Параметры теплового режима

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

“Тепловые расчёты кольцевой печи с вращающимся подом”

По дисциплине:

“Теплотехника”

Вариант №4

Магнитогорск

2005 г.

Оглавление

1.Введение. 3

2.ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.. 4

3.Исходные данные. 17

4.Расчёт горения топлива. 18

5.Расчёт времени нагрева металла. 22

7.Тепловой баланс. 31

8. Расчёт рекуператора. 37

9. Выбор горелок. 43

10.Аэродинамический расчёт дымового тракта . 45

Список литературы.. 55

Введение

Высокая производительность прокатных и трубопрокатных станов и хорошее качество готовой продукции возможно только при наличии мощных нагревательных печей, хорошо подогревающих металл с минимальным окислением и обезуглероживанием.

Данныё условия полностью выполняются при использовании кольцевых печей, которые состоят из вращающегося пода и неподвижной части, представляющей собой кольцевой канал, перекрытый сводом.

Зазоры между подвижной и неподвижной частями печи перекрыты песочными затворами. Горелки для отопления печи установлены как в наружной, так и во внутренней стене кольцевого рабочего пространства.

Дымовые газы удаляются из печи или только через крайний дымоотбор, расположенный у окна загрузки, или же через дополни-тельно включённые промежуточные дымоотборы, располо-женные по длине кольцевого рабочего пространства печи.

При этом заготовки в кольцевой печи нагреваются, соответст-венно, или по методическому или же по камерному режиму.

Загрузочный и разгрузочный механизмы только кладут заготовку по на подину и снимают с неё, не передвигая по подине. Поэтому после поступления из печи из печи нагретой нагретой заготовки подина остаётся чистой, что способствует минимальному её износу.

При нагреве металла в печи с вращающимся подом заготовки, положенные на под при загрузке, сохраняют своё первоначальное положение в течении всего периода нагрева, т.е. отсутствует кантование их. В данном случае имеет место перемещения самого пода с лежащими на нём заготовками. Это способствует сохранению первоначально образовавшегося на поверхности на поверхности металла слоя окалины.

 В случае же нагрева трубной заготовки в методических перекатных печах, вследствие перекатывания заготовки по длине, первичный слой окалины ссыпается, в результате чего обнажается чистая поверхность металла, которая вновь окисляется, что сопровождается увеличением угара металла в печи. В итоге угар металла при нагреве в печи с вращающимся подом значительно уменьшается по сравнению с угаром при нагреве в ролевой печи.

Сокращение количества рабочих окон, горизонтальное положение пода, возможность точного регулирования температур в печи по зонам (в условиях позонного подвода тепла) при одновременном понижении температуры в зоне томления, перед выдачей, также способствуют значительному уменьшению угара металла трубной заготовки в печах с кольцевым вращающимся подом по сравнению с угаром в ролевых печах.

Имеющиеся в кольцевых печах отверстия смотровых и рабочих окон по сравнению с печным объёмом ничтожно малы. Это облегчает борьбу с подсосом воздуха внутрь печи и позволяет работать при положительном давлении, с точно отрегулированной пропорцией газа и воздуха для поддержания в печи атмосферы, создающей наиболее благоприятные условия нагрева заготовок (минимальное их окисление и обезуглероживание).

Кольцевая печь является автоматизированным агрегатом, обеспе-чивающим равномерный нагрев трубной или другой заготовки до заранее заданной температуры в количестве соответствующем производительности обслуживаемого трубопрокатного или колесопрока-тного стана. Нагреваемые заготовки укладывают на поду печи с промежутками, что обеспечивает равномерный прогрев металла по длине и сечению.

Кольцевые печи современной конструкции обеспечивают:

· Бесперебойное снабжение трубопрокатного или колесопрокатного стана нагретым металлом при любых колебаниях производительности стана;

· Высокий коэффициент полезного действия печи и низкий расход топлива при проектной производительности печи;

· Возможность применения низкокалорийного топлива;

· Повышения качества готовых изделий;

· Легко управляемое автоматизированное позоное отопление печи.

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

В колесопрокатном цехе трубопрокатного завода им. К. Либкнехта предусмотрена последовательная схема нагрева колесных заготовок в двух кольцевых печах диам. 30 м [1]. Металл нагревают в печи 1 до  и догревают до температуры прокатки в печи 2. Реализация температурного режима по зонам  I-V печи 2 обеспечивает нагрев всего сортамента заготовок до необходимого температуры с перепадом по сечению  за 3-3,5 ч (Рисунок 1). Производительность участка составляет 80-100 заготовок в час. Максималная часовая производительность колесопрокатной линии достигает 125 колёс, поэтому в периоды длительной интенсивной работы стана (более 1,5-2 ч) температурный перепад по сечению выдаваемой из печи 2 заготовки составляет .

Зоны печи

Рис.1. графики температурного режима нагрева заготовок в кольцевой печи 2: сплошная линия — при четырёхрядном посаде заготовок, штриховая — при пятирядном, цифры у кривых — номера термопар

Сокращение времени нагрева металла до 2,3-2,7 ч компенсируется интенсификацией теплообмена путём повышения температуры в зонах на  для обеспечения заданного температурного перепада. При этом образуется трудноотделяемая окалина, которая вызывает необходимость дополнительной обточки колёс. Кроме этого, это сопряжено с увеличением расхода топлива.

Для исключения влияния указанных факторов на работу системы печи — стан и для повышения производительности кольцевых печей внедрена пятирядная схема посадки заготовок. Поскольку существует график изменения температуры металла при четырёхрядном посаде и длительности нагрева 3-3,5 ч обеспечивает необходимый нагрев заготовок то, то, учитывая неизменность теплофизических свойств нагреваемого металла, задача поиска распределения температур по длине печи сводилась к обеспечению постоянства температуры поверхности заготовок в сечении печи i ( T .) при четырех-(/=4) и пятирядном (/==5) посаде. Достаточным условием этого является равенство удельных тепловых потоков по зонам печи для различных схем заготовок.

Таблица 1

Параметры теплового режима

Зоны печи