Печи для термической обработки сортового проката

Для отжига сортового проката чаще всего применяют садочные печи: с выкатным подом и с загрузочной машиной (с внешней механизацией). Кроме того, иногда применяют колпаковые печи с радиационными трубами или без них с использованием защитной атмосферы. Для нормализации применяют проходные печи: с шагающим подом, конвейер­ные и роликовые.

Садочные печи. Некоторое время наиболее были рас­пространены печи с выдвижным подом (рис. 138). В этой печи металл загружают при помощи подвижной тележки и нагревают вместе с печью. Масса садки печей с выдвижным подом меняется в очень широких пределах и состав­ляет около 2 т/м² площади пода. Печь обычно отаплива­ют газообразным топливом, для этого предусмотрено два ряда горелок, расположенных в шахматном порядке. Ды­мовые газы удаляются в боров через шесть отводящих ка­налов, расположенных попарно в середине и по концам печи. Специфическим недостатком печей с выкатным подом является то, что при выкатывании подины теряется тепло.

С целью устранения этого недостатка для отжига сор­тового проката применяют печи с механизированной за­грузкой (см. рис. 137). Печь оборудована подподовыми топками, чаще всего ее отапливают смесью коксового и до­менного газов с теплотой сгорания 7500 – 8300 кДж/м³ при помощи горелок типа «труба в трубе».

Характер движения газов в рабочем пространстве оп­ределяется наличием подподовых топок. Для удаления ды­мовых газов из рабочего пространства печи в стенках вы­полнены специальные каналы, расположенные на уровне пода печи, что обеспечивает удовлетворительный нагрев низа садки. Масса садки печей составляет 15 – 20 т. Металл загружают в печь при помощи специальной машины. От­жигу в рассматриваемых печах обычно подвергают круглые заготовки диаметром 30 – 60 мм или квадратные сечением 120 – 180 мм. Между отдельными пакетами металла поме­щают специальные прокладки, что способствует циркуляции газов внутри садки и повышает равномерность нагре­ва. В печах с механизированной загрузкой применяют изотермический отжиг с нагревом металла до 780°С и охлаждением до 650°С с выдержкой при этой температуре.

В садочных печах, как в печах периодического дейст­вия, значительное количество тепла тратится на нагрев кладки. Для таких печей характерно, что на нагрев метал­ла расходуется 17 – 18% тепла, унос с продуктами сгорания составляет 54 – 56% и потери кладкой обычно равны 18 – 19 %. Иначе говоря, тепло, теряемое кладкой, равнове­лико полезному расходу тепла.

Футеровку садочных термических печей выполняют обычно двухслойной: внутренний слой из шамота класса Б, наружный — из теплоизоляционного диатомитового кир­пича.

Поскольку садочные печи имеют переменный во време­ни температурный режим, тепловой расчет таких печей выполняют на весь цикл работы, а не на 1 ч, как это дела­ют для печей постоянного действия.

Садочным печам присущи следующие серьезные недо­статки:

а) непостоянный во времени температурный режим, отрицательно сказывающийся на равномерности нагрева металла;

б) высокий удельный расход топлива, вызванный периодическим нагревом кладки печи;

в) сложность автоматического регулирования теплового режима печи;

г) непригодность для высокопроизводительного поточ­но-массового производства.

Однако эти печи пока являются наиболее приемлемыми агрегатами для выполнения таких операций термообработ­ки, которые связаны со значительными выдержками и за­медленным охлаждением. Садочные печи также пригодны для термохимической обработки металла.

Проходные печи. Применение проходных печей позво­ляет обеспечить более совершенный метод нагрева метал­ла. Для термической обработки сортового проката приме­няют непрерывные (постоянного действия) печи прямого нагрева трех конструкций: с шагающим подом, с роликовым подом и конвейерные.

В печах с шагающим подом, применяемых для терми­ческой обработки, температура по длине печи чаще всего постоянная. В печах для нормализации иногда предусмат­ривают по длине две зоны: нагрева до 900°С и охлажде­ния до 300 – 400°С. Обычно температура печи составляет около 1000 – 1050°С. Металл нагревается до 900 – 950°С. Печи отапливают холодным газообразным топливом. Горел­ки расположены равномерно по всей длине, дымовые газы удаляются из печи под зонт через рабочие окна и специ­альные в своде каналы. Печи с шагающим подом, предна­значенные для термообработки, обеспечивают удельную производительность около 400 – 450 кг/(м²× ч) при удель­ном расходе тепла около 2100 кДж/кг.

Наиболее широкое распространение для термической обработки приобретают печи с роликовым подом, подроб­но рассмотренные в следующем разделе.