Нагрівальні печі — печі, призначені для нагрівання металу перед подальшою обробкою під високим тиском: штампуванням, прокаткою або куванням. Пластичність металу зростає при нагріванні, що дозволяє знизити енерговитрати на його деформацію. Температура перепалу, при якій на межах зерен металу утворюється рідка фаза, обмежує максимальну температуру нагріву. Це дозволяє знизити механічну зв’язок зерен і втрачу міцності металу.
Принцип роботи
Різниця температур осі заготовки і поверхні впливає на рівномірність нагріву матеріалу, яка відіграє велику роль при проведенні пластичної деформації. Пластичні властивості матеріалу залежать від температури нагріву, у зв’язку з чим нерівномірний нагрів може стати причиною деформації. Зменшення різниці температур збільшує якість прокату і час нагріву заготовок, знижуючи продуктивність печі і підвищуючи вигар металу.
Види печей
Нагрівальні печі поділяються на кілька видів:
- Методичні, або безперервної дії.
- Нагрівальні колодязі, або періодичної дії.
Нагрівальні колодязі
Великі заготовки вагою до 35 тонн нагріваються в нагрівальних колодязях, в яких одночасно може розташовуватися від 5 до 14 злитків. Безперебійна робота прокатного стану забезпечується групою нагрівальних колодязів. Плавки видаються сталеплавильними печами через певні часові інтервали: для мартенівських печей він становить 4-6 годин, для конвертерів — 1-1,5 годин. Зупинка нагрівальної печі на ремонт відбувається після повної виробітки її ресурсу. За цей час нагрівальні колодязі використовуються для нагріву заготовок, що зберігаються на складі. Печі такого типу відіграють роль своєрідного буфера між прокатними станами і плавильними печами, зберігаючи безперервної їх роботу.
Сучасні моделі нагрівальних колодязів являють собою камерні печі з періодичними за часом температурним та тепловим режимами.
Промислові печі
У чорній і кольоровій металургії нагрівальні печі промислового типу застосовуються для розігріву заготовок перед куванням, пресуванням або прокаткою. Печі відрізняються конструкцією, способом завантаження злитків і температурним режимом. Мазут, електрика або природний газ можуть використовуватися в якості джерела енергії. Нагрівальні печі поділяються на безперервні та періодичні за методом завантаження заготовок.
У печі періодичного типу завантажується конкретну кількість зливків, які під час нагрівання зберігають нерухомість. Після досягнення необхідної температури злитки виймаються з печі і відправляється на подальшу обробку, змінюючись новою партією. До цього виду належать камерні нагрівальні печі.
У печах безперервної циклу занурені заготовки постійно рухаються відносно теплового джерела, що забезпечує максимальну продуктивність при невеликих габаритах печі. До даного виду відносяться конвеєрні, методичні та карусельні печі.
Камерні печі
Злитки в камерній печі залишаються нерухомими під час нагрівання. Залежно від пристрою нагрівальні печі камерного типу поділяються на кілька видів:
- Вертикальні. Під час нагрівання, завантаження і вивантаження заготовки знаходяться у вертикальному положенні. Використовується для виготовлення довгого і вузького металопрокату.
- Ковпакові. Над виробами розташовується рухливий ковпак, який прогріває їх до потрібної температури. Такі конструкції застосовуються для прогріву листового металопрокату.
- Нагрівальний колодязь. Піч з вертикальним завантаженням і розташованим зверху люком, який дозволяє завантажувати заготівлі. Всередині колодязя заготівлі утримуються спеціальними механічними захопленнями.
Використовуваний режим роботи нагрівального елемента печі камерного типу класифікує печі на два типу: з постійною і змінною температурою.
Печі з змінною температурою використовуються з метою підтримання певного температурного режиму для отримання заданих властивостей металу. Заготовки проходять повний цикл нагрівання й остигання, у зв’язку з чим їх завантаження та вивантаження здійснюються одночасно. Електрика дозволяє більш точно регулювати температуру. Печі з постійною температурою в якості палива використовують мазут або природний газ і можуть нагрівати одночасно декілька заготовок, при цьому їх завантаження та вивантаження може здійснюватись окремо.
Методичні печі
Заготовки методичної нагрівальної печі постійно рухаються щодо нагрівального елемента. Запобігання механічних напружень в металі і забезпечення рівномірного прогріву можливо завдяки проходженню заготовками трьох зон:
- Методична зона, в якій злитки попередньо розігріваються.
- Зварювальна зона, в якій нагрів зливків здійснюється до необхідної температури.
- Томлива зона. Теплова енергія рівномірно розподіляється по заготівлі перед початком її обробки.
Особливості перерахованих зон залежать від розміру заготовок. Якщо перетин злитків занадто велика, то зварювальна зона включає кілька секцій, в кожній з яких розташовується окреме джерело тепла для повного і рівномірного прогрівання заготовки. Теплова енергія в маленьких злитках розподіляється практично моментально, відповідно, їм не потрібно проходити зону томління. Джерелом живлення таких печей є рідке паливо або газ. В стінках зварювальної зони знаходяться форсунки, за допомогою яких здійснюється нагрівання.
Промислові газові печі
У багатьох галузях промисловості використовуються термічні нагрівальні печі газового типу. Вони є однією з ланок технологічного циклу у різних галузях виробництва — починаючи від металургії і закінчуючи виготовленням будівельних матеріалів.
Нагрівальні печі в більшості своїй мають однакову конструкцію, що складається з робочого простору, топки, димоходу, рекуператора, димової труби і додаткових пристроїв.
Переносні печі
Електричні нагрівальні печі компактних розмірів, які відрізняються зручністю експлуатації і ремонту не потребують облаштування димоходів і фундаментів. При необхідності ремонту переносна піч замінюється новою моделлю за допомогою мостового крана, що дозволяє звести до мінімуму простої основного обладнання.
Механізовані і полумеханизированные печі
Різновид печей, завантаження і вивантаження заготовок в які здійснюється за допомогою додаткових механізмів.
Механізовані камерні печі можуть встановлюватися в потокову лінію разом з іншим обладнанням завдяки ритмічності видачі заготовок. Найбільш простими з точки зору експлуатації і конструкції є штовхальні печі.
Очкові печі
Обертові очкові печі використовуються при необхідності нагрівання круглих заготовок з наступною висадкою болтів і відтяжкою кінців. Конструкція таких печей представлена шамотною муфелем циліндричної форми з отворами. Обертання муфеля здійснюється разом з подом на шарнірній кільцевої опори. У центральній частині поду розташовується газовий пальник. Через отвори муфеля проходять димові гази, нагріваючи при цьому встановлені заготовки і виходячи в трубопровід через витяжний зонд.
В залежності від конструкції очкові печі поділяються на поворотні, круглі, прямокутні і нерухомі. Більш простими у виготовленні та великими за розмірами є прямокутні неповоротні печі, які до того ж володіють лише одним вікном.
Нагрівання металу в таких печах здійснюється відкритим полум’ям, в результаті чого на його поверхні утворюється окалина. У печах безперервної та періодичної дії здійснюється безокислительный нагрівання заготовок, що дозволяє уникнути появи окалини.
