Колпаковые печи представляют собой нагревательный колпак со стенками из шамотного кирпича и теплоизоляции общей толщиной 230-350 мм, по внутренним боковым стенкам которого расположены электрические или трубчатые нагревательные элементы. Возможно также отопление горелками или форсунками. Печи широко применяют для отжига в контролируемой атмосфере листов в стопах, ленты в рулонах, проволоки в бунтах. Нагревательный колпак устанавливают на футерованный кирпичом неподвижный стенд, загружаемый садкой, которая дополнительно закрывается внутренним колпаком из жаростойкой листовой стали толщиной 3-4 мм с волнистыми стенками. Железный и нагревательный колпаки имеют песочные затворы. В некоторых конструкциях наружный затвор делают с водяным охлаждением. Изоляция садки дополнительным металлическим колпаком позволяет охлаждать ее в контролируемой атмосфере.
Наружный колпак используют только для нагрева, а при охлаждении садки его снимают и переносят на другой стенд. Поэтому колпаковые печи работают с двумя-тремя стендами, из которых один находится под нагревом, а остальные – под охлаждением, загрузкой и разгрузкой садки. Это позволяет уменьшить расход тепла до 1200 кДж/кг нагреваемого металла, достичь высокого к.п.д. (до 40-60%) и ликвидировать простои печи. На отключение, перенос и установку нагревательного колпака уходит 15-20 мин, температура внутренних стенок печи за это время снижается на 200-250 градусов.
В стопе листы быстрее прогреваются по ширине листа, поэтому нагревательные элементы располагают только на боковых стенках печи. Основные порции тепла необходимо подводить к нижней части садки, так как ее низ имеет меньшую температуру.
При нагреве в колпаковых печах рулонов ленты коэффициент теплопередачи по их радиусу значительно снижается из-за прослоек воздуха. Поэтому между рулонами устанавливают специальные кольца с отверстиями для прохождения циркулирующего газа, прогревающего металл по высоте рулона. Защитный газ под металлический колпак подводится снизу. Здесь же удобнее установить термопару для измерения температуры внутри садки. Перепад температуры между печью и пространством под внутренним металлическим колпаком составляет около 100 градусов. Средний расход защитного газа равен 4-6 куб.м/т нагреваемого металла. Каркас нагревательного колпака выполняют в виде сварной рамы, нижнего опорного кольца и связывающих их швеллеров. Масса нагревательного колпака в больших печах доходит до 30-40 т, поэтому цех при работе с колпаковыми печами должен иметь мощные крановые средства. Размеры колпаковых печей весьма разнообразны: небольшие круглые печи имеют внутренний диаметр 1,5-2,0 м, а объём прямоугольных печей 3Х8Х4 м. Для повышения равномерности нагрева в поду печей устанавливают вентиляторы. Принудительная циркуляция особенно необходима для ускорения охлаждения садки при снятом нагревательном колпаке.
На рисунке 2.17 представлены типовые конструкции колпаковых печей для светлого отжига ленты в рулонах и бунтов проволоки.
На 2.17, а дана схема печи, в которой применяются газовые инжекционные горелки или форсунки 2, расположенные внизу полпака №. Для улучшения сжигания топлива против горелок устанавливают огнеупорные экраны 1. Печь имеет производительность 1,5-2,0 т/ч при внутренних размерах нагревательного колпака 2,7Х7,4Х4,0 м. В ней помещаются три стопы рулонов массой 120 т. Высота садки может достигать 3,2 м. Продукты сгорания отводят по каналам в торцевых стенках печи с помощью эжектора. Толщина кладки стен колпака, выложенных из легковесного шамота и изоляции, составляет 295мм.
Принудительную циркуляцию газов под металлическим колпаком осуществляют центробежным вентилятором № 8. Печь аналогичной конструкции при внутренних размерах нагревательного колпака 2,4х7,5х2,0 м и единовременной садке 70 т имеет среднюю производительность 2 т/ч. При отжиге трех рулонов массой 75-90 т в одностопной печи ее производительность достигает 1,6-1,8 т/ч на нагревательный колпак и 0,7-0,8 т/ч на стенд (учитывая медленное охлаждение садки под металлическим колпаком до 140 градусов). Внутренний диаметр нагревательного колпака печи равен 2,5 м. Принудительная циркуляция атмосферы создается центробежным вентилятором №8.
В одностопных круглых колпаковых печах горелки лучше располагать по всей высоте печи, направляя их факел тангенциально к внутреннему металлическому кожуху.
На рисунке 2.17, б, в приведены конструкции колпаковой печи с отоплением инжекционными горелками 1, размещенными не в колпаке, а в неподвижном стенде 2, что должно улучшить прогрев стенда и уменьшить массу колпака. При внутренних размерах нагревательного колпака 2.0х7,0х1,4 м и высоте садки 1 м печь вмещает 20 т сортового проката, ее производительность составляет 0.8-1.0 т/ч На рисунке 2.17 г дана схема круглой одностопной колпаковой печи для светлого отжига рулонов ленты с шестнадцатью вертикальными нагревательными трубами 1 диаметром 80 мм. Принудительную циркуляцию нагретого воздуха создает осевой вентилятор 2. Печь имеет наружный водяной затвор 3 общий для обоих колпаков. При внутреннем диаметре нагревательного колпака 1,5 м и высоте 2,2 печь вмещает 3,5-4,0 т металла, ее производительность 0,4-0,5 т/ч.
Колпаковые печи часто строят с электрическим нагревом. На рис. 2.17,д изображена электрическая одностопная колпаковая печь для светлого отжига бунтов проволоки. Печь имеет водяной затвор 2 только для внутреннего колпака 1. Принудительное движение нагретого газа под внутренним колпаком осуществляет центробежный вентилятор № 5а. печь при внутреннем диаметре нагревательного колпака 1,25 м, высоте 2,0 м имеет мощность 125 кВт. Расход энергии составляет 200 кВт ч/т металла, к.п.д. печи – около 60%.
В колпаковых печах для отжига листов в стопах вентиляторы часто не устанавливают.
На рис. 2.18 даны поперечные разрезы двух колпаковых печей для отжига листов. Печь, изображенная на 2.18, а, нагревается газом, сжигаемым в U-образных радиационных трубах 1 расположенных горизонтально на боковых стенках. Продукты сгорания от радиационных труб отводятся сборным трубопроводом 2 в боров. При внутренних размерах нагревательного колпака 2,2х4,8х2,0 м и садке 45 т печь имеет производительность 2,0 т/ч.
Колпаковая печь с вертикальными радиационными трубами для отжига листов в стопах при внутренних размерах нагревательного колпака 3,2х5,5х2,4 м и полезной высоте садки 1,9 м имеет вместительность 70-80 т металла и производительность 2-2,5 т/ч. Масса нагревательного колпака 35 т, внутреннего металлического 1,5 т. Огнеупорные радиационные трубы в количестве 40 шт. диаметром 80 мм размещены на боковых стенках. Расстояние между соседними трубами 230 мм.
На рис. 2.18, б, приведена схема разреза колпаковой электрической печи СГЗ-18.38.19/7 с металлическими зигзагообразными нагревателями 2 из нихрома Х20Н80. Внутренний металлический колпак 1 сварен из листов стали Х23Н18. Мощность печи 600 кВт, в том числе мощность нагревателей стенда 95 кВт, максимальная температура нагрева составляет 850 градусов. При размерах нагревательного колпака 2,2х4,2х2,0 м, металлического 1,8х3,8х1,9 м единовременная садка составляет 7 т, время ее нагрева и выдержки 4,5 ч, охлаждения 8,0 ч. Удельный расход энергии 230 кВт х ч/т, расход защитного газа 9 куб.м./т. Масса металлических конструкции печи, включая стенд, составляет примерно 37т. Технические данные по электрическим колпаковым печам приведены в табл.2.5.
Колпаковые печи иногда применяются для нагрева в вакууме, например при отжиге листов трансформаторной стали, титановых сплавов и и т.п. Вместо песочного затвора внизу нагревательного колпака по его периметру устраивают вакуумный затвор, представляющий собой прокладку из вакуумной резины, зажатую между двумя водоохлаждаемыми коробками. Печь с внутренними размерами нагревательного колпака 1,5х3,5х1,4 м и наружными по кладке 2,7х5,2х2,9 рассчитана на загрузку двух стоп металла массой 18т. При продолжительности отжига 150ч (нагрев 24, выдержка 26, охлаждение 100ч) средняя производительность на один нагревательный колпак составляет 0,1 т/ч. Установочная мощность печи 310 кВт. Температура нагрева металла 1100 градусов, расход энергии 1000 кВт х ч/т, достигаемый вакуум 200-300 Па.
У Вас остались вопросы по оборудованию
- позвоните нам, проконсультируем и поможем с выбором!