RU2521772C1

RU2521772C1 - Recuperative soaking pit

Info

Publication number: RU2521772C1
Application number: RU2013123310/02A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Николаевич Макаров; Мария Константиновна Галичева; Виктория Валерьевна Рыбакова
Priority date: 2013-05-21
Filing date: 2013-05-21
Publication date: 2014-07-10

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: recuperative soaking pit consists of a chamber made in the form of a rectangular parallelepiped, which is restricted with lined walls, a bottom and is equipped with a moving cover. A burner is arranged on the front wall of the chamber in its upper part, and an additional burner is located on the rear wall of the chamber in its lower part at the distance from the bottom, which is equal to 0.25-0.30 of height of the wall that is oriented parallel to the upper burner; with that, at the bottom there are two air supply holes equally spaced from front and rear walls to the distance equal to 0.33 of length of the chamber.

EFFECT: improvement of a heating system.

5 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для нагрева слитков металла перед прокаткой.The invention relates to devices for heating metal ingots before rolling.

Известен рекуперативный нагревательный колодец, состоящий из камеры, выполненной в форме прямоугольного параллелепипеда, ограниченной футерованными стенами, подом, снабженного перемещающейся крышкой и горелкой (Кривандин В.А., Егоров А.В. Тепловая работа и конструкции печей черной металлургии. - М.: Металлургия, 1989. 462 с.).A recuperative heating well is known, consisting of a chamber made in the form of a rectangular parallelepiped limited by lined walls, a hearth, equipped with a moving lid and a burner (Krivandin V.A., Egorov A.V. Thermal work and designs of ferrous metallurgy furnaces. - M .: Metallurgy, 1989.446 s.).

Недостатком данной конструкции является неравномерность распределения температур как по длине камеры, так и по высоте слитков, что приводит к необходимости выдерживать слитки в камере колодца дополнительное время и к дополнительному расходу топлива.The disadvantage of this design is the uneven distribution of temperatures both along the length of the chamber and along the height of the ingots, which leads to the need to withstand the ingots in the well chamber for additional time and additional fuel consumption.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является рекуперативный нагревательный колодец, состоящий из камеры, выполненной в форме прямоугольного параллелепипеда, ограниченной футерованными стенами, подом, снабженного перемещающейся крышкой и горелкой с двумя углами раскрытия факела (Макаров А.Н. Теория и практика теплообмена в электродуговых и факельных печах, топках, камерах сгорания. Часть 2. Теплообмен в факельных печах, топках, камерах сгорания. Тверь: ТвГТУ. 2009. 152 с.).The closest in technical essence to the claimed one is a regenerative heating well, consisting of a chamber made in the form of a rectangular parallelepiped limited by lined walls, a hearth, equipped with a moving lid and a burner with two torch opening angles (A. Makarov, Theory and practice of heat exchange in electric arc and flare furnaces, furnaces, combustion chambers - Part 2: Heat transfer in flare furnaces, furnaces, combustion chambers. Tver: TVSTU. 2009. 152 p.).

Недостатком данного рекуперативного нагревательного колодца является существенная неравномерность нагрева слитков по высоте, что приводит к дополнительным затратам времени, идущего на выдержку слитков в камере колодца до их нагрева до необходимой температуры, а также к дополнительному расходу топлива, снижению производительности нагревательного колодца.The disadvantage of this recuperative heating well is the significant unevenness of heating the ingots in height, which leads to additional time spent on holding the ingots in the well chamber until they are heated to the required temperature, as well as to additional fuel consumption, lowering the productivity of the heating well.

Задачей изобретения является разработка новой конструкции рекуперативного нагревательного колодца с двумя факелами.The objective of the invention is to develop a new design of a regenerative heating well with two flares.

Техническим результатом является обеспечение равномерности нагрева слитков металла, уменьшению времени их нагрева, повышению производительности, снижению расхода топлива.The technical result is to ensure uniform heating of metal ingots, reduce their heating time, increase productivity, reduce fuel consumption.

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что рекуперативный нагревательный колодец состоит из камеры, выполненной в форме прямоугольного параллелепипеда, ограниченной футерованными стенами, подом, и снабжен перемещающийся крышкой и горелкой. Согласно изобретению, колодец дополнительно содержит горелку, расположенную в нижней части на задней стене на расстоянии 0,25-0,30 от высоты стен, ориентированную параллельно верхней горелке, а в поде созданы два отверстия для подачи воздуха, равноудаленные от фронтальной и задней стен на расстояние, равное 0,33 длины камеры.The task and the specified technical result are achieved in that the recuperative heating well consists of a chamber made in the form of a rectangular parallelepiped, bounded by lined walls, a hearth, and equipped with a moving lid and a burner. According to the invention, the well further comprises a burner located in the lower part on the rear wall at a distance of 0.25-0.30 from the height of the walls, oriented parallel to the upper burner, and two holes for air supply are created in the hearth, equidistant from the front and rear walls on a distance of 0.33 camera lengths.

Наличие горелки, расположенной на задней стене над подом на расстоянии 0,25-0,30 высоты стен от пода, ориентированной параллельно верхней горелке, а также наличие в поде двух отверстий для подачи воздуха, равноудаленных от фронтальной и задней стен на расстояние, равное 0,33 длины камеры, позволяет создать диффузный факел в нижней части камеры, который совместно с факелом в верхней части камеры, образуемым при сгорании топлива, поступающего в камеру из верхней горелки, обеспечивает равномерность нагрева слитков по высоте, что приведет к уменьшению времени нагрева слитков, повышению производительности, снижению расхода топлива.The presence of a burner located on the rear wall above the hearth at a distance of 0.25-0.30 of the height of the walls from the hearth, oriented parallel to the upper burner, as well as the presence in the hearth of two air supply holes equidistant from the front and rear walls by a distance of 0 , 33 the length of the chamber, allows you to create a diffuse torch in the lower part of the chamber, which together with the torch in the upper part of the chamber, formed by the combustion of fuel entering the chamber from the upper burner, ensures uniform heating of the ingots in height, which will lead to a decrease time of heating ingots, increase productivity, reduce fuel consumption.

При расположении горелки в нижней части на задней стене над подом, на расстоянии, меньшем 0,25 высоты стен от пода, факел приблизится к поду, что вызовет перегрев его футеровки и увеличение тепловых потерь через под. При расположении горелки на расстоянии, большем 0,30 высоты стен от пода, факел удаляется от нижней части слитков и приближается к их верхней части, обогреваемый верхним факелом, создаваемым горелкой, расположенной на фронтальной стене. В результате приближения нижнего факела к верхнему увеличивается скорость нагрева верхней части слитков и уменьшается скорость нагрева нижней части слитков, появляется неравномерность нагрева слитков по их высоте, что приводит к дополнительному расходу топлива, снижению производительности нагревательного колодца.When the burner is located in the lower part on the rear wall above the hearth, at a distance less than 0.25 of the wall height from the hearth, the torch will approach the hearth, which will cause its lining to overheat and increase heat loss through the hearth. When the burner is located at a distance greater than 0.30 of the height of the walls from the hearth, the torch moves away from the lower part of the ingots and approaches its upper part, heated by the upper torch created by the burner located on the front wall. As the lower plume approaches the upper one, the heating rate of the upper part of the ingots increases and the heating rate of the lower part of the ingots decreases, the unevenness of heating of the ingots by their height appears, which leads to additional fuel consumption and lower productivity of the heating well.

При расположении двух отверстий для подачи воздуха на расстоянии, меньшем 0,33 длины камеры, первого отверстия от фронтальной, второго от задней стен, будет наблюдаться концентрация энергии факела на периферии камеры у фронтальной и задней стен, вследствие чего будут быстрее нагреваться периферийные слитки, расположенные у фронтальной и задней стен, и медленнее - слитки, расположенные в центре печи. При расположении двух отверстий для подачи воздуха на расстоянии, большем 0,33 длины камеры, первого отверстия от фронтальной, второго от задней стен, энергия факела будет концентрироваться в центре печи, центральные слитки будут нагреваться быстрее, а периферийные медленнее.When two air supply openings are located at a distance less than 0.33 of the chamber length, the first opening from the front, the second from the back walls, the concentration of torch energy will be observed on the periphery of the chamber at the front and back walls, as a result of which peripheral ingots located faster at the front and back walls, and slower - ingots located in the center of the furnace. When two air supply holes are located at a distance greater than 0.33 of the chamber length, the first hole from the front, the second from the back walls, the torch energy will be concentrated in the center of the furnace, the central ingots will heat up faster, and the peripheral ones will slower.

Устройство поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема рекуперативного нагревательного колодца; на фиг.2 - вид сверху в разрезе А-А; на фиг.3 изображено распределение тепловых потоков по высоте слитков от верхнего факела; на фиг.4 - то же от нижнего факела; на фиг.5 - распределение суммарных тепловых потоков от верхнего и нижнего факелов.The device is illustrated by drawings, where figure 1 shows a diagram of a regenerative heating well; figure 2 is a top view in section AA; figure 3 shows the distribution of heat fluxes along the height of the ingots from the upper plume; figure 4 is the same from the bottom of the torch; figure 5 - distribution of total heat fluxes from the upper and lower flares.

Рекуперативный нагревательный колодец состоит из камеры 1, выполненной в форме прямоугольного параллелепипеда. Камера 1 с боков ограничена футерованными стенами: фронтальной 2, боковыми 3, задней 4. Сверху камера 1 ограничена перемещающейся крышкой 5, снизу подом 6. В фронтальной стене 2 в верхней части камеры 1 колодца установлена горелка 7, которая создает над слитками 8 верхний факел 9. В нижней части камеры 1 колодца в задней стене 4 над подом 6, на расстоянии 0,25-0,30 высоты стен от него, установлена горелка 10, которая формирует нижний факел 11. В поде 6 предусмотрены отверстия 12 для подачи воздуха, равноудаленные от фронтальной и задней стен на расстояние, равное 0,33 длины камеры. В нижней части камеры 1 на фронтальной стене 2 расположен канал 13 для удаления продуктов сгорания из камеры 1 колодца.The regenerative heating well consists of a chamber 1 made in the shape of a rectangular parallelepiped. Chamber 1 is bounded on the sides by lined walls: front 2, side 3, and back 4. On top of chamber 1 is bounded by a moving cover 5, below the bottom 6. In the front wall 2 at the top of chamber 1 of the well there is a burner 7, which creates an upper torch above the ingots 8 9. In the lower part of the chamber 1 of the well in the rear wall 4 above the hearth 6, at a distance of 0.25-0.30 of the height of the walls from it, a burner 10 is installed, which forms the lower torch 11. In the hearth 6 there are openings 12 for air supply, equidistant from the front and rear walls by a distance equal to Output 0.33 of the length of the chamber. In the lower part of the chamber 1 on the front wall 2, a channel 13 is located for removing combustion products from the chamber 1 of the well.

Рекуперативный нагревательный колодец работает следующим образом. Нагреваемые слитки 8 при открытой перемещающейся крышке 5 устанавливают на под 6 камеры 1, после чего крышкой 5 закрывают камеру 1 колодца. Газ и воздух поступают в установленную на фронтальной стене 2 камеры 1 горелку 7. В горелке 7 формируется газовоздушная смесь, которая истекает из горелки 7, зажигается и создает над слитками 8 верхний факел 9. Одновременно газ и воздух поступают в установленную в задней стене 4 над подом 6 горелку 10 для создания газовоздушной смеси и образования нижнего факела 11. Для формирования длинного диффузного факела 11 воздух, необходимый для полного сгорания газа, подается в факел 11 тремя частями: первая часть в горелку 10, вторая и третья части в два отверстия 12 для подачи воздуха, равноудаленные от фронтальной и задней стен на расстояние, равное 0,33 длины камеры. При зажигании газовоздушной смеси образуется нижний диффузный факел 11. Подача воздуха по длине факела 11 через два отверстия 12 в поде 6 камеры 1 позволяет управлять процессом диффузного горения и достигать равномерного тепловыделения в факеле 11 и камере 1 колодца. Образующиеся при горении газовоздушных смесей в верхнем факеле 9 и нижнем факеле 11 продукты сгорания выводятся из камеры 1 колодца через каналы 13.A regenerative heating well operates as follows. Heated ingots 8 with an open moving lid 5 are installed on under 6 of the chamber 1, after which the lid 5 closes the chamber 1 of the well. Gas and air enter the burner 7 installed on the front wall of the chamber 2 of the chamber 1. A gas-air mixture is formed in the burner 7, which flows out of the burner 7, ignites, and creates an upper flame above the ingots 8. At the same time, gas and air enter the air located in the rear wall 4 hearth 6 burner 10 to create a gas-air mixture and the formation of the lower flame 11. To form a long diffuse flame 11, the air necessary for complete combustion of the gas is supplied to the flame 11 in three parts: the first part to the burner 10, the second and third parts in two openings 12 for air supply equidistant from the front and rear walls by a distance equal to 0.33 of the chamber length. When igniting the gas-air mixture, a lower diffuse flame 11 is formed. Air supply along the length of the flame 11 through two openings 12 in the hearth 6 of the chamber 1 makes it possible to control the diffuse combustion process and achieve uniform heat generation in the flame 11 and the chamber 1 of the well. The combustion products formed during the combustion of gas-air mixtures in the upper flare 9 and lower flare 11 are removed from the chamber 1 of the well through channels 13.

Таким образом, верхний факел 9 нагревает верхнюю часть слитков (фиг.3), а нижний факел 11 нагревает нижнюю часть слитков 8 (фиг.4), в результате чего суммарные тепловые потоки, падающие от факелов 9 и 11 на поверхность слитков 8, выравниваются и увеличивается равномерность нагрева слитков 8 по высоте (фиг.5). На фиг.3-5 приведены графики распределения тепловых потоков по высоте слитков, соответственно, от верхнего факела 9, от нижнего факела 11, суммарных от верхнего 9 и нижнего 11 факелов. Из графиков видно, что при одновременном нагревании слитков верхним 9 и нижним 11 факелами нагревание происходит более равномерно.Thus, the upper torch 9 heats the upper part of the ingots (Fig. 3), and the lower torch 11 heats the lower part of the ingots 8 (Fig. 4), as a result of which the total heat fluxes falling from the torches 9 and 11 onto the surface of the ingots 8 are aligned and increases the uniformity of heating the ingots 8 in height (figure 5). Figure 3-5 shows graphs of the distribution of heat fluxes along the height of the ingots, respectively, from the upper flare 9, from the lower flare 11, total from the upper 9 and lower 11 flares. It can be seen from the graphs that while heating the ingots with the upper 9 and lower 11 torches, heating occurs more evenly.

Равномерное распределение тепловых потоков и температуры по высоте слитков 8 значительно уменьшает время их нагрева до необходимой температуры, повышает производительность рекуперативного нагревательного колодца, снижает расход топлива.The uniform distribution of heat flows and temperature along the height of the ingots 8 significantly reduces the time of their heating to the required temperature, increases the productivity of the regenerative heating well, reduces fuel consumption.

В настоящее время изобретение находится на стадии технического предложения.Currently, the invention is at the stage of a technical proposal.

Claims

Рекуперативный нагревательный колодец, содержащий камеру, выполненную в форме прямоугольного параллелепипеда, ограниченную футерованными стенами, подом и перемещающейся крышкой, горелку, расположенную в верхней части фронтальной стены камеры, отличающийся тем, он дополнительно содержит горелку, расположенную в нижней части на задней стене камеры на расстоянии от пода, равном 0,25-0,30 высоты стен, ориентированную параллельно верхней горелке, а под печи выполнен с двумя отверстиями для подачи воздуха, равноудаленными от фронтальной и задней стен на расстояние, равное 0,33 длины камеры. A regenerative heating well containing a rectangular parallelepiped-shaped chamber bounded by lined walls, a hearth and a moving cover, a burner located in the upper part of the front wall of the chamber, characterized in that it further comprises a burner located in the lower part on the rear wall of the chamber at a distance from the hearth, equal to 0.25-0.30 the height of the walls, oriented parallel to the upper burner, and under the furnace is made with two holes for air supply, equidistant from the front and days of the walls at a distance equal to the length of the chamber 0.33.