Нагревательные печи в кузнечных цехах
Введение.
Нагревательные печи в кузнечных цехах используют для нагрева под пластическую деформацию и под термическую обработку. Нагревательные печи для нагрева заготовок, слитков или блюмсов из черных и цветных металлов под ковку, прессование, штамповку, высадку, гибка и печи для термической обработки деталей, улучшающей их свойства, работают при 150-1300 С. Требования, к нагревательным современным печам:
1)обеспечение необходимой температуры и заданного режима нагрева;
2)высокая тепловая экономичность с полным сжиганием топлива и максимальным к.п.д.;
3)простота конструкции и минимальные габаритные размеры, обеспечивающие нагрев большого ассортимента изделий при различных режимах и с высокой производительностью;
4)механизация и автоматизация загрузки и выгрузки изделий, а также их продвижение в печи, что увеличивает её производительность, облегчает обслуживание и позволяет устанавливать в общем производственном потоке цеха или в поточных автоматических линиях;
5)автоматическое регулирование теплового режима, обеспечивающее более точное соблюдение заданного режима по сравнению с ручным регулированием; В результате этого повышается качество нагреваемых изделий;
6)удобство обслуживания при эксплуатациях и ремонтах;
7)возможность применения защитной контролируемой атмосферы для получения без окислительного нагрева метала.
Всем этим требованиям в первую очередь удовлетворяют электрические и газовые печи, работающие на природном газе и получающие преимущественное применение в кузнечно-термических печах. При нагреве стали под пластическую деформацию температура печи должна быть не ниже 1250 С. В кузнечных печах эту температуру наиболее просто достигнуть при использовании высоко калорийного топлива с высокой теоретической температурой горения.
Для получения рабочей температуры 1200-1250 С теоретическая температура горения топлива должна быть для камерных и щелевых печей не ниже 1850 С, для методических толкательных – не ниже 1700С,Такие температуры можно получить и при сжигании низкокалорийного топлива, используя для горения подогретый воздух.
В печах с интенсивной циркуляцией газов изделия нагреваются равномерно. Более высокие требования по равномерности нагрева предъявляют к печам для нагрева изделий и заготовок из лёгких сплавов и к термическим печам. В этих случаях максимальная разность температур в различных точках изделия не должна превышать 10С. Перепад температур определяют термопарами, помещёнными в нескольких точках нагреваемого изделия. Чем совершеннее конструкция печи, тем меньше перепад.
1 Назначение и принцип работы печи
Назначение и область применения. Печи нагревательные камерные с выдвижным подом применяются для нагрева слитков или крупных заготовок под ковку с конечной температурой нагрева 1100 – 1300 С. Загрузка на под и съем заготовок с пода осуществляются с помощью средств цеховой механизации (обычно мостовыми кранами).
Производительность печей может изменяться в зависимости от марки стали, размеров заготовок или слитков, вида топлива и должна уточняться в каждом конкретном случае.
Состав установки печи. В комплект установки печи входят рельсовые пути как в печи, так и внешние, механизмы выкатки пода и подъема заслонок, а также приборы теплового контроля и автоматики.
Основные технические решения. Печи этого типа отапливаются природным газом или жидким нефтяным топливом (мазутом), сжигаемым с помощью типовых горелок или форсунок. Применение для печей с выдвижным подом газовых горелок среднего давления (инжекционных) не рекомендуется.
Для подогрева воздуха, идущего на горение, печи этого типа оборудуются рекуператорами (трубчатыми, игольчатыми или радиационными).
Продукты горения отводятся в боров и дымовую трубу или вверх под зонт и далее в систему цеховых дымопроводов.
Тепловой режим и режим давлений в печах поддерживаются автоматически.
Кладка печей выполняется из шамотного, шамотного легковесного, диатомового и глиняного (красного) кирпича и заключается в сварной металлический каркас с обшивкой из листовой стали. Печи устанавливаются на специальный фундамент, общий для печи и для рельсовых путей выдвижного пода (внутри печи и вне ее).
В фундаменте предусматриваются приямки для размещения механизмов выкатки пода и для механизмов подъема заслонки.
Подины печей состоят из рамы, сваренной из проката, литой гарнитуры и футеровки из шамотного нормального и легковесного кирпича. Рама подины перемещается на цепях катков.
Механизмы выкатки пода применяются с рейками цевочного типа. В качестве механизмов подъема заслонок используются типизированные электрические лебедки или гидравлические подъемники.
Расположение механизмов может быть как правым, так и левым.
В случае необходимости выкатки пода на трансбордер подина устанавливается на колесах и выкатки ее осуществляется с помощью механизма трансбордера.
Рисунок 1 Печь с выкатным подом
1- Путь роликовый;
2- Механизм выкатного пода;
3- Под выкатной;
4- Дверце;
5- Механизм подъема дверцы;
6- Каркас;
7- Футеровка;
8- Горелка;
9- Дымоход;
10- Рекуператор;
11- Дымоход.
2 Расчет горения топлива
2.1 Расчет количества воздуха
Печь отапливается природным газом месторождение “Елшанское” при n = 1,07
Состав газа
Таблица 1.1
|
СН4 |
С2Н6 |
С2Н8 |
С4Н10 |
N2 |
СО2 |
|
93,7 |
0,7 |
0,6 |
0,6 |
4,4 |
- |
Химические реакции горения
СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О
С2Н6 + 3,5О2 = 2СО2 + 3Н2О
С2Н8 + 4О2 = 2СО2 + 4Н2О
С4Н10 + 6,5О2 = 4СО2 + 5Н2О
N2т N2п.г.
Расчет ведем на 100м3 газа.
2.2 Расчет количества и состава продуктов горения
Таблица1.2 Расчет горения топлива
|
Топливо |
Воздух,м3 |
Продукты горения,м3 |
||||||||
|
Составляющие |
Содержание,% |
Количество,м3 |
О2 |
N2 |
Всего |
СО2 |
Н2О |
О2 |
N2 |
Всего |
|
СН4 |
93,7 |
93,7 |
187,4 |
196,15*3,76 = 737,52 |
196,15+737,52 = 933,67 |
93,7 |
187,4 |
- |
737,52+4,4 = 741,92 |
98,7+194,9+741,92 = 1035,52 |
|
С2Н6 |
0,7 |
0,7 |
2,45 |
1,4 |
2,1 |
- |
||||
|
С2Н8 |
0,6 |
0,6 |
2,4 |
1,2 |
2,4 |
- |
||||
|
С4Н10 |
0,6 |
0,6 |
3,9 |
2,4 |
3 |
- |
||||
|
N2 |
4,4 |
4,4 |
- |
- |
- |
- |
||||
|
СО2 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
||||
|
|
100 |
100 |
196,15 |
737,52 |
933,67 |
98,7 |
194,9 |
- |
741,92 |
1035,52 |
|
Коэффициент расхода воздуха,n |
n = 1,0 состав,% |
21 |
79 |
100 |
9,53 |
18,82 |
- |
71,65 |
100,00 |
|
|
n = 1,07 количества,% |
209,88 |
789,15 |
999,02 |
98,7 |
194,9 |
13,73 |
793,55 |
1100,88 |
||
|
n = 1,07 состав,% |
21 |
79 |
100 |
8,97 |
17,70 |
1,22 |
72,11 |
100,00 |
||
