Топочная камера печи для нагрева металлических заготовок

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ТОПОЧНАЯ КАМЕРА ПЕЧИ ДЛЯ НАГРЕВА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК(71) Заявители Республиканское унитарное предприятие Белорусский металлургический завод Белорусский национальный технический университет(72) Авторы Тимошпольский Владимир ИсааковичСорока Борис Семенович Стеблов Анвер БорисовичТищенко Владимир АндреевичТрусова Ирина АлександровнаМаточкин Виктор АркадьевичМандель Николай ЛьвовичХлебцевич Всеволод Алексеевич(73) Патентообладатели Республиканское унитарное предприятие Белорусский металлургический завод Белорусский национальный технический университет(57) 1. Топочная камера печи для нагрева металлических заготовок, содержащая образованную сводом, подвижными и неподвижными элементами пода, боковыми и торцевыми стенами рабочую камеру, разделенную поперечной перегородкой, на зону предварительного нагрева, зону форсированного нагрева и зону выдержки, отличающаяся тем, что в зоне предварительного нагрева рабочая поверхность поперечного сечения неподвижных элементов пода выполнена в виде периодических выступов и впадин углового профиля с возможностью кантовки заготовок с периодом 90 по впадинам в процессе перемещения в рабочем пространстве камеры, а в зонах форсированного нагрева и выдержки заготовок поверхность подвижных и неподвижных элементов пода выполнена горизонтальной. 2. Топочная камера печи по п. 1, отличающаяся тем, что на границе раздела зоны предварительного нагрева и зоны форсированного нагрева поверхность поперечного сечения впадин неподвижных элементов пода выполнена в виде неравнобедренного прямоугольного профиля, больший катет которого сопряжен с горизонтальным элементом неподвижной части пода, а поперечное сечение впадин предшествующих элементов неподвижного пода в зоне форсированного нагрева выполнено в виде тупоугольного равнобедренного профиля.(56) 1. А.с. СССР 709701, МПК 219/00, 1979. 2.3623714, МПК 2717/00, 1978. Полезная модель относится к конструкциям топочных камер печей для нагрева и термообработки металлических и неметаллических заготовок, попеременно перемещающихся относительно элементов пода, и может быть использована в металлургии, машиностроении и в промышленности строительных материалов. Известна топочная камера печи с шагающими балками, содержащая рабочую камеру,образованную сводом, боковыми стенами, подвижными и неподвижными балками, установленными с зазором между собой. Топочная камера снабжена дополнительными горелками коллекторного типа, установленными на неподвижных балках. Коллекторные горелки по длине топочной камеры печи установлены в шахматном порядке 1. Недостатками конструкции являются неравномерный нагрев металлических заготовок вследствие температурного перепада между поверхностью заготовки, контактирующей с подом и свободной поверхностью заготовки контактирующей с атмосферой печи, и низкая стойкость металлоконструкции пода Наиболее близкой к полезной модели является конструкция топочной камеры печи с шагающим подом, содержащая образованную сводом, подвижными и неподвижными элементами пода с рейтерами, боковыми и торцевыми стенами рабочую камеру, разделенную поперечной перегородкой, на зону предварительного нагрева, зону форсированного нагрева и зону выдержки, и газогорелочные устройства. Между подвижными и неподвижными элементами пода установлен коллектор с соплами для подачи в зазор дымовых газов, отведенных из рабочей камеры топочной камеры печи 2. Однако для известной топочной камеры печи характерен недостаточно равномерный нагрев металла по объему тела заготовки сечением 125125 до 12 м 25030043005300,что снижает качество продукции и увеличивает расход топлива на процесс, кроме того,камеру характеризует низкая стойкость металлоконструкции пода. Целью полезной модели является повышение качества нагрева металла, сокращение расхода топлива и повышение стойкости рейтеров пода. Поставленная цель достигается тем, что в топочной камере печи для нагрева металлических заготовок, содержащей образованную сводом, подвижными и неподвижными элементами пода с рейтерами, боковыми и торцевыми стенами рабочую камеру, разделенную поперечной перегородкой на зону предварительного нагрева, зону форсированного нагрева и зону выдержки, согласно полезной модели, в зоне предварительного нагрева рабочая поверхность поперечного сечения неподвижных элементов пода выполнена в виде периодических выступов и впадин углового профиля с возможностью кантовки заготовок с периодом 90 по впадинам в процессе перемещения в рабочем пространстве камеры, а в зонах форсированного нагрева и выдержки заготовок поверхность подвижных и неподвижных элементов пода выполнена горизонтальной. В топочной камере, на границе раздела зоны предварительного нагрева и зоны форсированного нагрева поверхность поперечного сечения впадин неподвижных элементов пода выполнена в виде неравнобедренного прямоугольного профиля, больший катет которого сопряжен с горизонтальным элементом неподвижной части пода, а поперечное сечение впадин предшествующих элементов неподвижного пода в зоне форсированного нагрева выполнено в виде тупоугольного равнобедренного профиля. Для лучшего понимания полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлен общий вид топочной камеры печи на фиг. 2 представлена конструкция рабочей поверхности неподвижных элементов пода, выполненной в виде периодических выступов и впадин углового профиля 2 1394 на фиг. 3 представлен поперечный разрез топочной камеры печи на фиг. 4 представлена кинематика кантовки заготовки посредством периодических выступов и впадин углового профиля. Топочная камера 1 печи для нагрева металлических заготовок с шагающим подом предназначена для нагрева сортовых заготовок 2 перед прокаткой. Топочная камера печи содержит образованную сводом 3, подвижными элементами 4 пода и неподвижными элементами 5 пода, боковыми стенами 6 и торцевыми стенами 7 рабочую камеру 8, разделенную поперечной перегородкой 9 на зону предварительного нагрева, зону форсированного нагрева и зону выдержки. В зоне посада и в зоне предварительного нагрева рабочая поверхность поперечного сечения неподвижных элементов 4 пода выполнена в виде периодических выступов 10 и впадин 11 углового профиля с возможностью кантовки заготовок 2 с периодом 90 по впадинам 11 в процессе перемещения в рабочем пространстве камеры 8, а в зонах форсированного нагрева и выдержки заготовок поверхность подвижных элементов 12 и неподвижных элементов 13 пода выполнена горизонтальной. В топочной камере печи на границе раздела зоны предварительного нагрева и зоны форсированного нагрева, т.е. в зоне перегородки 9, поверхность поперечного сечения впадин неподвижных элементов 5 пода выполнена в виде неравнобедренного прямоугольного профиля с экспериментальным углом 905, больший катет 14 которого сопряжен с горизонтальным элементом неподвижной части 13 пода, а поперечное сечение впадин предшествующих элементов впадин 11 неподвижного пода в зоне форсированного нагрева выполнено в виде тупоугольного равнобедренного профиля с экспериментальным углом 96115. Топочная камера 1 печи работает следующим образом. Посад сортовых заготовок 2 по фиг. 3 производят в неотапливаемую зону топочной камеры. Первую сортовую заготовку 2 размещают на неподвижных элементах 4 пода, которые осуществляют пошаговую кантовку на 360 заготовок 2 с полным оборотом в рабочем пространстве топочной камеры печи посредством периодических выступов 10 и впадин 11 углового профиля с возможностью кантовки заготовок 2 с периодом 90 в процессе перемещения в рабочем пространстве камеры 8. Кинематику кантовки с периодом на 90 демонстрирует фиг. 4. Подвижными элементами 4 пода заготовку 2 вертикальным перемещением поднимают над неподвижными элементами 5 пода, при этом ее из ромбического положения квадратного или прямоугольного сечения профиля перекатывают в горизонтальное положение поступательным шагающим движением подвижным элементом 4, меняя при этом ориентацию граней относительно горизонта. Далее траектория движения-кантовки заготовки 2 транспортируется к последующей впадине 11, в которую она садится с кантовкой на 90. На фиг. 4 двойная штрих - условная грань демонстрирует кинематику кантовки заготовки 2. Кантовку заготовки 2 производят до выравнивания температурного поля по объему заготовки 2. Нагрев осуществляют с помощью 18-ти длиннофакельных горелок, температура подогрева воздуха - до 530 С. Процесс кантовки на 360 заготовок 2 в топочной камере производят не менее восьми оборотов с периодом 90. Для разработки ресурсосберегающих режимов нагрева производят материальный и тепловой балансы при нагреве заготовок при различных производительности топочной камеры печи, марках стали, распределении температуры по зонам перемещения заготовки и др. параметрах, при этом обеспечивают заданную температуру нагрева заготовок 2. Описанная выше технология работы топочной камеры печи позволила обеспечить градиентное температурное поле заготовок сечением 125125 мм при нагреве в топочной камере печи по действующему режиму при производительности 45 т/ч. Заготовки перемещают в рабочем пространстве камеры с определенными промежутками и равномерно нагревают со всех четырех граней. 3 1394 Материальный баланс позволяет производить планирование и учет расхода исходных компонентов в технологическом процессе и определить выход целевого продукта, с помощью теплового баланса определяется уровень полезного использования тепла в топочной камере печи, и, следовательно, повысить качество нагрева металла, сокращение расхода топлива и увеличить стойкость неподвижных элементов пода, в частности рейтеров пода. Таким образом, предлагаемая конструкция топочной камеры по сравнению с известными аналогами обеспечивает равномерный и, следовательно, качественный нагрев металла и позволит вести процесс с более низкими расходами топлива, металлических заготовок, попеременно перемещающихся относительно элементов пода, и может быть использовано в металлургии, машиностроении и в промышленности строительных материалов. Промышленное освоение полезной модели подготовлено на РУП БМЗ. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4