Багатомісний регенеративний нагрівальний колодязь

Запропонований винахід стосується галузі чорної металургії та може бути використаний для нагрівання зливків перед обробкою тиском. Відомий багатомісний нагрівальний колодязь, який містить в собі паралельно розміщені робочі камери, газовий та повітряний регенератори з насадками типу Сименса, до того ж, середні камери мають загальну розділову стінку між собою та суміжні - з крайніми камерами, (див. Аксельруд Л.Г. та ін. Нагрівальні колодязі. - М.: Металургія, 1562, рис.1-10, с.14) Причиною, що перешкоджає досягненню поставленого завдання, виявляється неможливість забезпечення однакової тривалості і якості нагрівання зливків в крайніх і середніх камерах колодязя, наслідком чого являється зниження продуктивності колодязя, підвищення вигару металу і питомої витрати палива при нагріванні зливків в крайніх камерах в порівнянні з нагріванням ідентичних зливків в середніх камерах колодязя. Відомий багатомісний нагрівальний колодязь, ухвалений як прототип, який вміщує чотири паралельно розміщених робочі камери, газові та повітряні регенератори з насадками типу Сименса, які розташовані за торцевими стінами робочої камери, до того ж, середні камери мають розділові стіни між собою і крайніми камерами колодязя, (див. Довідник конструктора печей прокатного виробництва, т. 2 під ред. В. М. Тимчака, рис. XXIX - 5, с. 761) Причиною, що перешкоджає можливості досягнення технічного результату, виявляється відставання по тривалості нагрівання зливків у крайніх камерах колодязя від тривалості нагрівання ідентичних зливків, які посаджені у середні камери. Наслідком цього являється зниження продуктивності колодязів, підвищені вигар металу і питома витрата палива при нагріванні зливків в крайніх камерах в порівнянні з нагріванням ідентичних зливків в середніх камерах колодязя. Таке становище пояснюється тим, що крайні робочі камери мають по одній повздовжній зовнішній стіні, яка омивається атмосферним повітрям, внаслідок чого теплові утрати в навколишній простір в них ви ще, ніж в середніх камерах колодязів. При рівних поверхнях нагрівання насадок регенераторів колодязів та однакових витратах палива і повітря, наявність підвищених теплових утрат в навколишнє середовище викликає уповільнене нагрівання металу в крайніх камерах колодязя і відповідне збільшення вигару металу і питомих витрат палива в порівнянні з середніми. В основу винаходу поставлене завдання розробити конструкцію багатомісного регенеративного нагрівального колодязя, яка дозволяє забезпечити однакову тривалість нагрівання ідентичних зливків в крайніх і середніх робочих камерах та знизити вигар металу і питому витрату палива при нагріванні зливків в крайніх камерах нагрівального колодязя. Поставлена мета досягається тим, що у відомій конструкції багатомісного регенеративного нагрівального колодязя, яка містить в собі чотири паралельно розташовані зв'язані між собою робочі камери, газові та повітряні регенератори з насадками, насадки регенераторів крайніх та розташованих посередині робочих камер виконані із співвідношенням величин питомих живих перерізів комірок, що дорівнює 1:(1,10-1,25). Загальними ознаками для відомого і запропонованого технічного рішення являються: - наявність чотирьох паралельно розміщених робочих камер; - наявність газових та повітряних регенераторів. Відмітними ознаками виявляється: - насадки регенераторів крайніх та розташованих посередині робочих камер виконані із співвідношенням величин питомих живих перерізів комірок, що дорівнює 1:(1,10-1,25). Наявність цих ознак дозволяє класифікувати запропонований винахід, як відповідний критерію "новизна". У інших відомих аналогічних технічних рішень не виявлено відмітних ознак, які характеризують запропонований винахід. На підставі проведеного аналізу можливо зробити висновок, що багатомісний регенеративний нагрівальний колодязь, який заявляється, володіє істотними відмітними ознаками в порівнянні з аналогічними технічними рішеннями, а зазначена сукупність істотних ознак забезпечить однакову тривалість нагрівання ідентичних зливків в крайніх і середніх камерах колодязя, що дасть можливість зменшити вигар металу і питому витрату палива при нагріванні зливків в крайніх камерах. Однакова тривалість нагрівання ідентичних зливків в крайніх і середніх камерах колодязя та зменшення вигару металу і питомої витрати палива при нагріванні зливків в крайніх камерах колодязя досягається тим, що насадки регенераторів крайніх і середніх камер виконані із співвідношенням величин питомих живих перерізів комірок, що дорівнює 1:(1,10-1,25). При такому виконанні насадки регенераторів крайніх камер колодязя мають менший гідравлічний діаметр комірок і, відповідно, більшу поверхню нагрівання, ніж насадки регенераторів середніх камер колодязя. Внаслідок цього температура підігріву газу і повітря в регенераторах крайніх камер колодязя буде вище температури підігріву газу і повітря в регенераторах середніх камер. Наявність більш високої температури підігріву газу і повітря в крайніх камерах колодязя дозволяє компенсувати збільшення утрат тепла в навколишнє середовище в цих камерах в порівнянні з середніми камерами, внаслідок чого забезпечується однакова тривалість нагрівання зливків в чотирьох робочих камерах нагрівального колодязя, зниження вигару металу і питомої витрати палива на нагрівання в крайніх камерах колодязя. При величині співвідношення величин питомих живих перерізів (гідравлічних діаметрів) комірок насадок регенераторів менше, ніж 1:1,10, не досягається суттєве підвищення температури підігріву газу та повітря в регенераторах крайніх камер колодязя, тривалість нагрівання зливків в цих камерах відстає від тривалості нагрівання зливків в середніх камерах. При величині співвідношення гідравлічних діаметрів комірок насадок регенераторів більше, ніж 1:1,25, різко зростає гідравлічний опір насадок регенераторів крайніх камер колодязя, внаслідок чого зростають утрати тепла з продуктами згоряння, які вибиваються з робочого простору в атмосферу це ху. Таким чином, у наявності причинно-слідчий зв'язок між сукупністю істотних ознак запропонованого багатомісного регенеративного колодязя і технічним результатом, який можливо отримати при використанні винаходу для нагрівання зливків перед обробкою тиском. На фіг. представлений багатомісний регенеративний нагрівальний колодязь в плані. Багатомісний регенеративний нагрівальний колодязь вміщує чотири нагрівальні робочі камери 1, газовий 2 і повітряний 3 регенератори. Середні робочі камери 1 мають загальні розділові стінки 4 між собою і крайніми камерами. Насадки регенераторів мають укладку вогнетривів за системою Сименса. Регенератори крайніх і середніх робочих камер виконані із співвідношенням гідравлічних діаметрів комірок насадок, що дорівнює 1:(1,101,25). Багатомісний регенеративний нагрівальний колодязь працює таким чином. Після посаду металу в робочі камери 1, в газовий 2 і повітряний 3 регенератори подають, відповідно, газ та вентиляторне повітря, які при проходженні через насадки нагріваються до температури 1000-1050°С. Газ і повітря, зустрічаючись над насадкою газового регенератора, створюють факел, який віддає своє тепло зливкам в робочих камерах 1 колодязя, а продукти згоряння видаляються через протилежну пару регенераторів. Через те, що насадки регенераторів крайніх і середніх камер виконані із співвідношенням гідравлічних діаметрів комірок 1:(1,10-1,25), то насадки крайніх регенераторів мають більшу поверхню нагрівання (в порівнянні з насадками регенераторів середніх камер) і, відповідно, газ та повітря в них нагріваються до більш високої температури, що дозволяє компенсувати збільшені теплові утрати в навколишнє середовище і за рахунок цього забезпечити однакову тривалість нагрівання зливків в крайніх і середніх камерах, знизити вигар металу и питому витрату палива при нагріванні зливків в крайніх камерах. Приклад конкретного виконання. Багатомісний регенеративний нагрівальний колодязь має чотири паралельно розташовані робочі камери з розмірами кожної 5600х3230х2270мм, по бокам розташовані газовий і повітряний регенератори габаритами 4176х2630х1480мм. Для виконання насадок регенераторів використовується вогнетривка цегла розмірами 230х115х65мм. Насадки регенераторів виконуються за системою Сименса. У прототипі на всіх колодязях насадки регенераторів виконуються з комірками, які мають гідравлічний діаметр, що дорівнює 82,5мм ( розмір комірок 82,5х82,5мм). В запропонованому технічному рішенні насадки регенераторів середніх камер виконуються з комірками, які мають гідравлічний діаметр 82,5 мм, в крайніх насадки регенераторів виконуються з комірками, гідравлічний діаметр яких дорівнює 75 мм (розмір комірок 75х75 мм). В кожну камеру саджають по 8 зливків, вагою 10,55т кожний, з температурою при посаді 950°С. В період підйому температури в кожну робочу камеру подають 3800м 3/год доменного газу і 250м 3/год коксового газу. В період томління камери опалюються тільки доменним газом. Контрольна температура в камері 1340°С, температура металу при видачі - 1300°С. Таблиця Показники роботи багатомісного регенеративного нагрівального колодязя Співвідношення Поверхня №№ Розмір комірок Питома нагрівання Температура питомих живих Тривалість нагріва насадок перерізів витрата насадок повітря і нагрівання, палива, Примітка льної регенераторів, комірок насадок регенераторів, газу, °С год.-хв. камери ммхмм кг. у.п. /т крайніх і м2 середніх камер 82,5х82,5 289 1045 1:1,0 3-25 38,5 Прототип 75х75 303 1100 1:1,10 3-10 35,7 Занесення 1 70х70 312 1130 1:1,18 3-05 34,9 насадок через 2 65х65 322 1140 1:1,27 3-00 34,2 місяці 60х60 332 1160 1:1,375 2-55 33,1 2 82,5х82,5 289 1045 3-05 35,0 3 82,5х82,5 289 1045 3-15 36,8 4 82,5х82,5 75х75 70х70 65х65 60х60 289 303 312 322 332 1045 1100 1130 1140 1160 1:1,0 1:1,10 1:1,18 1:1,27 1:1,375 3-35 3-15 3-10 3-05 3-50 40,5 37,0 36,0 34,8 32,0 Прототип Занесення насадок через 2,5 місяця 1,4 - крайні нагрівальні камери колодязя, 2,3 - середні камери При проведенні дослідів варіювали співвідношенням гідравлічних діаметрів комірок насадок регенераторів в крайніх і середніх робочих камерах в інтервалі 1:(1,10-1,25). За критерій ефективності була прийнята тривалість нагрівання в крайніх і середніх робочих камерах, а також величина вигару металу і питома витрата палива. Наслідки дослідів приведені в таблиці. Дані, наведені в таблиці, показують, що запропонована конструкція багатомісного регенеративного нагрівального колодязя дозволяє забезпечити практично однакову тривалість нагрівання зливків в кожній камері колодязя, знизити питому витрату палива в крайніх камерах колодязя.