривается к форсунке после установки.
Форсунки типа ФК имеют одноступенчатое распиливание. В качестве
распылителя применяют компрессорный воздух под давлением
Рис. 7.68. Короткофакельные форсунки системы Карабина типа ФК
ФК-350
0,10 4,5 !/2" 16 43 53 31 100 135 18 60 16 1485 21
ФК-550 0,15
5,5 %" 20 50 60 38 НО 145 18 70 18 1705 30
* Кроме указанных особо
427
Давление мазута перед
форсункой, кПа
Рис. 7.69. Пропускная способность по мазуту короткофакельных форсунок типа ФК
Рв = 450-600 кПа с удельным расходом 1,3 кг/кг мазута или перегретый пар
под давлением Рп - 700-900 кПа, с температурой tn = 220-250 °C и удель-
ным расходом 1,0 кг/кг мазута.
Форсунки типа ФК устанавливают в форсуночных коробках аналогично
форсункам типа ФВД (см. рис. 7.63).
Разработаны форсунки трех типоразмеров: ФК-250, ФК-350 и ФК-550 с
номинальной пропускной способностью по мазуту соответственно 0,07,0,1
и 0,15 кг/с, определенной при давлении мазута перед форсункой
Ры = 200 кПа.
Выбор короткофакельных форсунок типа ФК производится по графику
(рис. 7.69) в зависимости от необходимой пропускной способности форсун-
ки по мазуту и располагаемого давления мазута перед форсункой.
Выбор форсуночной коробки для форсунки типа ФК производится так
же, как и для форсунки типа ФВД, по графику на рис. 7.67.
7.4.3. Пневматические форсунки ВНИИМТ
Форсунки предназначены для сжигания мазута с холодным или подогре-
тым воздухом. Распыливание топлива производится сжатым воздухом с
давлением 0,3-0,5 МПа. Общий вид форсунки показан на рис. 7.70, а конст-
руктивные характеристики приведены в табл. 7.44.
Конструктивным отличием форсунки от ранее известных является нали-
чие на торце ее ствола раздающего наконечника с системой отверстий, вы-
полненных под углами к ее оси.
Работа форсунки характеризуется низким удельным расходом распылите-
ля — до 0,3 кг/кг топлива, высоким качеством распиливания топлива и воз-
можностью регулирования (при наладке) угла встречи топливных струн, вы-
текающих из раздающего наконечника, и основного потока воздуха, подавае-
мого в горелку. Последнее достигается заменой раздающего наконечника.
428
120 12 8 3,5 8 10 10 65 37 30 20 30
300 16 9 4,5 10 16 12 70 40 32 20 30
600 22 18 9 20 30 16 90 45 35 20 30
1000 30 22 11 16 40 20 ПО 50 35 20 36
Рис. 7.72. Зависимость расхода распыли-
теля через форсунку от расхода мазута
при Рп = 0,4 (/), 0,3 (2) и 0,2 (3) МПа для
пневматической форсунки ВНИИМТ с
номинальным расходом мазута 120 кг/ч
Рис. 7.71. Зависимость расхода мазута
через форсунку от его давления при
Р„ = 0,4 (1), 0,3 (2) и 0,2 (3) МПа для
пневматической форсунки ВНИИМТ с
номинальным расходом мазута 120 кг/ч
429
При работе форсунки в горловине диспергатора происходит резкое сни-
жение статического давления на участке длиной 20-25 мм. Затем это давле-
ние возрастает, поскольку возникают скачки уплотнений. На этом участке
производится истечение топлива в поток распылителя. При истечении топ-
лива увеличивается противодавление в диспергаторе и в стволе форсунки.
Расходные характеристики форсунки существенно зависят от размеров
проходных отверстий, но общая закономерность сохраняется независимо от
типоразмера. На примере форсунки с номинальным расходом мазута
120 кг/ч (рис. 7.71) видно, что расход мазута зависит не только от его давле-
ния перед форсункой, но и от давления распылителя. При увеличении рас-
хода мазута и постоянном давлении распылителя расход распылителя через
форсунку уменьшается (рис. 7.72). Эту особенность необходимо учитывать
при настройке режима распыливания топлива.
7.4.4. Форсунки низкого давления конструкции Стальпроекта
Разработанные Стальпроекгом форсунки низкого давления (рис. 7.73, табл.
7.45), предназначены для сжигания мазута в смеси с холодным воздухом.
Распиливание мазута в этих форсунках производится воздухом, подавае-
мым вентилятором. Оптимальное давление воздуха перед форсункой не ме-
нее 5 кПа, минимально допустимое для работы форсунки — 3 кПа.
Оптимальное давление мазута перед форсункой составляет 100-150 кПа,
минимальное 50 кПа. Оптимальные условия работы форсунки соответствуют
пределам регулирования 1:2. При уменьшении количества подаваемого мазу-
та до 1/3 от максимального резко ухудшаются условия его распыливания.
Разработано шесть типоразмеров форсунок низкого давления с подводом
воздуха от Dy = 40 мм (П/г") до Dy = 200 мм (8").
Форсунки с подводом воздуха Dy = 70 мм (21/z") и 100 мм (4") выполнены
в двух вариантах, отличающихся диаметрами носика.
Каждый типоразмер форсунки выполнен с двумя типами головки: без флан-
ца (рис. 7.73, а) и с фланцем (рис. 7.73, б), кроме типоразмеров с подводом воз-
духа D = 150 мм (6") и 200 мм (8"), головки которых не имеют фланца.
Для регулирования подачи воздуха мазутное сопло форсунки выполнено
перемещающимся вдоль оси форсунки, что позволяет изменять сечение для
выхода воздуха. Перемещение производится вручную с помощью воздуш-
ного клапана, управляющая рукоятка которого выведена на боковую стенку
форсунки. В зависимости от того, на какую боковую стенку выведена руко-
ятка воздушного клапана, различают ее левое и правое расположение (на
рис. 7.73 показано левое расположение рукоятки воздушного клапана).
Установка форсунок низкого давления показана на рис. 7.74. Форсунки с
бесфланцевой головкой крепят к воздухоподводящей трубе (рис. 7.74, а), а с
фланцем — к форсуночной плите (рис. 7.74, б). Форсунку следует устанав-
ливать так, чтобы подвод воздуха был расположен над форсункой, так как
430
Воздух
Рис. 7.73. Форсунки низкого давления: а — с бесфланцевой головкой, б — с фланцевой
головкой
431
Таблица 7.45
Конструктивные размеры (мм)* форсунок низкого давления (рис. 7.73)
Обозначе- ние фор- сунки Тип головки Исполнение** форсунки D Di Г>2 Di d d\ Н Нх Hi Hi h L Ц Lz U S Масса форсунки
левое | правое
Dy
(1 И")
Dy
(2 Vi")
(4")
Dy
(5")
Dy150(6")
Оу2(ХХ8")
Без фланца
С фланцем
Без фланца
С фланцем
Без фланца
С фланцем
Без фланца
С фланцем
Без фланца
С фланцем
Без фланца
С фланцем
Без фланца
РЛ"
Р/2"
2W
УП
VI
П
VI
УШ
УШ
УШ
П
п
2Vi”
2*/2”
2*/2"
21
21
30
30
40
40
52
52
60
60
75
75
95
125
40
40
75
75
75
75
НО
но
но
но
110
НО
160
180
55
50
95
18
18
50
50
69
69
70
70
135
253
150
110
10
95
135
135
135
135
155
140
215
240
18
125
125
125
160
135
135
135
135
135
135
135
135
135
150
230
250
280
280
280
200
200
220
220
220
12
12
15
15
15
327
335
327
335
399
407
399
407
487
495
499
78
84
117
125
117
125
161
169
161
169
205
213
205
240
79
79
104
104
104
104
132
132
132
132
187
187
176
206
115
115
159
159
203
79
79
123
123
123
123
160
160
160
160
194
194
245
275
3,0
♦ Кроме указанных особо.
** Имеется в виду расположение рукоятки воздушного клапана.
13
13
13
13
16
16
16
16
35
32
42
6,8
6,7
14,6
14,7
15,8
39,0
56,0
Рис. 7.74. Установка форсунок низкого давления: а — с бесфланцевой головкой; б — с
фланцевой головкой
при подводе снизу в нем возможно скопление мазута, вытекающего при не-
полном закрытии мазутного крана во время отключения форсунки. Ось
трубки для мазута должна совпадать с осью воздухопровода, что дает воз-
можность поворачивать форсунку для прочистки сопла.
В обозначение форсунок низкого давления конструкции Стальпроекта
входит условный диаметр подвода воздуха, выраженный в миллиметрах
или дюймах и номер исполнения форсунки (см. табл. 7.45) в зависимости от
типа головки и направления вывода рукоятки воздушного клапана, а для
форсунок с Dy = 70 мм (2*/2") и 100 мм (4") и от диаметра носика.
Давление воздуха
перед форсункой,
кПа
Рис. 7.75. Пропускная способность по мазуту форсунок низкого давления
433
Ход воздушного клапана, мм
= 150(6’) 0 8 16 24 32
Оу = 125(5') о 5' 10 * 15 20 25 26
Рис. 7.76. Пропускная способность по воздуху форсунок низкого давления при различ-
ных положениях рукоятки воздушного клапана
Например, “Форсунка низкого давления 70 (2*Л") исполнение V” озна-
чает: форсунка низкого давления с условным диаметром подвода воздуха
Dy 70 мм (2*/2"), диаметром носика 30 мм, имеющая головку с фланцем и ле-
вое расположение рукоятки воздушного клапана.
Выбор форсунок низкого давления осуществляют по графику (рис. 7.75)
в зависимости от заданной пропускной способности форсунки по мазуту,
давления воздуха перед форсункой и коэффициента расхода воздуха. Гра-
фик построен для полностью открытого воздушного клапана.
При снижении нагрузки на форсунку регулирование производится вруч-
ную с помощью воздушного клапана. Для удобства регулирования рукоятка
воздушного клапана снабжена стрелкой — указателем, которая перемещает-
ся по циферблату, фиксируя воздушный клапан в шести положениях. На
рис. 7.76 показаны пропускная способность форсунки по воздуху в процен-
тах от максимальной и линейный ход воздушного клапана для различных
типоразмеров форсунок в зависимости от показания стрелки воздушного
клапана на циферблате.
Возможно также подрегулирование и перекрытие подачи мазута путем
перемещения вдоль оси форсунки мазутной иглы, управляющий маховик
которой выведен на торец форсунки.
7.5. ГАЗОМАЗУТНЫЕ ГОРЕЛКИ
7.5.1. Горелки типа ГКВГ
Газомазутные комбинированные горелки высокоинтенсивного горения
типа ГКВГ (рис. 7.77, табл. 7.46), разработанные Волгоградским ВНИИТ-
434
Рис. 7.77. Газомазутные горелки типа ГКВГ: 1 — корпус; 2— насадка; 3 — большая
вихревая камера; 4 — малая вихревая камера с эжектором; 5 — газовая трубка; 6 —
мазутная труба
машем, предназначены для сжигания природного газа и мазута с холодным
воздухом. Горелки дают короткий и широкий факел.
Температура мазута перед горелкой должна быть не ниже 80 °C. Преде-
лы регулирования горелки по газу ~1:5, по мазуту ~1:2.
Разработано 5 типоразмеров горелок с номинальной пропускной способ-
ностью по природному газу от 0,0042 до 0,0278 м3/с. Номинальная пропуск-
ная способность определена при давлении газа перед горелкой 30 кПа. Воз-
дух, поступающий в горелку, разделяется на два потока и вводится танген-
циально через несколько отверстий в малую и большую вихревые камеры,
образуя в них вихревые потоки.
Во время работы горелки на природном газе газ через тангенциальные
отверстия в газовой трубе поступает в малую вихревую камеру, где встреча-
ется и интенсивно перемешивается с вихревым потоком воздуха. Дальней-
шее перемешивание происходит в эжекторе. На выходе из горелки газовоз-
душная смесь подхватывается закрученным потоком вторичного воздуха,
выходящим из большой вихревой камеры. Образуется широкий короткий
закрученный факел. Во время работы горелки на мазуте последний на выхо-
де из сопла попадает в эжектор малой вихревой камеры, где встречается с
закрученным воздушным потоком. Из-за большой разницы скоростей этих
потоков происходит дробление мазутной струи на капли и интенсивное сме-
сеобразование. На выходе из горелки мазуто-воздушная смесь перемешива-
ется с потоком вторичного воздуха и сгорает в коротком широком факеле.
435
Таблица 7.46
Конструктивные размеры (мм) газомазутных горелок типа ГКВГ (рис. 7.77)
Обозначе- ние горел- ки Номи- нальная пропуск- ная спо- собность по газу, м3/с D Di d2 D3 d4 d di d2 d2 d< H L Li L, Li Масса, кг
Горелки Горелоч- ной плиты Горелоч- ного камня
ГКВГ-15 0,0042 70 130 160 45 75 2,0 23 30 40 14 110 324 282 112 225 11,0 26,3 37,7
ГКВГ-25 0,0069 80 150 185 70 85 2,0 32 38 50 18 110 334 292 117 235 16,0 26,1 37,5
ГКВГ-50 0,0139 100 150 185 75 100 2,5 44 52 68 18 140 386 344 149 277 19,5 25,7 37,0
ГКВГ-75 0,0208 120 170 205 85 115 3,0 54 62 80 18 150 418 376 169 309 33,0 25,3 33,0
ГКВГ-100 0,0278 140 200 235 100 130 3,2 62 72 95 18 170 440 398 181 331 36,6 24,9 33,0
Таблица 7.47
Основные технические характеристики горелок типа ГКВГ
Параметр Размер ность ГКВГ-15 ГКВГ-25 ГКВГ-50 ГКВГ-75 ГКВГ-100
При работе на газе
Номинальная тепло- кВт 149 287 514 776 1020
вая мощность Номинальный расход газа' м3/ч 15 28,6 51,3 77,5 100
Номинальное давле- кПа 28,5 40,0 40,0 40,0 36,3
ние газа
Номинальный расход м3/ч 145 257 461,7 700 1015
воздуха Номинальное давле- кПа 4,20 4,70 4,90 3,14
3,18
ние воздуха Коэффициент расхо- 1,03
1,02 1,03 1,04 1,04
да воздуха Диапазон рабочего
регулирования:
по расходу газа м3/ч 3,3-17,6 6,2-28,6 9,15-51,3 14,6-77,5 21-117
по расходу воздуха М/Ч 32-172 56-257 82,3-461,7 130-700 209-1182
Коэффициент рабо- чего регулирования — 5,3 4,61 5,6 5,3 5,6
Длина факела м 0,8 0,4
При работе на мазуте
Номинальная тепло- кВт 150 290 554 697 1010
вая мощность Номинальный расход мазута кг/ч 14,0 26,0 49,6 62,4 88,0
Номинальное давле- ние мазута кПа 1,96 3,00 3,50 2,00 5,40
Номинальный расход м3/ч 167 260 496 624 1057
воздуха Номинальное давле- кПа 3,92 5,45 5,85 5,78 3,90
ние воздуха Коэффициент расхо- да воздуха Диапазон рабочего регулирования: -
1,06 1,06 1,05 1,02 1,07
по расходу мазута кг/ч 8,1-16,1 17,5-26 30,7-49,6 34,7-62,4 41,5-103,5
по расходу воздуха м^ч 100-194 175-260 307-496 347-624 503-1246
Коэффициент рабо- чего регулирования - 2,0 1,49 1,6 1,8 2,5
Длина факела м 1,2 — — — 0,8
При работе горелки в центре вихревого факела создается разрежение, ко-
торое препятствует закоксовыванию мазутного сопла, а после окончания ра-
боты на мазуте очищает мазутное сопло от остатков топлива.
Обозначение горелок состоит из индекса типа горелок и через дефис
цифры, характеризующей номинальную пропускную способность горелки
по газу, например, ГКВГ-50 означает: горелка комбинированная высокоин-
437
тенсивного горения с номинальной пропускной способностью по газу
0,0139 м3/с.
Выбор газомазутных горелок типа ГКВГ производится по графикам
(рис. 7.78 и 7.79). Кривые на рис. 7.78 построены для природного газа с
Qp = 33,5 МДж/м3 и ррасч = 0,742 кг/м3 при а = 1,02. Кривые на рис. 7.79 по-
строены для мазута марки 100 с Qap = 39,8-40,0 МДж/кг, подогретого до
80 °C (ВУ-15,5) при а =1,1.
При выборе горелок сначала по графику на рис. 7.78 определяют необхо-
димый типоразмер горелки. Затем для выбранного типоразмера по графику
на рис. 7.79 находят давление воздуха перед горелкой.
Технические характеристики горелок, полученные при испытании во
ВНИИТмаш на стенде-печи, приведены в табл. 7.47.
7.5.2. Горелки типа КГМГ-А
Газомазутные комбинированные горелки с акустическим излучателем
типа КГМГ-А, разработанные Волгоградским ВНИИТмашем (рис. 7.80,
табл. 7.48), предназначены для сжигания природного газа и мазута с холод-
ным или подогретым до 400 °C воздухом.
Температура мазута перед горелкой должна быть не ниже 80 °C. Преде-
лы регулирования горелки по газу и мазуту равны примерно 1:5; количество
компрессорного воздуха составляет —0,8 м3/кг мазута. При работе на газе
компрессорный воздух не подают.
Рис. 7.80. Газомазутиые горелки типа КГМГ-А: 1 - корпус; 2 - насадка; 3 - акустичес-
кий излучатель; 4 — газовая труба; 5 — мазутная труба
438
Таблица 7.48
Конструктивные размеры (мм)* газомазутиых горелок типа ЙГ’МГ-А (рис. 7.80)
Обозна- чение горелки Номиналь- ная пропу- скная спо- собность по газу, м3/с D Di d2 Оз о4 d dx И L Ц L2 L3 Число отвер- стийп Масса, кг
горелки горелоч- ной плиты горелочъ гокамн
КГМК-А1 0,042 65 130 160 40 75 1" 13 100 320 280 218 100 4 7,5 26,5 37,5
КГМК-А2 0,0069 80 150 185 48 90 1" 17 100 390 350 278 136 4 13,6 26,0 37,5
КГМК-АЗ 0,0139 90 170 205 60 120 1" 17 120 403 372 300 155 4 24,0 25,4 37,5
КГМК-А4 0,0208 120 200 235 70 130 Г' 17 140 437 397 325 165 4 23,3 25,0 37,0
КГМК-А5 0,0278 130 200 235 80 140 1" 17 150 476 436 359 190 8 25,0 27,2 37,0
КГМК-А6 0,0347 140 225 260 90 150 1" 17 160 491 451 374 200 8 28,4 26,9 37,0
КГМК-А7 0,0417 160 225 260 100 160 Г’ 17 190 511 471 394 210 8 36,0 30,5 40,0
КГМК-А8 0,0556 180 255 290 115 180 1‘А" 17 220 555 515 432 230 8 42,0 30,0 40,0
* Кроме указанных особо.
Разработано восемь типоразмеров горелок КГМГ-А 1-КГМГ-А8 с номи-
нальной пропускной способностью по газу от 0,0042 до 0,0556 м3/с. Номи-
нальная пропускная способность определена при давлении газа перед го-
релкой 60 кПа.
При работе горелки на мазуте компрессорный воздух подается в горелку
по газовой трубе и через тангенциальные отверстия попадает в акустичес-
кий излучатель, где создает вихревые потоки. Выходя из сопла акустическо-
го излучателя, вихревые потоки создают акустическое поле, которое улуч-
шает распыление мазута, интенсифицирует процессы перемешивания топ-
лива с воздухом и горения.
Кроме того, акустический излучатель защищает мазутное сопло от воз-
действия высоких температур, а создающиеся в нем вихревые потоки име-
ют разрежение по оси, что препятствует закоксовыванию мазутного сопла.
При работе на газе, проходя через акустический излучатель, вихревые
потоки газа также создают акустическое поле, которое улучшает перемеши-
вание газа с воздухом. uk 4^ l Ы—— /л/ . 0.03 / /$ ' / /РУ' о,о2 / W” - —1 20 40 60 60 100 Дабление газа перед горелкой, кПа Рис. 7.81. Пропускная способность по газу газомазутных горелок типа КГМГ-А Вн,кг^ 0,050 —'л/— 0,045 0,040 А Г - / /ИГ 0,035 / / ' ' Л^^ 0,030 '—7 0,025 7/---^-- 0,020 г $-***£ 0Д15 W КГЦГ.М-КГМГ-А2 L—1 1 100 140 180 220 260 300 Дабление назута перед горелкой, кПа Рис. 7.82. Пропускная способность по мазуту газомазутных горелок типа КГМГ-А
440
Таблица 7.49
Технические характеристики горелок типа КГМГ-А полученные при испытании
Технические параметры Размер- ность Типоразмер .
КГМГ-А1 КГМГ-А2 | КГМГ-АЗ | КМГ-А5 | КГМГ-А7
Номинальная тепло- кВт При работе на газе 130 310 467 960 1520
вая мощность Номинальный расход 13 31,0 46,7 96,0 152
газа Номинальное давле- кПа 58,9 64,0 52,0 90,0 55,0
ние газа Номинальный расход м3/ч 126 280 432 900 1520
воздуха Номинальное давле- кПа 0,61 1,06 1,68 5,20 4,22
ние воздуха Коэффициент расхо- 1,01 1,03 1,02 1,03 1,05
да воздуха Диапазон рабочего регулирования* по расходу газа м3/ч 2,6-15,2 6,8-31 9,7-46,7 18,5-96 32,5-178
по расходу воздуха м3/ч 26-148 61-280 96-432 170-900 317-1743
Коэффициент рабо- 5,8 4,6 5,8 5,2 5,5
чего регулирования Длина факела м 1,0 0,5
Номинальная тепло- кВт При работе на мазуте 130 433 613 793 1516
вая мощность Номинальный расход кг/ч 12,0 38,8 54,9 71,0 132
мазута Номинальное давле- кПа 29,40 45,00 55,00 36,00 44,15
ние мазута Номинальный расход м3/ч 129 264 500 660 1540
дутьевого воздуха Номинальное давле- ние дутьевого возду- кПа 0,45 1,20 2,90 3,43 4,30
ха Номинальный расход компрессорного воз- м3/ч 10 21 44 57 106
духа Номинальное давле- ние компрессорного кПа 98,0 100,5 107,0 106,0 88,3
воздуха Коэффициент расхо- 1,03 1,08 1,02 1,08 1,10
да воздуха Диапазон рабочего регулирования: по расходу мазута кг/ч 3,5-14,0 7,7-28,3 8,5-54,9 14,3-71 30-159
по расходу дутье- вого воздуха м3/ч 49-151 77-28,3 80-500 120-660 350-1865
Коэффициент рабо- 4,0 3,7 6,4 5,0 5,3
чего регулирования Длина факела м 1,2 0,5
441
Выбор горелок КГМГ-А производят по графикам (рис. 7.81, 7.82), на ко-
торых приведена зависимость пропускной способности горелок соответ-
ственно по газу и воздуху от их давления перед горелкой. Кривые построе-
ны для тех же условий, что и на рис. 7.78 и 7.79.
При подогреве воздуха на графиках следует откладывать расчетное коли-
чество газа и мазута, которое определяют так же, как для горелок типа “тру-
ба в трубе”.
Технические характеристики горелок КГМГ-А, полученные при испыта-
нии горелок в стендовых условиях во ВНИИТмаше, представлены в
табл. 7.49.
7.5.3. Комбинированные горелки ВНИИМТ
Комбинированные горелки ВНИИМТ предназначены для сжигания при-
родного газа и мазута с воздухом, подогретым до 300-350 °C. Общий вид
горелок показан на рис. 7.83, а технические и конструктивные характерис-
тики приведены в табл. 7.50.
Горелка состоит из корпуса, трубы для подвода газа, оканчивающейся га-
зовым соплом, завихрителя воздуха с втулкой и форсунки. Лопатки завих-
рителя расположены под углом 45° к его оси, что обеспечивает интенсивное
закручивание потока воздуха при относительно небольшом гидравлическом
сопротивлении воздушного тракта горелки. Коэффициент расхода воздуш-
ного тракта таких горелок приближенно равен 0,54. Втулка установлена для
подачи части воздуха вдоль оси горелки без его закрутки. Это способствует
снижению интенсивности нагрева газового сопла и раздающего насадка
форсунки за счет отдува рециркулирующих высокотемпературных продук-
тов горения и отвода тепла конвекцией от деталей горелки.
Воздух
Рнс. 7.83. Комбинированные горелки ВНИИМТ: 1 — воздушный патрубок; 2 — газо-
вый патрубок; 3 — направляющая труба; 4 — запальник (форсунка); 5 — газовое со-
пло; 6 — втулка; 7 — завихритель воздуха
442
Таблица 7.50
Технические и конструктивные характеристики комбинированных горелок
ВНИИМТ (рис. 7.83)
— ГТ I Тепловая мощность, МВт ’
Параметр | Размерность |------—-----------------——-----------
Расход
воздуха тыс. м3/ч 2 5
газа м3/ч 80 300
мазута кг/ч 60 250
Давление-
воздуха кПа 2,5 2,5
газа «-» 15 10
мазута «-» 0,4 0,4
распылителя «-» 0,4 0,4
Температура-
воздуха °C 350 350
газа «-» 20 20
мазута «-» 120 120
распылителя «-» 20-120 20-120
Удельный расход распылителя кг/кг мазута 0,5 0,3
Коэффициент расхода воздуха 3,5 1,7
Характерный размер ММ
£>1 189 303
d2 108 160
D3 76 115
D, 48 48
d5 76 108
D6 60 108
D. 203 325
80 105
Lb 250 450
L 1035 1380
Ht 300 500
H2 250 250
По оси горелки вместо мазутной форсунки может устанавливаться за-
пальное устройство.
Газ из сопла вытекает через цилиндрические отверстия, расположенные
равномерно по окружности. Количество газовыпускных отверстий п, диа-
метр d и угол наклона оси отверстий к оси горелки подобраны из условия
интенсивного смешивания газа с воздухом до выхода их из амбразуры. Ве-
личина Д3 зависит от толщины кладки теплового агрегата. Для обеспечения
идентичности характеристик газового и мазутного факелов в горелке уста-
новлена пневматическая форсунка ВНИИМТ (см. рис. 7.70). Особенностью
работы горелки является повышенный коэффициент расхода воздуха
1,5-4,0.
Угол раскрытия факела при выходе из горелочной амбразуры составляет
около 110°.
443
Длина факела существенно зависит от тепловой нагрузки горелки, коэф-
фициента расхода воздуха и находится в пределах 1,0-2,5 м в зависимости
от типоразмера.
7.5.4. Газомазутные горелки типа ГМР
Газомазутные горелки типа ГМР разработаны ВНИИпромгазом и Тепло-
проектом для сжигания природного газа и мазута.
Разработаны две модификации горелок с подводом воздуха для горения
по двум каналам и с подводом по одному каналу (рис. 7.84). Во всех случаях
горелка состоит из двух концентрических кольцевых каналов для подачи
воздуха, внутреннего канала для истечения газа и пневматической форсун-
ки. В периферийном канале для истечения воздуха установлены лопаточ-
ные завихрители. В горелке, имеющей один подвод воздуха, выполнен ре-
Рис. 7.84. Газомазутиые горелки типа ГМР: а — с двойным подводом воздуха; б — с ре-
гулирующим шибером; 1 — подвод воздуха; 2 — подвод газа; 3 — форсунка; 4 — нако-
нечник; 5 — шибер; 6 — завихритель воздуха
444
Таблица 7.51
Основные размеры (мм) горелок типа ГМР с регулирующим шибером
(рис. 7.84, б)
Типоразмер Тепловая МОЩНОСТЬ, МВт Размер, мм Масса, кг
° о, D11 °’1 L Н L3 Iя
ГМР-50-1 0,5 170 159 125 40 765 55 200 200 172 50
ГМР-50-2 0,5 170 159 125 40 1000 287 435 200 172 60
ГМР-100-1 1,0 220 219 150 50 850 60 245 235 200 80
ГМР-100-2 1,0 220 219 150 50 1080 292 416 235 200 105
ГМР-150-1 1,5 273 273 200 65 920 65 200 260 270 115
ГМР-150-2 1,5 273 273 200 65 1150 292 507 260 270 139
ГМР-300 3,0 360 — 250 150 1545 200 450 380 350 178
ГМР-500 5,0 435 — 325 150 1575 200 500 380 450 226
ГМР-700 7,0 505 — 325 150 1715 200 540 450 450 283
ГМР-1000 10,0 530 530 325 150 1600 175 550 450 450 385
гулирующий шибер, при помощи которого можно перераспределять воздух
между центральным трактом, в котором установлен завихритель, и перифе-
рийным прямоструйным каналом. Этот тип горелок выполнен с наконечни-
ками различной длины. Основные размеры горелок типа ГМР с регулирую-
щим шибером приведены в табл. 7.51.
Технические характеристики горелок типа ГМР с регулирующим шибе-
ром приведены в табл. 7.52.
Технические характеристики горелок с двойным подводом воздуха при-
ведены в табл. 7.53.
7.5.5. Горелки Теплопроекта типа ГМП
Горелки предназначены для раздельного сжигания природного газа и ма-
зута, подогретого до температуры не менее 80 °C. Общий вид горелок пока-
зан на рис. 7.85, основные конструктивные параметры приведены в
табл. 7.54, а технические характеристики — в табл. 7.55.
Горелки ГМП-2 и ГМП-3 состоят из воздухоподводящего корпуса с жаро-
стойким насадком, мазутного сопла, трубопроводов первичного воздуха и газа.
При работе на газе газ поступает по трубопроводу первичного воздуха,
проходит через четырехходовой винт, смешивается с воздухом в насадке и
поступает в туннель.
При работе на мазуте топливо поступает в мазутное сопло, распыляется
на выходе из сопла закрученным потоком первичного воздуха и смешивает-
ся со вторичным воздухом в насадке.
445
Таблица 7.52
Технические характеристики горелок типа ГМР с регулирующим шибером
(рис. 7.84,6)
Параметр Раз- мер- ГМР-50-2 ГМР-100-2 ГМР-150-2 ГМР-1000В
Тый факел корот- факел факел факел факел факел ДЛИН- НЫЙ факел корот- кий факел
При работе на газе
Номинальная тепловая мощ- МВт 0,507 0,507 1,050 1,050 1,529 1,529 10,0 10,0
Номинальный расход газа м3/ч 50 50 104 104 150 150 1000 1000
Номинальное давление газа кПа 2,06 1,86 3,43 2,79 4,12 4,26 3,90 3,90
Номинальный расход воздуха м3/ч 500 510 1000 1050 1530 1530 10000 10000
Номинальное давление воздуха кПа 2,45 2,94 3,14 3,82 2,35 3,82 3,90 3,90
Минимально необходимый коэффициент расхода воздуха - 1,07 1,06 1,07 1,04 1,07 1,05 1,04 1,04
Минимальная тепловая мощ- МВт 0,110 0,121 0,170 0,140 0,290 0,304 2,0 2,0
Коэффициент рабочего регули- рования - 4,5 4,2 6,2 7,5 5,3 5,0 5,0 5,0
Длина факела ММ 1090 480 1740 780 3400 1500 4500 2250
Отношение длин “длинного” и “короткого” факелов - 2,3 2,2 2,3 2,0
При работе на мазуте
Номинальная тепловая мощ- МВт 0,498 0,498 1,080 1,080 1,465 1,465 10,0 10,0
Номннальный расход мазута кг/ч 42 42 92 92 124 124 950 950
Номинальное давление мазута кПа 45,08 45,08 41,16 41,16 29,4 29,4 98,0 98,0
Температура подогрева мазута °C 80 80 80 80 80 80 80 80
Номинальный расход вентиля- торного воздуха м3/ч 471 471 937 1004 1429 1429 10000 10000
Номинальное давление венти- ляторного воздуха кПа 2,94 3,58 3,82 5,19 3,23 4,41 3,90 3,90
Номинальный расход распыли- теля (сжатого воздуха) м3/ч 33 33 92 92 98 98 1000 1000
Номинальное давление распы- лителя кПа 59,29 59,29 80,36 80,36 107,8 107,8 196,0 196,0
Минимально необходимый коэффициент расхода воздуха - 1,06 1,06 1,09 1,11 1,10 1,11 1,15 1,15
Минимальная тепловая мощ- МВт 0,119 0,140 0,152 0,131 0,473 0,473 - -
Козффнцнент рабочего регули- рования - 4,2 3,6 7,1 8,2 3,1 3,1 4,0 4,0
Длина факела мм 1050 650 1600 800 3050 1600 5000 3330
“короткого” факелов 1,6 2,0 1,9 1 ,5
446
Таблица 7.53
Технические характеристики горелок типа ГМР с двойным подводом воздуха
(рис. 7.84, я)
Параметр
Номинальная тепловая мощность
Расход газа
Номинальное давление газа
Номинальное давление воздуха для:
длинного факела
короткого факела
Коэффициент расхода воздуха
при номинальной тепловой мощности для:
длинного факела
короткого факела
Диапазон регулирования по давлению газа
Коэффициент рабочего регулирования
Абсолютная длина факела:
длинного
короткого
Размер- гмр.5О ГМР-200
ность II____________________
МВт 0,5 2,0
м3/ч 50 200
кПа 5,0 4,7
кПа
5,4
6,4
1,07 1,06
1,05 1,1
кПа 0,25-5,0 0,2-4,7
4,5 4,85
м
0,7 4,0
0,5 2,0
Рис. 7.85. Горелки Теплопроекта типа ГМП: 1 — воздушный корпус; 2 — подвод газа
(распылителя); 3 — насадок; 4 — мазутное сопло; 5 — газовое сопло; б — завихритель;
7—туннель
447
Таблица 7.54
Конструктивные характеристики горелок Теплопроекта типа ГМП (рис. 7.85)
v „ Типоразмер горелки
О. 40 50
D2 71 106
D3 15 15
D. 3 3
d5 12,6 19,6
Об 40,7 64,5
D-, 140 175
L 418 480
Таблица 7.55
Технические характеристики горелок Теплопроекта типа ГМП
Параметр Размер- ность | Типоразмер горелки
| ГМП-2 | ГМП-3
Номинальная тепловая мощность МВт При работе на газе 0,215 0,59
Расход газа М/Ч 21,5 58
Давление газа кПа 3,34 5,59
Расход воздуха м3/ч 215 575
Давление воздуха кПа 1,96 6,86
Коэффициент расхода воздуха Диапазон рабочего регулирования: — 1,03 1,04
по расходу газа М/Ч 3,7-21,5 8-58
по давлению газа кПа 0,098-3,34 0,098-5,59
по расходу воздуха М/Ч 35-215 80-575
по давлению воздуха кПа 0,019-1,96 0,019-6,86
Коэффициент рабочего регулирования — 5,8 7,2
Длина факела м 0,52 При работе на мазуте М100 0,79
Расход мазута кг/ч 18,3 49,5
Давление мазута кПа 9,8 13,25
Расход вторичного воздуха м3/ч 139 552
Давление вторичного воздуха кПа 6,56 6,56
Расход первичного воздуха м3/ч 23 55
Давление первичного воздуха кПа 5,2 9,33
Коэффициент расхода воздуха — 1,05 1,04
Коэффициент рабочего регулирования — 6,1 5,2
Длина факела 0,43 0,74
7.6. РАДИАЦИОННЫЕ ТРУБЫ
Для отопления термических печей, работающих с контролируемой ат-
мосферой, применяют радиационные трубы, назначение которых заключа-
ется в муфелировании пламени в печах и обеспечении равномерного тепло-
обмена в рабочем пространстве печей.
448
Прошли экспериментальную проверку и применялись в печах радиаци-
онные трубы различной конструкции. Однако специфика их эксплуатации и
различие предъявляемых к ним требований позволяют дать надежные реко-
мендации по применяемым конструкциям только на основе длительней ра-
боты в промышленных условиях.
В настоящее время для широкого применения в термических печах про-
катного производства можно уверенно рекомендовать ограниченную но-
менклатуру радиационных труб, прошедших длительную промышленную
проверку. К этим трубам относятся следующие:
— тупиковые радиационные трубы типа ТРТ, предназначенные для го-
ризонтальной установки в печах с рабочей температурой до 900 °C;
— тупиковые радиационные трубы типа ТРР с рециркуляцией продуктов
сгорания, предназначенные для горизонтальной или вертикальной установ-
ки в печах с рабочей температурой до 950 °C;
— U-образные радиационные трубы с горелкой ВНИИМТ-Стальпроект.
Из других конструкций радиационных труб, которые после дополни-
тельной доработки конструкции можно применять в термических печах,
следует отметить U-образные радиационные трубы типа ТРУ с периферий-
ным сжиганием газа на внутренней стенке излучающей трубы и W-образ-
ные радиационные трубы, работающие под разрежением.
7.6.1. Тупиковые радиационные трубы типа ТРТ
Разработанные Стальпроектом и впервые освоенные на печах Черепо-
вецкого сталепрокатного завода тупиковые радиационные трубы типа ТРТ
имеют диффузионную горелку улучшенного смешения и предназначены
для работы на природном газе при положительном давлении внутри трубы.
Труба представляет собой корпус, выполненный из жаропрочной стали
(излучающая труба), внутри которой размещены горелка, рекуператор и ка-
мера сгорания (жаровая труба).
Конструкция трубы позволяет стабилизировать коэффициент расхода
первичного воздуха и другие параметры на уровне, исключающем образо-
вание сажи и местные перегревы излучающей трубы и обеспечивающем на-
дежность автоматического регулирования во всем диапазоне расхода газа
при групповой работе труб.
Разработаны четыре типоразмера труб для внутренней ширины рабочего
пространства 1508, 1740, 1972 и 2320 мм. Каждый типоразмер может иметь
газовое сопло диаметром 4 или 5 мм, что определяет диапазон пропускной
способности трубы по газу.
Тупиковые радиационные трубы типа ТРТ показаны на рис. 7.86, а их
конструктивные размеры приведены в табл. 7.56
Труба работает следующим образом. Воздух, подводимый к радиацион-
ной трубе, нагревается в трехоборотном рекуператоре, встроенном в излу-
449
Рис. 7.86. Тупиковые радиационные трубы типа ТРТ: 1 — излучающая труба; 2 — жаровая труба; 3 — рекуператор; 4 — горелка
Таблица 7.56
Конструктивные размеры (мм) тупиковых радиационных труб типа ТРТ
(рис. 7.86)
Обозначение трубы | В | L |Ь1|£2|Ьз|/| Масса трубы, кг
ТРТ-П-Ad,-190/2080 1508 2080 2950 1390 1458 50 330
ТРТ-П-Adr-190/2315 1740 2315 3185 1625 1690 50 350
ТРТ-П-Ad,-190/2535 1972 2535 3405 1845 1912 60 380
ТРТ-П-Ad,-190/2870 2320 2870 3740 2180 2250 70 430
чающую трубу. Природный газ подают через центральную трубу, оканчива-
ющуюся горелкой. Часть горячего воздуха подсасывается к газовому соплу
через отверстия в горелочном патрубке, а остальной воздух подается к вы-
ходному сечению горелки. Газовоздушная смесь сгорает внутри жаровой
трубы и поступает к излучающей трубе частично через цилиндрические от-
верстия в боковой стенке жаровой трубы, а частично через торцевое отвер-
стие в этой трубе. В пространстве между жаровой и излучающей трубами
происходит дожигание газов и осуществляется передача тепла к излучаю-
щей трубе.
Отходящие дымовые газы разделяются на два потока: один направляется
непосредственно в рекуператор, а другой, смешиваясь со свежей порцией
сгоревших газов, поступает обратно в жаровую трубу. Такая рециркуляция
обеспечивает равномерное распределение температуры по длине жаровой
трубы, снижая ее у корня факела и повышая вследствие увеличения объема
продуктов сгорания к торцу радиационной трубы. Подсос части воздуха к
месту истечения газа из сопла и рециркуляция дымовых газов обеспечива-
ют отсутствие сажевыделения внутри трубы практически при любых преде-
лах регулирования и минимальном избытке воздуха.
Конструкция радиационной трубы и техническая документация на нее вы-
полнены так, что труба, состоящая из заменяемых узлов, может быть заказана
как в полном комплекте, так по всем основным узлам в отдельности.
Основными заменяемыми узлами тупиковой радиационной трубы ТРТ
являются излучающая и жаровая трубы, рекуператор и горелка. Все норма-
Рис. 7.87. Излучающая труба для тупиковой радиационной трубы типа ТРТ
451
Рис. 7.88 Жаровая труба для тупиковой радиационной трубы типа ТРТ длиной, мм: а —
2080; б — 2315; в — 2535; г — 2870
лизованные Стальпроектом трубы типа ТРТ имеют наружный диаметр из-
лучающей трубы (рис. 7.87), выполненной из стали Х23Н18, равный 190
мм. В зависимости от ширины рабочего пространства печи трубу заказыва-
ют четырех различных длин, указанных в табл. 7.56. Излучающая труба
включает излучающую часть, фланец для крепления к каркасу печи и опор-
ную часть. К излучающей трубе крепятся все остальные узлы радиацион-
ной трубы. Жаровая труба (рис. 7.88) расположена внутри излучающей тру-
бы соосно с ней и предназначена для формирования факела и распределе-
ния продуктов сгорания по длине излучающей трубы. Жаровая труба вы-
полнена из стали Х23Н18 и в зависимости от длины излучающей трубы за-
казывается четырех различных длин с различным количеством отверстий
по ее образующей.
Рекуператор типа “труба в трубе” (рис. 7.89) противоточный, гладкостен-
ный, снабжен чечевичным компенсатором. Для всех длин тупиковой радиа-
ционной трубы рекуператор имеет одинаковые размеры и располагается
внутри излучающей трубы.
Горелка тупиковой трубы показана на рис. 7.90. Назначение всех ее уз-
лов ясно из приведенного выше описания работы трубы. Трубка, проходя-
452
9S2
J2L
Рис. 7.89. Рекуператор тупиковой радиационной трубы типа ТРТ
щая через заднюю крышку горелки, является отверстием для гляделки и
прохода запальника. После пуска газа и розжига радиационной трубы за-
пальник вынимается, и трубка закрывается колпачком со смотровым стек-
лом. Горелка располагается внутри рекуператора соосно с ним. В зависимо-
сти от заданной теплопроизводительности радиационной трубы горелка
имеет газовое сопло диаметром 4 или 5 мм (соответственно максимальная
пропускная способность по природному газу составляет 0,00083 и
0,00138 м3/с). Минимальный расход природного газа принимается равным
0,00028 м3/с.
Перед радиационной трубой на подводах газа и воздуха предусмотрены
дросселирующие шайбы со штуцерами до и после них (см. рис. 7.86). Шайбы
IOSO
Рис. 7.90. Горелка тупиковой радиационной трубы типа ТРТ
453
Давление газа Давление воздуха
перед радиационной трубой, кПа перед радиационной трубой^Па
Рис. 7.91. Пропускная способность тупиковой радиационной трубы ТРТ-П-А4-190/Л:
а — по газу; б — по воздуху
предназначены для уравнивания гидравлического сопротивления труб между
собой и замера расхода газа и воздуха на каждую радиационную трубу.
Правильный подбор диаметров шайб при наладке позволяет обеспечить
при зональном регулировании одинаковые расходы газа и воздуха по всем
трубам данной зоны.
Условное обозначение тупиковой радиационной трубы типа ТРТ состоит
из букв и цифр, которые расшифровываются так: Т — труба, Р — радиаци-
онная, Т — тупиковая, П положительное давление внутри трубы, А —
обозначение горелки, dr — диаметр газового сопла, L — длина излучающей
трубы, ее наружный диаметр 190 мм.
В общем виде обозначение трубы имеет вид ТРТ-П-А-</г-190/£.
При заказе радиационной трубы и отдельных узлов вместо букв dr и L
проставляют их численные значения. Например, условное обозначение ра-
Технические данные трубы TPT-II-Arf-190/2315
Таблица 7.57
Параметр Размер- ность При диаметре газового со- пла, мм
4 1 5
Полезная тепловая мощность кВт 22,7 36,5
Расход газа м3/ч 3,0 5,0
Давление газа перед распределительной шайбой кПа 3,185 3,33
Расход воздуха м^/ч 32,0 54,1
Давление воздуха перед распределительной шайбой кПа 1,274 2,94
Коэффициент расхода воздуха — 1Л 11
Коэффициент рабочего регулирования — 2,9 4,4
Средняя температура рабочей поверхности излучающей трубы °C 895 950
Неравномерность распределения температуры по рабочей по-
верхности трубы
Максимальная температура жаровой трубы °C 1020 1060
Коэффициент полезного действия % 59,8 67,5
Удельный теплосъем с излучающей поверхности кВт/м2 22 35
454
диационной трубы ТРТ-П-А5-190/2315 означает: труба радиационная, ту-
пиковая; положительное давление внутри трубы; горелка типа А с газовым
соплом диаметром 5 мм; излучающая труба наружным диаметром 190 и
длиной 2315 мм.
Пропускная способность по газу и воздуху тупиковой радиационной
трубы типа ТРТ в зависимости от их давления перед трубой (без учета дрос-
селирующих шайб) показана на рис. 7.91.
При выборе радиационной трубы типа ТРТ необходимо учитывать, что
размеры ее элементов соответствуют толщине кладки 464 мм и установоч-
ным размерам каркаса печи, показанным на рис. 7.86.
При расчете тупиковой радиационной трубы типа ТРТ следует прини-
мать а = 1,1-1,2.
Технические характеристики радиационной тупиковой трубы
ТРТ-П-AJ-190/2315 приведены в табл. 7.57.
В настоящее время Стальпроект совместно с Череповецким сталепрокат-
ным заводом и ЗАО “Токкуум” (производитель карбидкремниевых огнеупо-
ров) разработали модификацию тупиковой радиационной трубы ТРТ с ке-
рамической жаровой трубой.
Труба имеет три типоразмера с наружным диаметром 152, 168 и 190 мм
на тепловую мощность 45, 50 и 55 кВт, соответственно. Каждый типоразмер
имеет рабочую длину 1460,1690 и 1910 мм и устанавливается в печах с тол-
щиной футеровки до 460 мм.
Применение керамической жаровой трубы позволяет повысить рабочую
температуру до 1000 °C и в 2-3 раза увеличить стойкость. Это подтвержда-
ет опыт эксплуатации трубы на Череповецком сталепрокатном заводе.
7.6.2. Тупиковые радиационные трубы типа ТРР
Тупиковые радиационные трубы типа ТРР разработаны институтом
ВНИИпромгаз и предназначены для сжигания природного газа. В отличие
от других радиационных труб с рециркуляцией продуктов сгорания в этой
радиационной трубе рециркуляция продуктов сгорания осуществляется на
холодной стороне радиационной трубы.
Разработано восемнадцать типоразмеров труб с наружным диаметром
102,121, 152, 168 и 190 мм, длиной рабочей части трубы от 1050 до 2000 мм
и номинальной теплопроизводительностью от 11 до 30 кВт. Предпочтитель-
но применение этих радиационных труб при удельном теплосъеме с их ра-
бочей поверхности до 30 кВт/м2.
Каждой радиационной трубе присваивается смешанный буквенно-циф-
ровой индекс, включающий: название радиационной трубы (Т — труба,
Р — радиационная); номинальную теплопроизводительность радиацион-
ной трубы в кВт; размеры радиационной трубы в виде дроби, числитель ко-
торой соответствует диаметру излучающей трубы — D (мм), а знамена-
тель — длине рабочей части трубы L{ (мм).
455
Рис. 7.92. Тупиковые радиационные трубы типа ТРР: 1 — излучающая труба; 2 — жа-
ровая труба; 3 — рекуператор; 4 — газовая трубка; 5 — рабочие окна; 6 — передвижной
стакан; 7 — смеситель; 8 — воздушный коллектор; 9 — сопло; 10 — гляделка
Пример условного обозначения радиационной трубы ТРР номинальной
тепловой мощностью 23,3 кВт, диаметром излучающей трубы D = 168 мм и
длиной рабочей части = 2000 мм: ТРР-23,3-168/2000.
Общий вид тупиковой радиационной трубы ТРР показан на рис. 7.92,
схема ее установки — на рис. 7.93. Конструктивные размеры радиационных
труб ТРР приведены в табл. 7.58, а их характеристики — в табл. 7.59. Про-
пускная способность тупиковых радиационных труб ТРР по газу и вторич-
ному воздуху дана на рис. 7.94.
Радиационная труба ТРР состоит из наружной излучающей трубы 1 (см.
рис. 7.92) с патрубком для отвода продуктов сгорания, внутренней жаровой
трубы 2 с рекуператором 3, газовой трубки 4 и воздушного коллектора 8. Ра-
Рис. 7.93. Схема установки тупиковых радиационных труб типа ТРР
456
бота этих радиационных труб осуществляется следующим образом. Иду-
щий на горение природный газ смешивается у входа в радиационную трубу
с первичным воздухом из расчета коэффициента расхода воздуха 0,1-0,2
(соотношение количества газа к первичному воздуху от 1:1 до 1:2). Истече-
ние первичной газовоздушной смеси происходит в сужающейся части го-
релки на расстоянии 30 мм от выходного сечения. Вторичный воздух в ко-
личестве, необходимом для полного сжигания газа (с учетом первичного
воздуха), подается к воздушному коллектору, оканчивающемуся воздуш-
ным соплом. Каждая радиационная труба ТРР снабжена двумя воздушными
(инжекционными) соплами с четырьмя отверстиями. Одно сопло с больши-
ми отверстиями (“большое сопло”) предназначено для работы с повышен-
ными теплосъемами с рабочей поверхности в зонах нагрева печи. Второе —
с меньшими отверстиями (“малое сопло”) — предназначено для работы с
малыми теплосъемами с рабочей поверхности радиационной трубы в зонах
выдержки печи. Инжекционное устройство доступно для осмотра и изго-
тавливается из обычных сталей. Воздух, истекающий из отверстий сопла,
инжектирует часть продуктов сгорания, нагревается в рекуператоре до
500-600 °C и постепенно смешивается с центральной струей газовоздуш-
ной смеси, образуя растянутый факел внутри жаровой трубы. Продукты
сгорания поступают в кольцевой канал между жаровой и излучающей тру-
бами. Пройдя рекуператор, продукты сгорания имеют температуру
300-500 °C; часть из них возвращается с воздухом в камеру горения, а ос-
новная часть удаляется через дымоход.
Давление воздуха после дросселирующей шайбы (перед соплом) состав-
ляет 3,0-3,5 кПа. С увеличением давления коэффициент инжекции увели-
чивается, а перегрев жаровой трубы относительно излучающей трубы
уменьшается.
Диаметры отверстий в соплах рассчитаны из условия давления перед
ними около 3,0 кПа. При изменении давления перед соплом (в зависимости
от типа применяемого вентилятора) диаметры отверстий пересчитываются.
Каждая радиационная труба снабжена тремя дросселирующими шайба-
ми: на подводе газа и подводах первичного и вторичного воздуха. Диаметры
шайб, служащих для выравнивания гидравлических сопротивлений труб,
уточняются при пуске и наладке радиационных труб отдельной зоны или
всей печи. Для надежности розжига радиационной трубы ТРР она снабжена
специальным устройством — передвижным стаканом 6 (см. рис. 7.92), с по-
мощью которого перекрываются окна для инжекции.
Розжиг радиационной трубы осуществляется при закрытых рабочих ок-
нах 5 (положение /). Рабочее положение стакана — II. В случае необходимо-
сти эксплуатации радиационных труб при температуре 500-750 °C система
рециркуляции должна быть отключена: передвижной стакан устанавливает-
ся в положение I, а отверстия сопла 9 рассверливаются.
Коэффициент рабочего регулирования радиационных труб ТРР в зависи-
мости от их типоразмера находится в пределах от 5 до 7,8.
457
Ug
Конструктивные размеры (мм)* тупиковых радиационных труб типа ТРР (рис. 7.92, 7.93)
Таблица 7.58
Обозначение ра- диационной трубы Длина рабо- чей части Общая длина радиаци- онной трубы L2 Диаметр и толщина стен- ки излучаю- щей трубы Диаметр отверстий воздушного сопла Газовая трубка D, d2 D, о4
большого малого диаметр цен- трального отверстия диаметр боковых отверстий и количество шт.
ТРР-11,0-102/1100 1110 2570 102x5 4.0 2,5 4,0 2,8x6 170 170 102x5 70x4
ТРР-11,6-121/1050 1050 2575 121x6 4,2 2,5 4,0 2,5x8 170 170 83x4 83x4
ТРР-12,5-121/1230 1230 2755 121x6 4,4 2,5 4,0 2,5x8 170 170 83x4 83x4
ТРР-14,6-121/1450 1450 2975 121x6 4,8 2,5 4,0 3,0x8 170 170 83x4 83x4
ТРР-17,3-121/1650 1650 3175 121x6 5,4 2,5 4,0 3,0x8 170 170 83x4 83x4
ТРР-12,8-152/910 910 2185 152x10 4,4 2,5 4,0 2,5x8 225 225 102x5 102x5
ТРР-14,0-152/1050 1050 2325 152x10 4,7 2,5 4,0 2,5x8 225 225 102x5 102x5
ТРР-15,4-152/1150 1150 2425 152x10 5,0 2,5 4,0 2,5x8 225 225 102x5 102x5
ТРР-16,7-152/1240 1240 2515 152x10 5,2 2,5 4,0 3,0x8 225 225 102x5 102x5
ТРР-17,3-152/1360 1360 2635 152x10 5,4 2,5 4,0 3,0x8 225 225 102x5 102x5
ТРР-18,7-152/1450 1450 2725 152x10 5,6 2,5 4,0 3,0x8 225 225 102x5 102x5
ТРР-22,2-152/1650 1650 2925 152x10 6,2 2,8 5,0 3,0x8 225 225 102x5 102x5
ТРР-24,9-15 2/2000 2000 3275 152x10 6,8 2,8 5,0 3,0x8 225 225 102x5 102x5
ТРР-15,4-168/1050 1050 2390 168x8 5,0 2,8 5,0 3,0x8 225 225 121x6 121x6
ТРР-23,3-168/1650 1650 2990 168x8 6,4 2,8 6,0 3,0x10 225 225 121x6 121x6
ТРР-27,6-168/2000 2000 3340 168x8 7,2 2,8 6,0 3,0x10 225 225 121x6 121x6
ТРР-25,6-190/1650 1650 2990 190x20 6,8 2,8 6,0 3,0x10 280 280 121x6 121x6
ТРР-30,2-190/2 000 2000 3340 190x20 7,4 2,8 6,0 3,0x10 280 280 121x6 121x6
Продолжение табл. 7.58
Обозначение ра- диационной трубы /> 11 h h 16 h к /9 d dr d2 Число отвер- стий п Масса трубы, кг, не более
ТРР-11,0-102/1100 772 365 131 200 270 300 170 120 120 18 1 */4" Л" 4
ТРР-11,6-121/1050 1000 193 104 200 270 300 160 120 120 18 1'/4" Уг" 4
ТРР-12,5-121/1230 1000 193 104 200 270 300 160 120 120 18 174" Уг" 4
ТРР-14,6-121/1450 1000 193 104 200 270 300 160 120 120 18 1*/4" Уг 4
ТРР-17,3-121/1650 1000 193 104 200 270 300 160 120 120 18 1 /4" 16" 4
ТРР-12,8-152/910 740 200 120 200 270 300 176 120 120 18 174" Уг 8
ТРР-14,0-152/1050 740 200 120 200 270 300 176 120 120 18 174" Уг 8
ТРР-15,4-152/1150 740 200 120 200 270 300 176 120 120 18 1‘/4" Уг" 8
ТРР-16,7-152/1240 740 200 120 200 270 300 176 120 120 18 174" Уг' 8
ТРР-17,3-152/1360 740 200 120 200 270 300 176 120 120 18 1 /4” Уг" 8
ТРР-18,7-152/1450 740 200 120 200 270 300 176 120 120 18 1 ’/4" Уг" 8
ТРР-22,2-152/1650 740 200 120 200 270 300 176 120 120 18 1*/4" Уг" 8
ТРР-24,9-152/2000 740 200 120 200 270 300 176 120 120 18 1‘/4" Уг" 8
ТРР-15,4-168/1050 745 243 152 200 280 320 240 120 120 18 2" 34" 8
ТРР-23,3-168/1650 745 243 152 200 280 320 240 120 120 18 2" 3/4" 8
ТРР-27,6-168/2000 745 243 152 200 280 320 240 120 120 18 2" %" 8
ТРР-25,6-190/1650 745 243 152 200 280 320 330 120 120 18 2" %" 8
ТРР-30,2-190/2000 745 243 152 200 280 320 330 120 120 18 2" %" 8
* Кроме указанных особо.
75
85
90
95
100
130
135
140
150
160
165
175
185
160
200
240
330
350
Характеристики тупиковых радиационных труб типа ТРР
Обозначение радиационной трубы Удельный теплосъем с излучающей поверхности, кВт/м2 Полезная тепловая мощность, кВт Количество природ- ного газа, м3/с
большое сопло малое сопло большое сопло малое сопло большое сопло малое сопло
ТРР-11,0-102/1100 30.6 6,4 13,5 1LQ 2,3 4,9 0.00039 0,000078 0,00017
ТРР-11,6-121/1050 28,3 6,3 12,0 11.6 2,6 4,9 0.00042 0,000083 0,00017
ТРР-12,5-121/1230 26 5,7 10,2 12,5 2,7 4,9 0.00044 0,000089 0,00017
ТРР-14,6-121/1450 26J. 5,5 8,7 14,6 3,1 4,9 0.00053 0,00010 0,00017
ТРР-17,3-121/1650 27,0 5,3 7,8 17,3 3,4 5,0 0.00064 0,00011 0,00017
ТРР-12,8-152/910 28,4 6,3 11,1 12,8 2,8 5,0 0.00044 0,000089 0,00017
ТРР-14,0-152/1050 26,9 5,3 9,6 14,0 2,8 5,0 0.0005 0,000089 0,00017
ТРР-15,4-152/1150 27,0 6,0 8,7 154 5,0 0.00056 0,00011 0,00017
ТРР-16,7-152/1240 27,4 5,6 8,2 162 3,4 5,0 0,00061 0,00011 0,00017
ТРР-17,3-152/1360 25,8 5,1 7,5 17,3 3,4 5,0 0.00064 0,00011 0,00017
ТРР-18,7-152/1450 26,4 6,0 7,0 18,7 4,2 5,0 0.00070 0,00014 0,00017
ТРР-22,2-152/1650 27,4 6,3 8,1 22,2 5,1 6,6 0,00083 0,00017 0,00022
ТРР-24,9-152/2000 25,7 5,3 6,8 24,9 5,1 6,6 0.00097 0,00017 0,00022
ТРР-15,4-168/1050 27,0 6,0 8,8 15,4 5,0 0.00056 0,00011 0,00017
ТРР-23,3-168/1650 26,2 5,6 7,3 232 5,0 6,5 0.00089 0,00017 0,00022
ТРР-27,6-168/2000 25,6 5,3 6,0 27,6 5,7 6,4 0.0011 0,00020 0,00022
ТРР-25,6-190/1650 25J 5,6 6,3 254 5,7 6,4 0,0010 0,00020 0,00022
ТРР-30,2-190/2000 24J 4,7 5,35 30,2 5,7 6,4 0.00125 0,00020 0,00022
Примечание. Для большого сопла- в числителе — номинальный режим, в знаменателе —
460
Таблица 7.59
Количество первичного воздуха, м3/с Давление первичной газо воздушной смеси после шайбы, кПа Количество вторичного воздуха, м3/с Давление вторичного воздуха после шайбы, кПа
большое сопло малое сопло большое сопло малое сопло большое сопло малое сопло большое сопло малое сопло
0.00058 0,00011 0,00025 L65 0,1 0,36 0.0036 0,00072 0,0015 3J5 0,32 2,95
0.00061 0,00011 0,00025 1.20 0,004 0,26 0.00375 0,0078 0,0015 3.00 0,20 2,95
0,0066 0,00011 0,00025 1,60 0,06 0,26 0.00405 0,0083 0,0015 3.05 0,18 2,95
0.00078 0,00011 0,00025 0.80 0,04 0,12 0.00485 0,00092 0,0015 2.80 0,14 2,95
0.0095 0,00017 0,00027 1,05 0,08 0,12 0.00575 0,0010 0,0015 2,90 0,12 2,95
0.00067 0,00011 0,00025 L45 0,10 0,28 0.0040 0,0083 0,0015 3.00 0,14 2,95
0.00075 0,00011 0,00025 1,80 0,10 0,28 0,0046 0,00083 0,0015 3J0 0,12 2,95
0.00083 0,00017 0,00025 2,2 0,14 0,28 0.050 0,001 0,0015 3.05 0,16 2,95
0.00092 0,00017 0,00025 0,86 0,06 0,12 0.0056 0,001 0,0015 3.20 0,24 2,95
0.00095 0,00017 0,00025 0.90 0,06 0,12 0.0058 0,001 0,0015 ЗЛА 0,18 2,95
0.00103 0,00017 0,00025 L05 0,10 0,12 0,0063 0,0012 0,0015 3.20 0,25 2,95
0.00125 0,00025 0,00033 L50 0,12 0,16 0.0074 0,0015 0,0021 3.20 0,20 3,05
0.0014 0,00025 0,00033 2,90 0,12 0,16 0.0089 0,0015 0,0021 3.20 0,16 3,05
0.00083 0,00017 0,00025 0.70 0,06 0,10 0.0050 0,0010 0,0015 3J0 0,22 2,95
0.0013 0,00025 0,00033 1.65 0,10 0,14 0.0083 0,0015 0,0021 _2Л 0,20 3,05
0.0017 0,00028 0,00033 2.40 0,12 0,14 0.010 0,0018 0,0021 _10 0,12 3,05
0.0015 0,00028 0,00033 0Д2 0,08 0.0092 0,0018 0,0021 0,20 3,05
0.0019 0,00028 0,00033 _L8 0,12 0,08 0.011 0,0018 0,0021 3.25 0,12 3,05
— минимальный.
461
воздушной смеси, кПа воздуха, кПа
Рис. 7.94. Пропускная способность тупиковых радиационных труб типа ТРР:
а — количество газа для труб:
1 — ТРР-11,0-102/1100;
2 — ТРР-11,6-121/1050 и ТРР-12,5-121/1230;
3 — ТРР-14,6-121/1450 и ТРР-17,3-121/1650;
4 — ТРР-12,8-152/910; ТРР-14,0-152/1050 и ТРР-15,4-152/1150;
5 -ТРР-16,7-152/1240; ТРР-17,3-152/1360; ТРР-18,7-152/1450; ТРР-22,2-152/1650;
ТРР-24,9-152/2000; ТРР-15,4-168/1050; ТРР-23,3-168/1650 и ТРР-27,6-168/2000;
6 — ТРР-25,6-190/1650 и ТРР-30,2-190/2000;
б — количество вторичного воздуха для труб:
1 — ТРР-11,0-102/1100;
2 —ТРР-11,6-121/1050;
3 — ТРР-12,5-121/1230 и ТРР-12.8-152/910;
4 -ТРР-14,0-152/1050;
5 — ТРР-14,6-121/1450; ТРР-15,4-152/1150 и ТРР-15,4-168/1050;
б —ТРР-16,7-152/1240;
7— ТРР-17,3-121/1650 и ТРР-17,3-152/1360;
в —ТРР-18,7-152/1450;
9-ТРР-22,2-152/1650;
10 — ТРР-24,9-152/2000 и ТРР-23,3-168/1650;
11 — ТРР-25,6-190/1650;
12 — ТРР-27,6-168/2000;
13 — ТРР-30,2-190/2000
7.6.3. Тупиковые радиационные трубы типа ТРН
Радиационные трубы с настильным факелом типа ТРН разработаны
ВНИИпромгазом для отопления термических печей. Общий вид радиаци-
онных труб типа ТРН показан на рис. 7.95, а технические характеристики
трех типоразмеров представлены в табл. 7.60.
Радиационная труба состоит из излучающей и жаровой труб, горелочно-
го устройства и рекуператора.
Воздух, подводимый в трубу, на подводе к ней разделяется на два канала.
По одному каналу воздух подается в смеситель, где образуется газовоздуш-
462
। Продукты
I сгорания
Рис. 7.95. Тупиковые радиационные трубы типа ТРН: 1 — излучающая труба; 2 — жа-
ровая труба; 3 — горелка; 4 — завихритель; 5— переточные каналы; 6 — запальный
электрод; 7 — смеситель; 8 — подпорные шайбы
ная смесь при коэффициенте избытка первичного воздуха, равном 0,3. Эта
смесь подается в горелочное устройство и, вытекая через его завихритель,
установленный на наружной поверхности горелки, движется в виде вихре-
вого настильного потока вдоль жаровой трубы. Основной поток воздуха,
подогретый в рекуператоре отходящими газами, перетекает во внутреннюю
полость горелки и из нее через систему отверстий в торцевой стенке выте-
кает вдоль стенки жаровой трубы. Сгорание газа происходит в настильном
факеле по мере подмешивания к первичной газовоздушной смеси струй
воздуха.
7.6.4. и-образные радиационные трубы с горелкой
ВНИИМТ-Стальпроект
U-образные радиационные трубы с горелкой ВНИИМТ-Стальпроект нор-
мализованы Стальпроектом и предназначены для сжигания природного газа.
При разработке U-образных радиационных труб Стальпроектом принята
поузловая нормализация отдельных элементов трубы: корпуса, горелки, воз-
душного рекуператора. В этом случае к одному и тому же корпусу в зависи-
мости от потребности технологии нагрева могут быть присоединены горелки
различной конструкции, производительности и пределов регулирования.
Разработаны радиационные трубы четырех диаметров: 121, 152, 180 и
219 мм для рабочего пространства шириной: 1508, 1740, 1972, 2320 и
2900 мм и для футеровок толщиной 348 и 464 мм.
463
Таблица 7.60
Технические характеристики тупиковых радиационных труб типа ТРИ
(рис. 7.95)
Параметр Размер- Типоразмер
ТРН-11,0-102/1100 | ТРН-24,9-152/2000 | ТРН-30,2-190/2000
Тепловая мощ- ность кВт 14,6 36,4 46,6
Полезная тепло- вая мощность Удельный тепло- кВт 12,1 27,5 34,7
съем с излучаю- щей поверхности кВт/м2 30,0 28,8 28,9
Номинальный расход газа Номинальное м3/ч 1,4 3,5 4,5
давление газа перед шайбой кПа 2,9 2,6 2,94
Номинальный расход воздуха Номинальное м3/ч 15,5 37,8 49,0
давление вторич- ного воздуха по- сле шайбы Коэффициент расхода воздуха: кПа 0,30 0,245 0,84
первичный 0,32 0,32 0,32
вторичный Коэффициент 1,08 1,05 1,10
рабочего регули- рования Средняя темпера- 5 5 5
тура излучающей трубы Неравномерность 920 956 982
нагрева излу- чающей поверх- ности трубы Коэффициент °С/м 27 30 12,5
полезного дейст- % 82,6 75,5 74,0
U-образные радиационные трубы с горелкой ВНИИМТ-Стальпроект по-
казаны на рис. 7.96, а их основные конструктивные размеры приведены в
табл. 7.61.
Работа U-образной радиационной трубы, оборудованной горелкой ВНИ-
ИМТ-Стальпроект с частичным предварительным смешением газа и возду-
ха, осуществляется следующим образом. Газ поступает в трубу через газо-
вое сопло, расположенное по оси корпуса внутри смесительной трубы. В
смесительной трубе на участке, близком к выходному сечению сопла, вы-
полнены отверстия, через которые истекающий из сопла газ инжектирует
464
Рис. 7.96. U-образиые радиационные трубы с горелкой ВНИИМТ-Стальпроект
воздух в количестве, соответствующем а = 0,4-0,5. Смесь газа и первичного
воздуха, пройдя смесительную трубу, поступает в горелочную ветвь радиа-
ционной трубы. Сгорание газа начинается по выходе из смесительной тру-
бы. Вторичный воздух проходит в зазоре между корпусом и смесительной
трубой и входит в рабочее пространство трубы через полуциркульные от-
верстия по наружной поверхности наконечника — стабилизатора. Кроме
того, часть воздуха поступает через кольцевую щель между наружной обра-
зующей стабилизатора и внутренней поверхностью корпуса. Двухступенча-
тая подача воздуха обеспечивает устойчивое горение газа с суммарным
а = 1,05-1,1 без выделения сажи во всем диапазоне изменения расхода газа,
т.е. 1:6. Диаметры отверстий для истечения смеси газа и первичного возду-
ха, а также вторичного воздуха подбирают, исходя из скоростей при номи-
нальных расходах 10-15 м/с при нормальных условиях. В этой трубе выго-
рание горючих в факеле растянуто на всю длину трубы. Максимум темпера-
туры газов на оси трубы наблюдается перед поворотным коленом. Воздух,
идущий на сгорание газа, подогревается в рекуператоре, вставленном в от-
водящую ветвь радиационной трубы. Конструкция рекуператора является
типичной для U-образных радиационных труб. Дымовые газы проходят в
зазор между воздушной трубой рекуператора и корпусом радиационной
трубы, а воздух подается по центральной трубе, доходит до торцевой стен-
465
Т аб лица 7.61
Конструктивные размеры (мм)* U-образных радиационных труб с горелкой ВНИИМТ-Стальпроект (рис. 7.96)
Обозначение
радиационной
трубы
а
ТРУ-121-1964 120
ТРУ-121-2080 120
ТРУ-121-2196 120
ТРУ-121-2312 120
ТРУ-152-1964 120
ТРУ-152-2080 120
ТРУ-152-2196 120
ТРУ-152-2312 120
ТРУ-152-2428 120
ТРУ-152-2544 120
ТРУ-180-1964 150
ТРУ-180-2196 150
ТРУ-180-2428 150
ТРУ-180-2544 150
ТРУ-180-2892 150
ТРУ-180-3472 150
ТРУ-219-2776 150
ТРУ-219-2892 150
ТРУ-219-3356 150
ТРУ-219-3472 150
130 1508 348 121
130 1508 464 121
130 1740 348 121
130 1740 464 121
130 1508 348 152
130 1508 464 152
130 1740 348 152
130 1740 464 152
130 1972 348 152
130 1972 464 152
160 1508 348 180
160 1740 348 180
160 1972 348 180
160 1972 464 180
160 2320 464 180
160 2900 464 180
160 2320 348 219
160 2320 464 219
160 2900 348 219
160 2900 464 219
130 100 121 76
130 100 121 76
130 100 121 76
130 100 121 76
140 110 121 120
140 110 121 120
140 110 121 120
140 110 121 120
140 110 121 120
140 10 121 120
150 120 152 150
150 120 152 150
150 120 152 150
150 120 152 150
150 120 152 150
150 120 152 150
160 130 152 170
160 130 152 170
160 130 152 170
160 130 152 170
5 41 Ж 36
5 41 W 36
5 41 Ц" 36
5 41 И" 36
6 47 Уд" 41
6 47 Уд" 41
6 47 Уд" 41
6 47 W 41
6 47 W 41
6 47 Уд" 41
7 57 Уд" 45
7 57 1" 45
7 57 1" 45
7 57 Г’ 45
7 57 Г' 45
7 57 1" 45
8 70 1” 50
8 70 1" 50
8 70 1" 50
8 70 1" 50
30 20 28 13
30 20 28 13
30 20 28 13
30 20 28 13
36 22 29 13
36 22 29 13
36 22 29 13
36 22 29 13
36 22 29 13
36 22 29 13
40 24 30 13
40 24 30 13
40 24 30 13
40 24 30 13
40 24 30 13
40 24 30 13
45 26 32 13
45 26 32 13
45 26 32 13
45 26 32 13
Продолжение табл 7 61
Обозначение радиационной трубы Н н. н2 Нз L Li Т2 Тз T_s Тб Число от- верстий Масса трубы, КГ
п 1711 «2
ТРУ-121-1964 280 430 720 248 528 1403 500 580 166 490 1964 2740 3 5 4 250
ТРУ-121-2080 280 430 720 248 528 1403 500 580 166 490 2080 2856 3 5 4 250
ТРУ-121-2196 280 430 720 248 528 1635 500 580 166 490 2196 2972 3 5 4 260
ТРУ-121-2312 280 430 720 248 528 1635 500 580 166 490 2312 3088 3 5 4 260
ТРУ-152-1964 280 430 720 248 528 1403 540 620 166 530 1964 2825 3 5 4 340
ТРУ-152-2080 280 430 720 248 528 1403 540 620 166 530 2080 2940 3 5 4 350
ТРУ-152-2196 280 430 720 248 528 1635 540 620 166 530 2196 3056 3 5 4 350
ТРУ-152-2312 280 430 720 248 528 1635 540 620 166 530 2312 3172 3 5 4 360
ТРУ-152-2428 280 430 720 248 528 1867 540 620 166 530 2428 3288 3 5 4 360
ТРУ-152-2544 280 430 720 248 528 1867 540 620 166 530 2544 3405 3 5 4 370
ТРУ-180-1964 450 525 900 320 760 1403 560 640 200 545 1964 2845 3 5 4 470
ТРУ-180-2196 450 525 900 320 760 1635 560 640 200 545 2196 3076 3 5 4 480
ТРУ-180-2428 450 525 900 320 760 1867 560 640 200 545 2428 3308 3 5 4 490
ТРУ-180-2544 450 525 900 320 760 1867 560 640 200 545 2544 3425 3 5 4 490
ТРУ-180-2892 450 525 900 320 760 2215 560 640 200 545 2892 3772 3 5 4 500
ТРУ-180-3472 450 525 900 320 760 2795 560 640 200 545 3472 4352 3 5 4 520
ТРУ-219-2776 450 525 900 320 760 2215 570 650 200 555 2776 3666 3 5 4 670
ТРУ-219-2892 450 525 900 320 760 2215 570 650 200 555 2892 3782 3 5 4 680
ТРУ-219-3356 450 525 900 320 760 2795 570 650 200 555 3356 4246 3 5 4 710
ТРУ-219-3472 450 525 900 320 760 2795 570 650 200 555 3472 4362 3 5 4 720
* Кроме указанных особо.
&
Рис. 7.97. Горелка ВНИИМТ-Стальпроект частичного предварительного смешения
для U-образной радиационной трубы: 1 — газовое сопло; 2 — смесительная труба; 3 —
труба запальника; 4 — наконечник-стабилизатор
ки рекуператора и поступает в зазор между его внутренней и наружной
трубками.
При температуре поверхности трубы 800-850 °C температура дымовых
газов перед рекуператором составляет 1070-1100 °C, после рекуператора —
650 °C, а воздух нагревается в рекуператоре до 320 °C. Дымовые газы отса-
сывают в печной дымопровод, а воздух поступает к горелке.
Рекуператор выполняется или из гладкостенных стальных труб (для ра-
диационной трубы диаметром 121 мм), или из жаростойкого чугуна литым.
Как и для тупиковой радиационной трубы, создана унифицированная
конструкция, т.е. можно заказывать изготовителю отдельно корпус трубы,
горелку и рекуператор с возможностью замены горелки одной конструкции
на другую. Схематически горелка ВНИИМТ-Стальпроект для U-образной
радиационной трубы показана на рис. 7.97, а рекуператор этой трубы — на
рис. 7.98.
Пропускная способность U-образных радиационных труб с горелкой
ВНИИМТ-Стальпроект показана на рис. 7.99. Требуемые для эксплуатации
давления газа и воздуха перед радиационной трубой подбираются измене-
нием размеров дросселирующих шайб на подводах газа и воздуха. Для оп-
ределения истинного давления перед радиационной трубой величина давле-
Рис. 7.98. Рекуператор U-образной радиационный трубы с горелкой ВНИИМТ-Сталь-
проект
468
Рис. 7.99. Пропускная способность U-образных радиационных труб с горелкой
ВНИИМТ-Стальпроект: а — по газу; б — по воздуху; диаметры труб: 1 — 121 мм; 2 —
152 мм; 3 — 180 мм; 4 — 219 мм
ния, найденная на рис. 7.99, суммируется с перепадом давления на шайбах,
рассчитанного для данных расходов газа и воздуха.
Зажигание U-образной радиационной трубы производится с помощью
переносного газового запальника, вставляемого в трубку, проходящую че-
рез горелку.
7.6.5. и-образные радиационные трубы типа ТРУ
U-образные радиационные трубы типа ТРУ, разработанные институтом
ВНИИпромгаз, отличаются тем, что смесь газа с первичным воздухом пода-
ется в зазор между воздушной трубой и корпусом радиационной трубы, а
основное количество воздуха подается по центральной воздушной трубе.
Постепенное выгорание газа на поверхности разогретой трубы обеспечива-
ет его устойчивое горение и равномерный теплообмен. Трубы предназначе-
ны для сжигания природного газа в печах с рабочей температурой до
1000 °C. Разработано несколько типоразмеров этой трубы диаметром 121,
152, 168 и 190 мм, однако для широкого применения рекомендуется радиа-
ционная труба диаметром 168 мм (рис. 7.100), модификации которой разли-
чаются длиной рабочей части.
В радиационных трубах типа ТРУ применен рекуператор новой конст-
рукции, в котором истечение воздуха из внутренней трубы происходит че-
рез большое количество отверстий, а струйный теплообмен при попереч-
ном обтекании воздухом стенки дымового канала увеличивает коэффици-
ент теплоотдачи и повышает температуру подогрева воздуха.
В табл. 7.62 приведены конструктивные размеры и основные характерис-
тики U-образных радиационных труб типа ТРУ диаметром 168 мм, а на рис.
7.101 — пропускная способность этих радиационных труб по газу и воздуху.
Зажигание газа в радиационной трубе осуществляется переносным газовым
запальником, вставляемым по центру трубы через смотровое отверстие.
469
Boidyx
Ф/30, I
Рис. 7.100. U-образные радиационные трубы типа ТРУ диаметром 168 мм
Таблица 7.62
Конструктивные размеры (мм) и основные характеристики U-образных ради-
ТРУ 5.000-02 1420 2550 406 150 0 1,34 277 0,00222 72 56 570
ТРУ 5.000 1670 2720 326 120 50 1,62 285 0,00278 70 68 640
Рис. 7.101. Пропускная способность U-образных радиационных труб типа ТРУ диамет-
ром 168 мм: а — по газу; б — по воздуху
7.6.6. U-образные радиационные трубы типа ТРУН
U-образная радиационная труба с настильным факелом ТРУН разработа-
на ВНПО “Союзпромгаз”. Обозначение труб аналогично обозначению труб
типа ТРР.
Общий вид радиационной трубы показан на рис. 7.102, а технические
данные испытанных образцов в табл. 7.63.
При работе радиационной трубы воздух разделяется на два потока. Ос-
новной поток подогретого воздуха подается по центру горелочного устрой-
ства. Часть воздуха после предварительного смешения с газом через завих-
ритель вытекает вдоль поверхности излучающей трубы, где происходит го-
рение в настильном факеле при постепенном подмешивании вторичного
воздуха.
471
6'
Рис. 7.102. U-образные радиационные трубы типа ТРУП: I — излучающий корпус; 2—
газовая шайба; 3 — завихритель; 4 — рекуператор; 5 — запальное устройство; б — воз-
душная шайба
Таблица? 63
Технические характеристики U-образных радиационных труб типа ТРУН
(рис. 7.102)
Параметр Размер- ность Типоразмер
ТРУН-57- 121/2250 I ТРУН-80- 1 1 152/2250 1 ТРУН-86- 168/2250
Тепловая мощность кВт 84,8 122,4 125,0
Полезная тепловая мощность кВт 57 80 86
Удельный теплосъем с излучающей поверхности кВт/м2 35 37 36
Номинальный расход газа м3/ч 8,1 11,7 12,4
Номинальное давление газа перед шайбой кПа 3,92 3,92 3,82
Номинальный расход воздуха м3/ч 85,0 123 128,5
Номинальное давление воздуха перед шайбой кПа 4,54 4,51 4,56
Коэффициент расхода воздуха:
первичный 0,47 0,35 0,45
суммарный 1,05 1,03 1,04
Коэффициент рабочего регулирова- ния 8,1 11,7 10,4
Средняя температура излучающей трубы °C 957 1020 925
Неравномерность нагрева излучаю- щей поверхности трубы °С/м 28 24 11
Коэффициент полезного действия % 71 65 69
472
7.Ь.7. U-образные радиационные трубы
низкого давления типа РТН
U-образные радиационные трубы типа РТН разработаны НПО ВНИИТ-
маш. Общий вид радиационной трубы показан на рис. 7.103, а технические
характеристики приведены в табл. 7.64.
Рис. 7.103. U-образные радиационные трубы типа РТН: 1 — излучающая труба; 2 —
труба для первичной смеси; 3 — стабилизатор; 4 — рекуператор
Таблица 7.64
Технические характеристики U-образных радиационных труб типа РТН
(рис. 7.103)
Размер- _______Типоразмер________
ность РТН-35/1000 |рТН-57/1700
Номинальная тепловая мощность
Полезная тепловая мощность
Удельный теплосъем с излучающей поверхности
радиационной трубы
Номинальный расход газа
Номинальное давление газа в коллекторе (перед
шайбой)
Номинальный расход воздуха
Номинальный расход первичного воздуха
Давление первичного воздуха-
перед шайбой
после шайбы
кВт
кВт
кВт/м2
кПа
м3/ч
м3/ч
кПа
36
31,3
38,3
3,5
1,34
38,2
4,8
1,73
0,06
57
42
34,8
5,5
2,50
60,2
7,7
5,29
0,18
Номинальное давление вторичного воздуха в кол- кПа
лекторе-
перед шайбой 2,3
после шайбы 0,06
Коэффициент расхода воздуха:
первичный 0,14
суммарный 1,1
Коэффициент рабочего регулирования 5
Средняя температура излучающей трубы °C 945
Неравномерность нагрева излучающей поверхно- 0^м 60
сти радиационной трубы
Коэффициент полезного действия%87
5,9
0,54
0,14
1,1
7,9
918
12
73
473
Горелочное устройство радиационной трубы типа РТН выполнено в
виде центрального канала для подвода предварительно подготовленной
смеси, оканчивающегося стабилизатором с осевым соплом, и периферийно-
го канала для подачи воздуха, подогретого в рекуператоре. Периферийный
канал заканчивается диффузором, который формирует щелевой проход для
истечения воздуха. Сгорание газа происходит в растянутом факеле.
7.6.8. W-образная радиационная труба
На рис. 7.104 показана W-образная радиационная труба, разработанная
Стальпроектом и устанавливаемая в вертикальных протяжных печах. Труба
работает с разрежением и за счет разрежения, создаваемого дымососом,
осуществляется поступление воздуха, идущего на сжигание газа. Особен-
ностью радиационной трубы является наличие рекуператора, вынесенного
JO42
Рис. 7.104. W-образиая радиационная труба
из пределов футеровки рабочего пространства, и постоянно установленная
дежурная горелка. Труба предназначена для сжигания природного или сме-
шанного газа.
В зависимости от теплоты сгорания газа и требуемой теплопроизводи-
тельности меняется диаметр газового сопла.
474
7.7. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ НАГРЕВАТЕЛИ
Интенсивность процесса передачи тепла от электрического нагревателя
к нагреваемому изделию характеризуется плотностью теплового потока на
поверхности нагревателя при температуре, обеспечивающей заданный срок
его службы, и при заданной температуре нагреваемого изделия. В процессе
определения плотности теплового потока выбирают материал нагревателя,
форму его поперечного сечения и расположение элементов нагревателя от-
носительно друг друга.
Рекомендуемую температуру поверхности электрических нагревателей
из различных сплавов, при которой срок их службы составляет 10000 ч,
можно определить по рис. 7.105, а, а максимальную температуру, при кото-
рой срок их службы равен 2000 ч, — по рис. 7.105, б. По оси абсцисс на этих
графиках отложена массивность нагревателя АТ-отношение площади его по-
перечного сечения к периметру 5/77. На второй шкале абсцисс даны значе-
ния диаметра 7>пр проволочного нагревателя, а на третьей — значения тол-
щины ленточного нагревателя с отношением т ширины к толщине 10:1.
Рекомендуемая температура поверхности нагревателей из стали
Рис. 7.105. Температуря поверхности электрических иагревателей из различных спла-
вов: а — рекомендуемая температура, при которой срок службы нагревателя составля-
ет 10000 ч; б — максимальная температура, при которой срок службы нагревателя со-
ставляет 2000 ч
475
Материал нагревателя выбирают по таблице 7.65, в которой указаны хи-
мический состав и области применения сталей и сплавов с высоким оми-
ческим сопротивлением, из которых изготавливают нагреватели электри-
ческих печей сопротивления.
Наибольшей массивностью, а, следовательно, наибольшим сроком
службы обладают круглые проволочные электрические нагреватели со-
противления, поэтому их применение является предпочтительным. Наи-
более рациональной конструкцией нагревателей для электрических пе-
Стали и сплавы с высоким омическим сопротивлением
Марка стали или сплава
по ГОСТу | заводская
Х13Ю4
Х25Н20
Х15Н60
Х20Н80
Х20Н80ТЗ
ХН70Ю
(Х27Н70ЮЗ)
ОХ23Ю5А
0Х23Ю5
0Х27Ю5А
ЭП74
ЭИ473
ЭИ652
ЭИ595
ЭИ626
С Мп Si Сг Ni А1 Ti
<0,15 <0,7 <0,1 12-15 <0,6 3,5-5,5 -
<0,15 <2,0 <0,1 24-27 17-20 - -
<0,15 <0,15 0,4-1,3 15-18 55-61 <0,2 -
<0,15 <0,7 0,4-1,3 20-23 75-78 <0,2 -
<0,08 <0,5 <0,1 19-23 ост. 0,4-1,1 2,0-2,9
<0,1 <0,3 <0,8 26-29 ост. 2,6-3,5 -
<0,05 <0,3 <0,6 21,5-23,5 <0,6 4,5-5,2 -
<0,06 <0,5 <0,7 21,5-24,5 <0,6 4,5-5,5
<0,05 <0,3 <0,6 26-28 <0,6 5-5,8 —
476
чей сопротивления являются проволочные зигзагообразные нагреватели.
При прочих равных условиях для изготовления такого нагревателя тре-
буется почти вдвое меньше материала, чем для нагревателей других кон-
струкций. В тех случаях, когда зигзагообразные нагреватели по тем или
иным причинам применять нельзя, а также для калориферов и электро-
печей, в которых в основном происходит конвективный нагрев, применя-
ют проволочные спиральные нагреватели. Ленточные нагреватели при
новом проектировании применять не следует, так как их малая массив-
Таблица 7.65
Fe S р Температура применения, °C Окалиностойкость Примечание
не более не более
0,025 0,035 1000 В окислительной атмосфере; в атмосфере, Склонна к провисанию при
ОСТ. 0,020 0,030 1000 содержащей серу и сернистые соединения В окислительной атмосфере; в атмосфере продуктов частичного сжигания высоких температурах В атмосфере генераторного газа
ост 0,025 0,035 1050 углеводородных газов; в водороде; в диссоциированном аммиаке; в вакууме В окислительной атмосфере; в водороде; в окалиностойкость несколько хуже Неустойчив в атмосфере, содержащей серу и сернистые соединения. Более
< 1,0 0,025 0,030 1100; в углеродсоде- ржащей вакууме То же жаропрочен, чем хромоалюминиевые сплавы. То же
2 2,5 0,015 0,020 атмосфере до 1150 1100 То же То же
2 1,0 0,020 0,020 1200 В воздухе Неустойчив в атмосфере, содержащей серу и
ост. 0,015 0,015 1200 В окислительной атмосфере; в атмосфере, сернистые соединения. Склонна к провисанию при
ост. 0,02 0,025 1200 содержащей серу и сернистые соединения То же высоких температурах То же
ост. 0,015 0,015 1300 То же То же
477
ность приводит к повышенному окислению и, следовательно, снижению
срока службы.
В табл. 7.66 приведены значения поверхности различных типов нагрева-
телей, которые можно разместить на 1 м2 площади стен при максимальной
плотности размещения, т.е. при минимальных относительных межвитковых
расстояниях. Эти расстояния по конструктивным соображениям принимают
следующими: для проволочного зигзага hid = 1,75; для ленточного зигзага
h/b - 0,8; для проволочной спирали t/d = 2.
В табл. 7.67 дано значение удельного электрического сопротивления, в
табл. 7.68 — плотность и коэффициент линейного расширения сталей и
сплавов, применяемых для изготовления нагревателей, а в табл. 7.69 — пло-
щадь поперечного сечения, площадь поверхности и масса 1 м проволоки и
ленты из этих сплавов.
Рекомендуемые конструктивные исполнения и характерные размеры
проволочных зигзагообразных нагревателей показаны на рис. 7.106, а про-
волочных спиральных нагревателей — на рис. 7.107.
На рис. 7.108 показаны основные способы крепления проволочных зиг-
загообразных нагревателей в печи. На вертикальных боковых стенах нагре-
ватели крепят при помощи металлических штырей (рис. 7.108, а), к своду
подвешивают на металлических крючках с шайбами (рис. 7.108, б), а на
поду укладывают в специальные углубления (рис. 7.108, в и г).
Выводы металлических проволочных нагревателей применяют диамет-
ром 8, 12, 20 и 24 мм. При выборе диаметра исходят из максимальной силы
тока на выводе. Допустимая сила тока на выводе диаметром 8, 12, 20 и
24 мм составляет соответственно 50, 125, 300 и 450 А.
В таблице 7.70 показаны конструкции и основные размеры выводов про-
волочных электрических нагревателей, а также способы приварки выводов
к нагревателям. Выводы применяют в трех исполнениях. Исполнение I —
для никельсодержащих нагревателей диаметром выше 6 мм и для безнике-
левых нагревателей со сваркой при монтаже; исполнение II — для безнике-
левых нагревателей диаметром от 3,2 до 8 мм, а исполнение III — для нагре-
вателей диаметром от 2 до 4,5 мм. Для никельсодержащих нагревателей ди-
аметром выше 5 мм применяют также сварку внахлестку вывода с нагрева-
телем (исполнение IV).
В таблице 7.71 показана конструкция и основные размеры штырей, крюч-
ков и хомутов, применяемых для крепления электрических нагревателей.
В камере выдержки и регулируемого охлаждения протяжных печей и пе-
чей с роликовым подом при светлой термообработке во влажной атмосфере
с высоким содержанием водорода в качестве средства нагрева применяют
электрорадиационные трубы, которые представляют собой электронагрева-
тель, помещенный для защиты в трубу из жаропрочной стали. Конструкция
электрорадиационной трубы мощностью 10 кВт, сопротивлением 1,62 Ом и
рабочей температурой 875 °C показана на рис 7.109.
478
Таблица 7.66
Максимальная поверхность нагревателей, размещаемых на 1 м2 площади
стеи, м2/м2
Диаметр, мм Пр сволочные иагр еватели
Зигзагообразый | Спиральный
4 0,967 2,512
5 0,973 2,512
6 0,961 2,449
7 0,945 2,528
8 0,955 —
9 0,961 —
10 0,942 —
11 0,933 —
12 0,942
13 0,939 —
14 0,923 —
Сечение, мм | Ленточный зигзагообразный нагреватель
2x20 1,760
2,5x25 1,925
ЗхЗО 1,782
4x40 1,848
Таблица 7.67
Удельное электрическое сопротивление сталей и сплавов с высоким омичес-
ким сопротивлением, Ом*мм2/м
Марки сталей и сплавов
Температура, 2 X ° я х S я Я Я ° X i я X § 0 0 2 1 i §
20 1,26 0,92 1,12 1,09 1,27 1,35 1,35 1,34 1,42
100 1,27 — 1,13 1,10 1,28 1,35 1,35 1,33 1,42
200 1,28 — 1,15 1,11 1,30 1,36 1,36 1,36 1,42
300 1,30 — 1,17 1,12 131 1,36 1,36 1,39 1,43
400 1,32 1,08 1,19 1,12 1,32 1,38 1,38 1,41 1,43
500 1,34 — 1,20 1,13 1,33 1,40 1,40 1,41 1,45
600 1,38 1.12 1,21 1,12 131 1,42 1,42 1,41 1,46
700 1,41 1,24 1,21 1,11 1,30 1,43 1,43 1,39 1,46
800 1,43 1,30 1,22 1,11 1,30 1,44 1,44 1,36 1,46
900 1,44 — 1,23 1,11 1,29 1,44 1,44 1,36 1,48
1000 — — 1,24 1,12 1,30 1,45 1,45 1,36 1,48
1100 — — — 1,13 1,30 1,46 1,46 1,37 1,48
1200 — — — — — 1,46 1,46 1,38 1,48
1300 — 1,48
479
1
Таблица 7.68
Плотность и коэффициент линейного расширения сталей и сплавов с высоким омическим сопротивлением
Марка стали и сплава Плотность при 20 °C, кг/м3 Коэффициент линейного расширения Х106, 1/°С при температуре,°С
20-100 20-200 20-300 20-400 20-500 20-600 20-700 20-800 20-900 20-1001
по ГОСТу заводская
Х13Ю4 — 7300
Х25Н20 ЭП74 7880 15,4* 16,4 17,4 18,4 19,2 21,2 22,0 22,4 23,3 —
Х15Н60 — 8200 — 16,3
Х20Н80 — 8400 — 16,5
Х20Н80ТЗ ЭИ437 8200 — 12,7 13,0 13,5 13,7 14,0 14,5 15,1 — —
0Х23Ю5 — 7270 — 17,4
0Х23Ю5А ЭИ595 7270 — 17,4
0ХН70Ю ЭИ652 7900 13,14 13,86 14,76 15,68 16,39 17,81 22,42 25,47 21,34 21,21
0Х27Ю5А ЭИ626 7190 — 15,0
* Для интервала температур в 100 °C.
Таблица 7.69
Площадь поперечного сечения, площадь поверхности и масса 1 м проволоки
и ленты из сталей и сплавов с высоким омическим сопротивлением
Масса 1м, г
Х15Н60 Х23Н18 Х25Н20 0ХН70Ю Х20Н80ТЗ Х20Н80 Х20Н80Т 0Х23Ю5А 0Х27Ю5А
Проволока
2,0 3,1416 0,00628 26,7512 24,8187 25,7611 26,3894 22,7776 22,5881
2,2 3,8013 0,00690 31,1707 29,4303 31,1707 31,9309 27,5594 27,3313
2,5 4,9087 0,00785 40,2513 38,7787 40,2513 41,2331 35,5881 35,2925
2,8 6,1694 0,00879 50,5831 48,7383 50,5831 51,8219 45,7281 44,3479
4,0 7,065 0,00942 57,9330 55,8135 57,9330 59,3460 51,2212 50,7973
3,5 9,6162 0,01099 78,8528 75,9670 78,8528 80,7761 69,7174 69,1405
4,0 12.5600 0,01256 102,9920 99,1240 102,9920 105,5040 91,0600 90,3064
4,5 15.8962 0,01413 130,3788 125,5799 130,3788 133,5281 115,2474 114,2936
5,0 19,6250 0,01570 160,9250 145,0375 160,9250 164,8500 141,2812 140,8037
5,5 23,7462 0,01727 194,7188 187,4949 194,7188 199,9681 172,1589 170,7352
6,0 28,2600 0,01884 231,5320 223,2540 231,5320 237,3840 204,8850 203,1894
6,5 33,1662 0,02041 271,9628 262,0130 271,9628 278,5961 240,4549 238,4649
7,0 38,4400 0,02198 315,2080 303,6760 315,2080 322,8960 278,6900 276,3830
7,5 44,1062 0,02355 361,6708 348,4370 361,6708 370,4921 319,7699 317,1235
8,0 50,2400 0,02512 411,9680 396,8960 411,9680 422,0160 364,2400 361,2236
8,5 56,7162 0,02669 465,0728 448,0479 465,0728 476,4161 411,1924 407,7884
9,0 63,3350 0,02826 518,3470 500,3465 518,3470 532,0140 459,1787 445,3786
10,0 78,5000 0,03140 643,7000 620,1500 643,7000 659,4000 569,1250 564,4150
11,0 94,9850 0,03454 778,8770 750,3815 778,8770 797,8740 698,6412 682,9421
12,0 113,0400 0,03768 926,9280 893,0160 926,9280 949,5360 819,5400 812,7576
Лента
1x10 22,5
1,5x15 10
2,0x20 40,0
2,5x25 62,5
3,0x30 90,0
3,5x35 122,5
4,0x40 160,0
0,033 184,5
0,022 82,0
0,044 328,0
0,055 512,5
0,066 738,0
0,077 1004,5
0,088 1320,0
177,75 184
79,0 82
316,00 328
493,75 512
711,00 738
967,75 1004
1264,00 1320
189,0 163,126 161,775
84,0 72,5 71,9
336,0 290,00 287,60
525,0 453,125 449,375
756,0 652,50 647,10
1029,0 888,125 880,675
1344,0 1160,00 1150,40
481
&
Конструкции и основные размеры выводов проволочных электрических нагревателей и способы приварки
Ис- пол не- кие Конструкция вывода Способы приварки вывода к нагревателю Вывод, мм Нагреватель Материал вывода
D di В 5 /1 температу- ра, °C d, мм
1 20 19,5 40 8 70 до 800 6-8 1X13
800-1000 9-10 Х25
1100-1200 11-12 ОХ23Ю5А
T/z Г Ц—— z # J ? г 1300 0Х27Ю5А
24 23,5 45 10 85 до 800 6-8 1X13
800-1000 Х25
1100-1200 9-10 ОХ23Ю5А
1300 11-12 0Х27Ю5А
L = 320,400, 450, 500, 560, 630, 710, 800 мм
Продолжение табл 7 70
Ис- пол пе- ние Конструкция вывода Способы приварки вывода к нагревателю Вывод, MM Нагреватель Материал вывода
D d\ В 5 h темпера- тура, °C d, мм
II j£lpiz -X 12 11,5 7 4,5 55 до 800 4,5-6,3 1X13
800-1000 Х25
6,5
1100- 1200 0Х23Ю5А
'И * 3ljz rr JU XOttym 1300 0Х27Ю5А
20 19,5 13,5 8,5 70 до 800 6-8 1X13
800-1000 Х25
1100- 1200 0Х23Ю5А
1300 0Х27Ю5А
к = Юг/ при d < 5; к = 6d при d > 5
8
484
Продолжение табл. 7.70
Ис- пол не- кие Конструкция вывода Способы приварки вывода к нагревателю Вывод, мм Нагреватель Материал вывода
D В S /1 темпера- тура, °C d, мм
III 1~~ 30 3 'ф и 8 7,5 14 16 20 45 до 800 2-2,5 1X13
800-1000 Х25
1100- 1200 3,2-4,5 0Х23Ю5А
1300 0Х27Ю5А
12 11,5 18 20 24 55 до 800 2-2,5 1X13
800-1000 Х25
1100- 1200 3,2-4,5 ОХ23Ю5А
1300 0Х27Ю5А
IV - —-=ф- к = 10d, но не более 60 мм
£ j FH >
ЕЛ-
d Для никелевых сплавов
и н 1 _2L_
не более
6,3 7 44,6 50 8 9 210 215
8 9 56 66 10 12 250 250
10 11 72 78 13 14 300 280
12 84 15
14 100 18 350 300
Рис. 7.106. Конструкция я основные размеры (мм) проволочных зигзагообразных на-
гревателей
Темпе- ратура нагре- вателя, °C Диаметр витка, DB„, мм t
для нике- левых сплавов, не менее для без- никелевых сплавов, не меиее
до 1000 10<У 3d Не
1100 9d Id ме-
1200 3d 6d нее
1300 — — 2d
Рис. 7.107. Конструкция и основные размеры проволочных спиральных нагревателей
J I a I dt \ d2 \ ~
6-6,3 60 , . 8 18
9 80 12 30.
Рис. 7.108. Способы крепления проволочных зигзагообразных нагревателей в печи: а —
на вертикальных боковых стенах; б — иа своде; виг — на поду (размеры — в мм)
485
Таблица 7.71
Конструкция и основные размеры деталей крепления нагревателей
Конструкция Основные размеры, мм Температура нагревателя, °C Матери- ал
Диа- метр нагре- вателя d di L а ь d2
Штырь 80 14 60 12 6-8 6’° до 900 Х25Н20 9,0 100 20 70 22 80 14 60 12 9-14 6,0 900-1300 ХН70Ю 9,0 100 20 70 22
Конструкция Основные размеры, мм Температура нагревателя, °C Матери- ал
Диа- метр нагре- вателя d L при толщине кладки, мм D di R
113 230
6-8 170 285 6,3 6 2,5 12 до 900 до 1300 Х25Н20 ХН70Ю
Крючок 9-14 195 315 9 4,5 20 до 900 до 1300 Х25Н20 ХН70Ю
486
Рис.7.109. Электрорадиациоииая труба
7.8. ОГНЕУПОРНЫЕ ГОРЕЛОЧНЫЕ ТУННЕЛИ
Огнеупорный горелочный туннель играет существенную роль в органи-
зации сжигания топлива: он является дополнительным смесителем, источ-
ником зажигания и стабилизатором горения газовоздушной смеси. В ряде
случаев при организации факела специальной формы (например, плоского
факела) горелочный туннель играет важнейшую роль в создании формы фа-
кела и является неотъемлемой частью горелки.
Горелочный туннель образуется в огнеупорном горелочном камне или
блоке. Крупные блоки по условиям изготовления, транспортировки и мон-
тажа делают составными из нескольких фасонных огнеупорных кирпичей.
Материал огнеупорных горелочных блоков выбирают в зависимости от
условий работы горелочного туннеля. Горелочные блоки, работающие в от-
487
носительно легких условиях, изготавливают из шамота класса А
(28 % А12О3), имеющего плотность 1900 кг/м3, огнеупорность 1730 °C и
предельную температуру службы 1300 °C. Для более тяжелых условий ра-
боты применяют высокоглиноземистый кирпич, обычно МЛО-62
(62 % А12О3), имеющий плотность 2400 кг/м3, огнеупорность 1800 °C и пре-
дельную температуру службы 1500 °C. Крупные неразъемные горелочные
блоки изготавливают из огнеупорного высокоглиноземистого бетона.
Для горелок без предварительного смешения огнеупорный туннель игра-
ет роль стабилизатора горения и находится в сравнительно легких услови-
ях, так как зона высоких температур в факеле этих горелок находится на
значительном расстоянии от горелки, за пределами туннеля. Горелочный
туннель для этих горелок имеет форму факела, т.е. расширяющегося диффу-
зора. Длину и поперечные размеры туннеля выбирают таким образом, что-
бы факел касался стенок туннеля в самом его конце, перед выходом в печь.
Это улучшает условия работы туннеля, обеспечивая в то же время надежное
поджигание газовоздушной смеси. Нормализованы огнеупорные горелоч-
ные блоки для горелок типа “труба в трубе”.
Для горелок с улучшенным смешением огнеупорный туннель не только
стабилизирует горение, но и помогает создать необходимую форму факела.
Горелочный туннель для этих горелок работает в более тяжелых условиях,
так как в нем в значительной степени происходит сгорание газа. В особенно
тяжелых условиях работают горелочные туннели у горелок, образующих
плоский факел, так как в этом случае сгорание газа происходит на огнеупор-
ной поверхности туннеля. Нормализованы огнеупорные горелочные блоки
для дутьевых горелок типа ГНП и плоскопламенных горелок типов ГР и
ГПП.
У горелок с полным предварительным смешением практически все сго-
рание происходит в туннеле. Огнеупорный туннель в данном случае являет-
ся не только стабилизатором горения, но и высокотемпературным из-
лучателем. Туннель работает в весьма тяжелых условиях, испытывая воз-
действие высоких температур и высокоскоростных потоков. Для надежной
стабилизации горения требуется специальная форма туннеля с резким рас-
ширением и созданием у корня факела зон циркуляции продуктов сгорания,
которые и служат источниками поджигания газовоздушной смеси. Норма-
лизованы горелочные блоки для инжекционных горелок и инжекционно —
атмосферных горелок типа ИА.
В некоторых горелках используются охлаждаемые металлические тунне-
ли, например у скоростных горелок типа ГВ и горелок с переменным избыт-
ком воздуха типа ПИВ. Есть случаи, когда в высокотемпературных печах го-
релки вообще не нуждаются в горелочных туннелях. Таковы горелки нагре-
вательных колодцев и т.д.
В данной главе описываются только нормализованные огнеупорные го-
релочные блоки.
488
Для горелок, у которых конфигурация туннеля строго определена (горел-
ки с излучающей чашей типа ГВИЧ, горелочный блок патентировочной
печи, скоростная горелка на коксовом газе для безокислительного нагрева),
форма и размеры огнеупорного горелочного туннеля приведены при описа-
нии горелок.
Для остальных горелок, а также для мазутных форсунок и газомазутных
горелок конфигурация туннеля имеет меньшее значение. В этих случаях
пользуются нормализованными горелочными блоками для горелок типа
“труба в трубе”, для дутьевых горелок типа ГНП или для инжекционных го-
релок, подбирая их по выходным размерам горелки.
Для горелок большого размера горелочные туннели выполняют из стан-
дартных кирпичей.
7.8.1. Огнеупорные горелочные блоки
для горелок типа ДВБ и ДНБ
Для установки горелок “труба в трубе” типа ДВБ и ДНБ разработано двад-
цать пять типоразмеров огнеупорных горелочных блоков. Каждый блок может
изготавливаться в двух исполнениях: цельном и разъемном. Цельные блоки
имеют обозначения от С1 до С25; разъемные обозначаются так же, как и цель-
ные, но в скобках указывается количество кирпичей, из которых состоит блок.
Огнеупорные горелочные блоки для горелок типа ДВБ и ДНБ показаны
на рис. 7.110, а их конструктивные размеры приведены в табл. 7.72.
Для горелок типа ДВБ и ДНБ с диаметром носика от 200 до 425 мм, уста-
навливаемых под углом от 12 до 18° к горизонтальной оси, применяют
цельные блоки С1—CIO (рис. 7.110, а) и разъемные С1(4)-С4(4) (рис. 7.110,
6) и С5(8)-С10(8) (рис. 7.110, в); для горелок с диаметром носика от 200 до
300 мм, устанавливаемых под углом от 20 до 30° — цельные блоки С11-С15
(рис. 7 НО, г) и разъемные блоки С11 (8)—С15(8) (рис. 7.110, д'); для горелок
с диаметром носика от 200 до 425 мм, устанавливаемых под углом от 0 до
±5° — цельные блоки С16-С25 (рис. 7.110, е) и разъемные блоки
С16(4)-С19(4) (рис. 7.ПО, ж) и С20(8)-С25(8) (рис. 7.110,5).
Принцип нумерации кирпичей в разъемных блоках показан на рис. 7.111.
Установка горелок под нужным углом производится с помощью горелочных
плит.
7.8.2. Огнеупорные горелочные блоки
для горелок типа ДВС и ДНС
Для установки горелок “труба в трубе” типа ДВС и ДНС разработано во-
семнадцать типоразмеров огнеупорных горелочных блоков, каждый из ко-
торых может быть цельным и разъемным. Цельные блоки имеют обозначе-
489
Рис. 7.110. Огнеупорные горелочные блоки для горелок типа ДВБ и ДНБ: а — цельные
блоки С1-С10; б — разъемные блоки С1(4)-С4(4); в — разъемные блоки С5(8)-С10(8);
г — цельные блоки С11-С15; д — разъемные блоки Cl 1 (8)-С15(8); е — цельные блоки
С16-С25; ж— разъемные блоки С16(4)-С19(4); з — разъемные блоки С20(8)-С25(8)
ния с С26 до С43, а разъемные обозначаются так же, как и цельные, но в
скобках указывается количество кирпичей, из которых состоит блок.
Огнеупорные горелочные блоки для горелок типа ДВС и ДНС показаны
на рис. 7.112, а их конструктивные размеры приведены в табл. 7.73.
Для горелок типа ДВС и ДНС, устанавливаемых под углом от 0 до ± 7° к
горизонтальной оси, применяют цельные блоки С26-С31 (рис. 7.112, а) или
разъемные блоки С26(2)-С31(2) (рис. 7.112, б); для горелок, устанавливае-
мых под углом от 10 до 20° — цельные блоки С32-С37 (рис. 7.112, в) или
разъемные блоки С32(8)-С37(8) (рис. 7.112, г); для горелок, устанавливае-
мых под углом от 22 до 30° — цельные блоки С38-С43 (рис. 7.112, в) или
490
Таблица 7.72
Конструктивные размеры (мм) огнеупорных горелочных блоков для горелок типа ДВЕ и ДНЕ (рис. 7.110)
Тип го- репки Обозначение блока ft град D d Н h hi Лз А» L I Число кирпичей в разъемном блоке Объем блока, д м3
цельного разъемного цельного | разъемного
ДВБ-200 С16 С16(4) — 360 200 599 297,5 4 92,7 92,7
ДНБ-200 С1 С1(4) 105 352 200 599 — 377 218 — — 168 576 286 4 97,0 97,0
СИ СЦ8) 28 418 204 733 599 422 307 215 380 171 576 286 8 114,8 101,6
ДВБ-225 С17 С17(4) — 360 226 599 297,5 4 90,6 90,6
ДНБ-225 С2 С2(4) 16,5 354 224 599 — 362 233 — — 181 576 286 4 95,2 95,2
С12 С12(8) 28,5 418 218 733 599 410 319 370 180 576 286 8 113,5 1002
ДВБ-250 С18 С18(4) — 360 250 599 297,5 4 88,6 88,6
ДНБ-250 СЗ 03(4) 17,5 356 244 599 — 347 248 — —- 194 576 286 4 93,2 93,2
С13 С13(8) 29 422 244 733 599 393 336 240 355 194 576 286 8 1105 97,2
ДВД-275 С19 С19(4) — 360 276 599 297,5 4 86,5 86,5
ДНЬ-275 С4 04(4) 17,5 360 274 599 — 332 263 — —_ 209 576 286 4 90,2 90,2
С14 014(8) 30 430 262 800 666 441 355 254 408 206 576 286 8 1208 107,6
ДВБ-300 С20 020(8) — 460 300 666 331 8 109,3 109,3
да-зоо С5 05(8) 17,5 458 296 666 599 365 397 241 354 215 692 344 8 118,0 иоо
С15 015(8) 28 530 316 867 733 500 363 270 459 226 692 344 8 151,0 135,0
да-325 С21 021(8) — 460 326 662 331 8 106,4 106,4
да-325 Об 06(8) 17,5 462 322 666 599 350 312 256 339 229 692 344 8 115,0 107,0
да-350 С22 022(8) — 460 350 666 331 8 103,5 103,5
да-350 С7 С7(8) 18 462 346 733 599 402 327 271 324 244 692 344 8 128,2 112,2
да-375 С23 023(8) — 460 376 666 331 8 1006 10Q6
ДНБ-375 С8 С8(8) 18 464 370 733 666 387 342 286 376 259 692 344 8 125,3 117,4
ДВБ-400 С24 024(8) — 460 400 666 331 8 97,6 97,6
даоо 09 09(8) 18 466 400 733 666 372 357 300 362 274 692 344 8 121,5 113,6
ДВБ425 025 025(8) — 460 426 666 331 8 94,2 * 94,2
ДНБ-425 СЮ С10(8) 18 474 420 733 666 357 372 314 348 286 692 344 8 118,0 1100
Рис. 7.111. Нумерация кирпичей в разъемных блоках: а — для блоков С1(4)-С4(4); б —
для блоков С5(8>—С 15(8); в — для блоков С16(4)-С19(4); г — для блоков С20(8)-С25(8)
492
Таблица 7.73
Конструктивные размеры (мм) огнеупорных горелочных блоков для горелок типа ДВС и ДНС (рис. 7.112)
Тип горелки Обозначение блока 3, град D d И Hi h hi *2 Л3 L I Число кирпичей в разъемном блоке Объем блока, дм3
цельного | разъемного цельного | разъемного
ДВС-60 С26 С26(2) 0 314 60 467 333 — 462 230 2 62,8 51,6
ДНС-60 С32 С32(8) 15 300 81 467 333 285 180 104 126 205 462 230 8 63,6 52,0
С38 08(8) 26 303 82 534 400 312 220 91 133 265 462 230 8 74,0 613
ДВС-7О С27 027(2) 0 324 70 467 333 — 462 230 2 61,7 50,8
ДНС-70 сзз С33(8) 15 310 91 467 333 280 185 109 131 200 462 230 8 635 51,0
С39 039(8) 26 314 96 534 400 306 226 97 138 260 462 230 8 72,7 59,8
дас-90 С28 028(2) 0 344 90 467 333 — — — — — 462 230 2 59,4 483
ДНС-90 С34 034(8) 15 332 112 467 400 270 195 119 141 257 462 230 8 60,0 53,6
С40 040(8) 16 335 117 601 400 362 237 107 149 249 462 230 8 80,9 634
двс-ио С29 029(2) 0 364 НО 467 333 — 462 230 2 56,8 45,8
ДНО-ПО С35 035(8) 15 354 133 534 400 326 206 129 151 247 462 230 8 67,3 56,4
С41 С41(8) 26 357 139 601 467 351 248 118 161 305 462 230 8 78,1 64,6
ДВС-130 СЗО 030(2) 0 384 130 534 400 — 578 288 2 86,1 730
ДНО130 С36 036(8) 15 376 154 534 400 315 217 139 161 237 578 288 8 643 70,8
С42 042(8) 26 379 163 601 467 339 260 130 171 294 578 288 8 99,0 830
ДВС-150 С31 031(8) 0 404 150 534 400 — 578 288 2 83,1 69,0
ДНС-150 С37 С37(8) 15 398 175 534 467 305 227 149 171 294 578 288 8 61,1 753
С43 С43(8) 26 401 184 668 467 395 271 141 182 283 578 288 8 95,7 ‘ 84,8
разъемные блоки С38(8)-С43(8) (рис. 7.112, г). Принцип нумерации кирпи-
чей в разъемных блоках для горелок типа ДВС и ДНС тот же, что и в блоках
для горелок типа ДВБ и ДНБ (см. рис. 7.111).
Установка горелок под нужными углами производится с помощью горе-
лочных плит.
7.8.3. Огнеупорные горелочные блоки для горелок типа ГНП
Разработано девять огнеупорных горелочных блоков для горизонталь-
ной установки горелок типа ГНП. Блоки для горелок ГНП-1-ГНП-4 разъем-
ные из двух кирпичей, для горелок ГНП-5 и ГНП-6 — из трех, для ГНП-7 и
Рис. 7.113. Огнеупорные горелочные блоки для горелок типа ГНП: а — ГНП-1-ГНП-4;
б— ГНП-6-ГНП-8; в — ГНП-9
ГНП-3
ГНП-4
ГНП-5
ГНП-6
ГНП-7
ГНП-8
ГНП-9
58
76
112
130
144
134
134
154
174
184
104
120
170
170
200
230
246
120
145
190
235
280
320
360
200
200
352
352
434
434
518
228
228
344
460
460
576
107
120
153
153
185
206
236
250
300
146
159
190
177
196
242
229
100
140
130
— 38 20
— 49 20
— 69 20
— 69 20
100 85 20
140 102 20
130 115 20
346
346
460
460
577
45
45
45
45
45
60
60
8,5
9,0
26,7
47,5
48,0
78,7
2
494
ГНП-8 — из четырех, для ГНП-9 — из восьми кирпичей. Все блоки имеют
отверстия диаметром 45 мм для установки запальной горелки и устройства
контроля пламени.
Огнеупорные горелочные блоки для горелок типа ГНП показаны на
рис. 7.113, а их конструктивные размеры приведены в табл. 7.74.
7.8.4. Огнеупорные горелочные блоки
для горелок типа ГР и ГРВ
Огнеупорные горелочные блоки выполнены для условий установки го-
релок типа ГР в подвесном своде печей. Разработано десять типоразмеров
огнеупорных горелочных блоков, каждый из которых предназначен для ус-
тановки с соответствующей горелкой ГР. Для горелок ГР-60, ГР-85 и ГР-125
огнеупорные горелочные блоки разработаны в двух вариантах, применение
Рис. 7.114. Огнеупорные горелочные блоки для горелок типа ГР
Таблица 7.75
Конструктивные размеры (мм) огнеупорных горелочных блоков для горелок
типа ГР (рис. 7.114)
Тип I горелки | Обозначе- 1 ние блока | О 1н 1 Я. Ы R 1 Объем блока, 1 дм3
ГР-60 ВГ-1* 82 39 290 45 304 290 100 24,4
ВГ-11 82 39 290 45 458 325 100 52,7
ГР-85 ВГ-2* 88 46 290 45 304 290 100 24,2
ВГ-12 88 46 290 45 458 325 100 52,4
ГР-125 ВГ-3* 96 54 290 60 304 290 100 23,8 52,0
ВГ-13 96 54 290 60 458 325 100
ГР-175 ВГ-4 105 63 290 60 458 325 100 51,6
ГР-250 ВГ-5 122 79 290 75 458 325 100 50,3
ГР-350 ВГ-6 136 93 290 75 458 325 но 49,2
ГР-500 ВГ-7 152 108 290 75 458 325 110 48,2
ГР-750 ВГ-8 174 130 350 75 458 325 140 57,5
ГР-1050 ВГ-9 199 155 350 75 458 325 140 55,1
ГР-1500 ВГ-10 24 195 350 75 458 325 140 54,8
* Применяют в тех случаях, когда воздушный патрубок горелки расположен параллельно оси печи.
495
Dx_____
D1 1
В
Рис. 7.115. Огнеупорные горелочные блоки для горелок типа ГРВ
Таблица 7.76
Конструктивные размеры (мм) огнеупорных горелочных блоков для горелок
типа ГРВ (рис. 7.115)
Тип горелки | D, | £>2 1 « | а, град | Hl 1 н‘ 1 » 1 °
ГРВ-85П 88 46 220 15 45 95 290 458
ГРВ-175П 105 63 200 15 60 100 290 458
ГРВ-250П 122 79 100 0 75 108 285 473
ГРВ-350П 136 93 110 0 75 105 290 458
которых зависит от того, как направлен воздушный патрубок горелки: па-
раллельно или перпендикулярно оси печи.
Огнеупорные горелочные блоки для горелок типа ГР показаны на рис.
7.114, а их конструктивные размеры приведены в табл. 7.75.
Конструкции горелочных блоков для горелок типа ГРВ показаны на рис.
7.115, а размеры их элементов приведены в табл. 7.76.
7.8.5. Огнеупорные горелочные блоки для горелок типа ГПП
Огнеупорные горелочные блоки выполнены для условий установки го-
релок типа ГПП в подвесном и арочном своде печей. Разработаны три ти-
поразмера огнеупорных горелочных блоков, каждый из которых предназна-
чен для установки с соответствующей горелкой ГПП. Блоки разработаны в
двух вариантах: для установки в подвесном и арочном сводах. Блоки, пред-
назначенные для установки в подвесном своде, имеют прямоугольную фор-
му и обозначаются так же, как и соответствующая горелка. Блоки, предназ-
496
Рис. 7.116. Огнеупорные горелочные блоки для горелок типа ГПП
Таблица 7.77
Конструктивные размеры (мм) огнеупорных горелочных блоков для горелок
типа ГПП (рис. 7.116)
Обозначе- ние блока D Di Н h Й1 h2 L I h R Чис- ло кирпи- чей в блоке Объем блока, дм3
Тип горелки ГПП-2
ГПП-2 35 56 290 250 11 11 290 109 47 80 1 19,6
ГПП-2С 35 56 290 250 11 И 9 290 109 47 80 1 19,1
Тип горелки ГПП-3
ГПП-3 50 78 368 368 16 12 348 150 65 105 2 40,0
ГПП-ЗС 50 78 368 368 16 12 10 348 150 65 105 2 39,1
Тип горелки ГПП-4
ГПП-4 75 109 368 368 16 12 348 84 61 120 2 31,9
ГПП-4С 75 109 368 368 16 12 10 348 84 61 120 2 31,1
наченные для арочного свода, имеют клиновидную форму и обозначаются
так же, как и соответствующая горелка, с добавлением индекса “с”.
Огнеупорные горелочные блоки для горелок типа ГПП показаны на рис.
7.116, а их конструктивные размеры приведены в табл. 7.77.
7.8.6. Горелочный туннель для инжекционных горелок
Для инжекционных горелок по опытным данным приняты следующие
соотношения размеров горелочного туннеля: D/dKT = 2,4-3; LID = 2,4-2,7,
где D и L — соответственно диаметр и длина туннеля, da г — диаметр носи-
ка горелки.
497
Рис. 7.117. Рекомендуемая конфигурация горелочных туннелей для инжекционных го-
релок
Таблица 7.78
Конструктивные размеры (мм) горелочных туннелей для инжекционных горе-
лок (рис. 7.117)
4. г d D / L d^ d D 1 L
опти- мальная мини- мальная опти- мальная мини- мальная
15 20 45 10 120 120 75 95 180 15 450 450
18 25 50 10 130 130 86 НО 210 20 500 320
21 30 55 10 140 140 100 130 240 20 600 360
24 35 60 10 150 150 116 150 280 20 700 420
28 40 70 10 170 170 134 175 320 20 800 480
32 45 80 10 200 200 154 200 370 25 900 500-700
37 50 90 15 230 230 178 230 430 25 1050 500-700
42 55 100 15 260 260 205 260 500 25 1200 500-700
48 60 115 15 300 300 235 300 570 25 1400 500-700
56 70 135 15 350 350 270 340 650 25 1600 500-700
65 80 155 15 400 400
Такие соотношения размеров, как показали эксперименты, обеспечивают
устойчивую работу горелки и практически полное сгорание газа в туннеле.
Рекомендуемая конфигурация горелочного туннеля для инжекционных
горелок показана на рис. 7.117, а их конструктивные размеры приведены в
табл. 7.78.
При проектировании в зависимости от местных условий могут быть
приняты размеры, отличающиеся от оптимальных:
— длина туннеля для горелок с dKr = 15-3-56 мм не должна быть меньше
оптимальной, указанной в табл. 7.78 (следует учитывать, однако, что значи-
тельное увеличение длины туннеля приводит к снижению его стойкости);
498
— длина туннеля для горелок с dHr = 86+134 мм должна быть не менее
1,50;
— длина туннеля для горелок с dar = 86+134 мм в большинстве случаев
не может быть выполнена равной оптимальной и практически принимается
500-700 мм, т.е. равной толщине кладки;
— диаметр туннеля не должен быть меньше рекомендуемого в таблице.
Для крупных горелок туннель может выполняться цилиндрическим.
7.8.7. Огнеупорные горелочные блоки для инжекционных
горелок с диаметром носика до 100 мм
Для инжекционных горелок с диаметром носика da г от 15 до 100 мм раз-
работано четырнадцать огнеупорных горелочных блоков, каждый из кото-
рых предназначен для горизонтальной установки с соответствующей ин-
жекционной горелкой. Все блоки имеют отверстия диаметром 45 мм для ус-
тановки запальной горелки и устройства контроля пламени.
Блоки изготавливают в двух исполнениях: цельные и разъемные. Разъем-
ные блоки для горелок с da r = 15-42 мм состоят из двух кирпичей, для горе-
лок с da г = 48-100 мм — из четырех кирпичей.
Огнеупорные горелочные блоки для инжекционных горелок с диамет-
ром носика до 100 мм показаны на рис. 7.118, а их конструктивные размеры
приведены в табл. 7.79.
Рис. 7.118. Огнеупорные горелочные блоки для инжекционных горелок с диаметром но-
сика до 100 мм
7.8.8. Огнеупорные горелочные блоки
для крупных инжекционных горелок
Крупные инжекционные горелки с dar = 154-270 мм применяются для
торцевого отопления нагревательных печей. При этом горелки верхних зон
отопления устанавливаются под углами 15,18, 20 и 22°, а нижних — под уг-
лом 5° к горизонтальной оси. Исходя из этих условий, разработано пятнад-
цать огнеупорных горелочных блоков для крупных инжекционных горелок.
Огнеупорные горелочные блоки для крупных инжекционных горелок
нагревательных печей показаны на рис. 7.119, а их конструктивные размеры
приведены в табл. 7.80.
499
Таблица 7.79
Конструктивные размеры (мм) огнеупорных горелочных блоков для инжекци-
онных горелок с диаметром носика до 100 мм (рис. 7.118)
21 С46 С46(2) 55 21 65 345 200 94 345 7 10 35
2 22,78
24 С47 С47(2) 60 24 85 345
28 С48 С48(2) 70 28 85 345
32 С49 С49(2) 80 32 85 345
200 122 345 22 10 35 2 22,42
200 122 345 22 10 35 2 22,14
266 122 345 22 10 35 2 21,82
37 С50 С50(2) 90 37 105 345 266 130 345 37 15 35 2 29,23
42 С51 С51(2) 100 42 105 345 266 130 345 37 15 35 2 28,84
48 С52 С52(4) 115 48 125 345 266 138 345 52 15 25 4 27,81
56 С53 С53(4) 135 56 125 345 266 138 462 52 15 25 4 26,50
65 С54 С54(4) 155 65 145 462 334 188 462 82 15 25 4 62,58
75 С55 С55(4) 180 75 145 462
86 С56 С56(4) 210 86 225 462
100 С58 С58(4) 240 100 225 578
334 188 462 82 15 25 4 61,44
334 200 462 102 20 25 4 56,44
334 230 462 102 20 30 4 69,35
Рис. 7.119. Огнеупорные горелочные блоки для крупных
вательных печей
: нагре-
500
£
Конструктивные размеры (мм) огнеупорных горелочных блоков для крупных инжекционных горелок нагревательных пе-
чей (рис. 7.119)
Р, град | у, град | £> [ rf | Я | Я, [ /1 [ /г, | /г2 | /г3 | Л4 | £ | / | Л | /г | /з | £ | Is
15
18
20
20
22
15
18
20
20
22
15
18
20
20
22
420
420
420
420
420
420
480
480
480
480
480
480
520
520
520
520
520
520
220
220
220
220
220
220
630
840
770
840
840
840
580
580
580
580
580
580
560
630
630
700
700
700
325
340
275
301
290
292
70
70
70
70
70
70
70
696
696
625
650
655
650
664
590
616
621
615
232
174
174
174
260
174
232
174
116
232
464
464
464
116
464
90
100
80
60
100
60
25
20
20
20
20
20
260
260
260
260
260
260
700
910
840
910
910
910
696
696
696
696
696
696
dHr = 154 мм
630
700
630
700
700
700
d„T = 178 мм
340
375 70
310 —
371 70
320 —
363 —
770
700
700
700
770
70
70
70
70
70
70
696
696
625
650
655
650
656
580
605
610
603
232
174
174
174
260
174
232
174
116
116
232
464
464
464
116
464
100
100
80
70
100
60
25
25
20
25
20
300
300
300
300
300
300
770
910
840
980
910
980
718
696
696
696
704
696
630
700
700
770
770
700
da г = 235 мм, dH r = 270 мм
770
700
700
770
770
770
700
800
700
770
770
840
340
375
322
406
350
397
70
70
70
70
70
70
70
70
70
696
696
625
650
655
650
650
573
598
603
595
232
174
174
174
260
174
232
174
116
116
232
348
464
464
116
464
97
110
80
80
120
70
25
25
25
25
25
7.8.9. Огнеупорные горелочные блоки для горелок типа ИА
Для установки горелок типа ИА в горелочном поясе колпаковых печей
разработаны два типоразмера горелочных блоков. Каждый блок состоит из
двух кирпичей. Блок рассчитан на тангенциальную установку горелок в го-
релочном поясе. Для розжига горелки предусмотрено отверстие в блоке ди-
аметром 50 мм.
Огнеупорные горелочные блоки для горелок типа ИА показаны на рис.
7.120; их конструктивные размеры (мм) приведены ниже:
Рис. 7.120. Огнеупорные горелочные блоки для горелок типа ИА
502
Глава 8. УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ
ЛИСТОВ И ПОЛОСЫ
8.1. СПОСОБЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ЛИСТОВ И ПОЛОСЫ
Известны следующие практически применяемые способы охлаждения
листов и полоськв камерах с тонкой футеровкой; в футерованных камерах с
воздухоохлаждаемыми трубами; в камерах с водоохлаждаемыми стенками
(водяными кессонами); на воздухе (на рольгангах или стеллажах); струйной
обдувкой воздухом или газом контролируемого состава; распыленной во-
дой; в баке с водой.
В агрегатах для термической обработки листа и полосы необходимы ка-
меры регулируемого и ускоренного охлаждения.
Камеры регулируемого охлаждения применяют тогда, когда по условиям
технологии металл охлаждают со сравнительно небольшой, но строго опре-
деленной скоростью. При проектировании камер регулируемого охлажде-
ния исходят из заданной скорости охлаждения и интервала температур ох-
лаждения, по которым определяют длительность охлаждения, его способ и
параметры охлаждающего устройства.
Камеры ускоренного охлаждения предназначены для охлаждения метал-
ла в возможно короткое время, т.е. с максимально возможной скоростью.
Способ охлаждения выбирают в зависимости от технологических требова-
ний, а затем, исходя из заданного интервала температур, определяют дли-
тельность охлаждения.
В ряде агрегатов предусматривают кроме этого камеры окончательного
охлаждения от температур, при которых не только скорость , но и способ
охлаждения не влияют на свойства и качество обрабатываемого металла, до
температуры 60-100 °C, необходимой для дальнейших операций.
В случае светлой термической обработки регулируемое охлаждение про-
водят в камерах с воздухоохлаждаемыми трубами, а в случае окислитель-
ной — в камерах с тонкой футеровкой.
Ускоренное охлаждение при светлой термической обработке проводят в
камерах с водоохлаждаемыми стенками, с водяными кессонами или струй-
ной обдувкой газом контролируемого состава. В интервале температур
ниже 150-200 °C (окончательное охлаждение) можно применять способы
охлаждения, при которых поверхность металла соприкасается с воздухом
или водой. При окислительной термической обработке применяют охлаж-
дение распыленной водой или струйной обдувкой воздухом.
Ускоренное охлаждение при высокой температуре охлаждаемого метал-
ла проводят в камерах с водоохлаждаемыми стенками и водяными кессона-
ми. При температуре охлаждаемого металла ниже 500 °C более эффективны
конвективные и контактные способы охлаждения: струйная обдувка, рас-
пыленной водой и т.п.
503
Таблица 8.1
Область применения способов охлаждения листов и полосы
Агрегат Процесс Толщи- полосы, Температура охлаж- дения, °C Способ охлаждения
начальная Тая”'
Проходные печн с Нормализация 1,5-50 950 100 На воздухе, в камере
роликовым подом для окислительной термической обработки листов углеродистых и низколегированных сталей Закалка углероди- 1,5-50 800-1000 100 охлаждения, состоящей из секций с тонкой футеров- кой; в камере с водоохлаж- В закалочной машине с
стых и легирован- ных сталей Закалка нержавею- 0,8-10 1100-1150 100 поливкой водой в зажатом состоянии Распыленной водой
Протяжные печи щей стали Окислительная 10-20 0,1-3,0 1100-1150 100 В закалочной машине с поливкой водой в зажатом состоянии Распыленной водой или в
для термической обработки полосы закалка нержавею- щей стали Светлый отжиг или 0,2-1,0 730-900 450-480 баке с водой В камере с воздухоохлаж-
нормализация углеродистых и низколегированных сталей Подготовка для 0,4-1,5 450-480 150-180 730-950 150-180 60 480 В камере с водяными кессонами или путем струйной обдувки газом контролируемого состава В баке с водой В камере с воздухоохлаж-
горячего цинкова- ния после нормали- зации или отжига Светлая закалка 0,2-1,5 1100-1150 450-500 даемыми трубами В камере с водяными
неожавеющей стали Светлый рекри- 0,5-1,0 450-500 900 60 500 кессонами Струйная обдувка газом контролируемого состава В камере с водяными
сталлизационный отжиг электротех- нических сталей Обезуглероживаю- 0,3-0,8 500 150-200 800-850 150-200 60 700-750 кессонами В камере с водяными кессонами или путем струйной обдувки газом контролируемого состава В баке с водой В камере с водяными
щий светлый отжиг электротехнических сталей 700-750 150-200 500 60 кессонами В камере с водяными кессонами В камере с водяными кессонами или путем струйной обдувки газом контролируемого состава В баке с водой
504
Для окончательного охлаждения применяют наиболее простые и эффек-
тивные способы: распыленной водой, в баке с водой, струйной обдувкой и
естественное охлаждение на воздухе.
При выборе способа охлаждения учитывают также экономическую сто-
рону: более интенсивные способы охлаждения требуют обычно более высо-
ких энергетических затрат.
В некоторых случаях менее интенсивный способ охлаждения применяют
для того, чтобы избежать коробления металла при охлаждении.
В большинстве случаев на одном агрегате и при одном технологическом
процессе применяют несколько способов охлаждения. Характерные случаи
применения различных способов охлаждения листов и полосы из сталей
различных типов перечислены в таблице 8.1.
8.2. КАМЕРЫ РЕГУЛИРУЕМОГО ОХЛАЖДЕНИЯ
8.2.1. Камеры с тонкой футеровкой
В камерах с тонкой футеровкой охлаждение металла происходит в ре-
зультате тепловых потерь через кладку. Тепло от металла к кладке передает-
ся излучением. Величину тепловых потерь регулируют выбором материала
и толщины футеровки.
На рис. 8.1 показан поперечный разрез камеры охлаждения с тонкой фу-
теровкой протяжной печи. Для удобства эксплуатации свод камеры выпол-
няют съемным. Кроме того, футерованный свод можно легко снять или за-
менить водоохлаждаемым сводом (рис. 8.1, б), что позволяет более гибко
регулировать скорость охлаждения.
Рис. 8.1. Камеры с тонкой футеровкой: а — с футерованным сводом; б — с водоохлажда-
емым сводом
505
Рис. 8.2. Камера с воздухоохлаждаемыми трубами для вертикальной протяжной печи
506
8.2.2. Камеры с воздухоохлаждаемыми трубами
В камерах с воздухоохлаждаемыми трубами отбор тепла происходит пу-
тем теплоотдачи излучением от металла к трубам, внутри которых пропро-
сасывают холодный воздух, а кроме того, в результате потерь тепла через
кладку камеры.
На рис. 8.2 показана камера с воздухоохлаждаемыми трубами вертикаль-
ной башенной печи, а на рис. 8.3 — горизонтальной печи.
Воздухоохлаждаемая труба (рис. 8.4) состоит из наружной и внутренней
труб. Холодный воздух из цеха через входной конфузор наружной трубы
поступает в щель между наружной и внутренней трубами, откуда его отса-
сывают через внутреннюю трубу. Труба находится под разрежением, что
Рис. 8.3. Камера с воздухоохлаждаемыми трубами для горизонтальной протяжной печи
507
Рис. 8.4. Воздухоохлаждаемая труба
сывают через внутреннюю трубу. Труба находится под разрежением, что
предотвращает попадание воздуха в камеру в случае прогара трубы. Наруж-
ную и внутреннюю поверхность трубы изготавливают из жаропрочной ста-
ли (например, 1Х18Н9Т). Все детали труб сваривают плотнопрочным
швом, а после изготовления трубу проверяют на плотность.
Относительный шаг воздухоохлаждаемых труб по длине камеры охлаж-
дения 5/JHap (где 5 — расстояние между трубами, JHap — наружный диаметр
трубы) из условий удобства размещения труб и разводки воздуха обычно
принимают не меньше 2,5-3.
8.3. КАМЕРЫ УСКОРЕННОГО ОХЛАЖДЕНИЯ
8.3.1. Камеры с водоохлаждамыми стенками и водяными
кессонами
Конструкция камеры с водоохлаждаемыми стенками для печи с ролико-
вым подом показана на рис. 8.5.
Внутреннюю ширину камеры для горизонтальных протяжных печей и
печей с роликовым подом принимают близкой к ширине остальных участ-
ков печи, а высоту стремятся сделать возможно меньшей. Камеру составля-
ют из нескольких секций длиной 2-2,5 м.
На рис. 8.6 показана камера охлаждения с водяными кессонами верти-
кальной протяжной печи. Высоту одной секции кессона принимают равной
4-5 м. Расстояние между внутренними продольными стенами кессона
Рис. 8.5. Камера с водоохлаждаемыми стенками для печи с роликовым подом
508
Рис. 8.6. Камера с водяными кессонами для вертикальной протяжной печи
509
обычно равно 120 мм, а ширина кессона на 400-500 мм больше ширины по-
лосы. Расстояние между внутренней и наружной стенами кессона или водо-
охлаждаемой стенки (зазор для прохода воды) обычно равно 60-120 мм, а
толщина стен 4-6 мм.
Воду в элементы камер подводят снизу, а отводят в самой верхней точке,
чтобы исключить возможность образования воздушных и паровых пробок.
В камерах с водоохлаждаемыми стенками и водяными кессонами отвод
тепла от металла происходит одновременно как излучением, так и конвек-
цией.
8.3.2. Камеры струйной обдувки
В камерах струйной обдувки металл охлаждают струями воздуха или газа
контролируемого состава, подаваемыми перпендикулярно к поверхности ме-
талла через систему круглых отверстий или прямоугольных щелей. При
струйной обдувке через щели можно получить более эффективное охлажде-
ние, но при этом необходимо большее количество охлаждающего газа, а рав-
номерность охлаждения по ширине листа или полосы будет меньше.
Скорость истечения охлаждающего газа обычно принимают равной
10-20 м/с, чему соответствует коэффициент теплоотдачи 50-70 Вт/(м2-К).
Если необходима интенсификация охлаждения, скорость истечения принима-
ют равной 35-45 м/с, что обеспечивает возрастание коэффициента теплоотда-
чи до 120-140 Вт/(м2-К), однако требует увеличения энергетических затрат.
Температура охлаждающего газа при выходе из отверстий или щелей
должна быть следующей:
Температура металла на участке, °C >200 100-200 < 100
Температура газа, °C..........<80-100 <50 <30
При струйной обдувке воздухом воздух забирают непосредственно из
цеха. В случае светлого охлаждения в газе контролируемого состава необхо-
димо организовывать циркуляционные контуры с конвективными водяны-
ми калориферами для охлаждения газа.
На рис. 8.7 и 8.8 приведены схемы установок струйной обдувки для го-
ризонтальной и вертикальной протяжных печей.
Расстояние от плоскости истечения до поверхности металла конструк-
тивно принимают равным 80-150 мм. Диаметр отверстий для выхода ох-
лаждающего газа должен быть 5-15 мм, а шаг отверстий (расстояние между
осями) по ширине полосы 30-50 мм. Ширину щелей для выхода охлаждаю-
щего газа принимают равной 3-6 мм. Щели необходимо делить по ширине
листа или полосы на независимые секции для того, чтобы равномерно рас-
пределить подвод газа.
510
Рис. 8.8. Схема установки струйного охлаждения для вертикальной протяжной печи:
1 — циркуляционный вентилятор; 2— калорифер
512
На рис. 8.9 показана камера с распиливанием воды для печи с ролико-
вым подом. Металлический кожух камеры сваривают из листа толщиной
6 мм. Нижняя часть кожуха выполнена с уклоном 0,02-0,08 к середине для
стока воды. По обе стороны от поверхности охлаждаемого металла (на рас-
стоянии 300-450 мм от нее) с шагом по длине камеры 200-400 мм распола-
гают распределительные трубы диаметром 20-25 мм. На каждой трубе с
шагом 250-350 мм сделаны отводы диаметром 10 мм, на которых устанав-
ливают форсунки для распыливания воды. Часто в первую и последнюю
пару труб подают сжатый воздух, чтобы предупредить вытекание воды из
камеры по полосе.
На рис. 8.10 приведена конструкция форсунки для распыливания воды и
ее расходная характеристика. Форсунку следует изготавливать из бронзы
(Бр.АЖ9-4), так как стальные форсунки в результате коррозии часто выхо-
дят из строя.
Рис. 8.9. Камера с распиливанием воды для печи с роликовым подом: 1 — распредели-
тельная труба; 2 — форсунки; 3 — подводящий коллектор; 4 — отводящий коллектор
Рнс. 8.10. Форсунка для распыливания воды (а) и ее расходная характеристика (б)
513
514
8
Рис. 8.11. Схема закалочной машины: 7 — неподвижная рама; 2 — подвижная рама;
3 — верхние гребешковые прижимы с бразгалами; 4 — нижние гребешковые прижимы
с бразгалами; 5 — ролики рольганга; 6 — цилиндр подъема нижней рамы; 7 — контр-
груз уравновешивания рамы; 8 — коллектор для подвода воды; 9 — трубы для подвода
воды к прижимам
Рис. 8.12. Закалочная машина
(Бр.АЖ9-4), так как стальные форсунки в результате коррозии часто выхо-
дят из строя.
При охлаждении листов распыленной водой возможно коробление. По-
этому средний и толстый листы в процессе закалки охлаждают в закалоч-
ных машинах. Закалочная машина, показанная на рис. 8.11, представляет
собой участок рольганга за печью. Над рольгангом расположена неподвиж-
ная рама машины, а под рольгангом — подвижная. На рамах расположены
гребешковые зажимы с брызгалами, через которые на лист подают большое
количество воды (до 60 м3/ч на 1 м2 поверхности листа). Когда лист попада-
ет на рольганг закалочной машины, нижняя рама поднимается и прижима-
ется ее прижимами к прижимам верхней рамы. Привод нижней рамы гид-
равлический, и усилие зажатия можно регулировать в широких пределах в
зависимости от толщины листа. После того как лист зажат, через брызгала
подают воду до полного охлаждения листа. Затем подачу воды прекращают,
нижнюю раму опускают и лист выдают по рольгангу из машины. Закалоч-
ная машина для листов толщиной 4-50 мм, длиной до 12 м и шириной до
2,5 м показана на рис. 8.12.
8.4. УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОКОНЧАТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ
8.4.1. Охлаждение на воздухе
Наиболее простым способом окончательного охлаждения является ох-
лаждение листов или полосы на воздухе при движении от печи к последую-
щему агрегату. Продолжительность охлаждения листового металла в зави-
симости от его толщины в этом случае можно определить по графику
рис. 8.13. На графике представлена продолжительность охлаждения от на-
чальной температуры 950 °C. При охлаждении от другой температуры /нач
следует из продолжительности охлаждения, определенной по графику для
515
начальной температуры 950 °C, вычесть продолжительность охлаждения от
950°Сдо,нач.
8.4.2. Баки с водой
При охлаждении в воде значения коэффициента теплоотдачи очень вели-
ки — до 30 кВт/(м2К), поэтому охлаждение тонкой полосы происходит
практически мгновенно. Размеры баков для охлаждения полосы выбирают
по конструктивным соображениям. На рис. 8.14 приведены схемы баков с
водой для горизонтальных и вертикальных протяжных печей.
а б в
Рис. 8.14. Схемы баков с водой для окончательного охлаждения полосы: а — дли горизон-
тальной печи; б — с одним роликом дли вертикальной печи; в — с двумя роликами для
вертикальной печи: 1 — затвор печи; 2 — оборотные ролики; 3 — отжимные ролики
516
На рис. 8.15 показана конструкция бака для вертикальной печи по схеме
рис. 8.14, в. Длина полосы в баке составляет обычно 0,5-4,5 м, а продолжи-
тельность пребывания полосы в баке 1-8 с.
8.5. УСТРОЙСТВА ДЛЯ СУШКИ ВЛАЖНЫХ ЛИСТОВ И ПОЛОСЫ
Листы или полосу после охлаждения водой или после агрегата для обез-
жиривания сушат теплым воздухом. Установка для сушки полосы после
вертикальной протяжной печи показана на рис. 8.16, а для сушки листов
после печи с роликовым подом — на рис. 8.17. Пример монтажной схемы
установки представлен на рис. 8.18. Сушильная установка состоит из ряда
труб, расположенных по обе стороны от листа или полосы на расстоянии
100-200 мм. Через ряд круглых отверстий или продольные щели в трубах,
направленные под углом 45° к поверхности металла, подают воздух, подо-
греваемый обычно в калориферах (см. рис. 8.16 и 8.18) или путем смешива-
ния с продуктами сгорания. Конструктивные размеры и характеристики ка-
лориферов приведены в табл. 8.2 и 8.3. В качестве теплоносителя в калори-
ферах КФС можно использовать воду и пар давлением 600 кПа, а в калори-
Рис. 8.16. Установка для сушки полосы после вертикальной протяжной печи: 1 — пат-
рубок; 2 — калорифер; 3 — воздух; 4 — пар
517
Рис. 8.17. Установка для сушки листов после печи с роликовым подом: 1 — коллектор
теплого воздуха; 2 — патрубок; 3 — вытяжной зонт
Рис. 8.18. Монтажная схема сушильной установки для вертикальной протяжной печи: 1
— вентилятор; 2 — дроссельный клапан; 3 — сушильная установка
ферах КФБ рекомендуется использовать только пар. Коэффициент теплопе-
редачи калориферов и гидравлическое сопротивление по воздуху и тепло-
носителю в зависимости от модели и скоростей сред можно определить по
графикам рис. 8.19 и 8.20.
518
Конструктивные размеры и характеристики стальных пластинчатых калориферов типа КФС
Таблица 8.2
Отверстия по периметру оОалоные
painepon 10’>5
КФС-1 7,25
КФС-2 9,9
КФС-3 13,2
КФС-4 16,7
КФС-5 20,9
КФС-6 25,3
КФС-7 30,4
КФС-8 35,7
КФС-9 41,6
КФС-10 47,8
КФС-11 54,6
КФС-12 61,6
КФС-13 69,3
КФС-14 77,3
0,0845 0,0046
0,115 0,0046
0,154 0,0061
0,195 0,0061
0,244 0,0076
0,295 0,0076
0,354 0,0092
0,416 0,0092
0,486 0,0107
0,558 0,0107
0,638 0,0122
0,720 0,0122
0,810 0,0138
0,903 0,0138
410 450 470
560 600 620
560 600 620
710 750 770
710 750 770
860 900 920
860 900
1010
1010
1160
1160
1310
1310
1460
930 1100
1050 1080 1250
1050 1080 1250
1200 1230 1400
1200 1230 1420
1350 1380 1570
1350 1380 1570
1500 1530 1720
610 360 390
760 360 390
780 480 510
930 480 510
930 600 640
1080 600 640
720 760
720 760
840 880
840 880
960 1010
960 1010
1080 ИЗО
1080 ИЗО
412 290 1И"
412 290 114"
532 390 114"
532 390 1И"
662 520 2"
662 520 2"
782 630 214"
782 630 2Й”
902 750 214"
902 750 214"
1032 870 3"
1032 870 3"
1152 990 3"
1152 990 3"
3 3 47,45
3 4 57,03
4 4 71,22
4 5 80,75
5 5 100,40
5 6 118,62
6 6 143,30
6 7 164,44
7 7 189,98
7 9 215,04
8 9 244,45
8 10 273,13
9 10 315,67
9 11 347,27
Конструктивные размеры и характеристики стальных пластинчатых калориферов типа КФБ
Таблица 83
КФБ-1 9,3
КФБ-2 12,7
КФБ-3 16,9
КФБ-4 21,4
КФБ-5 26,8
КФБ-6 32,4
КФБ-7 38,9
КФБ-8 45,7
КФБ-9 53,3
КФБ-10 61,2
КФБ-11 69,9
КФБ-12 79,0
КФБ-13 88,8
КФБ-14 99,0
0,0845 0,0061
0,115 0,0061
0,154 0,0082
0,195 0,0082
0,244 0,0102
0,295 0,0102
0,354 0,0122
0,416 0,0122
0,486 0,0143
0,558 0,0143
0,638 0,0163
0,720 0,0163
0,810 0,0184
0,903 0,0184
410 450 470
560 600 620
560 600 620
710 750 770
710 750 770
860 900 920
860 900 930
1010 1050 1080
1010 1050 1080
1160 1200 1230
1160 1200 1230
1310 1350 1380
1310 1350 1380
1460 1500 1530
610 360 390
760 360 390
780 480 510
930 480 510
930 600 640
1080 600 640
1100 720 760
1250 720 760
1250 840 880
1400 840 880
1420 960 1010
1570 960 1010
1570 1080 ИЗО
1720 1080 ИЗО
412 290 Р/2"
412 290 1!4"
532 390 2"
532 390 2"
662 520 2"
662 520 2"
782 630 2й"
782 630 2W'
902 750 3”
902 750 3"
1032 870 3"
1032 870 3"
1152 990 3”
1152 990 3"
3 3 52,33
3 4 66,97
4 4 87,17
4 5 106,52
5 5 132,44
5 6 156,80
6 6 189,55
6 7 218,18
7 7 253,51
7 9 285,51
8 9 324,61
8 10 363,82
9 10 415,66
9 И 457,80
Рис. 8.19. Значения коэффициентов теплопередачи и гидравлического сопротивления
калориферов типа КФС: а — коэффициент теплопередачи к, Вт/(м2К); б — гидравли-
Рис. 8.20. Значения коэффициентов теплопередачи и гидравлического сопротивления
калориферов типа КФБ: а — коэффициент теплопередачи к, Вт/(м2К); б — гидравли-
ческое сопротивление по воздуху Ями, кПа; в— гидравлическое сопротивление по воде,
Я^, кПа; 1 — скорость воды; 2 — пар
521
Глава 9. РЕКУПЕРАТОРЫ
9.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЕКУПЕРАТОРОВ
Тепло продуктов сгорания, уходящих из рабочего пространства печи, ис-
пользуют в рекуператорах различных типов для подогрева воздуха горения,
а иногда и горючего газа, что позволяет получить существенную экономию
топлива. В последнее время для этого начинают применять также компакт-
ные регенераторы с шариковой насадкой, которые позволяют получать наи-
более глубокое использование тепла уходящих продуктов сгорания. Однако
пока для нагревательных и термических печей применяются в основном ке-
рамические и металлические рекуператоры.
Керамические рекуператоры применяют для нагрева воздуха до высоких
температур (500-900 °C). Достоинствами керамических рекуператоров яв-
ляются значительная длительность срока службы и сравнительно низкие
потери давления по пути движения воздуха и продуктов сгорания. Ввиду
большой длительности срока службы их можно располагать в сравнительно
малодоступных местах (например, под печью).
Основным недостатком керамических рекуператоров является неплот-
ность. По этой причине их не применяют для нагрева газа. При наличии ке-
рамического рекуператора трудно обеспечить высокое давление воздуха пе-
ред горелкой и точное соблюдение соотношения топливо-воздух.
Основными типами применяемых керамических рекуператоров являют-
ся рекуператоры из блоков и рекуператоры с вертикальными трубами.
Металлические рекуператоры применяют для нагрева воздуха и газа.
Температуру подогрева ограничивают, исходя из условий службы металла,
из которого изготовлен рекуператор. Продолжительность срока службы ме-
таллических рекуператоров меньше срока службы керамических, поэтому
для возможности быстрой смены их располагают в легкодоступных местах,
обслуживаемых кранами.
Существует множество типов металлических рекуператоров, которые
отличаются конструкцией, общей поверхностью теплообмена, технически-
ми характеристиками (допустимой температурой продуктов сгорания, коли-
чеством и температурой подогрева воздуха, сопротивлением по воздушно-
му и дымовому трактам), способами интенсификации теплообмена и т.д.
Для нагревательных печей применяют чаще всего трубчатые, игольча-
тые, радиационные и радиационно-конвективные рекуператоры, для тер-
мических печей также трубчатые, струйные, панельные, кожухотрубные и
другие рекуператоры. Для колпаковых печей с учетом их специфики разра-
ботано специальное рекуперативно-эжекторное устройство.
Ниже приведены нормализованные типоразмеры трубчатых петлевых
рекуператоров Днепротяжмаша и Стальпроекта, а также радиационных, ра-
диационно-конвективных, струйных панельных и кожухотрубных рекупе-
522
раторов Теплопроекта. Однако часто для конкретных печных агрегатов раз-
рабатывают и применяют индивидуальные рекуператоры, обычно исполь-
зуя принципы, заложенные в нормализованные рекуператоры.
А-А
Рис. 9.1. Насадка керамического рекуператора из блоков: 1 — продукты сгорания; 2 —
воздух
В - В
Ширина насадки “
274 +264х(число дымовых каналов-1)
|344+340х(число дымовых каналов-1)]
523
9.2. КЕРАМИЧЕСКИЕ РЕКУПЕРАТОРЫ
9.2.1. Керамические рекуператоры из блоков
Конструкция насадки рекуператора из блоков показана на рис. 9.1, а фа-
сонные огнеупорные изделия из шамота класса В, применяемые для кладки
насадок, приведены на рис. 9.2.
Насадку можно выполнять, применяя кирпичи Б-3 и Б-5 или Б-4 и Б-6.
Размеры насадки в зависимости от варианта исполнения приведены на
рис. 9.1, а ее характеристики имеют следующие значения:
Проходное сечение на 1 м2
сечения насадки, м2:
для продуктов сгорания
для воздуха..........
Б-3 и Б-5 Б-4 и Б-6
...0,34 0,44
...0,21 0,16
Рис. 9.2. Форма и j размеры кирпичей для керамического рекуператора из блоков:
Номер рисунка: 1 2 3 3 4 4 5 6 7 8
Марка Б-1 Б-2 Б-3 Б-4 Б-5 Б-6 Б-7 Б-8 Б-9 Б-10
Объем, дм3 6,8 3,9 3,4 4,8 1,5 2,6 14,2 6,2 6,1 0,24
Масса, кг 12,9 7,4 6,5 9,1 2,9 5,0 27,0 11,8 11,6 0,5
524
Рис. 9.3. Установка керамического рекуператора из блоков: 1 — продукты сгорания; 2 — воздух
9ZS
в - в
Д-Д
Рис. 9.4. Насадка керамического рекуператора с вертикальными трубами: а — с перехо-
дами воздуха за пределами насадки; б— с переходами воздуха в пределах насадки
527
Эквивалентный диаметр канала, м:
для продуктов сгорания...................0,16 0,22
для воздуха............................ 0,55 0,55
Поверхность нагрева на 1 м3 насадки, м2/м3.12,4 10,3
Проходное сечение для воздуха в кирпиче Б-1 равно 0,013 м2, в кирпиче
Б-2 — 0,006 м2.
Пример конструкции рекуператора из блоков приведен на рис. 9.3. Воз-
дух по прямым вертикальным каналам через рекуператор, а затем к горел-
кам можно подавать самодувно (под действием геометрического давления
воздуха в рекуператоре и вышележащих воздухопроводах), инжекционны-
ми горелками, которые просасывают воздух через рекуператор, а также ды-
мососом.
9.2.2. Керамические рекуператоры с вертикальными трубами
Конструкция насадки рекуператора с вертикальными трубами приведена
на рис. 9.4, а фасонные огнеупорные изделия для выполнения насадки пред-
ставлены на рис. 9.5. Трубы Т-1 изготавливают из шамота класса А, а Т-2 —
из карбошамота с содержанием 33-36 % карбида кремния. Трубы Т-2 обыч-
но устанавливают в первом или первых двух верхних рядах насадки, кото-
рые подвержены действию высоких температур, а также в последнем или
последних двух нижних рядах, которые работают в условиях большой раз-
ности температур продуктов сгорания и холодного воздуха. Все остальные
фасонные кирпичи рекуператора изготавливают из шамота класса Б.
Рекуператоры с вертикальными трубами выполняют обычно многообо-
ротными по пути движения воздуха. Переход воздуха из одного оборота в
другой может быть организован за пределами насадки (см. рис. 9.4, а) или в
пределах насадки (см. рис. 9.4, б). В последнем случае на определенных
участках перегородок между рядами не укладывают кирпичи Т-6.
Возможные схемы расположения труб в насадке и ее характеристика при
использовании кирпичей, изображенных на рис. 9.5, приведены на рис. 9.6.
Высоту насадки можно определить по рис. 9.4.
Проходное сечение для продуктов сгорания в одном кирпиче Т-1 или Т-2
равно 0,011 м2, а на 1 м2 сечения насадки равно 0,231 м2. Проходное сечение
для воздуха через один проем в перекрытии, не заложенный кирпичом Т-6,
равен 0,008 м2, а на 1 м2 перекрытия составляет 0,168 м2.
Поверхность нагрева на 1 м3 насадки равна 8,5 м2/м3.
Примеры конструкции рекуператоров с вертикальными трубами приве-
дены на рис. 1.4 и 1.6.
Ввиду значительного сопротивления воздушной трассы рекуператора
воздух через него, а затем и к горелкам подают вентилятором, нагнетающим
воздух в рекуператор, или отсасывают воздух из рекуператора дымососом
или инжектором.
528
Рис. 9.5. Форма и размеры кирпичей для керамического рекуператора с вертикальными трубами
Марка J 8 J Si
T-l 13 114
T-2 16 108
Номер рисунка: 1
Марка Т-1 Т-2
Объем, дм3 2,0 2,5
у. Масса, кг 3,8 4,8
2 3 4
Т-3 Т-4 Т-5
1,7 1,5 1,7
3,2 2,8 3,2
5 6 7 8 9
Т-6 Т-7 Т-8 Т-9 Т-10
0,6 1,2 1,9 0,012 23
1,1 23 3,6 0,02 4,4
10 11 12 13 14
Т-11 Т-12 Т-13 Т-14 Т-15
1,8 23 1,7 0,7 0,7
3,4 4,4 3,2 13 13
2 3 4 5
Рис. 9.6. Схемы расположения труб в насадке рекуператора с вертикальными трубами
Размеры насадки, мм
рисунка В L
2 213+305 (т-1) 213+304 (л-1)
3 213+305 (т-1) 365+304 (л-1)
4 365,5+305 (т-1) 213+304 (л-1)
5 365,5+305 (т-1) 365+304 (л-1)
Сечение одного
ряда для прохода
воздуха, м2
0,059m-0,033
0,059m-0,033
0,059л» + 0,021
0,059л» + 0,021
Число труб в
одном ряду
2л»л - л» - л
2тп -т-п + 1
2тп-п
2тп-т
2тп
Примечания-.
1. л» и л — число труб в соответствующем направлении.
2. Величина сечения для прохода воздуха указана при подаче воздуха со стороны насад-
ки, равной В.
9.3. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ РЕКУПЕРАТОРЫ
9.3.1. Трубчатые рекуператоры
Трубчатые рекуператоры герметичны, их применяют как для подогрева
воздуха, так и газа. Трубы для рекуператоров изготавливают из углеродис-
той стали или жаропрочных сталей марок Х5ВФ, 12X17, 15Х25Т. При этом
возможен подогрев газа или воздуха до 450 °C и использование продуктов
сгорания с температурой перед рекуператором до 1000 °C.
Трубчатые рекуператоры для подогрева воздуха устанавливают обычно
непосредственно за печью, а для подогрева газа — за керамическим рекупе-
ратором для подогрева воздуха.
Конструкция секции рекуператора из прямых труб приведена на рис. 9.7.
Характеристика и основные конструктивные размеры наиболее часто при-
меняемых секций даны в табл. 9.1.
Примеры компоновки секций трубчатых рекуператоров схематично по-
казаны на рис. 9.8.
Для того чтобы трубы рекуператора могли свободно расширяться при
нагреве секции, их либо подвешивают (рис. 9.9), либо снабжают рычажным
механизмом с противовесом, который при удлинении труб приподнимает
верхнюю коробку (рис. 9.10). Вес противовесов и размеры плеч рычагов вы-
530
Рис. 9.7. Секция металлического рекуператора из прямых труб
бирают так, чтобы уравновесить верхние коробки и трубчатку рекуперато-
ра. Однако оба эти способа компенсации несовершенны, так как трубы раз-
личных рядов одного пучка нагреты до разных температур и удлинение их
неодинаково, что может привести к деформации коробок и разрушению
сварных швов.
В коробках рекуператоров обычно предусматривают люки (см. рис. 9.7).
При предварительной опрессовке рекуператора люки устанавливают на
болтах с резиновыми прокладками. Обнаруженные при опрессовке неплот-
ности в местах вварки труб заваривают через люки. Затем люки приварива-
ют к коробкам и обваривают по периметру головки всех болтов. Плотность
приварки люков контролируют вторично. Рекуператоры опрессовывают
воздухом с избыточным давлением 100 кПа. Падение давления за 1 ч допус-
тимо не более чем на 1,5 %.
В трубчатом петлевом рекуператоре (рис. 9.11) возможно соответствую-
щее температуре удлинение каждой трубы в отдельности. В табл. 9.2. при-
ведены характеристика и основные конструктивные размеры секций труб-
чатых петлевых рекуператоров, изготавливаемых Днепротяжмашем с тру-
бами 076x5 мм.
Средние и крайние трубы секции могут быть различной длины. Во избе-
жание неравномерности распределения нагреваемой среды по трубам
обычно два наружных ряда выполняют из меньшего числа труб большего
531
Конструктивные размеры и характеристика секций металлических рекуператоров из прямых труб (рис. 9.7)
250 0,53 2,5 13 10 1785 592 720x8 810 25 2260 1150 1110 24 8,2 11,5
300 0,66 2,8 15 11 2035 717 820x8 920 30 2450 1245 1205 24 10,2 14,0
Рис. 9.8. Схемы компоновки секций металли-
ческих трубчатых рекуператоров (по ходу про-
дуктов сгорания): а — одинарная секция; б —
сдвоенная секция; 1 — продукты сгорания;
2 — холодный воздух; 3 — горячий воздух
Рис. 9.9. Подвешенный металлический рекуператор из прямых труб
Рис. 9.10. Металлический рекуператор из прямых труб с противовесом
диаметра. Диаметр и число труб наружных рядов выбирают таким образом,
чтобы гидравлическое сопротивление и проходное сечение всех рядов сек-
ции были примерно одинаковыми.
Секции петлевых рекуператоров компонуют так же как и секции рекупе-
раторов из прямых труб (см. рис. 9.8). Пример установки трубчатого петле-
вого рекуператора приведен на рис. 9.12.
В случае применения в качестве материала труб стали 12X17 максималь-
ная температура продуктов сгорания перед секцией снижается до 900 °C, а
температура подогрева воздуха — до 350 °C.
Для интенсификации теплообмена применяют трубчатые петлевые реку-
ператоры из труб меньшего диаметра — 048x3,5 мм. Техническая характе-
ристика таких рекуператоров, разработанных Стальпроектом, приведена в
табл. 9.3.
Применяют также конструкцию рекуператора типа “труба в трубе”. Блок
такого рекуператора из шести труб показан на рис. 9.13. В этом рекуперато-
ре можно обеспечить высокую скорость воздуха в межтрубной щели и вы-
сокий коэффициент теплоотдачи с воздушной стороны, поэтому рекупера-
тор типа “труба в трубе” можно применять при более высокой температуре
продуктов сгорания — до 1100 °C. Техническая характеристика блока реку-
ператора типа “труба в трубе”, показанного на рис. 9.13, приведена в
табл. 9.4.
533
§
Рнс. 9.11. Секция металлического трубчатого петлевого рекуператора, изготавливаемого Днепротяжмашем с трубами 076x5 мм и разрабо-
танного Стальпроектом с трубами 048x3,5 мм: 1 — подвод воздуха; 2 — отвод воздуха; 3 — балка для подвески кирпича
Таблица 9.2
Параметры и конструктивные размеры секций металлических трубчатых
петлевых рекуператоров, изготавливаемых Днепротяжмашем, с трубами
076x5 мм (рис. 9.11)
Наименование Секции рекуператора
СР75-1 | СР100-1 | СР125-1 | СР250-1
Назначение секции Подогрев воздуха
Температура подогрева воздуха, °C 400
Максимальная температура продуктов 1000
сгорания перед секцией, °C по воздуху, м3/ч и3/ч 7000 14500
11500 24000
производительность секции Расход продуктов сгорания, 18500 34000
Площадь поверхности теплообмена со 75 100 125 250
стороны продуктов сгорания м
Потери давления, Па:
по воздушному тракту 1150 1200 1250 1350
по тракту продуктов сгорания 50 60 60 80
L 2040 2290 2540 3040
Li 815 940 1065 1315
L2 500 500 750 500
Li 745 870 870 1245
и 795 920 1045 1295
Ls 1125 1250 1375 1625
i «г В 1125 1260 1730 2040
Bi 1095 1230 1700 2010
1 в2 1115 1250 1720 2030
3 Вз 1065 1200 1670 1980
&
i Н 4513 4638 4813 5613
hi 1060 1060 1110 1260
dm 76x5 76x5 76x5 76x5
Й2 775 775 825 975
51 125 125 125 125
52 135 135 155 155
Л1 5 6 6 9
л2 7 8 10 12
535
Продолжение табл. 9 2
Наименование Секции рекуператора
СР75-1 | СР100-1 | СР125-1 | СР25О-1
R 875 1000 1125 1375
п 9 10 10 14
§ 1 206 206 206 206
в b 93 115 240 78
8
3 г> 150 150 200 250
&
dt 810 810 1120 1320
d2 720 720 1020 1220
d3 860 860 1175 1375
Материал труб 15Х25Т
Масса секции, кг 3940 5130 6820 12040
Рис. 9.12. Установка металлического трубчатого петлевого рекуператора: 1 — секция
рекуператора; 2 — предвключенный испарительный змеевик для защиты первого ряда
труб рекуператора; 3 — подвод воды; 4 — отвод воды; 5 — продукты сгорания; 6 — хо-
лодный воздух; 7 — горячий воздух; 8 — трубы нз стали 12X17; 9 — трубы из стали
Х5ВФ
536
Таблица 9.3
Параметры и конструктивные размеры секций металлических трубчатых
петлевых рекуператоров, разработанных Стальпроектом, с трубами
048x3,5 мм (рнс. 9.11)
Наименование Секции рекуператора
СР85 | СР115 | СР170 | СРЗЗО
Назначение секции Подогрев воздуха
Температура подогрева воздуха, °C 550
Максимальная температура
продуктов сгорания перед секцией, °C 1000
Производительность секции по воздуху, м3/ч 7000 9000 11500 19000
Расход продуктов сгорания, м3/ч 14500 18500 24000 34000
Площадь поверхности теплообмена со стороны 85 115 170 330
продуктов сгорания, м2
Потери давления, Па:
по воздушному тракту 2500 2900 2450 2700
по тракту продуктов сгорания 130 180 150 230
L 2040 2290 2540 3040
и 815 940 1065 1315
500 500 750 500
745 870 870 1245
795 920 1045 1295
I 1125 1250 1375 1625
1 В 1125 1260 1730 2040
| В. а 1095 1230 1700 2010
* в2 1115 1250 1720 2030
Вз 1065 1200 1670 1980
н 4499 4624 4799 5599
Й, 1060 1060 1110 1260
537
Продолжение табл. 9.3
Наименование Секции рекуператора
СР85 | СР115 | СР 170 | СРЗЗО
й2 775 775 825 975
•51 90 90 90 90
S2 85 85 90 90
Hl 7 9 9 12
п2 3 10 12 17 20
* R В 875 1000 1125 1375
9 10 10 14
206 206 206 206
t ь 93 115 240 78
£ 150 150 200 250
di 810 810 1120 1320
d2 720 720 1020 1220
d3 860 860 1175 1375
dm Материал труб 48x3,5 48x3,5 15Х25Т 48x3,5 48x3,5
Масса секции, кг 4150 5350 7840 12900
Таблица 9.4
Техническая характеристика блока металлического рекуператора типа “труба
в трубе” из шести труб
Производительность по воздуху, м3/ч 400-1200
Температура подогрева воздуха, °C 150-450
Температура продуктов сгорания, °C
перед рекуператором 750-1100
после рекуператора 600-950
Максимальная температура труб, °C 850
Потери давления по воздушному тракту, кПа 0,5-4,5
Поверхность теплообмена со стороны продуктов сгорания, м2 2,85
Скорость воздуха, м/с
в центральной трубе 3,1-9,3
в межтрубной щели 8-24
Скорость продуктов сгорания, м/с 1,2-3,8
538
720
Рис. 9.13. Блок металлического рекуператора типа “труба в трубе” из шести труб: 1 —
подвод воздуха; 2 — отвод воздуха
539
9.3.2. Рекуператоры из литых игольчатых труб
Выпускаются литые трубы рекуператоров с иглами на внутренней сторо-
не из жаростойкого чугуна ЖЧС-5,5. Рекуператоры из таких труб можно
применять для работы при температуре стенки до 600-650 °C и при темпе-
ратуре продуктов сгорания перед рекуператором до 700-800 °C. При удов-
летворительном монтаже в этом случае температура подогрева воздуха мо-
жет достигать 350-380 °C, а срок службы рекуператоров превышает три-че-
тыре года.
Элементы рекуператоров соединяют на фланцах, поэтому рекуператоры
такой конструкции можно применять только для подогрева воздуха.
Конструкция и характеристика труб приведены на рис. 9.14 и в табл. 9.5.
При монтаже рекуператора иглы должны быть установлены тупой стороной
навстречу движению воздуха.
Двухоборотная, по воздуху, секция рекуператора показана на рис. 9.15.
Из таких секций можно компоновать рекуператоры с большим числом обо-
ротов по ходу воздуха (рис. 9.16). Направление движения воздуха и продук-
тов сгорания (см. рис. 9.15 и 9.16) может быть заменено на противополож-
ные. Схема расположения реек при сборке рекуператоров приведена на
рис. 9.17.
Конструкция реек показана на рис. 9.18, а их размеры приведены в
табл. 9.6.
Рис. 9.14. Литые игольчатые трубы: а — труба; б — расположение игл; 1 — направле-
ине движения воздуха
540
Таблица 9.5
Конструктивные размеры и характеристика литых игольчатых труб
0,008 0,067 1,41 0,66 0,42 1068 1385 1295 1246 69,5
0,008 0,08 1,70 0,79 0,50 1284 1640 1550 1498 71
Рис. 9.17. Схема расположения реек ре-
куператора из литых игольчатых труб:
1 — труба; 2 — асбестовая прокладка
Рис. 9.15. Рекуператор из литых игольчатых
труб: 1 — продукты сгорания; 2 — холод-
ный воздух; 3— горячий воздух
541
Рис. 9.18. Рейки для сборки рекуператоров из литых игольчатых труб: а — обрамляющая средняя; б — обрамляющая угловая; в, г— про-
межуточные правые; д,е — промежуточные средние; ж, з — промежуточные левые; и — кирпич для изоляции промежуточных реек
Таблица 9.6
Конструктивные размеры обрамляющих и промежуточных реек (рис. 9.18)
Обозначение | Номер на рис. 9.181 1, мм | Масса кг
Обрамляющая средняя
РОС 228 а 228 5,0
РОС 343 « 343 7,3
РОС 458 « 458 10,0
РОС 573 « 573 14,4
Обрамляющая угловая
РОУ б — 1,8
Промежуто чная
РПП 176 (правая) в — 2,4
РПП 290 (правая) г — 4,1
РПС 228 (средняя) д 3,2
РПС 343 (средняя) е — 4,9
РПЛ 176 (левая) ж — 2,4
РПЛ 290 (левая) 3 4,1
Для повышения плотности рекуператоров их элементы собирают с при-
менением специальной уплотнительной массы, которую укладывают в пазы
на примыкающих поверхностях элементов. Масса может быть одного из
следующих составов:
1. 23 % отходов карборундовых кругов с крупностью зерна 0,5-0,6 мм,
25 % шлаковаты, 52 % жидкого стекла;
2. 15 % железных опилок крупностью не выше 1 мм, 8 % графита, 25 %
шлаковаты, 52 % жидкого стекла.
Плоские стыки элементов (фланцы труб, рейки, фланцы патрубков и со-
единительных коробок) уплотняют, закладывая листы асбестового картона,
смоченного жидким стеклом.
Рекуператоры устанавливают в рамах, сваренных из швеллеров. Зазор
между элементами рекуператора и металлоконструкциями служит темпера-
турным швом. Зазор обычно заполняют асбестовым шнуром диаметром
15 мм, смоченным в жидком стекле.
9.3.3. Радиационные и радиационно-конвективные
рекуператоры
Радиационные рекуператоры применяют для подогрева воздуха до
500-800 °C и выше при температуре продуктов сгорания перед рекуперато-
ром 1000-1600 °C. Радиационные рекуператоры применяют и для подогре-
ва газа.
Особенностью радиационных рекуператоров является то, что основное
количество тепла от продуктов сгорания к стенке рекуператора поступает
излучением. Поэтому продукты сгорания через рекуператор пропускают со
543
сравнительно небольшой скоростью по каналам большого поперечного се-
чения. Таким образом получают слой излучающего газа достаточной тол-
щины. Интенсивность излучения газа при температуре 500-600 °C уже не-
велика, и поэтому температура продуктов сгорания на выходе из рекупера-
тора должна быть не ниже 600-650 °C.
Передача тепла от стенки рекуператора к воздуху или газу происходит
конвекцией. Для получения интенсивности теплоотдачи от стенки к нагре-
ваемой среде, соответствующей интенсивности теплоотдачи от продуктов
сгорания к стенке, воздух или газ следует пропускать через рекуператор с
высокими скоростями, т. е. по каналам небольшого поперечного сечения. В
результате интенсивного теплообмена поверхность нагрева радиационных
рекуператоров при прочих равных условиях должна быть меньше, чем по-
верхность металлических рекуператоров, работающих на конвективном
принципе. При высокой температуре подогрева температура стенки рекупе-
ратора будет также высокой (примерно на 100-150 град выше температуры
подогрева). Поэтому большое значение приобретает правильность выбора
материала и решения компенсации температурного расширения стенок ре-
куператора.
На рис. 9.19 изображена одна из трех секций цилиндрического верти-
кального радиационного рекуператора, установленного на методической
печи и предназначенного для подогрева 16000 м3/ч воздуха до 500 °C при
температуре продуктов сгорания у входа в рекуператор 1000 °C и около
650 °C при выходе из рекуператора. Рекуператор использован как дымовая
труба.
Для компенсации температурного расширения стенок на этих рекупера-
торах применены линзовые компенсаторы.
Схему движения нагреваемого воздуха или газа и продуктов сгорания в
рекуператорах при температуре продуктов сгорания у входа 1000-1100 °C
принимают противоточную, а при температуре выше 1100 °C — прямоточ-
ную.
В зависимости от размера рекуператора диаметр внутреннего цилиндра
равен 0,6-1,6 м, а ширина щели между внутренним и наружным цилиндра-
ми 10-70 мм.
Внутренний цилиндр при вертикальном исполнении рекуператора сле-
дует подвешивать в верхней части, так как в этом случае максимальная на-
грузка от веса цилиндра будет воспринята верхней частью цилиндра, рабо-
тающей при наиболее низкой температуре.
Для повышения продолжительности срока службы рекуператора жела-
тельно экранировать внутренний цилиндр от предрекуперативного про-
странства с тем, чтобы препятствовать высокотемпературному излучению
на начальный участок цилиндра. Например, в рекуператоре (см. рис. 9.19)
входной участок образован водоохлаждаемыми элементами и массивным
литым направляющим стаканом внутреннего цилиндра.
544
Рис. 9.19. Установка цилиндрического вертикального радиациоииого рекуператора:
1 — наружный цилиндр; 2 — внутренний цилиндр; 3 — компенсатор наружного цилин-
дра; 4 — компенсатор внутреннего цилиндра; 5 — направляющий стакан; 6 — дрос-
сель; 7— опорная водоохлаждаемая рама; б — несущая водоохлаждаемая конструкция
нз квадратных труб; 9 — подвеска наружного цилиндра; 10— продукты сгорания; 11 —
холодный воздух; 12 — горячий воздух
545
A-A
Рис. 9.20. Радиационный щелевой рекуператор: 1 — подвод холодного воздуха; 2 — от-
вод горячего воздуха; 3 — подвод продуктов сгорании; 4 — наружный цилиндр; 5 —
средний цилиндр; 6 — внутренний цилиндр; 7 — коллектор горячего воздуха; 8 — кол-
лектор холодного воздуха
Таблица 9.7
Техничиские характеристики металлических рекуператоров, разработанных
Теплопроектом
Параметр Радиационные щелевые реку- ператоры Hr 11 g. pl Л s о. Струйные па- нельные реку- ператоры типа РСП Кожухотруб- ные рекупера- торы
Производительность по возду- ху, м3/ч 100-2000 350-3250 60-550 100-2000
Температура подогрева возду- ха, °C Температура продуктов сгора- 250-500 300-550 150-300 (250-350)* 250-450
ния, °C
перед рекуператором 900-1300 900-1200 750-1250 700-900
после рекуператора 700-1050 500-700 600-900 450-700
Максимальная температура стенки, °C 650-900 650-850 550 400-650
Потери давления по воздушно- 200-1000 1500-3000 100-700 900-1500
му тракту, Па (200-1200)*
Потери давления по тракту продуктов сгорания, Па 100-150 30-100 30-100
Максимальное давление возду- ха, кПа 20 20 20 20
* При последовательном соединении двух рекуператоров.
546
Таблица 9.8
Габаритные и присоединительные размеры радиационных щелевых рекупе-
раторов (рис. 9.20)
Наименование Номинальная производительность по воздуху, м3/ч
225 1 400 | 1 550 | 900 | 1500
D 470 570 680 855 1025
Di 400 500 600 750 900
Н 1115 1315 1365 1815 2115
2 2 h 323 433 493 548 653
3 В 820 900 1020 1250 1500
& 2 1 245 265 320 378 487
СО О- lt 268 295 320 513
12 450 500 560 650 700
d 159 219 219 273 325
114 159 219 219 273
Масса, кг 328 460 560 910 1410
Рис. 9.21. Радиациоиио-коивективиый рекуператор: 1 — подвод холодного воздуха; 2 —
отвод горячего воздуха; 3 — подвод продуктов сгорания; 4 — отвод продуктов сгорания;
5 — радиационная часть рекуператора; 6 — конвективная часть рекуператора; 7 —
коллектор продуктов сгорания; 8 — коллектор холодного воздуха; 9 — коллектор горя-
чего воздуха
547
Для небольших печей можно применять радиационные щелевые рекупе-
раторы, разработанные Теплопроектом (рис. 9.20).
Радиационные щелевые рекуператоры состоят из трех концентрически
расположенных цилиндров и двух воздушных коллекторов для холодного и
горячего воздуха, установленных один над другим в верхнем торце рекупе-
ратора. Холодный воздух из нижнего коллектора попадает в щель, образо-
ванную наружным и средним цилиндрами, а затем проходит по щели, обра-
зованной средним и внутренним цилиндрами, и далее в верхний коллектор.
Горячие продукты сгорания проходят по внутреннему цилиндру. Для ком-
пенсации тепловых расширений на наружном цилиндре установлен линзо-
вый компенсатор. Для установки рекуператора имеются лапы. Внутренний
цилиндр выполнен из стали 10X23Н18, средний цилиндр и коллектор горя-
чего воздуха — из стали 12Х18Н10Т.
Разработано пять типоразмеров радиационных щелевых рекуператоров с
номинальной производительностью по воздуху 225, 400, 550, 900 и
1500 м3/ч. Их технические характеристики приведены в табл. 9.7, а габарит-
ные и присоединительные размеры в табл. 9.8.
Продукты сгорания, выходящие из радиационных рекуператоров, имеют
довольно высокую температуру, поэтому целесообразно использовать их
тепло в конвективном рекуператоре. На рис. 9.21 показаны радиационно-
конвективные рекуператоры, разработанные Теплопроектом.
Таблица 9.9
Габаритные и присоединительные размеры радиационно-конвективных реку-
ператоров (рис. 9.21)
Наименование Номинальная производительность по воздуху, м3/ч
350 | 550 J | 900 1 1500 2500
D 710 760 900 1060 1500
D{ 350 400 510 650 900
d2 370 420 530 680 930
S Н 1300 1520 2000 2400 2800
J * 220 220 290 310 420
410 410 575 585 810
t h3 90 90 100 110 170
I. 1010 1060 1200 1325 1900
Li 1010 1060 1200 1275 1900
n 45 50 74 86 84*
Масса, кг 550 586 1100 1750
* Трубы диаметром 70 мм
548
Радиационно-конвективные рекуператоры состоят из трех концентри-
чески расположенных цилиндров. Внутренний и средний цилиндры образу-
ют радиационную часть рекуператора. Конвективная часть расположена
между средним цилиндром и кожухом теплообменника и представляет со-
бой два ряда трубок, закрепленных вверху и внизу рекуператора трубными
досками. Тепловые удлинения различных частей рекуператора компенсиру-
ются двумя линзовыми компенсаторами. На нижней трубной доске установ-
лен компенсатор различных удлинений труб. Внутренний цилиндр и верх-
няя Трубная доска выполнены из стали 20Х23Н18, а остальные детали, за
исключением кожуха и крышки — из стали 12Х18Н10Т.
Разработано пять типоразмеров радиационно-конвективных рекуперато-
ров с номинальной производительностью по воздуху 350, 550, 900, 1500 и
2500 м3/ч. Их технические характеристики приведены в табл. 9.7, а габарит-
ные и присоединительные размеры в табл. 9.9.
9.3.4. Струйные панельные рекуператоры типа РСП
Струйные панельные рекуператоры типа РСП (рис. 9.22), разработанные
Теплопроектом, устанавливают в ограждающих поверхностях дымоотводя-
щих каналов печей.
Рекуператор представляет собой плоский короб, в котором установлена
распределительная камера. На камере приварены крышки с подводящими и
отводящими патрубками. Теплообменная поверхность короба образует
стенку дымового канала и воспринимает излучение продуктов сгорания.
Холодный воздух через диафрагму распределительной камеры подается
Рис. 9.22. Струйный панельный рекуператор типа РСП: I — подвод воздуха; 2 — отвод
воздуха; 3 — продукты сгорания; 4 — огнеупорная набивка; 5—теплоизоляция
А-А
549
струями на теплообменную поверхность. Нагретый воздух по продольным
щелям, образованным стенками распределительной камеры и короба, по-
ступает в отводящий патрубок.
Рекуператоры можно собирать в блоки из нескольких панелей, соединяя
их параллельно.
Рекуператоры типа РСП радиационного типа. Они эффективно работают
при температурах продуктов сгорания выше 900 °C. При температурах про-
дуктов сгорания 750-900 °C панели рекуператоров целесообразно соеди-
нять по две последовательно. В этом случае можно получить подогрев воз-
духа до 250-300 °C.
Рекуператоры изготавливаются из стали 12Х18Н10Т, кроме крышек с
патрубками подвода и отвода воздуха, которые выполняются из углеродис-
тых сталей. Для рекуператоров, устанавливаемых на печах непрерывного
действия, сталь 12Х18Н10Т может быть заменена сталью 15Х25Т.
Технические характеристики рекуператоров типа РСП приведены в
табл. 9.7, а габаритные и присоединительные размеры в табл. 9.10.
Т аблица9.10
Габаритные и присоединительные размеры струйных панельных рекуперато-
ров типа РСП (рис. 9.22)
Наименование Типоразмер рекуператора
РСП-60 | РСП-120 | РСП-200 | РСП-350 | РСП-550
Производительность по воздуху, м3/ч 1 60 120 200 350 550
232 348 348 348 348
Ц 310 310 310 330 350
11 160 160 160 180 195
В 330 450 570 680 910
S b 105 135 145 206 256
* bt 120 180 280 268 398
3 t » 440 520 690 850 1020
з h 135 135 150 200 180
ht 200 250 390 500 660
D 170 170 225 225 280
Di 108 108 159 159 219
n 4 4 8 8 8
Масса, кг 34 48 72 149 230
550
9.3.5. Кожухотрубные рекуператоры
Кожухотрубные рекуператоры (рис. 9.23), разработанные Теплопроек-
том, предназначены для нагрева воздуха при температуре продуктов сгора-
ния ниже 900 °C. В кожухотрубном рекуператоре продукты сгорания прохо-
Рнс. 9.23. Кожухотрубиый рекуператор: 1 — подвод холодного воздуха; 2 — отвод горя-
чего воздуха; 3 — подвод продуктов сгорания; 4 — коллектор холодного воздуха; 5 —
коллектор горячего воздуха; 6 — верхняя трубная доска; 7— нижняя трубная доска;
8 — перегородки
Таблица 9.11
Габаритные и присоединительные размеры кожухотрубных рекуператоров
(рис. 9.23)
Наименование Номинальная производительность по воздуху, м3/ч
200 | 350 1 550 | 900 | 1500
Н 730 940 ИЗО 1290 1610
h 440 660 660 770 1040
hi 180 205 270 295 320
В 775 820 1055 1205 1305
i Bi 770 810 1040 1180 1280
i d 480 530 720 870 940
в °* 430 500 690 840 910
100 150 210 210 260
d2 100 150 210 260 310
d} 36 36 45 56 70
n 41 63 56 60 53
Масса, кг 195 315 400 980 1265
551
дят через пучок труб, а воздух движется в межтрубном пространстве. Тру-
бы расположены в три ряда по концентрическим окружностям, укреплены в
верхней и нижней трубных досках и заключены в цилиндрический кожух.
Воздух поступает в верхний коллектор, обтекает трубы и отводится через
нижний коллектор. На трубчатке по ходу воздуха установлены перегородки,
благодаря которым создается противоточноперекрестный ход воздуха по от-
ношению к движению продуктов сгорания.
Температурные удлинения каждого ряда труб компенсируются при по-
мощи линзовых компенсаторов, расположенных на верхней трубной доске.
Трубы, трубные доски и перегородки рекуператора изготовлены из стали
12Х18Н10Т, а в печах непрерывного действия или при температуре ниже
700 °C сталь 12Х18Н10Т может быть заменена на сталь 15Х25Т.
Разработано пять типоразмеров кожухотрубных рекуператоров с номи-
нальной производительностью по воздуху 200, 350, 550, 900 и 1500 м3/ч. Их
технические характеристики приведены в табл. 9.7, а габаритные и присое-
динительные размеры в табл. 9.11.
9.3.6 Панельные рекуператоры типа РП
Панельные рекуператоры (рис. 9.24), разработанные Стальпроектом,
представляют собой ребристые панели из жаростойкой или углеродистой
стали, которые соединяются между собой в секции с поперечным движени-
ем воздуха и продуктов сгорания по каналам, образованным ребрами. Воз-
можно последовательное соединение одно- и двухходовых секций в верти-
кальном и горизонтальном положении. Технические характеристики па-
нельных рекуператоров типа РП приведены в табл. 9.12.
Технические характеристики панельных рекупе-
раторов типа РП (рис. 9.24)
Производительность по воздуху, м3/ч
Температура подогрева воздуха, °C
Температура продуктов сгорания
перед рекуператором, °C
Потери давления в рекуператоре, Па:
по воздушному тракту
по тракту продуктов сгорания
Габариты, мм
200-10000
100-500
200-1000
Масса, кг
100-200
10-20
от 200x500x500
до 500x1500x1500
35-800
Рис. 9.24. Панельный рекуператор типа РП
552
9.3.7. Рекуперативно-эжекторное
устройство
Рекуперативно-эжекторное устройство
(рис. 9.25), разработанное Стальпроекгом и
Промгазом, обеспечивает удаление продуктов
сгорания из колпаковой печи и подогрев воз-
духа для горения за счет тепла продуктов сго-
рания.
Рекуперативно-эжекторное устройство со-
стоит из воздушного эжектора и конвективного
струйного рекуператора. Рекуператор выпол-
нен из трех концентрических труб. По внутрен-
ней трубе сверху вниз проходят продукты сго-
рания и через отверстия в трубе натекают на
среднюю трубу, нагреваемый воздух движется
снизу вверх по кольцевому зазору между на-
ружной и средней трубой. Для интенсифика-
ции теплоотдачи со стороны воздуха на наруж-
ную поверхность средней трубы навита прово-
лока. Для компенсации разницы в температур-
ных расширениях труб рекуператор снабжен
однолинзовым компенсатором.
Технические характеристики рекуператив-
но-эжекторного устройства приведены в
табл. 9.13.
Таблица 9.13
Технические характеристики рекуперативно-
эжекторного устройства (рис. 9.25)
Производительность по воздуху, м3/ч 575
Температура подогрева воздуха, °C 300-400
Температура продуктов сгорания, °C
перед рекуператором 750-850
после рекуператора 40Q-450
Потери давления в рекуператоре, Па, не
более
по воздушному тракту 800
по тракту продуктов сгорания 50
8400x5
е366х5
в246хб
е273х8
Рис. 9.25. Рекуперативно-эжекторное устройство: 1 — подвод
воздуха; 2 — отвод воздуха; 3 — компенсатор; 4 — воздуш-
ный эжектор
553
Глава 10. ПЕЧНЫЕ РОЛЬГАНГИ
10.1. РОЛЬГАНГИ ПЕЧЕЙ С РОЛИКОВЫМ ПОДОМ
10.1.1. Схемы приводов рольгангов
Ролики печных рольгангов при рабочей температуре нельзя оставлять
неподвижными более 3-5 мин, так как при остановке может произойти де-
формация их бочек. Поэтому рольганги печей в большинстве случаев рабо-
тают одним из следующих методов: непрерывным, периодически с кратков-
ременными остановками или реверсивным.
При необходимости транспортировать изделия через печь со скоростью
менее 0,02 м/с применяют непрерывный метод. В этом случае все ролики
печи непрерывно вращаются с постоянной скоростью, а поэтому скорость
движения изделия при посадке в печь, движении через нее и при выдаче
также постоянна.
При скорости движения изделий более 0,05 м/с применяют реверсивный
метод. При загрузке в печь очередного изделия ролики вращаются со скоро-
стью 0,7-1,0 м/с. Одновременно с загрузкой при этой же скорости происхо-
дит выдача из печи изделия, ближайшего к торцу выдачи. Затем до следую-
щей операции загрузки-выдачи рольганг работает в режиме “покачивания”:
ролики поворачивают со скоростью 0,20-0,25 м/с на 1,5 (при нагреве лис-
тов) или 2,5 (при нагреве рельсов) оборота в одну сторону, а затем через
6-12 с — в другую на то же число оборотов. При этом нагреваемые изделия
совершают в печи возвратно-поступательное движение на пути, равном
длине окружности бочки ролика, умноженной на число оборотов при “пока-
чивании”.
В интервале скоростей движения изделий 0,02-0,05 м/с применяют как
непрерывный, так и реверсивный методы.
При скорости движения изделий 0,001-0,01 м/с и рабочей температуре
печи 700-750 °C применяют периодический метод работы с кратковремен-
ными остановками, при котором ролики периодически поворачивают на 1/4
оборота в направлении движения изделий с паузами 1-120 с.
На рис. 10.1 приведены кинематические схемы приводов печных роль-
гангов.
При непрерывном и периодическом методах работы печных рольгангов с
шагом роликов 400-550 мм применяют цепные приводы (рис. 10.1, a-в) При
длине рольганга 10-20 м применяют простейшие приводы (рис. 10.1, а, б), в
которых приводная звездочка установлена на валу последнего ролика роль-
ганга. Привод (схема рис. 10.1, б) допускает реверс печного рольганга в сто-
рону загрузки при ремонтных работах. Натяжение цепи в этих случаях вы-
полняют либо с помощью натяжных устройств (рис. 10.1, а), либо от прови-
сания участков цепи (рис. 10.1, б). Привод (рис. 10.1, в) применяют при дли-
554
Рис. 10.1. Кинематические схемы приводов печных рольгангов: 1 — приводная звездоч-
ка; 2 — звездочка ролика рольганга; 3 — натяжное устройство; 4 — направляющая
цепи; 5 — направляющий ролик; 6 — приводная шестерня; 7— шестерня на ролике
рольганга; 8 — паразитная шестерня; 9 — шестерня промежуточной ступени; 10 —
приводной червячный вал; 11 — червячное колесо на ролике рольганга
не рольганга до 30^40 м. При большей длине рольганг делят на несколько
секций длиной по 20-30 м, для каждой из которых применяют аналогичный
привод В случае отдельных приводных устройств для каждой секции их
синхронизируют электрическим или механическим путем (соединяя при-
водные звездочки трансмиссионным валом). Для всех секций рольганга мо-
жет быть использовано общее приводное устройство, на трансмисионном
валу которого насажены приводные шестерни всех секций. В отдельных
случаях цепной привод применяют при шаге роликов до 1200-1700 мм. В
этом случае, однако, необходимы направляющие ролики (рис. 10.1, г). Во
всех приводах, выполненных по этим схемам, цепь располагают на звездоч-
ках роликов. При расположении цепей под звездочками легче менять роли-
ки, по работа приводов менее надежна, так как цепь часто выходит из зацеп-
ления со звездочками роликов. В зависимости от необходимого диапазона
изменения скоростей скорость вращения электродвигателя привода регули-
руют или только по системе Г-Д, или по системе Г-Д и ослаблением элект-
555
Рис. 10.2. Натяжные устройства для приводов: а — по схеме рис.10.1, в; б — по схемам
рис. 10.1. а, г, д
Рис. 10.3. Привод: / — электродвигатель; 2 — редуктор; 3 — разгрузочный штырь; 4 —
приводная звездочка; 5 — ось ролика; 6 — натяжное устройство (см. рис. 10.2, б)
556
Рис. 10.4. Индивидуальные приводы: а — цилиндрический зубчатый; б — червячный:
/ — электродвигатель; 2 — редуктор; 3 — подшипник; 4 — ось ролика; 5 — разгрузоч-
ный штырь
ромагнитного поля электродвигателя. Обычно диапазон регулирования не
превышает 1:20.
При реверсивном методе работы печных рольгангов с шагом роликов до
550 мм применяют групповые — для каждых трех-шести роликов — цеп-
ные приводы, схема которых показана на рис. 10.1, д. Работу приводов син-
хронизируют электрическим путем.
При скорости движения изделий 1,5-4,0 м/с и шаге роликов 450-550 мм
возможно применение шестеренчатого привода (рис. 10.1, е). Недостатком
557
этого привода является возможность выхода шестерен из зацепления при
деформации оси ролика.
Для рольгангов с шагом роликов 1150-1750 мм применяют индивидуаль-
ные приводы, которые в зависимости от необходимого передаточного числа
могут быть либо цилиндрическими зубчатыми (рис. 10.1, ж), либо червяч-
ными (рис. 10.1, з). Эти приводы работают с двумя постоянными скоростя-
ми (скорости загрузки — выдачи и “покачивания”) с регулированием по си-
стеме Г-Д. С режима загрузки — выдачи на режим “покачивания” рольганг
переключают дистанционно с поста управления, а направление вращения
роликов при покачивании изменяется автоматически.
Примеры конструкции натяжных устройств приведены на рис. 10.2, а
приводы для схем рис. 10.1, а, б, е — на рис. 10.3.
На рис. 10.4 показаны примеры конструкции индивидуальных приводов.
Изделия подают в печь и выдают из нее обычно с помощью цеховых
рольгангов. Только в отдельных случаях (печи с роликовым подом для на-
грева рельсов перед закалкой) нагретые изделия выдают вбок специальной
машиной (см. рис. 15.39).
10.1.2. Конструкция роликов
Шаг роликов печного рольганга принимают в зависимости от прочности
нагреваемых изделий и температуры нагрева. Для листов установлены сле-
дующие ориентировочные значения:
Температура нагрева, °C.... <1000 1000-1150
Толщина листа, мм........1,5-4,0 4,0-6,0 8,0 0,5-1,0 2,0-6,0 10,0
Шаг, мм....................400 450 550 300 400 600
Шаг роликов в печах для нагрева рельсов под закалку равен
1000-1200 мм, а для отпуска 1500-1800 мм.
При нагреве изделий на поддонах шаг роликов равен 420-450 мм.
Величина шага должна быть такой, чтобы изделие одновременно лежало
не менее чем на трех роликах.
Примеры конструкций роликов печных рольгангов приведены на
рис. 10.5.
При температуре нагрева до 950 °C применяют ролики с водоохлаждае-
мыми цапфами (рис. 10.5, а, б). Бочка 1 роликов печей для нагрева листов
обычно гладкая (рис. 10.5, а), а в случае печей для рельсов, сортового прока-
та, труб и т.п. — с опорными кольцами 2 (рис. 10.5, б), которые предотвра-
щают смещение изделий вбок и повреждение ими кладки печи. Бочку вы-
полняют из труб центробежной отливки. Материал бочки выбирают в зави-
симости от температуры нагрева и нагрузки на ролик. Цапфы 3 кованые из
конструкционной стали. Цапфы большой длины выполняют составными
558
(рис. 10.5, б). Воду для охлаждения цапф подают по неподвижной централь-
ной трубке 4, а из полости цапфы вода сливается с разрывом струи в бачок.
Бочку и цапфу соединяют пробковой сваркой. В цапфах должны быть от-
верстия, через которые при сборке и разогреве из полости ролика выходит
559
воздух. В настоящее время разработаны термостойкие смазки, при исполь-
зовании которых необходимость в охлаждении цапф отпадает.
Иногда на бочке ролика устанавливают несколько дисков 5 (рис. 10.5, в,
г). Диск каждого ролика помещают между двумя дисками соседних роли-
ков, что позволяет использовать больший шаг.
При температуре нагрева 1000-1150 °C применяют ролик с водоохлаж-
даемой осью (рис. 10.5, д). Нагрузка от веса нагреваемых изделий, лежащих
на бочке 7, через опорные втулки б и кольца 7 передается на несущую водо-
охлаждаемою ось 8. С одной стороны бочка жестко соединена с осью. С
другой стороны опорная втулка, приваренная к бочке, при температурном
расширении скользит вдоль оси по направляющей шпонке 9. Воду для ох-
лаждения оси подводят по неподвижной центральной трубке 4 со стороны,
противоположной приводу, а затем из полости оси она сливается с разры-
вом струи в бачок. Полость между бочкой и осью засыпают изоляционным
порошком. При температуре до 1000 °C применяют диатомовую засыпку, а
при более высокой температуре — шамотный порошок. Изоляцию засыпа-
ют через закрываемые пробками отверстия 10. Однако в процессе работы
засыпка может высыпаться через зазор между опорной втулкой и осью, что
приводит к значительному увеличению потерь тепла.
Для изоляции роликов применяют также различного рода металлические
экраны. На рис. 10.5, е изображен ролик с водоохлаждаемой осью, изолиро-
ванный двойным цилиндрическим экраном 77. Преимуществом такой кон-
струкции по сравнению с засыпной изоляцией является постоянство тепло-
вого сопротивления изоляции. Бочку выполняют из труб, отлитых центро-
бежным способом из жаропрочной стали Х25Н20С2. Ось — из стали 35.
При температуре нагрева 1200 °C и выше применяют ролики с водоох-
лаждаемой бочкой (рис. 10.5, ж). Охлаждающую воду подают в кольцевую
щель шириной около 5 мм между бочкой и центральной трубкой 4. Ролик
выполняют целиком из углеродистой стали, теплопроводность которой
выше, чем у жаропрочной стали. Потери тепла через такой ролик чрезвы-
чайно велики.
На рис. 10.6 приведены примеры конструкций опор и уплотнений роли-
ков. На рис. 10.6, а изображена опора со стороны противоположной приво-
ду, на рис. 10.6, б — то же, со стороны привода, а также подводящая трубка
и сливной бачок, которые в случае применения роликов с охлаждаемыми
цапфами необходимы и здесь. Подшипники устанавливают на балке, при-
крепляемой к каркасу печи или на отдельной опоре. При работе печей с ат-
мосферой контролируемого состава необходимо герметизировать проемы
для выводов осей роликов.
На рис. 10.6, в показан подшипник, установленный на опорной конст-
рукции с сильфоном 7 и севанитовым уплотнением 2, а на рис. 10.6, г —
подшипник, прикрепленный непосредственно к облицовочному листу кар-
каса с сальниковым уплотнением. При расстоянии между опорами роликов
560
д
Рис. 10.6. Опоры и уплотнения роликов
равном 4,5 м для компенсации деформации роликов применяют специаль-
ную зубчатую муфту (рис. 10.6, 0). На рис. 10.6, е показана установка под-
шипников для четырехопорного ролика. В этом случае внешнюю пару опор
выполняют с пружиной, рабочим усилием которой предварительно нагру-
жают вал. Усилие пружины выбирают из условия равенства нулю прогиба
вала от нагрузки и собственного веса. Одна из опор должна иметь возмож-
ность свободного перемещения при нагреве ролика.
561
10.2. РОЛЬГАНГИ ЗАГРУЗКИ И ВЫДАЧИ МЕТОДИЧЕСКИХ
ПЕЧЕЙ
Для загрузки и выдачи сортовых заготовок в методических печах в неко-
торых случаях (см. главу 2) применяют внутрипечные водоохлаждаемые
консольные ролики с индивидуальным приводом (рис. 10.7).
Рис. 10.7. Виутрнпечиой водоохлаждаемый консольный ролик с индивидуальным при-
водом: а — иа загрузке; б — иа выдаче
10.3. РОЛЬГАНГИ СЕКЦИОННЫХ ПЕЧЕЙ
Установка роликов одноручьевой секционной печи для нагрева изделий
круглого поперечного сечения показана на рис. 10.8, а. Шаг роликов опре-
деляют в зависимости от длины нагреваемых изделий и по конструктивным
соображениям (см. раздел 3.4). Ролики устанавливают под углом а = 6-12°
для придания изделию вращательного движения вокруг своей оси.
562
Рис. 10.8. Транспортирующие устройства секционных печей для изделий круглого сече-
ния: а, б— ролик одноручьевой и двухручьевой печей; в— колеса
563
Рис. 10.9. Ролики секционных печей: а, в — одиоручьевой; б — двухручьевой; г — трех-
ручьевой
Скорость движения изделий через печь определяют в соответствии с
продолжительностью нагрева. Обычно значение скорости принимают в
пределах до 2,0 м/с. На рис. 10.8, в показана установка транспортирующих
колес, которые применяют при необходимости повышенной скорости вра-
щения изделия.
Привод ролика индивидуальный (цилиндрический зубчатый или червяч-
ный), аналогичный по конструкции приводам печей с роликовым подом
(см. раздел 10.1).
Ролики секционных печей выполняют с фигурной водоохлаждаемой
бочкой (рис. 10.9). На рис. 10.9, а, б изображены цельнокованые ролики, а
на рис. 10.9, в, г — сборные ролики, более простые в изготовлении. Диа-
метр ролика определяют на основании расчета прочности. Угол раскрытия
бочки роликов Р = 120-140°. Конфигурацию бочки, обеспечивающую необ-
ходимые условия транспортирования изделий и длительность срока служ-
бы роликов, обычно отрабатывают экспериментально (примером может
служить конфигурация, показанная на рис. 10.9, г). Ролики в большинстве
случаев изготавливают из стали 40, поэтому система их охлаждения должна
обеспечивать условия, при которых температура поверхности ролика не
превышает 500-550 °C.
564
Глава 11. МЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
ПЕЧЕЙ С ШАГАЮЩИМ ПОДОМ И ШАГАЮЩИМИ
БАЛКАМИ
11.1. МЕХАНИЗМЫ ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ БАЛОК
11.1.1. Схемы движения балок
В печах с шагающими балками металл транспортируют с помощью од-
ной балки или группы балок, перемещаемых по отношению к неподвижно-
му поду печи или неподвижным (стационарным) балкам, или с помощью
двух групп шагающих балок, перемещаемых относительно друг друга.
В первом случае (рис. 11.1) нагреваемые изделия, лежащие на подине или
стационарных балках 1, поднимают на высоту h2 при движении шагающей
балки 2 (положение I). Затем при движении балки вперед (положение II) изде-
лия перемещают на шаг Н, после чего при движении балки вниз (положение
III) изделия укладывают опять на подину или стационарные балки. В заклю-
чение цикла (положение IV) шагающую балку опускают на й, ниже уровня
подины и возвращают назад в исходное положение (/). Длительность цикла т,
Направление движения металла
Рис. 11.1. Схема перемещения нагреваемых
изделий в печах с одной или несколькими
шагающими балками: а — положение бал-
ки и нагреваемых изделий в характерных
точках цикла; б — схема цикла; в — цик-
лограмма движения металла
Рис. 11.2. Схема перемещения нагре-
ваемых изделий в печах с двумя
группами шагающих балок: а-в —
см. рис. 11.1
565
т.е. время перемещения металла в печи на один шаг//, равно сумме длитель-
ностей перемещения шагающей балки вверх — тр вперед — т2, вниз — тр на-
зад — т2 и длительности паузы между циклами т .
Во втором случае (рис. 11.2) нагреваемые изделия лежат на группе шага-
ющих балок /. Балки группы 1 опускают, одновременно поднимая балки
группы 2 (положение Г). В конце этого движения нагреваемые изделия ле-
жат на балках группы 2. После этого балки группы 2 в верхнем положении
перемещают вперед на шаг Н, а балки группы 1 в нижнем положении — на-
зад на шаг Н (положение II). Таким образом, нагреваемые изделия переме-
щаются в печи на шаг Н, а шагающие балки приводятся в исходное состоя-
ние для совершения следующего цикла (положение III), в котором балки
группы 2 перемещают таким же образом, как балки группы 1, а балки груп-
пы 1 — как балки группы 2 в предыдущем цикле. При таком способе транс-
портирования длительность цикла т равна сумме длительностей перемеще-
ния балок в вертикальном направлении — тр в горизонтальном направле-
нии — т2 и паузы между циклами тп. При прочих равных условиях длитель-
ность цикла в печах с механизмами, выполненными по схеме рис. 11.1, при-
мерно в два раза больше, чем в печах с механизмами, выполненными по
схеме рис. 11.2.
11.1.2. Механизмы для вертикального перемещения
Механизмы для вертикального перемещения делятся на рычажно-тяго-
вые и клиновые.
Рис. 11.3. Кинематические схемы механизмов вертикального перемещении шагающих
балок и их приводов
566
Схемы рычажно-тяговых механизмов приведены на рис. 11.3. Системы
рычагов, число которых зависит от длины печи, связаны общей тягой. На
конце подъемного рычага 1 установлен вращающийся ролик 2, на котором
свободно лежат шагающие балки. Для уменьшения потребляемой мощнос-
ти механизмы могут быть выполнены либо с общим контргрузом на приво-
де (рис. 11.3, в-д), либо с контргрузами на рабочих рычагах (рис 11.3, е, ж,
и, к, л). Механизмы с общим контргрузом на приводе могут быть с рабочими
рычагами первого (рис. 11.3, а) или второго рода (рис. 11.3, б). Привод меха-
низмов — либо цепной прямой (рис. 11.3, в), либо цепной с подвижной про-
межуточной звездочкой — полиспастом (рис. 11.3, г), либо рычажно-экс-
центриковый (рис. 11.3, б). Механизмы с контргрузами на рабочих рычагах
для одной шагающей балки или для одной группы шагающих балок
(рис. 11.3, е) и для двух групп шагающих балок (рис. 11.3, ж) принципиаль-
но одинаковы. Приводы этих механизмов могут быть: кулачковми с элект-
родвигателем (рис. 11.3, к) для одной группы шагающих балок и
(рис. 11.3, л) для двух групп шагающих балок, либо гидравлическими
(рис. 11.3, м) — для того и другого случая. Для механизмов (схемы рис. 11.3,
а, б, е, ж) масса контргруза и соотношение плечей рычагов принимают та-
кими, чтобы было уравновешено:
— при общей массе садки и шагающих балок до 20 т — примерно 80 %
общей массы;
— при общей массе садки и шагающих балок до 50 т — примерно 50 %
общей массы;
— при общей массе садки и шагающих балок 50-200 т — примерно
30-40 % общей массы.
Для механизмов (рис. 11.3, и), когда масса садки и балок превышает
300 т, массу контргруза и соотношение плечей рычагов выбирают, исходя из
того, чтобы опускание группы шагающих балок (на одну больше, чем в дру-
гой группе) происходило под действием их собственного веса. Движение
балок из положений III и IV (см. рис. 11.2, а) происходит при подъеме балок
с садкой под действием избыточного момента от веса незагруженных балок
и контргруза. В результате привод, работая вхолостую, приходит в исходное
рабочее положение.
Из приведенных на рис. 11.3 схем механизмов вертикального перемеще-
ния можно рекомендовать схемы е, ж, и. При использовании схем а и б час-
то трудно установить контргруз нужной массы и выполнить общую тягу ра-
бочих подъемных рычагов необходимого сечения и жесткости. Недостатком
установки общего контргруза (особенно при общей массе 300 т и более) яв-
ляется также отсутствие жесткой связи между контргрузом и рабочими ры-
чагами, что вызывает неравномерность работы привода.
На рис. 11.3, и показан механизм вертикального перемещения без контр-
грузов. Балки лежат на секторах, которые опираются через подшипники ка-
чения на эксцентрики приводных валов. Эксцентрики расположены на ва-
567
лах таким образом, что при вращении последних половина балок опускает-
ся, а другая половина поднимается. Привод механизма подъема балок элек-
трический. Балки пода разделены по зонам печи, и каждая из них имеет от-
дельный привод; для синхронизации балки связаны промежуточным валом.
Приведенная схема надежна в работе, но ограничена по массе садки печи
из-за конструктивных размеров опорных секторов и эксцентрикового вала.
В печах с тяжелой садкой для нагрева крупных заготовок для вертикаль-
ного перемещения применяют гидропривод и клиновые механизмы.
Схема клинового механизма показана на рис. 11.4. Система стационар-
ных балок 1 установлена на подовых конструкциях печи. Система шагаю-
щих балок 2 укреплена в верхней раме, которая на катках может переме-
щаться по нижней раме 3. Снизу к раме 3 прикреплены клиновые устрой-
ства 4, опирающиеся на катки 5. Усилием, приложенным к раме 3, ее пере-
катывают по каткам. При этом рама совершает вертикальное перемещение,
соответствующее уклону клинового устройства, и поднимает заготовки со
стационарных балок.
Во время вертикального перемещения шагающих балок их раму удержи-
вают от горизонтального перемещения (положение 7). Затем ее перекатыва-
ют по раме вперед (положение II). После этого, удерживая раму балок 2 от
смещения, передвигают раму 3 вправо, опуская заготовки на стационарные
балки (положение III). В течение заключительной части цикла
(положение IV) раму 3 возвращают в крайнее правое положение.
Схема конструкции описанного механизма показана на рис. 11.4, б. Гид-
роцилиндр б предназначен для удержания или передвижения в горизонталь-
ном направлении шагающих балок 2. Для передвижения нижней рамы ис-
пользуют гидроцилиндр 7.
Рис. 11.4. Клиновой механизм вертикального перемещения шагающих балок: а — схе-
ма транспортирования; б — схема механизма; в — схема устройства для предотвраще-
ния поперечного смещения
568
При использовании клинового механизма важно не допускать попереч-
ного смещения несущих рам, которое может возникать в результате неточ-
ности изготовления и монтажа различных частей механизма, из износа, а
также из-за несимметричной укладки заготовок на балки. Конструктивное
оформление устройства для предотвращения таких смещений схематично
показано на рис. 11.4, в.
К верхней раме 8 и нижней раме 3 приварены жесткие направляющие 9.
Направляющие верхней рамы — горизонтальные, а нижней рамы — на-
клонные под тем же углом, что и рабочая поверхность клинового устрой-
ства этой рамы. Направляющие с обеих сторон зажаты в направляющих ро-
ликах 10 с вертикальной осью, что препятствует поперечному смещению
рам. Данное устройство исключает возникновение поперечных усилий в
гидроцилиндрах привода, катках и т.д, благодаря чему не только предуп-
реждается неправильный ход нагреваемых заготовок через печь, но и сни-
жается износ, а следовательно, повышается продолжительность службы
привода и всего механизма перемещения балок.
Чаще применяется другая разновидность конструкции клинового меха-
низма. Верхние и нижние катки укрепляют на нижней раме, а клиновое уст-
ройство стационарно устанавливают на фундаменте. Схема такой конструк-
ции показана на рис. 11.5.
11.1.3. Механизмы для горизонтального перемещения
Механизмы для горизонтального перемещения шагающих балок в печах,
где необходим большой шаг (4-5 м), выполняют в виде зубчатой реечной
передачи. Зубчатая рейка прикреплена снизу к шагающей балке, а привод-
ная шестерня установлена на одной оси с роликом одного из рабочих рыча-
гов механизма вертикального перемещения балки. Привод такого механиз-
ма может быть выполнен с подвижным валом (рис. 11.6, а) или с универ-
сальным шпинделем (рис. 11.6, б). При шаге до 500 мм механизмы горизон-
569
Рис. 11.6. Кинематические схемы механизмов горизонтального перемещения шагаю-
щих балок и их приводов
тального перемещения могут быть выполнены в виде рычажнокривошип-
ных устройств с электроприводом (рис. 11.6, в, г, з), кулачковых
(рис. 11.6, д) или рычажных с гидравлическим приводом (рис. 11.6, е, ж).
Механизмы, показанные на рис. 11.6, а, г, е, предназначены для печей, рабо-
тающих по схеме рис. 11.1, а на рис. 11.6, д, ж — по схеме рис. 11.2. Меха-
низмы, показанные на рис. 11.6, а, в, е, ж работают от отдельно установлен-
ного привода, а на рис. 11.6, г, д — от общего привода для механизмов гори-
зонтального и вертикального перемещения балок (соответственно схемам
рис. 11.3, к, л).
На рис. 11.7 приведена возможная схема механизмов перемещения балок
в печах для термической обработки. Нагреваемые изделия снимаются шага-
ющими балками 1 со стационарных балок 2 с помощью гидравлических ци-
линдров 3 и передвигаются на один шаг с помощью гидравлического ци-
линдра 4. Затем они опускаются на стационарные балки, а шагающие балки
возвращаются в исходное положение. Такая схема может быть рекомендова-
на для садок массой не более 50 т.
Рис. 11.7. Схема механизмов перемещения балок в печах для термической обработки из-
делий
570
Рис. 11.8. Схема работы механизма перемещения балок в печах для термической обра-
ботки труб: а — вращение трубы вокруг своей оси; б — перемещение трубы вдоль печи;
в — схема механизма; I — шагающие балкн; 2 — стационарные балки; 3 — рама; 4 —
механизм для изменения взаимного расположения балок; 5 — эксцентриковый вал
На рис. 11.8 показана схема работы механизма перемещения балок в пе-
чах для термической обработки труб (круглых заготовок), при которой воз-
можна остановка труб в печи. Балки в этих печах выполняют с ячейками
для укладки труб. Шагающие балки 1 могут быть установлены в печи так,
чтобы расположение ячеек этих балок в крайних верхнем и нижнем поло-
жениях точно совпадало с расположением ячеек стационарных балок 2. В
этом случае при перемещении шагающих балок трубы будут вращаться вок-
руг своей оси без передвижения вдоль печи (рис. 11.8, а). Перемещение
труб вдоль печи (с вращением) будет происходить, если изменить относи-
тельное расположение ячеек шагающих и стационарных балок
(рис. 11.8, б). Положение шагающих балок меняют механизмом 4, а переме-
щают с помощью эксцентриковых валов 5.
II. 1.4. Величина хода и скорость движения балок
Полную величину хода шагающих балок по вертикали принимают в пре-
делах 150-250 мм в зависимости от длины шагающих балок и изделий. При
коротких балках (10-15 м) и небольших размерах изделий, когда не может
произойти их значительного коробления, ход по вертикали выбирают рав-
ным около 150 мм. При длинных несоставных балках (до 20 м) и большой
длине изделий (до 12 м) ход по вертикали принимают равным около
200-250 мм. При такой величине хода все изделия в начале печи и ее конце
будут сняты с стационарных или шагающих балок даже в случае возмож-
ных неточностей монтажа и термической деформации балок или коробле-
ния изделий. Ход шагающих балок выше уровня стационарных обычно со-
571
ставляет 100-150 мм. Балки длиной более 10 м проектируют из отдельных
частей, шарнирно связанных между собой.
Скорость движения шагающих балок по вертикали обычно равна
0,01-0,03 м/с.
Величину хода по горизонтали принимают в зависимости от размера из-
делий и их раскладки в печи.
Скорость движения шагающих балок по горизонтали при величине гори-
зонтального хода до 500 мм обычно равна 0,025-0,06 м/с, а при величине
хода 3,5-4,5 м — 0,25-0,5 м/с.
11.2. КОНСТРУКЦИЯ БАЛОК
Конструкции пода печей с шагающими балками приведены на рис. 11.9.
Футерованные балки (рис. 11.9, а-д) состоят из несущей конструкции 1, на
которой крепят корытообразные литые детали 2 из жаростойких сталей
(20Х13Л, 10Х18Н9Л, 20Х25Н19С2Л, Х28Н48В5Л и др.). Литая облицовка
балок может быть составной по высоте и может выполняться из различных
сталей по высоте балок и по длине рабочего пространства печи. Длина ли-
тых деталей равна 800-1500 мм. Между ними оставляют зазоры шириной
6-30 мм в зависимости от рабочей температуры. Литые детали закрывают
футеровкой 3. В случае выполнения футеровки из огнеупорного бетона не-
обходимость в литой облицовке из жаростойкой стали отпадает
(рис. 11.9, д, см. также рис. 6.2, б). Металлические балки (рис. 11.9, е, ж, з)
применяют при температуре нагрева до 950 °C и при массе садки до 25 т.
Балки обычно отливают из жаропрочной стали, которую выбирают в зави-
симости от рабочей температуры и нагрузки. Балки составляют из секций
длиной 800-1000 мм со стыками на стойках. Балки (рис. 11.9, и, к, л) приме-
няют при температуре нагрева до 1000-1100 °C и значительной массе садки.
Несущие конструкции балок — водоохлаждаемые. Рабочую часть балок пе-
чей для нагрева труб (рис. 11.9, з, и, к) отливают из стали 20Х25Н19С2Л. Ра-
бочая часть балок печей для нагрева прямоугольных заготовок
(рис. 11.9, л) — керамическая, защищенная отливкой из жаростойкой стали.
Балки методических печей для нагрева под прокатку выполняют из изоли-
рованных труб с рейтерами (см. рис. 6.3).
Для изоляции рабочего пространства печи в нижней части балок предус-
матривают ограждение из листов (рис. 11.9, а, б), более сложные устройства
с ползунами, сальниками и т.п. (рис. 11.9, е, ж, з, л) и гидравлические затво-
ры (рис. 11.9, г, д). Гидрозатворы (рис. 11.7, <Э) представляют собой сварные
желоба 4, проложенные вдоль зазоров между балками и заполненные водой.
В воду погружены вертикальные уплотняющие ножи 5, прикрепленные к
металлоконструкции каждой балки. Окалина попадает или непосредствен-
но в желоб (правая часть рисунка) или в наклонно расположенные трубы 6
(левая часть рисунка) и смывается по ним водой. Если к ножам прикрепить
572
Рис. 11.9. Поды печей с шагающими балками
лопатки, то они будут сгребать попавшую в желоб окалину к торцу загруз-
ки. Ось гидрозатвора стараются сместить относительно оси зазора между
балками (рис. 11.9, г и далее рис. 11.15), чтобы уменьшить потери тепла че-
рез зазор.
573
11.3. ПРИМЕРЫ КОНСТРУКЦИИ МЕХАНИЗМОВ
На рис. 11.10, а показана конструкция механизма вертикального переме-
щения с рычагами подъема без контргруза (см. схемы рис. 11.3, а, г). Меха-
низм вертикального перемещения состоит из ряда двуплечих подъемных
рычагов 2. Первый от привода рычаг 1 — ведущий. Опорные валы 3 стацио-
нарно закреплены на стойках 4 (разрез А-А). На одном плече рычага по-
ставлены опорные ролики 5 (разрезы Б-Б и В-В), которые вращаются вмес-
те с осью 6 в опорах рычага. На опорных роликах свободно лежит и переме-
щается шагающая балка 7. Шаг опорных роликов выбирают по конструк-
тивным соображениям в зависимости от массы садки и шагающей балки в
пределах 1,0-3,5 м. Вторые плечи рычагов соединяют шарнирно между со-
бой общей тягой 8 при помощи стяжных гаек 9. Ведущий рычаг 1 соединен
тягой 10 с подвижной оборотной звездочкой 11, которую огибает цепь, пе-
рекинутая через приводную звездочку, насаженную на приводной вал. Один
конец цепи прикреплен к стене приямка, а на другой ее конец подвешен
контргруз 12, предназначенный для уменьшения необходимой мощности
привода. Для ограничения вертикального хода на приводном устройстве ус-
тановлены путевые выключатели и аварийные путевые выключатели 13 для
ограничения вертикального перемещения контргруза.
На рис. 11.10, б показаны подъемный ведущий рычаг и приводное уст-
ройство механизма вертикального перемещения (см. схемы рис. 11.3, б, д').
Рычаги подъема 14 выполнены с вынесенной опорой 75 (разрез Д-Д),
подъем опорных роликов происходит непосредственно. При такой конст-
рукции необходимы рычаги больших размеров. Контргруз 16 отделен от
приводного устройства и для уменьшения действия его веса поставлен на
звездочки 17 и 18 с передаточным отношением больше единицы. Привод
механизма эксцентриковый. На выходном валу редуктора посажен эксцент-
рик 19, шарнирно соединенный с ведущим рычагом вертикального переме-
щения.
В данной конструкции применен реечный механизм горизонтального пе-
ремещения балок (см. схемы рис. 11.6, а, б). Жесткий приводной вал 20 с па-
рой шестерен 21 и 22 передает движение на приводную шестерню 23, за-
цепляющуюся с рейкой 24 шагающей балки 7 (разрезы Б-Б и В-В). Диа-
метр приводной шестерни равен диаметру опорных роликов 5. При подъеме
опорных роликов вверх шестерня 22 не выходит из зацепления с шестер-
ней 21.
Иная конструкция механизма вертикального перемещения без контргру-
за на подъемных рычагах показана на рис. 11.11 на примере печи для нагре-
ва круглых заготовок диаметром до 180 мм (см. схемы рис. 11.3, а, в). Шага-
ющая балка 1 заложена в вилкообразные водоохлаждаемые вертикальные
штанги 2, закрепленные на подвижном направляющем цилиндре 3, который
поднимают и опускают рычажно-тяговой системой 4. При горизонтальном
574
Рис. 11.10. Механизм вертикального перемещения с контргрузом на приводе и механизм горизонтального перемещения с зубчатой рейкой
Рис. 11.11. Механизм вертикального перемещения с контргрузом на приводе и рычажно-эксцентриковый механизм горизонтального пере-
мещения
Рис. 11.12. Механизм вертикального перемещения с контргрузами на подъемных рычагах и рычажный механизм горизонтального пере-
мещения
перемещении шагающей балки вертикальную штангу поворачивают вокруг
точки А. Приводное устройство механизма вертикального перемещения —
цепное электрическое с контргрузом на выходном валу редуктора. Меха-
низм горизонтального перемещения 5 — рычажно-эксцентриковый элект-
рический (см. схему рис. 11.6, в).
На рис. 11.12 приведена конструкция механизма вертикального переме-
щения, аналогичная описанной выше, но с контргрузами на подъемных ры-
чагах (см. схемы, рис. 11.3, е, к). Механизм горизонтального перемеще-
ния — рычажно-эксцентриковый электрический (см. схему рис. 11.6, г). В
даном случае применен специальный редуктор кинематического назначе-
ния (рис. 11.12, б) с кулачковым механизмом для вертикального перемеще-
ния и рычажно-эксцентриковым для горизонтального перемещения.
На рис. 11.12, узел В, показано сочленение подовых балок, а уплотняю-
щие затворы щелей для стоек шагающих балок — см. на рис. 11.9, е.
На рис. 11.12, в приведена конструкция рычажно-гидравлических уст-
ройств для вертикального и горизонтального перемещения шагающих ба-
лок (см. рис. 11.3, е, м и рис. 11.6, а). На разрезе А-А показана конструкция
опорного вала У подъемного рабочего рычага 2 с контргрузом 3 и опорным
роликом 4. Гидравлический привод 5, закрепленный на шарнирной опоре 6,
при помощи рычага 2 поднимает и опускает шагающую балку 7. На разрезе
Б-Б приведена конструкция опорного вала 8 и опорного рычага 9 для гори-
зонтального перемещения шагающей балки 7. Рычаг связан с балкой шар-
нирно. Привод 10 — гидравлический, качающийся на цапфах. Конструкция
этих механизмов проста и надежна в работе.
На рис. 11.13 показана конструкция механизма для вертикального и го-
ризонтального перемещения двух групп шагающих балок. На рис. 11.13, а
изображен механизм с гидравлическими приводами как для вертикального,
так и для горизонтального перемещения (см. рис. 11.3, и, м и рис. 11.6, ж) и
пружинный амортизатор для восприятия динамических усилий при гори-
зонтальном движении балок (узел А). На рис. 11.13, б показано общее при-
водное устройство кинематического назначения для вертикального и гори-
зонтального перемещения двух групп шагающих балок (см. рис. 11.3, ж, л и
рис. 11.6, б).
На рис. 11.14, а показана конструкция механизма вертикального переме-
щения балок без контргрузов (см. схему рис. 11.3, н) и шатунно-эксцентри-
кового механизма горизонтального перемещения (см. схему рис. 11.6, з).
Механизм вертикального перемещения состоит из ряда секторов 2, на кото-
рых свободно лежат подовые балки 1. Сектора опираются на подшипники
качения 3, насаженные на эксцентриковый вал 4. Эксцентриковый вал вра-
щается в подшипниках качения 5. Угол поворота эксцентрикового вала при
подъеме и опускании равен -160°. Высота подъема одних балок относи-
тельно других -100 мм. Привод механизма подъема балок — электрический
через последовательно соединенные двухступенчатые цилиндрические ре-
578
8
Рис. 11.14. Механизм вертикального перемещения без контргрузов и шатунно-эксцентриковый механизм горизонтального перемещения
для двух групп шагающих балок
дукторы РМ, конические редукторы и цилиндрические двухступенчатые ре-
дукторы ЦД2-115. Балки пода разделены на две части по длине соответ-
ственно нагревательной и томильной зонам. Каждая зона снабжена отдель-
ным механизмом подъема. При нормальной работе печи обеспечиваете» со-
вместное функционирование приводов. Для синхронизации работы элект-
родвигателей нагревательной зоны приводы связаны промежуточным ва-
лом.
Механизм горизонтального перемещения балок состоит из тяг 6, шар-
нирно связанных с балками и рычагами 7 общего вала 8. Приводной рычаг 9
(см. рис. 11.14, б и разрезы В-В и Г-Г) соединяют через шатун 10, насажен-
ный на эксцентрик приводного вала 11. При вращении приводного вала на
полоборота рычаг 7 поворачивается на необходимый угол, и балки катятся
по опорным секторам 2.
Рис. 11.15. Механизмы вертикального и горизонтального перемещения с гидроприво-
дом и стационарным клиновым устройством
581
На рис. 11.15 показана конструкция механизмов вертикального и гори-
зонтального перемещения с гидроприводом и стационарным клиновым уст-
ройством (см. рис. 11.4 и 11.5). Механизм содержит верхнюю 1 и нижнюю 2
рамы. На верхней раме укреплены несущие конструкции шагающих балок
3, на нижней раме — верхние 4 и нижние 5 катки. По верхним каткам пере-
катывается верхняя рама, а нижние катки перемещаются по стационарным
клиньям 6. Верхние и нижние катки расположены один над другим, так как
при таком их расположении металлоконструкции нижней рамы не работают
на изгиб. Гидроцилиндры вертикального 7 и горизонтального 8 перемеще-
ния расположены по оси печи. От горизонтального смещения верхнюю и
нижнюю рамы удерживают боковые направляющие ролики с вертикальной
осью 9. Движение балок регулируется указателем положения с конечным
выключателем 10.
На ножах шагающих балок 11, опущенных в гидрозатвор 12, укреплены
лопатки 13, которые при каждом цикле шагания сгребают окалину, падаю-
щую в затвор, к торцу загрузки. Ось гидрозатвора смещена относительно
оси затвора между балками.
11.4. МЕХАНИЗМЫ ДЛЯ ЗАГРУЗКИ И ВЫДАЧИ ЗАГОТОВОК
В печах шагающего типа заготовки можно снимать с рольганга загрузки
и укладывать на рольганг выдачи шагающими балками. Однако при этом
возникают трудности с уплотнением печи и строго поштучной выдачей за-
готовок, поэтому нередко для загрузки и выдачи заготовок применяют спе-
циальные механизмы.
В печах с шагающим подом и торцевой загрузкой для мелкосортных, про-
волочных и штрипсовых станов заготовки загружают в печь сталкивателем,
если рольганг загрузки расположен рядом с печью, или с помощью клинкен-
шлеппера, если рольганг удален более чем на 9 м от торца загрузки.
На рис. 11.16 показана конструкция сталкивателя, состоящего из двух те-
лежек на катках. Тележки передвигаются по направляющим с помощью
шарнирно связанной с ними штанги, приводимой в движение от электро-
двигателя через шестерню и рейку.
На рис. 11.17 приведена конструкция клинкен-шлеппера. Шлепперные
тележки с пальцами расположены с шагом 850 мм. За один ход тележки,
равный 1150 мм, заготовка подается на балку печи. Привод механизма —
гидравлический через рычажную систему. Все тележки связаны рамой и об-
щим валом привода.
В печах с шагающим подом и боковой загрузкой заготовки с внутрипеч-
ного консольного рольганга на шагающие балки подают сталкивателем, ус-
тановленным на металлоконструкциях торца загрузки (рис. 11.18). Сталки-
ватель представляет собой рамы 1 с шарнирно закрепленными на них толка-
ющими штангами 2. Рамы подвешены на общем валу 3, который может по-
582
Рис. 11.16. Сталкиватель заготовок для печей с торцевой загрузкой: 1 — тележка; 2 —
толкающая штанга; 3 — привод; 4 — рольганг загрузки
ворачиваться в подшипниках 4, установленных на металлоконструкциях
каркаса печи. Движение рам осуществляется гидроцилиндром 5, при этом
штанги перемещаются по опорному ролику 6 и сталкивают заготовку 7 с
внутрипечного консольного рольганга 8 на шагающие балки 9.
Для выдачи из печи заготовок небольшого сечения может применяться
машина поштучной выдачи, показанная на рис. 11.19.
Машина поштучной выдачи состоит из нескольких устройств 1 с общим
приводом 2 и валом 3. При вращении вала 3 приводная зубчатая шестерня 4
передачи, установленной на неподвижной раме 5, передвигает зубчатую
рейку 6, скрепленную с подвижной кареткой 7. При выдаче водоохлаждае-
мую штангу 8 подают до упора ее головки 9' в первую заготовку. Затем с по-
мощью пневматического цилиндра 10 штангу поворачивают из положения
головки, показанного на рис. 11.19, б, в положение, показанное на
рис. 11.19, в, при этом заготовка оказывается зажатой в головке и поднятой
583
Рис. 11.17. Клинкен-шлеппер: 1 — цепной шлеппер; 2 — заготовка; 3 — тележка; 4 —
палец; 5 — рычажный механизм; 6 — контргруз; 7— гидравлический привод
над подиной. После этого штангу отводят в положение головки 9 и повора-
чивают головку в положение, показанное на рис. 11.19, б. Затем с помощью
пневматического цилиндра 11 заготовку выталкивают из головки выталки-
вателем 12 на склиз, по которому она падает на внутрипечной консольный
рольганг выдачи 13. Масса заготовки и всех подвижных частей устройства в
крайнем правом положении уравновешена контргрузом 14. Штанга 8 подве-
шена к каретке 7 подвижно на верхних плечах рычагов 15, на нижнем плече
которых висит контргруз 14. Пружина 16 прижимает упор штанги к буферу
17 на каретке. Благодаря такому устройству, штанга, пришедшая в сопри-
косновение с заготовкой раньше других, остается на месте при движении ее
каретки и остальных штанг вперед. Таким образом, фактический ход каж-
дой штанги может быть различным в зависимости от кривизны заготовки.
После выталкивания заготовки пружины 16 приводят все штанги в первона-
чальное положение.
Более массивные заготовки выдают из печи с помощью машины выдачи
(рис. 11.20). Машина состоит из рамы 1, шарнирно закрепленной на опоре
2. По раме перемещается тележка 3 с водоохлаждаемыми штангами 4, кото-
рые входят в печь через отверстия в торце выдачи 5, принимают заготовку б
и переносят ее на внутрипечной консольный рольганг выдачи 7, как показа-
но на рис. 11.20. Горизонтальное движение штанг и тележки осуществляет-
ся с помощью гидроцилиндра горизонтального перемещения 8, установлен-
ного на раме. Вертикальное движение штанг вместе с рамой происходит с
помощью гидроцилиндра вертикального перемещения 9, движение которо-
го контролируется конечными выключателями 10.
584
Рис. 11.18. Сталкиватель заготовок для печей с боковой загрузкой
585
Рис. 11.19. Машина поштучной выдачи заготовок нз печей с шагающим подом: а — схема механизмов; б, в— положения головки при вы
даче
Вид А
Рис. 11.20. Машина выдачи
Для особых садок применяют специальные механизмы загрузки и выда-
чи На рис. 11.21, а показан механизм для загрузки и выгрузки штанг и
прутков диаметром 40-180 мм поштучно или в пучках. Изделия расклады-
вают в один ряд на шагающих балках 1 загрузочного стола, которые по оче-
реди передают их к дискам 2 и 3 механизма передачи (см. разрез А-А) на
шагающие балки печи 4. При изменении диаметра нагреваемого изделия
диски 2 и 3 смещают относительно друг друга (см. узел Б). Привод 5 уст-
ройства — цепной от основного привода загрузочного стола. При выходе из
печи изделия с помощью ловителя 6 подают на конвейер 7 закалочного бака
587
Рис. 11.21. Механизмы загрузки и выгрузки особых садок: а — штанг и прутков; б — сутунок
8. Скорость движения конвейера регулируемая. На рис. 11.21, б показана
конструкция механизмов загрузки и выгрузки печи для нагрева сутунки.
Сутунки в стопах укладывают краном на подъемный стол 7, с которого
вручную, по одной, укладывают на рольганг загрузочного стола 2, откуда
они поступают в печь. В торце выдачи две сутунки попадают на наклонный
стол 5, состоящий из двух пар сдвоенных рычагов. При наклоне одного из
сдвоенных рычагов стола в положение 3' первая сутунка падает на транс-
портер 4. Затем в положение 3" приходит вторая пара рычагов, в результате
чего на транспортер падает вторая сутунка. По непрерывно работающему
транспортеру сутунки поступают к стану.
589
Глава 12. МЕХАНИЧЕКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
КОНВЕЙЕРНЫХ ПЕЧЕЙ
12.1. Печной конвейер с подподовыми цепями
На рис. 12.1, а показан печной конвейер с подподовыми цепями печей
для нагрева сутунок и пакетов. Конвейер состоит из цепи 1, натяжного уст-
ройства 2, приводного вала 3 и привода 4. Нагреваемые изделия лежат на
гребешке 5, прикрепленном болтами к звеньям 6 и 7. На концах оси 8 и на
втулках 9 установлены ролики 10, которые катятся по направляющим. Зве-
нья цепи изготавливают из стали 40, а гребешки обычно из стали Х23Н13
(ЭИ319). Ведомая цепь скользит по направляющим в кладке пода печи (рис.
12.1, в). Направляющими служат швеллеры 11, обрамленные отливками 12,
выполненными из чугуна ЖЧС-5,5. Швеллеры охлаждают водой, подавае-
мой по трубам 13. Шаг цепи равен 150 мм, шаг гребешков — 300 мм. В пе-
чах для нагрева сутунок и пакетов обычно используют две цепи с расстоя-
нием между ними 420 мм. Верхний край гребешков располагают выше
уровня пода печи на 135-150 мм. Натяжное устройство состоит из подвиж-
ной рамы 14, на одном конце которой закреплена звездочка 15, а на дру-
гом — блок 16. На канате 17, прикрепленном одним концом к раме и пере-
кинутом через систему блоков, подвешивают груз 18. Масса груза составля-
ет 200-250 кг при расстоянии между звездочками конвейера, равном
16-25 м. Аварийные положения груза контролируют с помощью путевого
выключателя 19. Привод конвейера — электрический через трехступенча-
тый цилиндрический редуктор. Скорость конвейера печей для нагрева суту-
нок равна 8 м/мин, а для нагрева пакетов — 25 м/мин. Движением конвейе-
ра управляют с поста у торца выдачи печи.
Механизм загрузки сутунок и пакетов показан на рис. 12.2. С подъемно-
поворотного стола 1 изделия электромагнитным перегружателем 2 уклады-
вают на рольганг 3, по которому их подают на гребешки конвейерной цепи.
Управляют подъемно-поворотным столом и электромагнитным перегружа-
телем с пульта управления, расположенного у торца загрузки печи.
Механизм выдачи сутунок и пакетов показан на рис. 12.3. Изделия по ро-
ликам стола 1 скатываются на непрерывно действующий передаточный
транспортер 2, а с него поступают на транспортер к стану. Флажковый вык-
лючатель 3 дает импульс для выключения печного конвейера и опускания
заслонки после очередной выдачи сутунки или пакета из печи. Включает
печной конвейер и поднимает заслонку дистанционно оператор стана.
12.2. Печной конвейер с подовыми цепями
На рис. 12.4, а показан печной конвейер с подовыми цепями для печи
длиной 5,3 м и массой садки 0,5 т, а на рис. 12.4, б — для печи длиной 14,6 м
590
Рис. 12.1. Печной конвейер с подподовыми цепями: а — общий вид; б— звено цепи; в— направляющие
Рис. 12.2. Механизм загрузки сутунок и пакетов
Рис. 12.3. Механизм выдачи сутуиок и пакетов
592
593
Рис. 12.4. Печной конвейер с подовыми цепями
Рис. 12.5. Звено цепи
и массой садки 5,5 т. Температура нагрева металла в этих печах равна
800-900 °C. Звено пластинчатой цепи (рис. 12.5) состоит из двух наружных
звеньев 1 и одного внутреннего 2, связанных осью 3. Звенья цепи изготовля-
ют обычно литыми или штампованными из стали 1X18Н9. Ведущая ветвь
цепи скользит по направляющим, уложенным на поду печи, ведомая — по
дну приямка или в специальном канале в кладке пода печи.
Натяжное устройство конвейера (рис. 12.4, а) состоит из треугольного
рычага 2, который, под действием груза 3, вращаясь вокруг опоры 1 и от-
клоняя рабочую звездочку 4, выбирает удлинение цепи. Такую конструк-
цию натяжного устройства применяют для цепей с шагом не более 100 мм и
при массе груза натяжного устройства 150-200 кг. Натяжное устройство
конвейера (рис. 12.4, б) винтовое. На двух опорных рамах 5 между направ-
ляющими установлен ползун б с валом 7, на котором насажены рабочие
звездочки 8. По мере удлинения цепи ползун периодически передвигают
винтом 9 Такую конструкцию натяжного устройства применяют для цепей
с шагом до 250 мм при массе садки печи до 5,5-6 т. Приводы конвейеров
электрические.
На рис 12.6, а показан печной конвейер с подовыми цепями печи для
изотермической выдержки рельсов длиной 21,3 м, массой садки 90 т и тем-
пературой нагрева 600 °C. Конвейер состоит из 14 пластинчатых цепей с
расстоянием между ними по 1750 мм. Скорость движения конвейера равна
9 м/мин. Звено цепи (рис. 12.6, б) состоит из пластин 1 и 2, соединенных ва-
ликом 3. Цепи протягивают по литым направляющим желобам 4, уложен-
ным на поду печи (рис. 12.6, в). На входе и на выходе цепи из печи внизу ус-
тановлены барабаны 5, которые направляют цепи. Цепи изготовлены из ста-
ли 1Х18Н9. Масса 1 м цепи составляет 107 кг. Натяжение цепи создают са-
мой цепью, дав возможность провисать участку цепи со стороны приводной
звездочки Величину провеса цепи регулируют, удлиняя или укорачивая
цепь. Рельсы загружают и выгружают шлепперами.
594
б в
Рис. 12.6. Печной конвейер с подовыми цепями печи для изотермической выдержки рельсов: а — общий вид; б — звено цепи; в— направ-
ке ляющие
На рис. 12.7, а показана конструкция печного конвейера с подовыми це-
пями печи для нагрева круглых алюминиевых слитков. Длина печи 16 м,
температура нагрева — 360-420 °C. Масса садки 8,4 т. Роликовая цепь этого
конвейера катит слитки по направляющим, уложенным на поду печи. Цепь
(рис. 12.7, б) состоит из двух рядов звеньев /, к которым приварены лапки 2.
К ним валиками 3 прикреплен пруток 4. Шаг между прутками равен 450 мм.
Слитки укладывают между прутками, и цепь, двигаясь, проталкивает слит-
ки через печь. Цепь изготавливают из стали 40. Скорость движения цепи со-
ставляет 7,4 м/мин. Масса 1 м цепи равна 65 кг. Загружают слитки на кон-
вейер краном, а выдают по наклонным рельсам 5 на транспортер 6.
Рис. 12.7. Печной конвейер с подовыми цепями печи для нагрева круглых алюминие-
вых слитков: а — общий вид: б — звено цепи
596
12.3. Сетчатый конвейер
На рис. 12.8 показана конструкция сетчатого конвейера печи для нагрева
под закалку крепежных изделий малого диаметра (от М3 и выше). Длина
печи 3,5 м, температура в рабочем пространстве 850-900 °C. Загрузка изде-
лий происходит по загрузочному желобу /, выдача — через разгрузочную
летку 2 в закалочную среду. Печной конвейер состоит из сетчатой конвейер-
ной ленты 3 с ограждающими уголками 4 (рис. 12.8, узел Б), двух валов диа-
метром 300 мм — приводного 5 и натяжного 6, двух обводных роликов 7 ди-
аметром 120 мм и привода 8. Натяжное устройство 9 — винтового типа го-
ризонтальное у натяжного вала и вертикальное у одного из обводных роли-
ков (правого). Валы, ролики и конвейерная лента изготовлены из стали
20Х25Н19С2.
А Г*
К—j
----
А-А Al_
Рис. 12.8. Сетчатый конвейер
597
Глава 13. МЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
КОЛЬЦЕВЫХ ПЕЧЕЙ
13.1. Механизмы вращения пода
Схемы и конструкции механизмов вращения пода приведены на
рис. 13.1. На рис. 13.1, а показан механизм вращения кольцевого пода печи
с наружным диаметром 9-12 м. Под центрируют с помощью роликов, рас-
положенных вокруг центрального столба. Центрирующее устройство
(рис. 13.2, а) состоит из бочкообразного ролика /, свободно вращающегося
на шарикоподшипниках 2 на неподвижной оси 3, которая закреплена в опо-
ре 4, приваренной снизу к металлическим конструкциям пода. Ролики пере-
катываются по металлической опоре 5, прикрепленной к центральному
столбу. При ширине пода 2-3 м устанавливают два ряда концентрически
расположенных по окружности через 15-18° опорных роликов с расстояни-
ем между рядами 900-1500 мм. Конструкция опорного ролика приведена на
рис. 13.3. Цилиндрический ролик 1 свободно вращается на конических ро-
ликоподшипниках 2 вокруг неподвижной оси 3, закрепленной в опоре 4.
Привод пода — зубчатый, реечный. Приводная коническая шестерня 1
Рис. 13.1. Механизмы вращения пода кольцевой печи с наружным диаметром пода
9-12 м (а), и 20-28 м (б): 1 — опорный ролик; 2 — приводная шестерня; 3 — привод; 4—
затвор; 5 — центрирующий ролик; 6 — центрирующее устройство
598
8
a
Рис. 13.2. Узлы центрирования вращающегося пода: а — центрирование вокруг бетон-
ного столба; б— центрирующее пружинное устройство
Рис. 13.3. Опорный ролик
599
(рис. 13.4) находится в зацеплении с кольцевой зубчатой рейкой 2, прикреп-
ленной снизу к металлическим конструкциям пода. Шестерня установлена
в роликоподшипниках 3 основания 4. Такую конструкцию механизма вра-
щения пода применяют при массе пода и садки от 50 до 150 т. Механизм
обычно имеет два привода (см. рис. 13.1, б).
Центрирующее пружинное устройство механизма вращения кольцевого
пода печи с наружным диаметром 20-28 м (см. рис. 13.1, б) показано на
рис. 13.2, б. Устройство, располагающееся между опорными роликами пер-
вого от центра ряда, состоит из бочкообразного ролика 6, который прижат к
кольцу 7, приваренному к металлическим конструкциям пода. Ролик снаб-
жен амортизирующей пружиной 8. При ширине вращающегося пода
4,5-5 м предусматривают три ряда концентрически расположенных опор-
ных роликов, расположенных по окружности под углом 18-20°, с расстоя-
нием между рядами 1500 мм (см. рис. 13.1, б). Конструкция опорного роли-
ка аналогична показанной на рис. 13.3, а конструкция привода подобна по-
казанной на рис. 13.4. Число приводов определяют в зависимости от массы
садки и пода и располагают симметрично по кругу. Такую конструкцию
пода можно применять при общей массе садки и пода 300-350 т.
13.2. Конструкция пода
Конструкция вращающегося пода показана на рис. 13.1. Основанием
пода служит круглая или кольцеобразная рама, изготовленная из металли-
ческих конструкций, к которой сверху крепят обрамляющее литье кладки
пода, а снизу зубчатые рейки привода, опорные кольца и ножи затворов. Не-
обходимо предусматривать достаточные зазоры между подом и наружной и
внутренней кольцевой стенами. При разогреве печи эти зазоры уменьшают-
ся в результате температурного расширения конструкций пода. Для печей с
кольцевым подом зазоры в холодном состоянии не должны быть меньше
75-80 мм. Для уплотнения щели между вращающимся подом и кольцевыми
стенами обычно применяют водяные затворы.
13.3. Механизмы для загрузки и выдачи заготовок
На рис. 13.5. приведены примеры конструкций механизмов для загрузки
и выдачи заготовок массой до 50 кг. На рис. 13.5, а показан механизм для
загрузки заготовок, состоящий из рамы 1 и передвигаемой по ней в подшип-
нике штанги 2 с лопатообразным окончанием. Передвижение штанги осу-
ществляют двусторонним гидравлическим цилиндром 3, а поворот лопаты
производят вручную — рычагом 4 (разрез А-А и вид В). На рис. 13.5, б по-
казана конструкция механизма выдачи, состоящего из опорной рамы /, на
которой закреплен ролик 2 (разрез Б-Б). По ролику передвигается штанга с
лопаткой 3. Привод механизма 4 — электрический через трос 5.
600
Рис. 13.5. Механизмы для загрузки (а) и выдачи (б) грузоподъемностью до 50 кг
Рис. 13.6. Загрузочно-выдачная машина напольного типа грузоподъемностью 150 кг
601
Таблица 13 1
*"* Основные размеры и характеристика загрузочно-выданных машин подвесного типа (см. рис. 13.7)
Г рузоподьемность машины, кг Заготовка L 1 h h /з h hx h2 Лз /14
масса, кг диаметр, мм длина, | м
500 83,4-357 100-150 0,8-4 8000 9630 6200 2700 2200 3160 400 340 10 350
510 22,5-510 70-160 0,7-3,6 5100 9490 5850 3060 2550 3355 385 315 15 330
600 22,5-600 70-160 0,7-3,6 5100 9490 5850 3060 2550 3355 385 315 15 330
1000 90-1000 90-230 1—4 7500 9840 6400 2800 2300 3345 230 400 15 415
1260 90-1260 75-250 1-4 9030 9220 6400 3100 2600 3540 490 435 10 445
1500 34,7-1500 75-250 1-5 8360 9220 6400 3100 2600 3385 490 435 10 445
2500 81,5-2500 105-350 1,2-5,5 8820 10945 7285 — 3410 4040 370 535 15 550
2500 110-2500 120-350 1,2-5,5 10020 11430 7425 3750 3365 4000 480 535 15 550
6600 890-6600 330-980 1,32-4,5 8880 11680 6500 4250 3650 4156 150 1200 15 1215
Г рузоподъемность машины, кг hs /16 /17 В Вх В2 а а\ Скорость пере- движения маши- ны, м/мин Время захвата заго- товки, с Число качаний хобота в 1 с Угол пово- рота а, град. Масса машины, кг
500 150 1865 619 2740 1600 1460 625 220 89 1 1 35 9410
510 325 1890 619 3605 1600 1200 720 250 126 0,3 0,7 52 8698
600 315 2005 619 3605 1600 1200 720 250 126 0,375 1,14 52 10013
1000 180 1855 728 3153 1800 1660 820 300 70 1 1 60 12449
1260 240 2055 630 3540 2500 2050 990 340 97,5 1 1 60 17367
1500 210 2055 610 3532 2500 2050 8700 340 95 1 1 54 17720
2500 240 2390 750 3550 2500 2050 9000 400 95 1 1 24 25535
2500 240 2295 780 3440 2500 2050 1100 400 95 1 1 60 23181
6600 350 2315 760 3640 3200 2750 2000 800 39 1 0,5 24 33135
.5
ВидА
подвесного типа грузоподъемностью
Рис. 13.7. Загрузочно-выдачная
500-6600 кг
На рис. 13.6 приведен пример конструкции загрузочно-выдачной маши-
ны напольного типа грузоподъемностью 150 кг. Машина смонтирована на
тележке с ходовыми колесами 1, передвигаемой по рельсам. Приводы
подъема хобота 2 и захвата заготовки 3 — пневматические. Время подъема
хобота на 260 мм составляет 0,5 с, время захвата заготовки — 0,5 с.
На рис. 13.7 представлена загрузочно-выдачная машина подвесного типа
грузоподъемностью 500—6600 кг. Рама / машины с ходовыми колесами пе-
редвигается по рельсам механизмом передвижения 2. На раме подвешен хо-
бот 3 с клещами 4, которые смонтированы на подвеске 5. Для подъема хобо-
та и раскрытия клещей служит пневмоаппаратура. Хобот машины имеет во-
дяное охлаждение. Основные размеры и характеристика машин приведены
в табл. 13.1.
603
Глава 14. МЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
ПРОТЯЖНЫХ ПЕЧЕЙ
14.1. Схемы транспортирования полосы
Протяжные печи обычно устанавливают в составе непрерывных линий
термической или термо-химической обработки полосы. Линия состоит из
головной, печной и хвостовой частей. На рис. 14.1 приведены принципи-
альные схемы головной и хвостовой частей. На рис. 14.1, а показана хвосто-
вая и головная части простейшего агрегата для окислительной термической
обработки производительностью 5-7 т/ч при скорости движения полосы
около 0,2 м/с. На рис. 14.1, б показана головная часть современной линии
для светлой термической обработки со скоростью движения полосы до
10 м/с. Кроме оборудования, указанного на этом рисунке, в зависимости от
технологии могут быть установлены дополнительные устройства: дисковые
ножницы для обрезки кромок, правильные машины и т.д. На рис. 14.1, в по-
казан вариант хвостовой части этой линии. Дополнительно здесь может
быть установлено оборудование для защитных и иных покрытий; цинко-
вальные ванны с устройствами для охлаждения, пассивации и промывки;
оборудование для резки на листы; правильные машины и т.д.
На рис. 14.2 приведены схемы устройств для транспортирования полосы
в горизонтальных и вертикальных печах.
Линии с горизонтальными печами можно применять при скорости дви-
жения полосы до 2 м/с. При этом длина полосы в печи составляет
В печь Из печи
1 12 11
op iji б
Рис. 14.1. Принципиальные схемы головной и хвостовой частей непрерывных линий:
1 — разматыватель; 2 — гильотинные ножницы; 3 — тянущее устройство; 4 — центри-
рующее устройство; 5 — сварочная машина; 6 — натяжное устройство; 7— центриру-
ющий ролик; 8— устройство для очистки полосы; 9— петлевое устройство; 10 — регу-
лятор натяжения; 11 — иаматыватель; 12 — стол для сшивки полосы
604
2
Рис. 14.2. Схемы устройств для транспортирования полосы и горизонтальных и верти-
кальных протяжных печах: 1 — опорный ролик; 2— центрирующее устройство; 3 —
затвор; 4 — поворотный ролик
150-200 м. При большей скорости движения затруднено центрирование по-
лосы в печи. На рис. 14.2, а, б показана схема транспортирования полосы в
одноходовой горизонтальной печи для темной (а) и светлой (б) обработки.
Эти схемы отличаются только наличием затворов, сокращающих утечки
газа контролируемого состава на входе полосы в печь и выходе ее из печи.
По схеме рис. 14.2, а оборудуют печи небольшой производительности
(см. рис. 14.1, а), поэтому перед печью нет центрирующего устройства. Для
сокращения площадей, необходимых для размещения печей в цехе, в неко-
торых случаях применяют двухрядные горизонтальные печи (рис. 14.2, в),
по высоте которых располагают два ряда опорных роликов. При полосе ши-
605
риной до 600-850 мм ее можно пропускать по одному ряду опорных роли-
ков в две-три нитки (рис. 14.2, г). На рис. 14.2, д показана схема пятиобо-
ротной горизонтальной печи.
При скорости движения полосы свыше 2-3 м/с обычно применяют печи
вертикального типа (рис. 14.2, е). В этих печах благодаря большому углу ох-
вата роликов полосой и специальной форме бочки ролика можно обеспе-
чить удовлетворительное центрирование полосы в печи. В зависимости от
величины расстояния между соседними ходами полосы поворотные ролики
выполняют одинарными или спаренными. При скоростном нагреве и ох-
лаждении полосы применяют одноходовые вертикальные печи
(рис. 14.2, ж).
14.2. Привод роликов
В протяжных печах полосу транспортируют с помощью тянущих роли-
ков. В камерах нагрева вертикальных печей натяжение полосы с учетом
влияния ее собственного веса принимают до 1,0 кг/мм2. Печные ролики в
протяжных печах только поддерживают полосу, вращаясь со скоростью ее
движения, что исключает трение полосы по поверхности ро-лика.
В горизонтальных печах шаг роликов принимают равным 2-2,5 м, поэто-
му для вращения роликов применяют либо цепной привод на секцию из
5-10 роликов (схема, аналогичная рис. 10.1, д), либо индивидуальные при-
воды (схемы рис. 10.1, ж, з), показанные на рис. 10.4.
При выборе типа и мощности электродвигателя, а также схемы управле-
ния приводами роликов протяжных печей следует учитывать особые усло-
вия работы приводов. Диаметр роликов из-за разности температуры может
изменяться, поэтому при заданной постоянной скорости движения полосы
через печь одни ролики должны вращаться медленнее, другие быстрее. При
колебаниях температуры в печи полоса может несколько удлиняться или
укорачиваться. При этом скорости вращения роликов должны компенсиро-
вать эти изменения, обеспечивая постоянство заданного натяжения полосы.
Вращение роликов в печи должно подчиняться движению полосы, создавае-
мому тянущими роликами, а приводы роликов должны преодолевать только
действительную фрикционную нагрузку и нагрузку от перегиба полосы.
Управление электродвигателями приводов роликов должно быть раз-
дельным, реверсивным для каждого ролика и для группы роликов, так как
при заправке полосы в печь приводы роликов включают по мере заполнения
печи заправочной полосой. Кроме этого должна быть обеспечена возмож-
ность одновременного включения и отключения приводов всех роликов.
При вынужденной остановке полосы в печи ролики работают в режиме “по-
качивания”: со скоростью около 0,3-0,35 м/с поворачиваются на полоборота
в одну сторону, затем после паузы 5-10 с — на полоборота в другую сторо-
ну и т.д. Для исключения возможности разрыва полосы пуск электродвига-
606
телей должен быть плавным, без рывков, с постепенным нарастанием ско-
рости роликов до эксплуатационного значения.
Указанные условия работы приводов роликов, а также регулировку ско-
рости движения полосы в пределах до 1:15 обеспечивают, применяя элект-
родвигатели постоянного тока, управляемые по системе Г-Д.
14.3. Конструкция роликов
Конструкция роликов протяжных печей показана рис. 14.3. При темпера-
туре выше 1000 °C в камерах нагрева применяют ролики с охлаждаемой
осью, а при температуре ниже 1000 °C — ролики с водоохлаждаемыми цап-
фами или без охлаждения. На рис. 14.3, a-в показаны ролики горизонталь-
ных печей с гладкой бочкой. Ролик с охлаждаемой осью и засыпной изоля-
цией (рис. 14.3, а) предназначен для камер нагрева высокотемпературных
печей (см. раздел 10.1.2). Ролик с охлаждаемыми цапфами (рис. 14.3, б)
Рис. 14.3. Ролики протяжных печей: 1 — бочка ролика; 2 — водоохлаждаемая ось; 3 —
опорные втулки; 4 — опорные кольца; 5 — трубка для подвода воды; 6 — водоохлажда-
емые цапфы; 7— переходный конус; 8 — экраны; 9 — центрирующая трубка
607
предназначен для камер охлаждения. На рис. 14.3, в изображен ролик камер
нагрева, выдержки и регулируемого охлаждения печи агрегата непрерывно-
го цинкования. Цапфы этого ролика изолированы от излучения внутренней
поверхности бочки тремя экранами, укрепленными с помощью центрирую-
щей трубы (для роликов камер нагрева и выдержки) или одним экраном
(для роликов камеры охлаждения). На рис. 14.3, г показан ролик камеры на-
грева, выдержки и регулируемого охлаждения, а на рис. 14.3, д — камеры
ускоренного охлаждения вертикальной печи. Наличие у этого ролика “уз-
кой бочки” способствует центрированию полосы в печи. Диаметр “узкой
бочки” на 0,5 мм больше диаметра ролика, а ее ширина составляет 0,5-0,75
ширины полосы.
Диаметр бочки роликов горизонтальных печей определяют путем расче-
та на прочность. Диаметр поворотных роликов принимают (из условия
плавного огибания полосой) равным 600-700 толщинам полосы. При обра-
ботке полосы толщиной 2-3,5 мм в одноходовых вертикальных печах при-
меняют батарею отклоняющих роликов, пример конструкции которой пока-
зан на рис. 14.4.
Водоохлаждаемые оси и цапфы роликов камеры нагрева, охлаждения и
выдержки изготовляют обычно из стали 45.
Рис. 14.4. Батарея отклоняющих роликов: а — на 180°; б — на 90°
608
Конструкции опор и уплотнения роликов протяжных печей аналогичны
конструкциям для печей с роликовым подом (см. рис. 10.6).
Воду для охлаждения элементов роликов отводят в бачки либо через цап-
фу (см. раздел 10.1.2), либо через устройство, изображенное на рис. 14.5.
Корпус 1, ввинченный в цапфу ролика, вращается вместе с роликом внутри
текстолитовой втулки 2 с лабиринтным уплотнением. Воду — с разрывом
струи — отводят через укрепленную во втулке трубку 3. Трубка 4 для под-
вода воды неподвижна. Вокруг этой трубки с одной стороны установлена
Рис. 14.6. Уплотнение роликов с масляным затвором: 1 — ось ролика: 2 — упругое уп-
лотнение; 3 — масленка; 4 — пластинчатое уплотнение; 5 — сильфон
609
текстолитовая муфта 5 с лабиринтным уплотнением, а с другой — текстоли-
товая муфта 6 с отверстиями для отвода воды.
Специальная конструкция уплотнения роликов с масляным затвором по-
казана на рис. 14.6.
14.4. Центрирование полосы
Для надежного транспортирования полосы через печь необходимы: па-
раллельность всех роликов в вертикальной и горизонтальной плоскостях;
постоянство натяжения полосы, для регулирования которого необходима
установка регулятора натяжения; соответствие скоростей всех роликов;
правильная геометрическая форма роликов и полосы (в пределах допусти-
мых отклонений). Для центрирования полосы применяют специальные
узлы центрирования и печные ролики со специальной формой бочки.
На рис. 14.7, а показаны узлы центрирования полосы на входе и выходе
горизонтальной печи. Поворотное центрирующее устройство, изображен-
ное на рис. 14.8, состоит из рамы 1 с установленными в ней роликами 2,
между которыми проходит полоса. Верхний ролик прижимают к нижнему с
регулируемым усилием ручным механизмом 3. Рама вращается на опорном
3 4
б
в
Рис. 14.7. Схема узлов центрирования полосы: 1 — поворотное центрирующее устрой-
ство: 2 — самоцентрирующий ролик с широкой ломаной бочкой; 3 — ролик с “узкой
бочкой”; 4 — наклонное центрирующее устройство; 5 — поворотные ролики
610
Рис. 14.8. Поворотное центрирующее устройство (я), положение роликов при смещении
полосы влево (б) и вправо (в)
Рис. 14.9. Схема регулятора положения полосы (а) и датчик (б): 1 — насосная станция;
2 — лопастной насос; 3 — фильтр; 4 — обратный клапан; 5 — предохранительный кла-
пан; 6— манометр; 7—дроссель; 8 — золотник; 9— гидравлический цилиндр; 10—
поворотное центрирующее устройство; 11 — сопло; 12 — микровыключатель золотни-
ка; 13 — скоба; 14 — установочная штанга
611
валу 4 под действием гидравлического цилиндра 5. Импульс для поворота
рамы поступает от струйного регулятора положения полосы схема которого
показана на рис. 14.9.
Самоцентрирующий ролик с ломаной бочкой показан на рис. 14.10. Боч-
ка ролика состоит из двух соединенных между собой конических полубочек
7, посаженных на неподвижную изогнутую ось 2. Взаимное положение по-
лубочек можно изменять ручным устройством 3. Наличие угла между ося-
ми вращения полубочек обеспечивает центрирование полосы.
В схемах узла центрирования полосы на входе горизонтальной печи аг-
регата непрерывного цинкования (см. рис. 14.7, б) и на входе и выходе вер-
тикальной печи (см. рис. 14.7, в) применено наклонное центрирующее уст-
ройство, изображенное на рис. 14.11, а. Центрирование полосы происходит
благодаря наклону роликов 7 и 2, устанавливаемому вручную механизмом 3
(рис. 14.11, б, в).
В вертикальных печах все ролики выполняют с “узкой бочкой”
(см. рис. 14.3, г, б).
612
Рис. 14.11. Наклонное центрирующее устройство (в), положение роликов при смещении
ленты влево (б) и вправо (в)
613
Рис. 14.12. Схема центрировании полосы роликами с “узкой бочкой”
При смещении полосы от центральной оси агрегата направление дей-
ствия веса полосы и ее натяжения смещается. Боковое смещение уменьшает
натяжение полосы между точками АиА, (рис. 14.12) и увеличивает его
между точками В и В,, в результате чего край полосы А-А2-А( изгибается
по направлению к центральной линии, а противоположный край В-В2-В1
отклоняется на ту же величину от центральной линии. В результате изгиба
полоса, приближаясь к следующему ролику, движется по направлению а в
ветвях 1 и 3 и b в ветвях 2 и 4 и стремится вернуться в центральное положе-
ние, показанное на схеме штрих-пунктирными линиями. Однако только
печные ролики с “узкой бочкой” не могут обеспечить необходимого центри-
рования полосы без специальных центрирующих узлов (см. рис. 14.7).
14.5. Затворы
Для сокращения потерь атмосферы контролируемого состава в местах
входа и выхода полосы устанавливают затворы различной конструкции.
На рис. 14.13 изображен затвор на входе полосы в горизонтальную печь,
работающую с взрывоопасной атмосферой. Затвор состоит из двух привод-
ных водоохлаждаемых роликов 7, между которыми проходит полоса. Снизу
и сверху к роликам прижаты уплотняющие плиты 2 с медными полосами.
Верхний ролик и уплотняющая плита могут быть подняты при заправке по-
лосы механизмом 3. Затвор смонтирован на водоохлаждаемой раме. На
рис. 14.14 показан затвор на выходе той же печи. Затвор имеет аналогичную
конструкцию (рис. 14.4, а), но между ним и камерой охлаждения располо-
жено устройство, предотвращающее возможность взрыва в случае проник-
новения воздуха в камеру. Устройство (рис. 14.14, б) состоит из двух серий
614
Рис. 14.13. Затвор иа входе в горизонтальную печь
асбестовых занавесок 1, перед и между которыми подведен азот. За занавес-
ками установлена запальная свеча 2, обеспечивающая сгорание случайно
образовавшейся горючей газовоздушной смеси.
На рис. 14.15 показан затвор на входе полосы в горизонтальную печь аг-
регата непрерывного цинкования. Полоса зажата между нижней бронзовой
рейкой 1 и верхней асбестовой рейкой 2. Во избежание царапин полоса лег-
ко касается бронзовой рейки. Для установления положения полосы по вы-
соте предусмотрен качающийся ролик 3 с вертикальной настройкой вин-
том 4.
615
Пример конструкции затвора одноходовой вертикальной печи показан на
рис. 14.16. Затвор состоит из двух пакетов 1, набранных из слоев асбестово-
го картона 2 и асбестовой ткани 3. Пакеты прижаты к полосе пружинами 4.
Затвор на входе и выходе полосы многоходовой вертикальной печи пока-
зан на рис. 14.17, а. К облицовке печи прикреплен переходной корпус 1 с
616
б в
Рис. 14.17. Затвор вертикальной печи
контрольным люком. В корпусе затвора 2 установлены подпружиненные
уплотняющие створки 3, трущаяся о ленту поверхность которых покрыта
накладкой 4 из стали ШХ15. Возможно выполнение створок с уплотняющи-
ми роликами 5 (рис. 14.17, б) из стали 20 или уплотняющими гребенками 6
(рис. 14.17, в) из стали ШХ15.
14.6. Заправка полосы
В горизонтальных печах полосу заправляют с помощью составной штан-
ги или салазок (рис. 14.18). Штангу или салазки с прикрепленной к ним по-
лосой пропускают по печным роликам. В многооборотных печах для зап-
равки полосы в начале и конце каждого оборота должны быть предусмотре-
ны люки для передачи штанги из оборота в оборот.
В многоходовых вертикальных печах концы полосы при обрыве соеди-
няют с помощью передвигаемой вручную тележки с лебедкой для вытягива-
617
Рис. 14.18. Штанга (д) и салазки (б) для заправки полосы
Рис. 14.19. Тележка для вытягивания ленты
ния полосы (рис. 14.19). На верхний ролик набрасывают стальной трос, к
одному концу которого прикрепляют конец полосы, а другой наматывают
на барабан 1 тележки, расположенной под печью. Вытянутые концы полосы
сваривают. Первоначальную заправку полосы в холодной печи выполняют с
помощью пенькового каната, который перебрасывают через несколько ро-
ликов. Затем канатом через эти ролики протягивают полосу. Для заправки
полосы в верхней и нижней частях печи должны быть люки. Для определе-
ния места обрыва в нижней части печи устанавливают контакты, которые
замыкает упавшая полоса.
618
Рис. 14.20. Тележка для открывания иижиих люков
На рис. 14.20 показана самоходная тележка для подъема и опускания
крышек нижних люков вертикальной печи, а также для транспортировки
крышек из-под печи под кран. Тележка передвигается по рельсовым путям.
Тележку под люком устанавливают вручную, вращая ходовой привод руко-
яткой 1. Электропривод 2 подъема и опускания крышек рассчитан на массу
люка до 2 т при скорости движения около 0,025 м/с. Платформа 3 установ-
лена на пружине 4. Жесткость пружины такова, что под действием веса
крышки пружина не сжимается. Сжатие пружины происходит только тогда,
когда механизм прижимает крышку с усилием около 3 т. При этом конечный
выключатель отключает привод.
619
Глава 15. МЕХАНИЗМЫ ДЛЯ ОБСЛУЖИВАНИЯ
ПЕЧЕЙ
15.1. Механизмы подъема заслонок
Для подъема заслонок боковых окон применяют рычажные механизмы. На
рис. 15.1 показан механизм с экраном для окон верхнего подогрева методи-
ческой печи. В механизме для окон нижнего подогрева, имеющего такую же
конструкцию, отсутствует экран, который не удается расположить у этих
окон. Конструкция механизма для боковых окон печей других типов анало-
гична. Масса контргруза должна полностью уравновешивать массу заслонки.
Механизм подъема заслонки окна боковой выдачи методической печи по-
казан на рис. 15.2. Механизм состоит из двух цепных блоков 1, канатного бло-
ка 2, цепи 3 и каната 4, соединенных щекой 5. Массу контргруза 6 принимают
Рис. 15.1. Рычажный механизм подъема заслонки боковых окон: 1 — вал; 2 — подшип-
ник; 3 — двуплечий рычаг; 4 — цепь; 5 — заслонка; 6 — контргруз; 7 — рычаг экрана;
8 — лист; 9 — экран; 10 — прутковая тяга; 11 — рычаг тяги
620
на 10-15 кг меньше массы заслонки. Привод электрический с червячным ре-
дуктором 7, на выходном валу которого посажен канатный барабан 8.
Механизм подъема заслонки торцевого окна загрузки методической печи
показан на рис. 15.3. Механизм конструкции, приведенной на рис. 15.3, а,
применяют также для торцевых окон печей других типов. В случае неболь-
шой ширины печи окно закрывают одной заслонкой и устанавливают только
один механизм. Механизмы подъема — цепные, через ряд цепных блоков 1.
Цепи 2 перекинуты через двойной цепной блок 3 и приводятся в движение
через кривошипно-рычажную систему 4 (рис. 15.3, в) от электропривода 5.
На торце выдачи методических печей применяют откидные заслонки,
механизм подъема которых показан на рис. 15.4. Он состоит из составного
вала 1, подшипники 2 которого прикреплены к балкам каркаса печи
(см. разрез Б-Б). На валу насажены цепные секторы 3, к которым присоеди-
нены цепи 4, соединенные с заслонками. На конец вала насажен кривошип
5, соединенный тягой 6 с кривошипом 7 выходного вала редуктора (см. узел
В и разрез Г-Г).
Рис. 15.2. Механизм с электроприводом для подъема заслонки окна боковой выдачи ме-
тодической печи
621
Рис. 15.3. Механизм с электроприводом для подъема заслонки торцевого окна загрузки
методической печи: а — шириной до 6 м; б — шириной до 12 м; в — узел рычажно-ша-
туииого привода
622
й
Рис. 15.4. Механизм с электроприводом для откидной заслонки торцевого окна выдачи методической печи
15.2. Механизмы и инструмент для освобождения
методических толкательных печей от металла и уборки шлака
На рис. 15.5 показан механизм с гидравлическим приводом для осво-
бождения от слябов монолитного пода методической толкательной печи. В
печь со стороны толкателя заводят специальные слябы 1, а затем со стороны
выдачи — водоохлаждаемые штанги 2. Гидравлический цилиндр 3 за один
ход освобождает под от одного сляба.
На рис. 15.6 показан механизм с электрическим приводом для освобож-
дения от слябов монолитного пода методической толкательной печи. Штан-
ги 1, заведенные в печь со стороны выдачи, опертые на ролик 2 и закреплен-
ные шарнирно в тележке 3, вытягивают по направляющим 4 канатом 5, на-
матываемым на барабан лебедки электрического привода 6. Этот механизм
более прост, чем показанный на рис. 15.5. Кроме того, штанги все время на-
ходятся выше слябов и не могут быть повреждены при падении сляба с пе-
рекосом. Недостаток механизма заключается в необходимости подачи
штанг в печь под углом.
Через каждые две-три смены через методическую печь проталкивают
фигурную плиту (рис. 15.7, а). Из-под плиты окалину с монолитной подины
удаляют кочергой (рис. 15.7, б) или скребком (рис. 15.7, д). Периодически
печь останавливают для чистки. Наросший шлак сбивают ломом
(рис. 15.7, в), тупоносой кувалдой (рис. 15.7, е) и чистят специальным
скребком (рис. 15.7, г).
Сбитый с подины шлак выгребают через боковые окна и убирают от
печи гидросмывом (рис. 15.8) по наклонным желобам, уложенным вдоль
печи с каждой стороны. Потребление воды составляет 70-100 м3/ч. Систему
гидросмыва используют периодически (во время чистки пода), а поэтому
необходимое количество воды не зависит от числа печей. Окалину, падаю-
щую на под у торца загрузки или выдачи, удаляют таким же способом через
летки, затвор которых показан на рис. 15.8, г. В конце наклонного желоба
устанавливают дробилку (рис. 15.9), после которой измельченный шлак по-
дают в общую систему уборки окалины (в желоб под рольганг или в яму для
окалины у стана). Если по местным условиям передавать шлак от дробилки
самотеком невозможно, то устанавливают бак, в котором раздробленный
шлак компрессорным воздухом перемешивают с водой, а пульпу перекачи-
вают песковым насосом.
Механизм для открывания шлаковых леток с ручным приводом для реку-
перативных нагревательных колодцев с отоплением из центра подины при-
веден на рис. 15.10. При вращении штурвала 1 тяга 2 ввинчивается в его на-
резную ступицу 3. Движение тяги через систему рычагов 4 и вторую тягу 5
передается рычагу б, непосредственно открывающему и закрывающему
крышку шлаковой летки. Для рекуперативных нагревательных колодцев с
отоплением одной верхней горелкой применен механизм с электроприво-
дом (рис. 15.11). На выходном валу червячного редуктора насажены шатуны
624
ь* Рис. 15.5. Механизм с гидравлическим приводом для освобождения монолитного пода методической толкательной печи от слябов
Рис. 15.6. Механизм с электрическим приводом для освобождения монолитного пода ме-
тодической толкательной печи от слябов
Рис. 15.7. Инструмент для уборки шлака с монолитного пода методических печей
626
Рис. 15.8. Устройства для уборки шлака гидросмывом: а — от окон верхнего обогрева;
б — от окон иижяего обогрева; в — узел решетки; г — затвор летки в подине; 1 — порог
окна; 2 — желоб; 3 — решетка; 4 — желоб вдоль печи; 5 — труба для подвода воды; 6 —
рама летки; 7—затвор; 8— гидравлический цилиндр
Рис. 15.9. Дробилка дли шлака
627
Рис. 15.10. Ручной механизм для открывания шлаковых леток в нагревательных колодцах
Рис. 15.11. Механизм с электроприводом для открывания шлаковых леток в нагревательных колодцах
ВидА
-184*-----------
Рис. 15.12. Короб для сухого шлака
Рис. 15.13. Бадья для жидкого шлака
/, шарнирно соединенные с тягами 2, которые соединены с рычагами 3, от-
крывающими или закрывающими крышки 4 леток.
Короб емкостью 2,7 м3 (рис. 15.12) предназначен для уборки сухого шла-
ка. При переносе короба краном траверса 1 самозапирается. При установке
короба траверса ложится за задвижку 2. Перед опрокидыванием короба зад-
вижку отодвигают, освобождая траверсу.
Бадья емкостью 0,75 м3 (рис. 15.13) предназначена для уборки жидкого
шлака.
630
Рис. 15.14. Тележка для вывоза коробов со шлаком
Рис. 15.15. Аккумуляторный тягач типа ТА-1М
Короба вывозят из-под нагревательных колодцев на электрокарах с низ-
кой подъемной платформой или на тележке (рис. 15.14) с помощью аккуму-
ляторного тягача ТА-1М. Ходовые колеса тележки с двусторонним поворо-
том. Грузоподъемность тележки составляет 10 т. Основные габаритные раз-
меры тягача приведены на рис. 15.15. Его тяговое усилие на крюке — до
800 кг, скорость — до 2,7 м/с, масса 2028 кг.
Подину нагревательного колодца при уборке шлака в сухом виде очи-
щают зажатой в клещах колодцевого крана лопатой (рис. 15.16, а). В слу-
631
Рис. 15.16. Инструмент для чистки поднны нагревательных колодцев
А-А Б-Б
Рис. 15.17. Бункер для кокснка
чае засорения шлаковой летки ее пробивают специальным ломом
(рис. 15.16, б).
Коксик засыпают в сдвоенный бункер (рис. 15.17). Затвор бункера —
секторный с ручным приводом. Из бункера коксик загружают в бадьи. Бадья
емкостью 4 м3 (рис. 15.18) сварена из стального листа толщиной 6 мм. В на-
гревательный колодец бадью подают колодцевым краном, клещами которо-
го ее захватывают за брус 1. Разравнивают коксик на подине дном бадьи.
632
Рис. 15.18. Бадья для коксика
Рис. 15.19. Самоходная тележка для перевозки бадей с коксиком
Снизу бадья закрыта двустворчатой крышкой 2 на шарнирах 3. Снаружи на
оси каждой створки насажены рычаги 4, противоположные концы которых
перед заполнением бадьи коксиком связывают пеньковым канатом 5. В ко-
лодце канат перегорает, а створки под действием веса коксика раскрывают-
ся.
От бункера в отделение нагревательных колодцев бадьи с коксиком пере-
возят самоходной тележкой (рис. 15.19), имеющей электрический привод с
питанием от троллеев и управляемой со стационарных постов на обоих кон-
цах пути. Грузоподъемность тележки Ют, скорость передвижения 0,33 м/с.
633
15.3. Механизмы для открывания крышек нагревательных
колодцев
Основные размеры напольного крана для открывания крышек нагрева-
тельных колодцев приведены на рис. 15.20. Грузоподъемность крана (обыч-
но 35-40 т) принимают, исходя из необходимости подъема и передвижения
одной крышки. Кран снабжен двумя механизмами подъема крышек и меха-
низмом передвижения крана, позволяющим ему передвигаться вдоль отде-
ления. Кран имеет следующие технические характеристики:
Скорость подъема крышки, м/с..............................0,03
Скорость передвижения, м/с................................0,67
Давление катка на подкрановый рельс, т....................30
Мощность привода подъема крышки, кВт......................28
Мощность привода передвижения, кВт .......................16
Индивидуальная тележка с реечным приводом для открывания крышек
регенеративных нагревательных колодцев показана на рис. 15.21. Крышка
подвешена к раме на тягах. Тележку передвигают со скоростью 0,26 м/с с
помощью реечного механизма с электродвигателем мощностью 16 кВт. При
полном открытии колодца крышку смещают в сторону привода, также воз-
можно ее передвижение на 800 мм в противоположную сторону (для осмот-
ра колодца) Недостатком этой конструкции является невысокая плотность
закрывания крышки. В более совершенной тележке (рис. 15.22) предусмот-
рен механизм для подъема и опускания крышки, вертикальный ход которой
равен 50-60 мм.
Индивидуальный напольно-крышечный кран грузоподъемностью 40 т
(рис. 15.23) предназначен для подъема и передвижения крышки нагрева-
тельного колодца с одной верхней горелкой. Скорость подъема равна
1,5 м/мин, а передвижения 6,4 м/мин; максимальное давление на каток до
25,5 т.
15.4. Механизмы для загрузки и выдачи заготовок
в методических толкательных печах
В методических толкательных печах с торцевой загрузкой заготовки заг-
ружают в печь и транспортируют через нее с помощью винтовых или рееч-
ных толкателей.
При скорости проталкивания до 0,05 м/с и усилии толкания до 50 т мож-
но применять винтовые толкатели. Из-за низкого коэффициента полезного
действия и возможной величины хода не более 2-2,5 м для современных ме-
тодических печей винтовые толкатели применяют редко. На рис. 15.24 по-
казан винтовой толкатель с усилием толкания 70 т, скоростью проталкива-
ния 0,05 м/с и ходом 2,5 м для проталкивания слитков диаметром
634
Рис. 15.20. Напольный кран для открывания крышек нагревательных колодцев,
ма; 2— механизм передвижения
Пролет крана Л, мм Ширина рабочего Расстояние, мм
ПJX)L Г р&нс 1 Вй колодца, мм Б 1 в 1 г 1 Д
13410 4600 5360 1800 7160 3970
14200 4800 5510 2090 7600 3970
13520 4800 5510 1410 6920 3970
13520 3300 5510 1410 6920 5430
!ся вдоль отделения: 1 — механизм подъе-
Рис. 15.21. Индивидуальная тележка для передвижения крышки нагревательного колодца
Рис. 15.22. Индивидуальная тележка для подъема и передвижения крышки нагревательного колодца: 1 — механизм передвижения; 2 —
механизм подъема
Рис. 15.23. Индивидуальный напольно-крышечный кран для подъема и передвижения крышки нагревательного колодца
Рис. 15.24. Винтовой толкатель
|---8W'
Рис. 15.25. Реечный толкатель
340-390 мм и длиной 1180-2200 мм. Винт 1, вращаясь в подшипниках 2 и 3
от привода 4, передвигает траверсу 5, в которой закреплены направляющие
штанги 6 с толкающей головкой 7.
Реечный толкатель с усилием толкания до 125 т, скоростью проталкива-
ния 0,08 м/с и ходом 2,8 м для проталкивания заготовок сечением
330x320 мм и длиной 4 м (рис. 15.25) состоит из штанги 1 с зубчатой рейкой
2, в зацеплении с которой находится приводная шестерня 3. Штанга лежит
на опорных роликах 4, а от подъема ее удерживает ролик 5. На конце штан-
ги укреплена откидная головка б с пружиной. Головка может перемещаться
в вертикальной плоскости в двух направлениях.
Схема движения заготовки из методической толкательной печи с торцо-
вой выдачей на рольганг приведена на рис. 15.26.
Пружинный буфер (рис. 15.27) состоит из станины 7, подвижной обой-
мы 2 с пружинами 3 и рычага буфера 4 с плитой 5, воспринимающей удар.
Для тяжелых слябов следует применять горизонтальную выдачу с помо-
щью машины безударной выдачи (рис. 15.28). Толкатель печи заталкивает
сляб на конец штанги 7, после чего шатунно-рычажный механизм 2 от гид-
ропривода 3 поднимает платформу 4 на 150 мм вместе со штангой. В подня-
том положении штангу откатывают назад по роликам 5. Механизм горизон-
тального перемещения штанги состоит из зубчатой шестерни б, рейки 7,
прикрепленной снизу к штанге, и электропривода 8. Затем кривошипный
механизм опускает платформу, и сляб ложится на рольганг стана. При чист-
ке подины на ось 9 надевают крюк 10, с помощью которого извлекают из
печи фигурные слябы 77, освобождая монолитный под.
У методических толкательных печей с боковой выдачей изделий уста-
навливают выталкиватель (рис. 15.29). Выталкивающая водоохлаждаемая
штанга 7 передвигается по направляющим 2 с помощью тянущих роликов 3,
связанных с приводом 4. Тянущие ролики защищены водоохлаждаемым эк-
раном 5. Конечные положения штанги фиксируются конечными выключате-
Рнс. 15.26. Схема движения закотовкн при выдаче из методической толкательной печи:
1 — заготовка; 2 — рольганг; 3 — буфер
641
Рис. 15.27. Пружинный буфер
лями 6. Толкающее усилие выталкивателя равно 1000 кг, скорость штанги
0,78 м/с.
Схема устройств для загрузки заготовок в методические толкательные
печи с наклонным подом мелкосортных, проволочных и штрипсовых ста-
нов приведена на рис. 15.30.
Пример конструкции задающих роликов приведен на рис. 15.31. Ско-
рость задачи заготовки составляет 1-1,5 м/с. Горизонтальное перемеще-
ние — до 400 мм. Усилие поджатия верхнего валка равно 1000 кг. Усилие
вталкивания заготовки 360 кг.
Рабочая поверхность водоохлаждаемого упора (рис. 15.32) сделана с ук-
лоном в сторону проталкивания заготовок, что гарантирует нужное направ-
ление отскока.
Штанговый толкатель с общим толкающим усилием на штангах 100 т
(рис. 15.33) состоит из водоохлаждаемых штанг 1, укрепленных на рычагах
2 под углом, равным или близким углу наклона пода печи. Рычаги соедине-
ны тягами 3 с коленчатыми приводными валами 4. Ход штанг составляет
500-550 мм. Привод — электрический с трехступенчатым редуктором 5.
642
Рис. 15.28. Машина безударной выдачи
£
Рис. 15.29. Выталкиватель
Рис. 15.30. Схема устройств для загрузки заготовок в методические толкательные печи
мелкосортных, проволочных и штрипсовых станов: 1 — задающие ролики; 2 — штан-
говый толкатель; 3 — водоохлаждаемый упор
Рис. 15.31. Задающие ролики: 1 — направляющий желоб; 2 — нижний ролик; 3 — верх-
ний поджимной ролик; 4 — пружинное устройство; 5 — опора роликов; 6 — привод;
7— ходовое колесо; 8— рельс; 9— фиксирующее устройство
645
Рис. 15.32. Водоохлаждаемый упор: I— упор; 2 — корпус упора; 3 — упорный квадрат;
4 — подводящие и отводящие патрубки для воды
Выдают заготовки из толкательных печей с наклонным подом с помощью
выталкивателя и вытаскивающих роликов, по конструкции аналогичных за-
дающим роликам (см. рис. 15.31). Выталкиватель на рис. 15.34 отличается от
выталкивателя на рис. 15.29 тем, что специальным приводом его можно пере-
мещать вдоль печи на 200-400 мм. Это необходимо, так как в печах такого
типа нет выданного желоба и положение выдаваемой заготовки строго не
фиксировано. Из двух штанг выталкивателя для выдачи металла используют
только одну. Вторая штанга — резервная, ее также используют, надев специ-
альный наконечник, для чистки пода и раздирки сварившихся заготовок.
Во многих случаях заготовки необходимо выдавать по одной с точным
соблюдением ритма выдачи. Пример организации такой выдачи приведен
на рис. 15.35, а. Машина поштучной выдачи заготовок 1 снимает заготовку
с пода печи, кладет ее на внутрипечной консольный рольганг выдачи 2, ко-
торый выдает заготовку из печи и задает в тянущие ролики 3. Механизм ма-
шины (разрез А-А) состоит из двух водоохлаждаемых штанг с захватами на
концах. Верхняя штанга 4 опирается на одну подвижную опору 5, а ее хвос-
товая часть связана с нижней штангой 6 шарниром 7. Нижняя штанга опи-
рается на две подвижные опоры 8, на которых она передвигается в горизон-
тальной плоскости в направляющих 9. В горизонтальном направлении
штанги передвигаются с помощью гидропривода 10 и рычажной системы
11. Нижняя штанга вместе с ее направляющей может поворачиваться вниз
646
Рис. 15.33. Штанговый толкатель
647
£
Рис. 15.34. Выталкиватель с поперечным перемещением штанг: 1 — штанга; 2 — резервная штанга; 3 — наконечник для чистки пода;
4 — приводной ролик; 5 — привод ролика; 6 — поджимной ролик с гидравлическим приводом; 7 — опорный ролик; 8 — направляющий
ролик; 9 — механизм поперечного перемещения штанг; 10 — тележка поперечного перемещения штанг; 11 — подвижная опора
6W
Рис. 15.35. Механизмы для поштучной выдачи заготовок: а - схема механизмов; 6-д — положения захватов при выдаче
вокруг стационарной опоры 12 с помощью гидропривода 13 и рычажной
системы 14. При этом верхняя штанга поворачивается относительно своей
опоры 12 вверх. При выдаче штанги выдвигаются вперед до упора нижней
штанги в заготовку (рис. 15.35, б). Затем нижняя штанга поворачивается
вверх, а верхняя поворачивается вниз, и при этом заготовка оказывается
поднятой и зажатой в захватах (рис. 15.35, в). Штанги с заготовкой останав-
ливаются над рольгангом, и нижняя штанга при повороте укладывает на
него заготовку (рис. 15.35, г). При дальнейшем движении нижняя штанга
выходит из-под заготовки (рис. 15.35, 0), и штанги возвращаются в исход-
ное положение. По ширине печи устанавливают пять пар штанг, приводы
которых связаны валом Механизмы всех пар штанг настроены на одинако-
вый ход Поскольку из-за кривизны заготовки ход штанг может быть раз-
личным, в механизме передвижения каждой пары предусмотрен компенса-
тор в виде фрикционной муфты. Благодаря компенсатору механизм пробук-
совывает с момента упора в заготовку связанных с ним штанг до тех пор,
пока все пары штанг также не упрутся в заготовку.
15.5. Механизм для боковой выдачи рельсов
из печи с роликовым подом
Механизм для боковой выдачи рельсов из печи с роликовым подом
(рис. 15 36) состоит из тележки 4, передвигающейся в сторону печи под дей-
ствием контргруза 5. Когда головка 6 хобота упирается в ближайший рельс, ле-
жащий на роликовом поду /, тележка останавливается (положение II). После
того как все тележки упрутся в рельс, их поднимают вместе с захваченным
рельсом рычажным механизмом подъема 7 и в верхнем положении ///механиз-
мом передвижения 8 отводят в крайнее исходное положение / Опуская тележ-
ки, рельс укладывают на шлеппер 2, который передает рельс на рольганг 3.
15.6. Механизмы для смены роликов,
радиационных и воздухоохлаждаемых труб
Ролики, радиационные и воздухоохлаждаемые трубы устанавливают и
вынимают устройствами, подвешиваемыми на крюках мостового крана.
Устройство для установки и выемки роликов большого диаметра вертикаль-
ных протяжных печей, (рис. 15.37) состоит из жесткой рамы /, по направляю-
щим которой при помощи цепного привода со скоростью около 0,04 м/с пере-
двигается тележка 2 с совком 3. Движение тележки в крайних положениях ог-
раничено путевыми выключателями, установленными на раме /. Пусковое уст-
ройство расположено на переднем конце рамы. При установке ролик на совке
вводят в печь (положение /). Устройство опирается на стойку подшипника. Ро-
лик траверсами и домкратами приподнимают на 30 мм и удаляют устройство.
Затем теми же домкратами устанавливают ролик окончательно. При выемке ро-
ликов все эти операции производят в обратном порядке.
650
A-A
Рис. 15.36. Механизм для боковой выдачи рельсов из печи с роликовым подом
ход\250|
Положение 1
Рис. 15.38. Устройство для установки и выемки роликов малого диаметра
Для выемки и установки роликов небольшого диаметра (печей с роликовым
подом и горизонтальных протяжных печей) применяют специальное устрой-
ство (рис. 15.38). Вилку 1 надевают на цапфу ролика и запирают штырем 2. Ос-
вободив ролик от подшипников и других элементов (кроме подводящих и отво-
дящих водопроводов, через которые воду подают до тех пор, пока ролик не бу-
дет вынут из печи), его вывешивают, передвигая контргруз 3 винтовым меха-
низмом 4 по траверсе 5, и вынимают ролик из печи. При установке ролик выве-
шивают таким же образом и, подключив к нему воду, вводят в печь.
Более компактным является устройство для выемки и установки роликов
печей с роликовым подом и горизонтальных протяжных печей, показанное
на рис. 15.39. В этом устройстве при выемке и установке роликов не нужно
изменять положение контргруза. Однако для того чтобы ввести клещевой
захват устройства в печь, необходимо разобрать значительный участок
кладки вокруг ролика.
652
-«sea
Рис. 15.39. Устройство для установки и выемки роликов печей с роликовым подом и го-
ризонтальных протяжных печей: 1 — скоба; 2 — клещевой захват; 3 — контргруз; 4 —
рычаг управления клещевым захватом; 5 — фиксатор; 6 — петля
Рис. 15.40. Устройство для установки и выемки радиационных, электрорадиациоииых и
воздухоохлаждаемых труб: а — общий вид; б-г — муфты для радиационных, электрора-
диациоииых и воздухоохлаждаемых труб соответственно; 1 — траверса; 2 — передвиж-
ной контргруз; 3 — неподвижный контргруз; 4— подвеска; 5 — винтовой механизм
Устройство для установки и выемки радиационных, элекгрорадиацион-
ных и воздухоохлаждаемых труб (рис. 15.40) состоит из траверсы 1, кото-
рую соединяют с трубой муфтой, приболченной к фланцу трубы. При выем-
ке или установке трубы устройство уравновешивают на кране, смещая кон-
тргруз 2 по направляющим траверсы винтовым механизмом 5.
653
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1 Справочник конструктора печей. — 2-е изд. / Под ред. Грум-Гржимайло Ю В — М -
Л.: ОНТИ НКТП, 1935. — 625 с.
2. Справочник конструктора печей прокатного производства. Т. 1 и 2 / Под ред Тымчака
В М —М,- Металлургия, 1970. —991 с.
3. Расчет нагревательных и термических печей. Справ изд. / Под ред.
Тымчака В М и Гусовского В Л —М.: Металлургия, 1983. — 480 с.
4. Аксельруд Л Г, Сухов И И, Тымчак В М Нагревательные колодцы. — М.: Металлур-
гиздат, 1962. — 236 с.
5 Аптерман В Н, Двейрин Е Г, Тымчак В М Колпаковые печи —М.. Металлургия,
1965. —235 с.
6. Гусовский В Л., Лифшиц А Е, Тымчак В М Газогорелочные устройства и системы
отопления нагревательных и термических печей. — М • Металлургия, 1967. — 262 с
7 Аптерман В Н, Тымчак В М Протяжные печи. — М.. Металлургия, 1969.
— 320 с.
8. Гусовский В Л, Оркин Л Г, Тымчак В. М Методические печи. — М.: Металлургия,
1970,—430 с.
9. Иванова Н И, Перимов А А , Тымчак В М Механизмы печей прокатного производ-
ства. — М.. Машиностроение, 1972. — 224 с
10 Гусовский В Л, Лифшиц А. Е, Тымчак В. М Сожигательные устройства нагреватель-
ных и термических печей: Справочник — М.: Металлургия, 1981. — 272 с.
11 Горелочные устройства промышленных печей и топок (конструкции и технические ха-
рактеристики): Справочник / Винтовкин А А , Ладыгичев М Г, Гусовский В Л, Калинова
ТВ — М. Интермет Инжиниринг, 1999. — 560 с
12. Губинский В И, Лу Чжун-У Теория пламенных печей. — М • Машиностроение, 1995.
— 256 с.
13. Кобахидзе В В Тепловая работа и конструкции печей цветной металлургии
— М МИСиС, 1994. — 355 с.
14. Кривандин В А , Марков Б Л Металлургические печи —М.. Металлургия, 1977 —
464 с.
15. Кривандин В А , Неведомская И Н, Кобахидзе В. В, Белоусов В В и др Металлурги-
ческая теплотехника. Конструкции и работа печей. — М.: Металлургия, 1986. — 592 с.
16. Кривандин В А , Егоров А В Тепловая работа и конструкции печей черной металлур-
гии. — М • Металлургия, 1989.— 462 с
17 Лисиенко В. Г, Волков В В , Маликов Ю. К Улучшение топливоиспользования и управ-
ления теплообменом в металлургических печах. — М.. Металлургия, 1988. — 231 с.
18. Несенчук А. П., Тимошпольский В. И, Трусова И А, Торопов Е. В, Бродский
С. С Промышленные теплотехнологии. Печи и сушила машиностроительного и металлур-
гического производства. — Минск: Вышэйшая школа, 1999. — 238 с.
19. Свенчанский А Д. Электрические промышленные печи. Электрические печн сопротив-
ления. — М.. Энергия, 1975. — 384 с.
20 Аптерман В. Н., Панфилов В С Башенные печи для светлого отжига жести. Сб. “Со-
вершенствование элементов и узлов металлургических печей”. — М.: Металлургия, 1988.
С. 21-26.
21. Аптерман В. Н Ускоренное развитие термических средств — условие повышения кон-
курентоспособности металлопродукции. Сталь, №8. 1992. С. 79-82.
22. Брук В. Д., Аронович Е. М., Пантелеймонова И И, Рыболов А. Л Агрегат для тверде-
ния цементного покрытия чугунных труб. Сб. “Техническое перевооружение печного хо-
зяйства”. — М.: Металлургия, 1991. С. 50-54.
23. Брук В Д, Гусовский В Л., Кривошеин А Д. Состояние и пути совершенствования на-
гревательных печей прокатного производства. Сталь, №8. 1992. С. 74-77.
654
24 Бутылин А С, Попутников А Ф, Столштейн Я Н, Панов В Н. Проходная роликовая
печь для термодиффузионной сварки биметаллических труб. Сб. “Повышение технико-эко-
номических показателей металлургических печей” —М.: Металлургия, 1986. С. 24-28.
25 Воловик И С, Ефремов Ю С, Кошелев А Б Автоматизация печей прокатного произ-
водства. Сб. “Системы регулирования и управления работой металлургических печей”. —
М Металлургия, 1987. С. 4-12.
26 ГолишевЮ Л, Струченевский Б Б Нагревательные печи листовых станов. Сталь, №5.
1974 С 439-442
27. Голишев Ю Л, Панов В Н, Шафаренко 3 М Новые печи с шатающими балками. Сб
“Повышение технико-экономических показателей металлургических печей”. — М.: Метал-
лургия, 1986. С 15-20.
28 Гринблат Д М, Панфилов В С, Тулуевский Н. Ю Повышение эффективности работы
колпаковых печей для отжига рулонов стальной полосы. Сб. “Повышение технического
уровня нагревательных устройств в прокатном производстве заводов черной металлургии”.
— М . Металлургия, 1988. С. 12-17.
29. Гусовский В Л, Кагарлицкий В Г., Калинова Т В , ПинесЛ А. Комбинированная нагре-
вательная печь с шагающим подом и шагающими балками. Сталь, №11. 1995. С. 32-34.
30. Гусовский В Л., Калинова Т В , Пинес Л А , Усачев А Б Современное состояние и со-
вершенствование конструкций методических печей. Сталь, №1 2001. С. 46-50.
31 Жарницкий М Д, Гусовский В Л., Калинова Т В , Пинес Л. А , Аптерман В Н Совре-
менные нагревательные и термические печи Стальпроекта. Сталь, №1. 1999. С. 73-75.
32 Жилкин В С, Кагарлицкий В. Г, Пинес Л А , Рыболов А Л Участок термообработки
бурильных труб цеха высадки концов труб. Сб. “Конструирование и расчет нагревательных
и термических печей” —М.: Металлургия, 1984. С. 16-20.
33. Кагарлицкий В Г, Щербакова Л А , Глинкин В П, Ефимов А Г Печи с шагающими
балками в новых технологических процессах. Сб. “Повышение технико-экономических по-
казателей металлургических печей” —М.: Металлургия, 1986. С. 20-24.
34. Кагарлицкий В Г, Глинкин В П Печь с шагающими балками для отпуска насосно-ком-
прессорных труб на Синарском трубном заводе Сб “Техническое перевооружение печного
хозяйства”. — М Металлургия, 1991. С. 39-41.
35 Каплан Е Л, Спивак А Л Проектирование, изготовление и эксплуатация оборудова-
ния нагревательных и термических печей. Сб. “Конструирование и расчет нагревательных
и термических печей”. — М : Металлургия, 1984. С. 9-11.
36. Каплунова Л П, Шутов А П, Юделевич Л. А., Глинкин В П Печь с шагающим подом
для нагрева заготовок из цветного металла и его сплавов. Сб. “Конструирование и расчет
нагревательных и термических печей”. — М.: Металлургия, 1984. С. 11-14.
37 Кривошеий А Д, Оркин Л Г Тенденции развития и анализ состояния нагревательных
печей прокатного производства. Сб. “Совершенствование систем отопления и повышение
тепловой эффективности металлургических печей”. — М.: Металлургия, 1984. С. 7-15.
38. Кривошеин А Д, Оркин Л. Г Основные тенденции развития конструкций и пути рекон-
струкции нагревательных печей прокатного производства. С б “Повышение технического
уровня нагревательных устройств в прокатном производстве заводов черной металлургии”
— М Металлургия, 1988 С 4-9.
39 Кустарев В Д, Кужеватова О В , Казакова Н В Проходная конвейерная печь для
термообработки литых чугунных труб Сб. “Повышение технико-экономических показате-
лей металлургических печей”. — М . Металлургия, 1986. С 28-30
40 Лифшиц А А Применение микропроцессоров в системах автоматики теплового режи-
ма Сб. “Техническое перевооружение печного хозяйства” — М . Металлургия, 1991.
С 54-56
41. Малышев Б В, Паперно М Е, Фрудкин А М, Девятко В И Протяжные печи для не-
прерывного отжига трансформаторной стали. Сталь, №5 1974. С. 456-460.
655
42. Малышев Б. В., Обушков В. В. Проходные печи для термической обработки прутков и
бунтов. Сталь, №5. 1974. С. 475-477.
43. Огинский М. И. Совершенствование протяжных печей непрерывных агрегатов горячего
цинкования и алюминирования стальной полосы. Сб. “Повышение технического уровня на-
гревательных устройств в прокатном производстве заводов черной металлургии”. — М.:
Металлургия, 1988. С. 10-12.
44. Оркин Л. Г. Нагревательные печи крупно- и среднесортных станов. Сталь, №5. 1974.
С. 443—445.
45. Панфилов В. С., Тулуевский Н. Ю. Реконструкция и расширение отделения колпаковых
печей ЦХП Череповецкого металлургического комбината. Сб. “Техническое перевооруже-
ние печного хозяйства”. — М.: Металлургия, 1991. С. 41-50.
46. Перимов А. А. Становление и развитие печного хозяйства черной металлургии. Сб.
“Конструирование и расчет нагревательных и термических печей”. М.: Металлургия, 1984.
С. 4-8.
47. Пинес Л. А., Спивак Э. И. Развитие конструкций печей непрерывных мелкосортных и
проволочных станов. Сталь, №5. 1974. С. 446-449.
48. Похилевич А. Н., Пинес Л. А., Звонов В. М., Щербакова Л. А. и др. Печь с шагающим по-
дом и сводовым отоплением для нагрева заготовок перед прокаткой на мелкосортном стане.
Сб.: “Проектирование металлургических печей”. — М.: Металлургия, № 8. 1981. С. 9-17.
49. Рыболов А. Л., Кустарев В. Д., Панов В. Н., Ковалев Г. С. Проходная конвейерная печь
для термообработки литых чугунных труб. Сб. “Совершенствование элементов и узлов ме-
таллургических печей”. — М.: Металлургия, 1988. С. 17-21.
50. Спивак А. Л., Острый Л. Ш. Опыт проектирования и эксплуатации оборудования печей
с шагающими балками. Сб. “Совершенствование конструкций металлургических печей”.
— М.: Металлургия, 1982. С. 27-34.
51. Стоянов Ю. И. Применение новых эффективных огнеупорных материалов в футеров-
ках металлургических печей. Сб. “Повышение технического уровня нагревательных уст-
ройств в прокатном производстве заводов черной металлургии”. — М.: Металлургия, 1988.
С. 28-32.
52. Стоянов Ю. И. Проблемы производства новых видов огнеупоров и их применение в
футеровках нагревательных и термических печей. Сталь, №8. 1992. С. 82-85.
53. Струченевский Б. Б. Совершенствование отечественных печей с шагающими балками
для нагрева слябов. Сб. “Экономия топлива в металлургических печах”. — М.: Металлур-
гия, 1981. С. 16-23.
54. Усачев А. Б., Гусовский В. Л., Чайкин Б. С. Новые направления в проектировании печ-
ных агрегатов для металлургии. Сталь, №10. 1997. С. 1-3.
55. Шутов А. П., Снеткова И. С., Артемьев А. В., Ларина Л. В. Термические печи различ-
ных типов в поточных автоматических линиях по производству газовых автомобильных
баллонов. Сб. “Техническое перевооружение печного хозяйства”. — М.: Металлургия,
1991. С. 33-38.