Печи непрерывного действия

Из большого числа разновидностей печей сопротивле­ния непрерывного действия в черной металлургии нашли применение печи с роликовым подом (используемые для термической обработки толстого листа, прутков, труб и сортового проката, а также бунтов проволоки и рулонов) протяжные печи (используемые для термической обработ­ки жести, полосы из углеродистой стали, электротехничес­кой стали и др.).

Печи сопротивления с роликовым подом отличаются от рассмотренных в гл. VIII, § 5 топливных печей с ролико­вым подом (см. рис. 140, 141) в основном тем, что вместо горелок на их стенах и на своде устанавливаются электри­ческие нагреватели сопротивления. При нагреве металла в защитной атмосфере (например при светлом отжиге шари­коподшипниковых заготовок в виде труб, бунтов проволо­ки и т.п.), печи с роликовым подом оборудуются загру­зочной и разгрузочной шлюзовыми камерами. После за­грузки изделий в загрузочную камеру из нее откачивается воздух, а после этого камера заполняется инертным газом или специальной атмосферой. Затем производится переда­ча металла в камеры нагрева и выдержки. Шлюзование металла в загрузочной и разгрузочной камерах нарушает непрерывность движения изделий в печи. В связи с этим время цикла термообработки и, соответственно размеры печи при ее заданной производительности определяются не только требуемой длительностью нагрева, выдержки и ох­лаждения металла в рабочей камере печи, но и временем пребывания металла в шлюзовых камерах.

Ролики, работающие в тяжелых условиях, выполняют обычно из хромоникелевых жаропрочных сталей. Расстояние между роликами обусловлено видом нагреваемых из­делий; при нагреве коротких изделий оно составляет 1 – 2 диаметра ролика, а в печах для нагрева длинных изделий может быть доведено до 3 – 4 диаметров ролика, за исклю­чением нагрева тонких листов или труб, когда возможно западание переднего торца нагреваемых изделий между роликами. Привод печного рольганга чаще всего выполня­ется групповым с помощью приводной цепи, звездочек, ре­дуктора и электродвигателя. Подшипниковые узлы роликов (обычно охлаждаемые) оборудуются газоплотными короб­ками, в которые подается та же атмосфера, что и в рабо­чую камеру печи с тем, чтобы исключить образование в них газовоздушной смеси.

Удельный расход электроэнергии в роликовых нагре­вательных печах сопротивления колеблется в зависимости от вида термообработки и от производительности печи в пределах от 2750 до 4400 кДж/кг (0,75 – 1,2 кВт×ч/кг).

Протяжные печи сопротивления. Протяжные печи со­противления косвенного действия, применяемые, как отме­чалось выше, для термической обработки стальной полосы различного назначения и разной толщины, выполняются либо горизонтальными, либо вертикальными — башенного типа. В тех и других печах поддерживается неизменный во времени температурный режим, и лента, проходя по­следовательно через зоны нагрева, выдержки и регулиру­емого охлаждения, подвергается термической обработке по заданной технологии.

Протяжные горизонтальные печи представ­ляют собой футерованные камеры, длина которых достига­ет нескольких десятков метров. Эти камеры снабжены роликовыми опорами для протягиваемой через них ленты, затворами в местах входа и выхода металла и электриче­скими нагревателями сопротивления, устанавливаемыми обычно на своде и на поду. Поперечное сечение камеры нагрева горизонтальной протяжной печи показано на рис. 164. Поддерживающие ленту ролики имеют водоохлаждае-мые подшипниковые узлы и приводятся во вращение с по­мощью цепного привода. В случае работы такой печи с за­щитной атмосферой повышенные требования предъявляют­ся к кожуху, который должен обеспечивать газоплотность и поэтому выполняется цельносварным.

Расстояние между опорными роликами в протяжных печах составляет 0,5 – 1,4 м в разных камерах. В зоне ох­лаждения устанавливаются трубы, охлаждаемые продуваемым через них воздухом или водой. Скорость движения ленты достигает в этих печах 4 м/с, производительность до 30 т/ч, удельный расход электроэнергии при отжиге электротехнической стали (не учитывая ее расход на при­воды) около 915 кДж/кг (0,25 кВт×ч/кг).

Повышение производительности горизонтальных про­тяжных печей ограничено возможностями увеличения их длины. Поэтому высокопроизводительные протяжные печи выполняют с вертикальным ходом ленты, которая в процес­се нагрева многократно меняет направление своего движе­ния, обегая ряд роликов. Такие печи получили название башенных.

Башенные печи состоят обычно из трех секций: входной, печной и выходной. В печной секции полоса дви­жется непрерывно с постоянной скоростью, достигающей 10 м/с. Входная и выходная секции отделены от печной петлевыми башнями, в которых накапливается запас по­лосы на те моменты ее остановки, когда осуществляется сварка полосы (во входной секции) или ее разрезание и смотка в рулоны (в выходной) с тем, чтобы обеспечить не­прерывное движение металла в печной секции.

Печная секция состоит из четырех камер: нагрева, выдержки, замедленного и быстрого охлаждения (рис. 165). В камере нагрева металл нагревается до 670 – 820°С (в зависимости от марки стали и режима обработки).

Эта камера обогревается с помощью зигзагообразных элементов сопротивления, размещенных на ее стенках. Температура в камере нагрева составляет около 900°С и время нагрева ленты толщиной 0,2 – 0,3 мм при этом около 15 – 20 с. Лента движется в этой камере последова­тельно через 6 – 12 проходов, вмещающих 100 – 200 м по­лосы.

Следующая по ходу металла — камера выдержки, тем­пература в которой поддерживается около 700°С с помо­щью таких же нагревателей. Металл находится в ней в течение 10 – 20 с (камера вмещает 120 – 170 м полосы), а затем попадает в зону замедленного охлаждения, где осты­вает до 450 – 500°С в течение 15 – 25 с. Эта камера, вме­щающая около 100 – 130 м полосы, снабжена как нагрева­тельными элементами сопротивления (включаемыми при ее разогреве и остановках печи), так и воздухоохлаждаемыми трубами, отводящими тепло от металла при работе печи. Последняя по ходу ленты — камера ускоренного охлаждения, где металл остывает до температуры выдачи его из печи (около 50°С). Ускоренное охлаждение осуществля­ется либо путем установки в этой камере водоохлаждаемых труб и вентиляторов для более интенсивного перемешивания защитного газа, либо посредством обдува поверх­ности ленты струями защитного газа, охлаждаемого в отдельных водяных холодильниках.

В качестве защитного газа используется азотно-водородная смесь. Скорость движения полосы в печной секции башенного агрегата составляет от 2 до 10 м/с, а его произ­водительность от 25 до 60 т/ч. Общая длина полосы, нахо­дящейся единовременно в печи, 600 – 1200 м.

Кроме светлого отжига жести и полосы из электротех­нической стали, башенные печи с защитной атмосферой при­меняют для термической обработки (в основном светлой закалки) полосы из нержавеющей стали толщиной 0,08 – 0,3 мм. Полосу нагревают до 1100 – 1150°С, поддерживая в камере нагрева температуру 1300 – 1350°С. Скорость дви­жения полосы в этих печах достигает 20 – 30 м/с, производительность до 10 т/ч. В качестве защитной атмосферы применяют диссоциированный аммиак или чистый водо­род, которые подвергаются сушке.