Печи с роликовым подом

 

Содержание

 

 

                                                                                                                                  Лист

  Введение                                                                                                             5    

 1  Теоретическая часть                                                                                                                                                                              

1.1 Характеристика печного рольганга                                                            6 6

      2 Проектная часть                                 

2.1 Расчет горения топлива                                                                       10 2.2 Компоновка рабочего пространства                                                               15

      2.3 Расчет времени нагрева и длины печи                                                           17                           

      2.4 Расчет теплового баланса                                                                               19

      2.5 Выбор радиационных труб                                                                            23

       3 Охрана труда и промышленная экология                                                

      3.1 Техника безопасности  при пуске и эксплуатации печей                  25

      3.2 Очистка сточных вод в прокатных цехах                                                  27

      Список использованных источников                                                               30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Печи с роликовым подом представляют собой весьма совершенную и перспективную  конструкцию проходных печей  с механизированным подом. Они удачно компонуются в линиях поточного  производства, поскольку роликовый  под может быть продолжением цехового рольганга. Печи с роликовым подом  широко применяют при термической  обработке металла. Использование  таких печей для высокотемпературного нагрева перед прокаткой несколько  сдерживается недостаточной стойкостью роликов (особенно при необходимом  увеличении ширины печей) и большими потерями тепла с охлаждающей  водой.

Однако печи с шагающим подом сравнительно дороги: капитальные затраты на их сооружение на 40-45% выше, чем для толкательной печи аналогичной производительности. Сравнивая их с роликовыми печами, надо отметить, что масса оборудования печей с шагающими балками на 1м² площади пода на 40% больше, чем роликовых печей. Затворы, применяемые на этих печах, не обеспечивают, полной герметизации и в печь снизу попадает воздух.

В печах с  роликовым подом, широко применяемых  для нагрева листов, сорта, рельсов, бунтов проволоки,- металл прямо с  рольганга поступает на ролики печи, вращающиеся по несколько штук от одного привода или от индивидуальных приводов. Скорость вращения роликов  может быть различной. Ролики обычно выполняют из жаропрочной стали (например, содержащей 20-30% Ni и 20-25% Cr).

 

 

 

 

 

 

 

1 Теоретическая часть   

1.1 Характеристика печного рольганга

 Печи с роликовым подом получили наибольшее распространение, так как, обладают рядом преимуществ перед другими видами печей:

1) практически  неограниченная длина печи, позволяющая 

2) высокая  удельная производительность проектировать  печи большой производительности; в результате двухстороннего  нагрева металла; 

3) минимальный  угар металла; 

4) высокая  степень механизации транспортировки  обрабатываемого металла; 

5) возможность  автоматизации процесса;

6) простота  обслуживания.

Особенно  эффективными проходные печи оказались  в условиях прокатного производства, где роликовый под является продолжением рольгангопечного рольганга, который  является основной и наиболее дорогостоящей  частью печи.

Печной  рольганг состоит из роликов, их подшипниковых  опор, привода вращения и системы  охлаждения. В настоящее время  в печах с роликовым подом  нашли применение следующие конструкции  роликов:

1) с охлаждаемыми цапфами; 2) с водоохлаждаемым залом; 3) с водоохлаждаемой бочкой.

Ролики  с водоохлаждаемыми цапфами применяют  в печах с температурой рабочего пространства до 1050 °С. Простота конструкции  и низкие потери тепла у таких  роликов обусловили их широкое распространение в промышленности.

Ролики  рольганга с водоохлаждаемым  валом применяют основном

при температуре  в печи 1050-1250 °С. Нагрузка от веса нагреваемых 

изделий, лежащих  на бочке, передается на несущий водоохлаждаемый 

 

вал через  опорные втулки. Полость между  бочкой ролика и водоохлаждаемым  валом заполняют термоизоляцией. Одну из опорных втулок выполняют  подвижной относительно вала. Если термоизоляция засыпная, то во время  эксплуатации через зазор между  втулкой и валом она высыпается и потери тепла через роликтемпературе атмосферы в печи свыше 1250 °С. Охлаждающую воду подают в кольцевой зазор между бочкой и центральной трубой. Ролик изготавливают целиком из углеродистой стали, теплопроводность которой выше, чем у жаропрочной стали. Потери тепла через такой ролик чрезвычайно велики, что является его основным недостатком и причиной достаточно редкого применения

на практике.

Наиболее  распространенными являются первые два типа роликов. В качестве материалов для бочек таких роликов используют жаропрочные стали аустенитного класса или сплав. Содержание углерода в этих сталях колеблется в пределах 0,15—0,4%. Цапфы изготовляют литыми или коваными из теплостойких сталей.  

Ролики  рольгангов нельзя останавливать более, чем на 3— 5 мин при рабочей  температуре, так как при этом может произойти необратимая  деформация их бочек — прогиб.

Поэтому рольганги работают в одном из трех режимов: 1) непрерывном (или на проход); 2) реверсивном (или покачивания); 3) периодическом с кратковременными остановками.

При работе рольганга в непрерывном режиме все ролики печи вращаются в одном  направлении с постоянной скоростью.

В режиме покачивания (или реверсивном) ролики поворачивают на 1,5; 2,5 оборота или  другой угол в одну сторону, а затем  после остановки в обратную сторону  на такой же угол.

При периодическом  режиме работы ролики периодически

 

 

поворачивают  на 0,25 оборота в направлении движения садки с остановками в течение 1-120 с.  в зависимости от режима работы рольгангов, шага роликов, размеров обрабатываемых изделий и других факторов применяют различные схемы приводов.

Анализ  конструкций печных роликов зарубежных фирм, а также  расчеты прочности  роликов показывают, что наиболее оптимальной толщиной бочки 1 с точки  зрения долговечности является толщина 25-30 мм при ее изготовлении по современным  технологиям центробежного литья.

Предлагаемая  конструкция печного ролика приведена  на рис. 1, ее масса составляет 1504 кг. Головка цапфы 3 печного ролика выполнена  из того же материала, как и бочка (40Х25Н19С2Л), что снимает ряд вопросов по их сварке с бочкой 1. Конструкция  сборной цапфы (головка 3 и хвостовик 4), опирающейся на люнет позволяет  исключить ее водяное охлаждение, что снижает эксплуатационные затраты  и существенно уменьшает вероятность  разрушения сварных швов.» (Г Применение тонкостенной конструкции головки  цапфы 3, а также наличие в ее полости огнеупорных материалов 5 существенно снижает теплоотвод из печи (энергосбережение).

Рисунок 1 - Схема конструкции печного ролика

Конструкция роликов зависит от назначения и температуры рабочего пространства печи. В печах для  термообработки тонкого листа иногда применяют ролики с дисками. Диски, располагаемые в шахматном порядке, заходят друг за друга и препятствуют попаданию листа под 

 

 

ролики. Печи для толстого листа (рельсов, сорта) с рабочей температурой 800-1000˚С оборудуют роликами с неводоохлаждаемой  бочкой. Для температуры печи 1000-1200˚С ролик выполняют с водоохлаждаемым  несущим валом и укрепленной  на нем жаропрочной бочки. Пространство между бочкой и валом заполняют  теплоизоляцией (шамотным или диатомитовым порошком).

Роликовые печи в зависимости от их назначения делают различной ширины.

Правильный выбор ширины роликовой  печи очень важен, так как, чем  шире печь, тем большую нагрузку испытывают ролики. В работающей печи нельзя останавливать вращение роликов  во избежание их прогиба. Поэтому  длина роликовых печей всегда больше суммарной длины листов загружаемых  в печью. В этом случае в процессе нагрева необходимо непрерывное  вращение роликов, осуществляемое перемещение  листов то немного вперед, то немного  назад.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Проектная часть

2.1 Расчет горения топлива

Исходные данные:

n=1.05;

Таблица 1- Состав сухих газов,%

CH4	C2H6	C3H8	C4H10	C5H12	CO2	N2	∑
94	1.8	0.4	0.1	0.1	0.1	3.5	100

 

 Перерасчет с сухого газа на влажный осуществляется по формулам:

	(1)
	(2)

где W_г – влажность газа,

 

 

 

 

Таблица 2 – состав влажных газов, %

CH4	C2H6	C3H8	C4H10	C5H12	CO2	N2	H2O	∑
91,18	1,746	0,388	0,097	0,097	0,097	3,395	3	100

 

	(3)

 

Полный расчет на горение топлива  ведем на 100 м³ газа в табличной форме (см. табл. 3), откуда

- расход воздуха

 

- объем продуктов  сгорания при сжигании 1м³

 

 

 

 

 

 

Материальный баланс

Поступило:

Топливо – 100м³, в т.ч в кг:

 

CH4=91,1816=1458,88	C5H12=0,09772=6,984
C2H6=1,74630=52,38	CO2=0,09744=4,268
C3H8=0,38844=17,072	N2=3,39528=95,06
C4H10=0,09758=5,626	H2O=3,018=54

Воздух:

 

 

 

 

 

Итого:кг

 

Получено:

 

Продукты сгорания 1060,709м³, в т.ч. в кг:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Итого:

 

Определение калориметрической температуры

 

(4)

 

Где Q_физ=vвсвtв,;

 

св=1,333 , К – теплоемкость воздуха при tв=420⁰С, прил. I [т.2]

 

 

 

 

Примем tк^/=2200⁰С, прил. II [т.2]

 

 

 

Т.к. i₂₂₀₀<i₀, применяем tк^//=2300⁰С

 

 

 

(5)

 

 

 

Плотность продуктов сгорания:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Компоновка рабочего пространства.

 

Размеры заготовки: бвl= (412002200)мм³=(0,0041,22,2)

 

Начальная температура металла ;

 

конечная температура металла ;

 

38ХС – материал заготовки;

 

Ширина печи:

(6)

 

Где в – ширина заготовки, м;

 

а – зазор, равный 0,2м;

 

 

 

По таблице 24 [т.2] выбираем U-образную трубу типа ТРУ с горелкой

 

ВНИИМТ длиной Lт=1984мм при ширине рабочего пространства В=1508мм;

 

толщина кладки В=348мм для трубы  d=180мм.

 

Поскольку В < В^/, оставляем ширину печи равной В^/=1,6м.

 

Высоту свода печи над металлом примем равной Н=0,8м. Учитывая, что

 

относительный шаг между ветвями  одной трубы равен 1,5-2,2, а между

 

ветвями соседних труб 3,0-3,5 (табл.24 [т.2]), найдем:

 

 

 

 

 

Среднее расстояние между ветвями  труб:

 

 

 

 

И относительный шаг:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3 Расчет времени нагрева и длины  печи

 

Принемается температура поверхности трубы:

 

 

 

Из прил. VI[т.2] степень черноты нагреваемой стали Е_м=0,45.

 

По графику (рис 10 [т.2]) приведенная степень черноты Епр_1-2=0,305;