RU2431794C1 - Furnace for thermal treatment of large size items - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy. ^ SUBSTANCE: furnace for thermal treatment of large size items consists of working chamber with pulse burners, of system supplying gaseous fuel and air with fans and controlled zone gas and air T-valves, and of smoke duct. The working chamber is equipped with a movable insulated partition with ratio of its volume (m3) to weight of load (t) as 2-3. Pulse burners of each zone are independently connected with systems of gas-air supply. Orifices for withdrawal of combustion products are made in an upper section of side walls of the working chamber. The said partition travels in lengthwise direction along the working chamber at a step multiple to length of a zone. ^ EFFECT: reduced specific flow rate of gas and exhausts of foul and greenhouse gases in atmosphere due to reduced heat losses caused with exhaust gases and for accumulation and furnace walling. ^ 2 dwg

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к газовым печам для термической обработки крупногабаритных изделий, например заготовок валков прокатных станов с широким диапазоном размеров и масс садок.The invention relates to metallurgy, in particular to gas furnaces for heat treatment of large-sized products, for example blanks rolls of rolling mills with a wide range of sizes and masses of cages.

Известна газовая печь для термической обработки крупногабаритных изделий, содержащая рабочую камеру с импульсными горелками, систему подачи газообразного топлива и воздуха с вентиляторами и регулирующими зонными газовыми и воздушными клапанами, дымоотводящую систему [1].Known gas furnace for heat treatment of large products, containing a working chamber with pulse burners, a gaseous fuel and air supply system with fans and control zone gas and air valves, a flue system [1].

Недостатком известной печи является повышенный удельный расход топлива, который обусловлен импульсным режимом работы горелок. В период отключения горелок всех зон на уровне пода печи создается отрицательное давление, в результате чего происходит подсос холодного воздуха в рабочее пространство печи.A disadvantage of the known furnace is the increased specific fuel consumption, which is due to the pulse mode of operation of the burners. During the shutdown period of the burners of all zones, a negative pressure is created at the furnace hearth level, as a result of which cold air is sucked into the furnace working space.

Наиболее близкой, принятой за прототип, является газовая печь для термической обработки крупногабаритных изделий, содержащая рабочую камеру с импульсными горелками, систему подачи газообразного топлива и воздуха с вентиляторами и регулирующими зонными газовыми и воздушными со сбросным отверстием клапанами, дымовой тракт, который в нижней его части соединен трубопроводом с отверстиями трехходовых воздушных клапанов [2].The closest adopted for the prototype is a gas furnace for heat treatment of large-sized products, containing a working chamber with pulse burners, a gaseous fuel and air supply system with fans and gas and air regulating zone valves with an exhaust hole, a smoke path in its lower part connected by a pipeline to the holes of three-way air valves [2].

Недостатком прототипа является повышенный удельный расход топлива, выброс вредных веществ в атмосферу при термической обработке садки заготовок с массой, меньшей номинально массы садки.The disadvantage of the prototype is the increased specific fuel consumption, the emission of harmful substances into the atmosphere during heat treatment of the charge of workpieces with a mass less than the nominal weight of the charge.

В условиях, например, атомного, котельного, нефтехимического производств масса садок изделий (заготовок) переменна, так как термически обрабатываются как изделие в целом, так и составляющие его заготовки и сборочные узлы.Under the conditions of, for example, nuclear, boiler, and petrochemical industries, the mass of product cages (blanks) is variable, since the product as a whole, as well as the workpieces and its components, are thermally processed.

Предложена печь для термической обработки крупногабаритных изделий переменной массы, содержащая рабочую камеру с импульсными горелками, систему подачи газообразного топлива и воздуха с вентиляторами и регулирующими зонными газовыми и трехходовыми воздушными клапанами и дымовой тракт, в которой рабочая камера снабжена механически перемещаемой в поперечном направлении изолированной перегородкой с обеспечением отношения ее объема (м³) к массе садки (т), равного 2-3, при этом импульсные горелки каждой зоны соединены автономно с системами газо- и воздухоподачи, а в верхней части боковых стен рабочей камеры выполнены отверстия для удаления продуктов сгорания.A furnace for heat treatment of large-sized variable-weight products is proposed, comprising a working chamber with pulse burners, a gaseous fuel and air supply system with fans and regulating gas and three-way air valves and a smoke path, in which the working chamber is equipped with an insulated partition wall mechanically movable in the transverse direction with ensuring the ratio of its volume (m ³ ) to the mass of the charge (t), equal to 2-3, while the pulse burners of each zone are connected independently with the systems gas and air supply, and in the upper part of the side walls of the working chamber holes are made to remove combustion products.

В предложенной печи упомянутая перегородка также выполнена с возможностью перемещения в продольном направлении, вдоль рабочей камеры с шагом, кратным длине зоны.In the proposed furnace, the said partition is also made with the possibility of moving in the longitudinal direction, along the working chamber with a step that is a multiple of the length of the zone.

В предлагаемой печи для термической обработки садки изделий (заготовок) переменной массы за счет оптимального отношения объема рабочей камеры к массе садки снижаются потери тепла с отходящими газами, на аккумуляцию и через футеровку печи, что обеспечивает уменьшение удельного расхода топлива и сокращение выбросов вредных (окислы азота, моноксид углерода) и парниковых (двуокись углерода) газов в атмосферу.In the proposed furnace for heat treatment of the charge of products (blanks) of variable mass due to the optimal ratio of the volume of the working chamber to the weight of the charge, heat losses with exhaust gases are reduced, due to accumulation and through the lining of the furnace, which reduces the specific fuel consumption and reduces harmful emissions (nitrogen oxides carbon monoxide) and greenhouse (carbon dioxide) gases into the atmosphere.

Для пояснения описываемого изобретения на фиг.1 приведена принципиальная схема печи, а на фиг.2 - продольный разрез печи.To explain the described invention, figure 1 shows a schematic diagram of a furnace, and figure 2 is a longitudinal section of a furnace.

Печь состоит из рабочей камеры 1, теплоизолированной перегородки с механическим приводом 2, вентиляторов для подачи воздуха в пилотные горелки 3, вентиляторов для подачи воздуха в импульсные горелки 4, импульсных горелок 5, спаренных регулирующих зонных трехходовых воздушных 6 и газовых 7 клапанов, системы автоматического управления, включающей ПЛК (программно-логический контроллер) 8, термопреобразователь (датчик температуры) 9, приводы регулирующих клапанов 10, дымоотводящих отверстий 11, дымового коллектора 12, индивидуальной дымовой трубы (не показана).The furnace consists of a working chamber 1, a thermally insulated partition with a mechanical drive 2, fans for supplying air to the pilot burners 3, fans for supplying air to the pulse burners 4, pulse burners 5, paired control zone three-way air 6 and gas 7 valves, automatic control systems including PLC (program logic controller) 8, thermal converter (temperature sensor) 9, control valve actuators 10, smoke vents 11, smoke collector 12, individual chimney (not shown).

Работа печи при термической обработке садки номинальной (максимальной) массы осуществляется по варианту I. Перегородка при использовании 100% объема рабочей камеры находится в полностью поднятом состоянии.The operation of the furnace during heat treatment of the charge of the nominal (maximum) mass is carried out according to option I. The partition when using 100% of the volume of the working chamber is in a fully raised state.

В вариантах II и III перегородка находится в нижнем положении. При этом в варианте II, например, используется 67% объема рабочей камеры, а в варианте III - 33% ее объема.In options II and III, the partition is in the lower position. Moreover, in option II, for example, 67% of the volume of the working chamber is used, and in option III - 33% of its volume.

Работа печи осуществляется следующим образом. Производится выбор варианта использования рабочей камеры исходя из обеспечения оптимального отношения объема рабочей камеры (м³) к массе садки (т), равного 2-3. Затем производится загрузка садки заготовок на под печи. После этого с помощью механического привода устанавливается перегородка в положение согласно выбранному варианту использования рабочей камеры (см. фиг.2).The operation of the furnace is as follows. A choice is made of the use of the working chamber on the basis of ensuring the optimal ratio of the volume of the working chamber (m ³ ) to the mass of the charge (t), equal to 2-3. Then the charge is loaded billets on under the furnace. After that, using a mechanical drive, the partition is installed in the position according to the selected use of the working chamber (see figure 2).

Затем задается на ПЛК вариант использования рабочей камеры печи и режим термической обработки и производится пуск печи в режиме автоматического управления.Then, the option of using the working chamber of the furnace and the heat treatment mode are set on the PLC and the furnace is started in automatic control mode.

По команде с зонных регуляторов температуры производится открытие зонных спаренных газовоздушных клапанов. После чего газ из коллектора и воздух от вентиляторов поступают одновременно во все импульсные горелки зон, обеспечивающих работу печи в выбранном варианте. Далее в туннелях импульсных горелок производится сгорание газовоздушной смеси примерно стехиометрического состава номинального количества. Продукты сгорания направляются со скоростью 80 м/с в рабочее пространство печи, обеспечивая условия для равномерного нагрева заготовок (изделий), а затем они через отверстия в верхней части боковых стен направляются в дымовой коллектор и с помощью металлической дымовой трубы удаляются в атмосферу.On command from the zone temperature controllers, the opening of the zone twin air-gas valves is performed. After that, gas from the manifold and air from the fans enter simultaneously into all pulse burners of the zones that ensure the operation of the furnace in the selected embodiment. Further, in the tunnels of pulsed burners, the gas-air mixture of approximately stoichiometric composition of the nominal amount is burned. The combustion products are directed at a speed of 80 m / s into the working space of the furnace, providing conditions for uniform heating of the workpieces (products), and then they are sent through the holes in the upper part of the side walls to the smoke collector and are removed to the atmosphere using a metal chimney.

Регулировка тепловой мощности при выполнении температурного режима термической обработки производится за счет периодического включения-выключения импульсных горелок. При этом включение-выключение горелок каждой зоны производится автономно.Adjustment of thermal power when performing the temperature regime of heat treatment is carried out due to the periodic on-off of pulse burners. At the same time, turning on and off the burners of each zone is performed independently.

В предлагаемой печи для термической обработки садки заготовок (изделий) переменной массы за счет оптимального отношения объема рабочей камеры к массе садки снижаются потери тепла с отходящими газами, на аккумуляцию тепла и через футеровку печи, что обеспечивает уменьшение удельного расхода топлива и сокращение выбросов вредных (окислы азота, моноксид углерода) и парниковых (диоксид углерода) газов в атмосферу.In the proposed furnace for heat treatment of the charge of workpieces (products) of variable mass due to the optimal ratio of the volume of the working chamber to the weight of the charge, heat losses with exhaust gases, heat accumulation and through the lining of the furnace are reduced, which reduces the specific fuel consumption and reduces harmful emissions (oxides nitrogen, carbon monoxide) and greenhouse (carbon dioxide) gases into the atmosphere.

Источники информацииInformation sources

1. Автоматизированные газовые печи для термической обработки изделий атомных энергетических установок. М., НИИЭнергоинформэнергомаш, 1978, №5-78-04, с.35-49.1. Automated gas furnaces for heat treatment of products of nuclear power plants. M., NIIEnergoinformenergomash, 1978, No. 5-78-04, p. 35-49.

2. Авторское свидетельство SU 954755, кл. F27B 3/06. Дата опубликования - 02.09.82.2. Copyright certificate SU 954755, cl. F27B 3/06. Date of publication - 02.09.82.

Claims (1)

Печь для термической обработки крупногабаритных изделий, содержащая рабочую камеру с импульсными горелками, систему подачи газообразного топлива и воздуха с вентиляторами и регулирующими зонными газовыми и трехходовыми воздушными клапанами и дымовой тракт, отличающаяся тем, что рабочая камера снабжена механически перемещаемой в поперечном направлении изолированной перегородкой с обеспечением отношения ее объема (м³) к массе садки (т), равного 2-3, при этом импульсные горелки каждой зоны соединены автономно с системами газо- и воздухоподачи, а в верхней части боковых стен рабочей камеры выполнены отверстия для удаления продуктов сгорания, при этом упомянутая перегородка выполнена с возможностью перемещения в продольном направлении вдоль рабочей камеры с шагом, кратным длине зоны. A furnace for heat treatment of large-sized products, containing a working chamber with pulse burners, a gaseous fuel and air supply system with fans and regulating gas and three-way air valves and a smoke path, characterized in that the working chamber is equipped with a mechanically movable transverse direction insulated partition to ensure the ratio of its volume (m ³⁾ of the weight of cages (t) equal to 2-3, the pulse burner of each zone are connected independently with gas and systems vozduhop house, and in the upper parts of the side walls of the working chamber has openings for the removal of combustion products, wherein said partition is configured to move longitudinally along the working chamber with a pitch multiple of the length of the zone.

Images