XVI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2024

В методической печи металлические заготовки последовательно прогреваются и проходят через три зоны нагрева: методическую, сварочную и томильную.

Методическая зона представляет собой участок, где металл медленно прогревается перед переходом в более высокие температурные зоны. Предварительный нагрев металла необходим для снижения термического напряжения. Обычно в методической зоне температура металла повышается от 0 до 550°C, а в зоне высоких температур достигает 1300-1400°C.

Сварочная зона представляет собой область высоких температур, где поверхность металла быстро прогревается до конечной температуры, обычно составляющей 1150-1250°C. Для обеспечения интенсивного прогрева металла до этой температуры необходимо поддерживать температуру на 150-250°C выше.

Томильная зона представляет собой участок, где происходит выравнивание температуры по всему сечению металла. Это необходимо для предотвращения больших перепадов температур внутри металла, вызванных неравномерным прогревом в предыдущих зонах.

Все зоны, за исключением методической, оснащены инжекционными горелками для сжигания топлива. Процесс прогрева заготовок происходит постепенно: сначала они проходят через неотапливаемую методическую зону, затем через сварочные и томильную зоны, перемещаясь в направлении дымовых газов. В результате теплообмена дымовые газы передают часть своей теплоты заготовкам, что позволяет эффективно использовать тепловую энергию.

Методические печи могут осуществлять односторонний или двусторонний прогрев металла. Односторонний прогрев происходит только сверху, но для ускорения процесса в методических печах также применяется нижний обогрев заготовок, который обеспечивается специальной камерой с собственной системой отопления вдоль сварочной и методической зон.

Наиболее распространены следующие типы методических печей:

Толкательная печь-методическая печь, в которой для перемещения заготовок вдоль печи используется специальное устройство-толкатель.

Печи с шагающим подом – методическая печь, в которой для перемещения заготовок используются подвижные (шагающие) балки, которые перекладывают заготовке по мере их продвижения через печь. Благодаря этому происходит равномерный нагрев крупных заготовок.

Конвейерные печь-методическая печь, в которой для перемещения заготовок используется конвейер для непрерывной подачи заготовок.

Кольцевая печь-методическая печь, в которой для перемещения заготовок используется вращательный под печи.

Рассмотрим общий вид методической печи (рисунок 1.). Толкатель - 2 перемещает нагреваемый металл - 1 по водоохлаждаемым трубам - 3. Топливо сжигается с помощью горелок - 4, которые находятся над и под поверхностью металла. Дымовые газы движутся вдоль рабочего пространства печи в направлении, которое противоположно направлению металла, т.е. противотоком. Через дымовые каналы - 5 продукты сгорания удаляются в боров 6 и из него через рекуператор - 7 и дымовую трубу - 8 в атмосферу.

Рисунок 1. Общий вид методической печи.

Основными контролируемыми параметрами в печи являются:

1)Температура в методической, сварочной, томильной зоне;

2)Температура дымовых газов в борове, до и после рекуператоров;

3)Температура нагретого воздуха;

4)Температура топлива;

5)Расход газа, воздуха, подаваемого в печь;

6)Разряжение в борове, в нескольких точках дымового тракта и перед трубой;

Методические нагревательные печи обеспечивают более высокий коэффициент полезного действия и коэффициент использования топлива в рабочем пространстве, которые достигаются за счет присутствия методической зоны. Если в камерной печи при нагреве металла температура уходящих газов составляет 1350-1400 ^⁰С, то в методической печи эта температура будет 850-950 ^⁰С. Из-за этого коэффициент полезного действия методических печей может достигать 40-45%.

Список используемых источников

1. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: Справочник. – Кн. 1 /Под общ. ред. В.А. Григорьева, В.М. Зорина. – М.: Энергоатомиздат, 1991.

2. Мастрюков Б.С. Теплотехнические расчёты промышленных печей. – М.: Металлургия. 1972.

3. Тимошпольский В.И., Несенчук А.П., Трусова И.А. Промышленные теплотехнологии. – Кн. 3. – Мн.: Высшая школа, 1998.