Методическая печь медных слитков, страница 2

В сварочной зоне происходит сжигание топлива, температура в ней постоянна по длине. В методической зоне происходит утилизация тепла уходящих газов, и ее температура снижается к окну посада. Задачей нагрева является получение допустимого перепада температур по сечению заготовки при заданной конечной температуре поверхности. Для уменьшения величины перепада необходимо приближать температуру сварочной зоны к конечной температуре поверхности, а для увеличения интенсивности нагрева необходимо стремиться к увеличению температуры этой зоны. Это противоречие разрешается при трехзонном режиме, где появляется специальная томильная зона, в которой поддерживают постоянную температуру, более низкую, чем в сварочной зоне: на 30—50°С выше необходимой температуры металла, и в которой происходит выравнивание температур по сечению. В ряде случаев при нагреве массивных заготовок на печах предусматриваются нижние сварочные зоны, которые позволяют интенсифицировать процесс за счет двустороннего нагрева металла. Методические печи являются агрегатом непрерывного действия с распределенными по длине и постоянными во времени температурным и тепловым режимами (при определенной производительности).

Продвижение заготовок, размеры которых составляют: толщина 0,06—0,4, ширина 0,06—1,85 и длина 1,0—12,0 м, осуществляется с помощью толкателей. Металл в своем движении последовательно проходит следующие зоны печи:

- методическую, где происходит нагрев металла за счет физического тепла продуктов сгорания, которое завершается на границе зон I и II. Так как отдача физического тепла вызывает охлаждение газов, то их температура по длине зоны I заметно снижается.

- сварочную (нагревательную), где сжигается топливо и на поверхности нагреваемого материала достигается максимальная температура. Выделение тепла при горении в той или иной мере компенсирует отдачу тепла газами, и этим сдерживается снижение их температуры. Однако обычно при введении топлива через торцовые горелки (или форсунки) наблюдается снижение температуры газов от границы II к границе I и к торцовой стенке, в которой установлены топливосжигающие устройства.

Первое обусловлено усиленным отбором тепла более холодными заготовками, поступающими из зоны I в зону II. Второе объясняется тем, что вблизи горелок или форсунок только начинается нагрев газов теплом, выделяющимся при горении.

- томильную (зону выдержки). Назначением зоны III является выравнивание температуры в объеме нагреваемых заготовок. При движении последних по водоохлаждаемым глиссажным трубам на нижней поверхности заготовок остаются полосы с пониженной температурой (темные полосы). Нахождение заготовок на сплошном поде зоны III позволяет выровнять нагрев нижней поверхности и одновременно уменьшить перепад температуры на толщине заготовок.

Отопление печей осуществляется смешанным газом с теплотой сгорания 5—8 МДж/м³ (1200-2400 ккал/м³), природным газом или мазутом. Тепловая мощность современных крупных методических печей достигает 150 МВт (150 млн. ккал/ч), производительность 100 т/ч и выше.

Температура нагрева металла зависит от марки металла и составляет для рядовых марок стали 1200—1250°С. Для более глубокой утилизации тепла на печах устанавливают рекуператоры: керамические и металлические — для подогрева воздуха, металлические — для подогрева низкокалорийного газа.

2.  Конструирование печи с учетом процессов горения и движения газов

Остановившись на определенном конструктивном и режимном варианте, необходимо до перехода непосредственно к расчету тепловой работы методической печи обосновать выбор некоторых конструктивных элементов и размеров рабочего пространства этой печи. Основными исходными данными для указанных конструктивных решений, кроме технологических условий, размеров и материала заготовок, является производительность печи и удельный расход топлива.

2.1  Определение ширены и ориентировочной длины пода

Зная производительность печи P, максимальную длину заготовки l и их толщину  (вертикальный размер), намечают число рядов заготовок  по ширине печного канала, которую определяют по формуле: