Спосіб теплової обробки металовмісних виробів в полуменевій печі (варіанти), спосіб спалювання суміші рідкого або газоподібного палива і нагрітого повітря в полуменевій печі для теплової обробки металовмісних в

, а вказаний піднасадочний простір має інше ввідне-вивідне вікно (53) із замковим клапаном (56), яка відрізняється тим, що заповнений теплопередаточними елементами внутрішній простір виконаний у вигляді декількох, принаймні двох, розташованих одна під одною секцій (45, 46, 47), кожна з яких, за винятком самої нижньої секції, сполучена з нижчерозташованою секцією за допомогою розташованого між цими секціями додаткового піднасадочного простору (48, 49), кожний з яких має додаткове ввідне-вивідне вікно (51, 52) з додатковим замковим клапаном (54, 55), кожна секція (45, 46, 47) внутрішнього простору заповнена певного об'єму шаром теплопередаточних елементів, сумарний об'єм яких відповідає співвідношенню: Vmax = K · max · B1, де: Vmax - сумарний об'єм шарів теплопередаточних елементів всіх секцій (45, 46, 47) внутрішньо3 го простору регенеративної насадки (44), м , K - коефіцієнт пропорційності, залежний від виду палива, виду і розміру теплопередаточних елементів, температури повітря і продуктів згоряння у ввідних-вивідних вікнах (51, 52, 53, 57) регенеративної насадки (44), тривалості циклу роботи пристрою опалювання полуменевої печі, год., max - максимальний коефіцієнт надлишку повітря регенеративної насадки (44), вибираний залежно від необхідного режиму термічної обробки в полуменевій печі, перевищуючий значення 2,0 і встановлюваний переважно в діапазоні до 6,0, безрозмірна величина, B1 - витрата палива (газу або рідкого палива), що припадає на регенеративну насадку (44), при  = 3 1,0 м /год., при цьому максимальний коефіцієнт надлишку повітря регенеративної насадки і коефіцієнти надлишку повітря для кожної секції (45, 46, 47) внутрішнього простору регенеративної насадки (44) зв'язані між собою співвідношенням: max =  i, де: i - вибране значення коефіцієнта надлишку повітря і-ї секції внутрішнього простору регенеративної насадки (44), величина безрозмірна, 96752 6 i - порядковий номер секції внутрішнього простору регенеративної насадки (44), приймає значення від 1 до n, причому n рівне числу секцій внутрішнього простору регенеративної насадки (44), а об'єм шару теплопередаточних елементів, що заповнюють кожну з секцій (45, 46, 47) внутрішнього простору, відповідає співвідношенню: Vі = K · i · B1, де Vi - об'єм шару теплопередаточних елементів і-ї секції внутрішнього простору регенеративної 3 насадки (44), м , змінна і, члени K, B1 визначені вище. 9. Регенеративна насадка (63) полуменевої печі, опалюваної спалюваною сумішшю рідкого або газоподібного палива і нагрітого повітря при певному співвідношенні палива і нагрітого повітря, що характеризується відповідним значенням коефіцієнта надлишку повітря, що включає заповнений шаром певного об'єму теплопередаточних елементів перший внутрішній простір (64) з двома ввідними-вивідними вікнами (70, 76), верхнє з яких (76) сполучене з верхнім ввідним-вивідним вікном (79) регенеративної насадки (63), а нижнє (70) містить перший замковий клапан (73), яка відрізняється тим, що регенеративна насадка (63) забезпечена принаймні одним додатковим, заповненим шаром певного об'єму теплопередаточних елементів, внутрішнім простором (65) з своїм піднасадочним простором (68) і з верхнім (77) і нижнім (71) ввідними-вивідними вікнами, верхнє (77) з яких сполучене з верхнім ввіднимвивідним вікном (79) регенеративної насадки (63), а нижнє (71) забезпечене додатковим замковим клапаном (74), при цьому сумарний об'єм шарів теплопередаточних елементів всіх внутрішніх просторів (64, 65) регенеративної насадки (63) відповідає співвідношенню: Vmax = K · max · B1, де: Vmax - сумарний об'єм шарів теплопередаточних елементів всіх внутрішніх просторів (64, 65) 3 регенеративної насадки (63), м , K - коефіцієнт пропорційності, залежний від виду палива, вигляду і розміру теплопередаточних елементів, температури повітря і продуктів згоряння у ввідних-вивідних вікнах (70, 76) регенеративної насадки (63), тривалості циклу роботи пристрою опалювання полуменевої печі, год., max - максимальний коефіцієнт надлишку повітря регенеративної насадки (63), вибираний залежно від необхідного режиму термічної обробки в полуменевій печі, перевищуючий значення 2,0 і встановлюваний переважно в діапазоні до 6,0, безрозмірна величина, B1 - витрата палива (газу або рідкого палива), що припадає на регенеративну насадку (63), при  = 3 1,0 м /год., при цьому максимальний коефіцієнт надлишку повітря регенеративної насадки (63) і коефіцієнти надлишку повітря для кожного внутрішнього простору (64, 65) регенеративної насадки (63) зв'язані між собою співвідношенням: max =  i, де: i - вибране значення коефіцієнта надлишку повітря і-го внутрішнього простору регенеративної насадки (63), величина безрозмірна, і - порядковий номер внутрішнього простору регенерати 7 96752 8 вної насадки (63), приймає значення від 1 до n, причому n рівне числу внутрішніх просторів (64, 65) регенеративної насадки (63), а об'єм шару теплопередаточних елементів, що заповнюють кожний з внутрішніх просторів (64, 65), відповідає співвідношенню: Vi = K · i · B1, Vi - об'єм шару теплопередаточних елементів і-го внутрішнього простору (64 або 65) регенератив3 ної насадки, м , змінна і, члени K, B1 визначені вище. Група винаходів відноситься до металургії і машинобудування і може бути використана при тепловій обробці металів (плавлення, нагрів під деформацію, термообробка) в опалювальних газоподібним або рідким паливом полуменевих печах прямого (безпосереднього) нагріву, при якому продукти згоряння палива стикаються з матеріалом (виробом), що нагрівається, тобто, з садкою, і в полуменевих печах непрямого нагріву, в яких тепло від полум'я і продуктів згоряння до матеріалу або виробу (садці), що нагрівається, передається через стінки металевих радіаційних труб або тиглей. Винаходи також можуть бути використані при випаленні, сушці і іншій термічній обробці неметалічних виробів, наприклад, кераміки. Відомий спосіб нагріву (теплової обробки) сталі в нагрівальних полуменевих печах прямого нагріву (печі з відкритим полум'ям), заснований на спалюванні суміші газоподібного палива і повітря в опалювальному просторі, що є одночасно робочим простором печі, при якому для повного використання (спалювання) палива його спалюють з коефіцієнтом надлишку повітря, близькому до одиниці (а = 1,0), тобто, при нормальному стехиометричному співвідношенні палива і повітря [В.Ф.Копитов, Нагрев стали в печах, Металлургиздат, М., 1955, стр. 152-153]. При цьому у разі використання як палива, наприклад, суміші доменного і природного газів (калорійність 2000 3 ккал/м ), при α = 1,05-1,15 повітря в пальник подають в 2,25 рази більше за об'ємом, ніж палива, а при використанні як палива природного газу, при цьому ж а, витрата повітря приблизно вдесятеро більше за об'ємом, ніж природного газу. Недоліком способу є втрата на угар значної кількості оброблюваного металу, розташованого в робочому просторі печі, унаслідок окислювальної атмосфери продуктів згоряння, що впливають на оброблюваний метал, оскільки робочий простір, де розташований метал, є одночасно і опалювальним простором печі [указ. вище В.Ф.Копитов, стр.5-6, 162-163]. При нагріві сталі в ковальських, прокатних і термічних печах прямого нагріву угар металу може досягати 25 мас. %, що, в масштабах виробництва сталі в Росії, складає втрату більше 2 млн. тонн сталі на рік. При цьому з'являються додаткові витрати на механічну обробку, очищення виробів від окалини різними способами: гідрозбивами, травленням, піскоструминними апаратами, щітками і т.д. Окрім угару металу, при тепловій (термічній) обробці металів прямим нагрівом шляхом спалювання в робочому просторі печі палива з коефіцієнтом надлишку повітря в діапазоні 0,91,2 має місце максимальне зневуглецювання поверхневих шарів сталевих заготівок [К.М.Пахалуев, В. І.Медведева, Дослідження окислення і зневуглецювання сталей в продуктах згоряння природного газу, збірка Нагрів металу і робота нагрівальних печей, сб.науч.тр. № 6, Металлургиздат, Свердловське відділення, 1960, стр.87, рис.6]. Залежно від марки сталі і температури нагріву зневуглецювання може розповсюджуватися на глибину до 3,0 мм. Зневуглецювання поверхневих шарів сталевих виробів призводить до зниження твердості, зменшення опору циклічним навантаженням і погіршено ріжучих здібностей інструменту. Видалення зневуглецьованого шару у вже готових виробах шляхом суцільної зачистки і шліфовки приводить до фізичних втрат металу і збільшення собівартості продукції. Недоліком є і те, що при нагріві, наприклад, сплавів з титану за вказаним способом, окрім значного угару металу, має місце наводнення виробів на значну глибину. Так вміст водню в зразку діаметром 30 мм із сплаву Ti-5A1-1,7V при нагріві за 10 годин в ν електропечі і полуменевій печі, опалювальній природним газом з коефіцієнтом надлишку повітря α рівним 1,25, збільшується з 0,007% до 0,025%, тобто, в 3,6 рази. [С.Н. Хомов, М.А. Грігорьев, С.М. Шулькин, Наводнення титанових сплавів при нагріві в полуменевих печах, Технологія легких сплавів № 2, 1980, стр.57-62]. Бажання використовувати полуменеві печі прямого і непрямого нагріву замість електричних обумовлено більш низькою собівартістю теплової обробки в полуменевих печах. Проте, виробництво титанових напівфабрикатів, що деформуються, з використанням відомих полуменевих печей прямого нагріву вимагає значного збільшення припусків на механічну обробку і витрат на контроль вмісту водню поблизу поверхні і по перетину термічно оброблюваного виробу. Перевищення концентрації водню над максимально і безпечно допустимими значеннями призводить до зниження ударної в’язкості, підвищення схильності металу до сповільненого руйнування. Для видалення надлишків водню з металу використовується тривалий вакуумний відпал, що приводить до значного дорожчання готової ν продукції. Для зниження угару металу і зменшення зневуглецювання сталей запропонований і використовується спосіб теплової обробки (нагріву) сталі в полуменевих печах прямого нагріву, заснований на спалюванні суміші газоподібного палива і повітря, при якому паливо спалюють з коефіцієнтом надлишку повітря, меншим одиниці (так зва 9 ний безокислювальний або малоокислювальний нагрів) [К.М.Пахалуєв, В.І.Медведева, Дослідження окислення і зневуглецювання сталей в продуктах згоряння природного газу, збірка Нагрів металу і робота нагрівальних печей, сб. наук. тр. № 6, Металургвидат, Свердловське відділення, 1960, стр.91, а також указ. вище В.Ф.Копитов, стр.185]. Недоліком малоокислювального нагріву є підвищення в продуктах згоряння вмісту угарного газу (СО) унаслідок того, що згоряння палива неповне. Це викликає необхідність герметизації всієї конструкції полуменевої печі, забезпечення газощільності футеровки стін, зводу печі і відвідних каналів, а також створення пристроїв допалювання продуктів згоряння, що приводить до істотних капітальних витрат і перевитрати палива. Відповідно до опублікованих результатів дослідження процесів окислення металів при полуменевому нагріві, кількість металу, що окислювався, при температурах більше 800°С збільшується і стабілізується із зростанням коефіцієнта надлишку повітря α в діапазоні від 0,8 до 1,6 [К.М. Пахалуєв, В.І. Медведева, Дослідження окислення і зневуглецювання сталей в продуктах згоряння природного газу, збірка Нагрів металу і робота нагрівальних печей, сб. наук.тр. № 6, Металлургиздат, Свердловськоє відділення, 1960, стр.80-91]. Раніше аналогічні и дослідження проведені в діапазоні значень коефіцієнта а, рівному 0,88-1,32 [М.А.Глінков, Прокатні і ковальські печі, З'єднане науково-технічне видавництво Свердловск-Москва, 1936, стр.44]. Згідно цим публікаціям, має місце стабілізація величини угару на максимальному ч рівні при досягненні коефіцієнтом надлишку повітря значень 1,2-1,6. При цьому угар металу у збільшується також із зростанням температури нагріву. Склалося переконання [указ, вище В.Ф.Копитов, стр.182, а також М.А. Касенков, Нагрівальні пристрої ковальського виробництва, Машгиз, 1962, стр. 159-160], що при спалюванні палива з коефіцієнтом надлишку повітря, більшому 1,1-1,2, величина угару не змінюється. Це пояснюють тим, що "швидкість утворення окалини не залежить від коефіцієнта надлишку повітря, оскільки процесом окислення починає управляти не інтенсивність підходу молекул окислюючих газів до поверхні виробів, а дифузія кисню через поверхневий шар окалини до металу" [указ. вище В.Ф.Копитов, стр. 182], а також тим, що "наступає насичення киснем шару окалини, від чого подальше підвищення вмісту кисню в пічних газах не робить помітного впливу на швидкість окислення" [указ, вище М.А.Касенков, стр. 159-160]. Крім того, відомо, що коефіцієнт надлишку повітря при змішенні палива з холодним повітрям (кімнатної температури) має граничні значення за умов запалювання (αпр) [Гайнуллин Ф.Г. і ін., Природний газ як моторне паливо на транспорті, М.: Надра, 1986, стр.34]. Значення коефіцієнта απρ складає для метану - 2,0, пропану - 1,7, природного газу 1,8-2,0, бензину 1,65-1,75. Отже (як вказано в описі до патенту РФ № 2098717), при 96752 10 таких значеннях коефіцієнта надлишку повітря існуватимуть локальні зони, в яких паливоповітряна суміш не горітиме, що знижує економічність енергетичних установок і тому на практиці спосіб спалювання палива з вказаними коефіцієнтами надлишку холодного повітря не знайшов широкого вживання. Використання процесу полуменевого нагріву при збільшених коефіцієнтах надлишку повітря і відсутності його попереднього підігріву утруднено зниженням при цьому температури продуктів згоряння і, відповідно, робочої температури печі, унаслідок подачі до пальника і в топку великих об'ємів "холодного" повітря, температура якого (20-30°С) у багато разів менше температури продуктів згоряння. Відомий спосіб опалювання печі з камерами попереднього нагріву, остаточного нагріву і витримки металу [патент РФ № 2139944], є способом теплової обробки сталі в полуменевих печах прямого нагріву з підігрівом вторинного повітря. Спосіб заснований на спалюванні суміші газоподібного палива і повітря, включає подачу палива з подальшим неповним його спалюванням з коефіцієнтами витрати (надлишку) первинного повітря (α1 рівно 0,30-0,40) над проміжним черенем камери остаточного нагріву, подачу вторинного повітря для повного допалювання всього об'єму продуктів неповного згоряння, підігрів первинного повітря під високотеплопровідним проміжним черенем з підтримкою температури продуктів повного згоряння з робочому просторі камери попереднього нагріву не більше 500-550°С, неповним спалюванням 10-100% загальної витрати споживаного палива в камері остаточного нагріву над проміжним черенем, повним спалюванням під проміжним черенем частини палива, що залишилася, і допалюванням вторинним повітрям продуктів неповного згоряння, що поступають з надчереневого простору, при сумарному пропорціонуванні витрат палива і повітря, близькому до стехиометричних значень (аг рівно 1,05-1, 10). Вказаний спосіб містить операцію, яка полягає в тому, що при неповному спалюванні і/ над проміжним черенем 60-100% палива в підчереневому просторі камери остаточного нагріву і витримки в зоні нагріву в частину пальників подають тільки вторинне повітря, в решті пальників паливо спалюють з α рівним 1,05-1,10, в зоні витримки пальники повністю відключають, при неповному спалюванні над проміжним черенем 1060% палива в підчереневому просторі зони витримки здійснюють повне спалювання палива з коефіцієнтами витрати (надлишку) повітря, близькими до стехиометричних значень, а в зоні нагріву - при істотних надлишках повітря (а рівне 1,10-2,00), використовуючи надмірне повітря як вторинне для допалювання продуктів неповного згоряння. Тобто, в способі теплової обробки металу по патенту РФ № 2139944 проводиться спалювання паливоповітряної суміші при коефіцієнті надлишку вторинного повітря до 2,0. В описі до даного винаходу надлишок повітря, відповідний α, рівному 1,10-2,00, іменується істотним надлишком 11 повітря. Крім того, в описі вказано, що "відключення подачі палива на частину пальників підчереневого простору камери остаточного нагріву обумовлено тим, що інакше для забезпечення повного згоряння палива і допалювання продуктів неповного згоряння в пальники підчереневого простору було б необхідно подавати вторинне повітря з коефіцієнтами витрати більше 2,0, що зв'язане з істотним збідненням газоповітряної суміші (менше 5% палива) і можливим згасанням пальників". Це також відповідає переконанню, що склалося, про відсутність необхідності і навіть неможливості використовувати при нагріві металів високі значення коефіцієнта надлишку вторинного повітря. Відомий спосіб спалювання природного газу у високотемпературних промислових печах прямого нагріву, переважно тунельних, вживаних для випалення, зокрема, цирконистих виробів [патент РФ № 2099661], є способом теплової обробки металу в полуменевій печі. Спосіб включає подачу в толочний об'єм (опалювальний простір) усередині струменя палива струменя стислого повітря (первинна паливоповітряна суміш) і підмішування гарячого, тобто, підігрітого вторинного повітря до первинної паливоповітряної суміші у вказаному топочному об'ємі, що забезпечує деяке певне значення коефіцієнта надлишку повітря. Згідно опису до патенту РФ № 2099661, результатом використання такого способу є створення окислювального середовища продуктів згоряння в робочому каналі (робочому просторі) печі з оброблюваними виробами, що є продовженням топочного об'єму. При цьому зводиться до мінімуму викид угарного газу (СО) в атмосферу (як вказано вище, має місце також при малоокислювальному нагріві із значеннями коефіцієнта надлишку повітря, меншими одиниці). Тобто, підтверджується згадане вище упередження про відсутність зменшення окислювальної здатності продуктів згоряння при підвищених значеннях коефіцієнта надлишку повітря. Відомий також спосіб спалювання палива в тунельній печі [патент РФ № 2166161], що є способом опалювання полуменевої тунельної печі прямого нагріву, що включає спалювання суміші палива і повітря в опалювальному просторі (топочному об'ємі) і передачу продуктів згоряння в робочий простір печі. Цей спосіб застосовується при відпалі керамічних виробів і може бути використаний для опалювання полуменевої печі при тепловій обробці металу. Спосіб включає подачу в толочний об'єм паливоповітряної суміші і вторинного повітря і їх спалювання при коефіцієнтах надлишку повітря, що знаходяться в межах 0,751,5, при цьому до паливоповітряної суміші, що містить 0,1-0,2 куб.м підігрітого або непідігрітого первинного повітря на 1 МДж енергії палива, підмішують вторинне повітря при температурі 7001400°С в кількості 0,1-0,2 куб.м на 1 МДж енергії. Даний спосіб при α, рівному 0,75-1,0 забезпечує отримання в продуктах згоряння малоокислювального середовища, а при α, рівному 1,0-1,5 забезпечує отримання окислювального середови 96752 12 ща. Вибір типу середовища в печі визначається її необхідністю для обробки відповідного продукту. Недоліками вказаного способу у разі його використання для теплової обробки металу є обумовлені складом продуктів згоряння (при використанні окислювального середовища, тобто при α рівному 1,0-1,5) максимальний рівень угару металу, особливо при підвищених температурах, а також (при використанні малоокислювального середовища) наводнення, наприклад, титана і його сплавів, підвищений вміст угарного газу унаслідок того, що паливо згоряє неповністю, що викликає необхідність герметизації конструкції полуменевої печі і вимагає істотних капітальних витрат, і перевитрата палива. Як вказано в описі даного способу по патенту РФ № 2166161, діапазон значень α, дорівнює 0,75-1,5, є достатнім для промислової практики, що також відповідає згаданому переконанню, що вище склалося, про відсутність необхідності використання більш високих значень коефіцієнта α при тепловій обробці металів, а також відповідає відсутності в технічній літературі даних по нагріву металу в полуменевих печах при значеннях коефіцієнта надлишку повітря, більших 1,6-2,0. Відомий також спосіб теплової обробки металу в полуменевій печі непрямого нагріву, при якому проводять відділення продуктів згоряння від металу, що нагрівається, зокрема, використовують муфеліровання полум'я - спалювання суміші палива і повітря в опалювальному просторі усередині радіаційної труби (муфеля) [патент США № 4878480, F24C003/00, 126/91А, 431/353, 432/209], а нагрів металу в робочому просторі зовні радіаційної труби проводять шляхом випромінювання від зовнішніх стінок нагрітою з середини радіаційної труби. При використанні такого способу непрямого нагріву оброблюваний метал, розміщений в робочому просторі зовні радіаційної труби, не знаходиться в атмосфері продуктів згоряння і не піддається угару і/або наводненню. Проте, має місце угар металу внутрішніх стінок радіаційної труби, розташованих в опалювальному просторі і схильних до дії продуктів згоряння. Це знижує термін служби радіаційної труби, збільшує експлуатаційні витрати і собівартість обробки металу, що є недоліком описаного способу непрямого радіаційного нагріву в полуменевій печі. Відомий інший спосіб теплової обробки металу в полуменевій печі непрямого нагріву, де спалювання суміші палива і повітря проводять в опалювальному просторі зовні металевого тигля (муфеля), в робочому просторі якого розташований оброблюваний метал, а нагрів металу в робочому просторі усередині тигля проводять шляхом випромінювання від внутрішніх стінок тигля [наприклад, заявка на патент на винахід РФ № 93052328, опуб. 27.09.1996р.]. Робочий простір тигля іноді заповнюється захисним газом. Цей спосіб непрямого нагріву також має аналогічний вищезгаданому недолік, що полягає в зниженні терміну служби тигля, зовнішні металеві стінки якого підпадають під вплив продуктів згоряння. 13 Аналогом до запропонованого винаходу є спосіб опалювання регенеративних нагрівальних колодязів [авторське свідоцтво СРСР № 1257110], що є фактично способом теплової обробки металу в полуменевій печі прямого нагріву у вигляді регенеративного колодязя, заснованим на спалюванні суміші палива і попередньо нагрітого регенераторами повітря. В цьому способі спалювання суміші палива і повітря проводять безпосередньо в робочому просторі печі. Згідно прикладу виконання цього способу, в пальник подають 3800 куб.м7час доменного газу і 120 куб.м/час природного газу, а також 4150 куб.м/час нагрітого повітря, що забезпечує коефіцієнт надлишку повітря α, дорівнює приблизно 1,1. Іншим різновидом способу-аналогу є спосіб теплової обробки металу в полуменевій печі непрямого нагріву, по якому спалювання суміш палива і нагрітого повітря проводять в опалювальному просторі радіаційної труби [І.М.Дістергефт, Г.М. Дружінін, В.І. Щербінін, Досвід ВНІЇМТ в розробці регенеративних систем опалювання для металургійних агрегатів, "Сталь", 2000 № 7, стр.87- 88, рис.5]. Нагрів металу в робочому просторі проводять шляхом конвекції від зовнішніх стінок нагрітою зсередини радіаційної труби. У вказаних різновидах аналогу першого варіанту винаходу-способу, за рахунок попереднього нагріву повітря забезпечується, в порівнянні із способами-аналогами, підвищення температури продуктів згоряння і, відповідно, робочої температури печі, і зниження витрати палива. Недоліком способу-аналогу теплової обробки металу в полуменевій печі прямого нагріву є максимальний рівень угару і/або наводнення металу, розташованого в опалювальному робочому просторі полуменевої печі. Угар, що має місце особливо при підвищених температурах, веде до втрати металу при його тепловій обробці, а наводнення металів, переважно кольорових (наприклад, титана і його сплавів), погіршує властивості цих металів. Це обумовлено, як підтверджують практика і приведені вище результати досліджень, відповідним відомим складом продуктів згоряння, що включають певний вміст вуглекислого газу, пари води і кисню (окислювальне середовище), яка при дії на нагрітий при тепловій обробці метал і забезпечує наявність угару і наводнення металів. Недоліком способу-аналогу теплової обробки металу в полуменевій печі непрямого нагріву є обумовлена вказаними в попередньому абзаці причинами - наявність угару металу стінок муфеля, розташованих в опалювальному просторі печі непрямого нагріву (внутрішніх поверхонь радіаційної труби або зовнішніх поверхонь тигля), що веде до зниження терміну служби радіаційної труби (тигля), збільшення експлуатаційних витрат і собівартості обробки металу. Крім того, при використанні обмежених значень коефіцієнта надлишку повітря в даному способі теплової обробки металу в полуменевій печі має місце подача в опалювальний простір печі (і в радіаційну трубу) обмежених об'ємів паливоповітряної суміші, що обмежує і швидкість перемі 96752 14 щення продуктів згоряння в опалювальному просторі або усередині радіаційної труби. Результатом є знижене значення конвективної складової теплообміну, збільшений час нагріву оброблюваних металевих і неметалічних виробів і знижена продуктивність печі. Результатом обмеженої швидкості переміщення продуктів згоряння є також нерівномірність розподілу температур як по робочому простору печі, так і по садці (виробам, що піддаються тепловій обробці), що знижує якість теплової обробки виробів. Відомий інший різновид способу-аналогу, що є багатоетапним способом теплової обробки металу в полуменевій печі з відкритим полум'ям (прямий нагрів), заснованим на спалюванні суміші палива і попередньо нагрітого повітря, при коефіцієнті надлишку повітря до 1,2 [указ. вище М.А.Касенков, стр. 173-174, 162, 160]. Спосіб включає, принаймні, три етапи нагріву (східчастий нагрів): нагріваючи при низьких температурах (до проміжної температури 650-850°С) з витримкою при проміжній температурі, нагріві при високих температурах (тобто, при температурах, більших, ніж 850°С) до робочої температури з витримкою при робочій температурі. Недоліком цього різновиду способу-аналогу з багатоетапною тепловою обробкою металу при прямому нагріві, також є високий рівень угару металу, особливо при підвищених температурах, і наводненні особливо, кольорових металів, тобто, відповідне погіршення властивостей металів. Вказаний відомий багатоетапний спосіб теплової обробки металів може бути використаний і при непрямому нагріві з використанням муфелей (наприклад, радіаційної труби або тигля). Недоліком багатоетапного способу-аналогу теплової обробки металу в полуменевій печі непрямого нагріву є угар металу стінок муфеля (радіаційної труби, тигля), розташованих в опалювальному просторі печі непрямого нагріву, що знижує термін служби муфеля і збільшує експлуатаційні витрати і собівартість обробки металу. Крім того, при використанні обмежених значень коефіцієнта надлишку повітря в багатоетапному способі теплової обробки металу в полуменевій печі також має місце подача в опалювальний простір печі (або в радіаційну трубу) обмежених об'ємів паливо-повітряної суміші, що обмежує і швидкість переміщення продуктів згоряння в опалювальному просторі або усередині радіаційної труби. Результатом є знижене значення конвективної складової теплообміну, збільшений час нагріву оброблюваних металевих і неметалічних виробів і знижена продуктивність печі. Результатом обмеженої швидкості переміщення продуктів згоряння є також нерівномірність розподілу температур, як по робочому простору печі, так і по садці (виробам, що піддаються тепловій обробці), є зниження якості теплової обробки виробів. В основу першого та другого з групи винаходів поставлена задача створення такого способу обробки металовмісних виробів в полуменевій печі, в якому шляхом спалювання суміші палива і повітря при певному значенні коефіцієнту над 15 лишку повітря досягається зниження угару і рівня наводнення, а також зменшення експлуатаційних витрат і собівартості обробки металовмісних виробів при, потрібній якості теплової обробки. Відомий вже згаданий вище спосіб спалювання природного газу у високотемпературних промислових печах прямого нагріву, переважно тунельних, вживаних для випалення, зокрема, цирконістих виробів [патент РФ № 2099661], включаючий подачу в толочний об'єм (опалювальний простір) усередині струменя палива струменя стислого повітря (первинна паливоповітряна суміш) і підмішування гарячого, тобто, підігрітого вторинного повітря до первинної паливо-повітряної суміші у вказаному топочном об'ємі при деякому певному значенні коефіцієнта надлишку повітря. Найближчим до запропонованого третього варіанту винаходу-способу є спосіб спалювання палива в тунельній печі прямого нагріву [патент РФ № 2166161], що включає спалювання суміші палива і повітря в опалювальному просторі (топочному об'ємі) і передачу продуктів згоряння в робочий простір печі. Спосіб включає подачу в топочний об'єм паливо-повітряної суміші і вторинного повітря, і їх спалювання при коефіцієнтах надлишку повітря, що знаходяться в межах 0,751,5. Даний спосіб при α, рівному 0,75-1,0 забезпечує отримання в продуктах згоряння малоокислювального середовища, а при α, рівному 1,01,5 забезпечує отримання окислювального середовища. Вибір типу середовища в печі визначається її необхідністю для обробки відповідного продукту. Спосіб застосовується при відпалі керамічних виробів і може бути використаний для опалювання полуменевої печі також при тепловій обробці металу, а також при непрямому нагріві оброблюваних виробів з використанням радіаційної труби або тигля. При використанні значень коефіцієнта надлишку повітря не більше 1,5 в даному способі має місце подача в опалювальний простір печі (або в радіаційну трубу) обмежених об'ємів паливо-повітряної суміші, що обмежує і швидкість переміщення продуктів згоряння в опалювальному просторі і в радіаційній трубі. Результатом є знижене значення конвективної складової теплообміну, збільшений час нагріву оброблюваних металевих і неметалічних виробів і знижена продуктивність печі. Результатом обмеженої швидкості переміщення продуктів згоряння є також нерівномірність розподілу температур, як по робочому простору печі, так і по садці (виробам, що піддаються тепловій обробці), що знижує якість теплової обробки виробів. Недоліками вказаного способу у разі його використання для теплової обробки металу є обумовлені складом продуктів згоряння (при використанні окислювального середовища, тобто, при α рівному 1,0-1,5) максимальний рівень угару металу, особливо при підвищених температурах, а також (при використанні малоокислювального середовища) наводнення, наприклад, титана і його сплавів, підвищений вміст угарного газу унаслідок неповного згоряння палива, що викликає 96752 16 необхідність герметизації конструкції полуменевої печі і вимагаюче істотних капітальних витрат, і перевитрата палива. В основу третього з групи винаходів поставлена задача створення такого способу спалювання суміші рідкого або газоподібного палива і нагрітого повітря в полуменевій печі для теплової обробки металовмісних виробів, в якому шляхом спалювання суміші палива і повітря при певному значенні коефіцієнту надлишку повітря досягається зниження угару і рівня наводнення. А також зменшення експлуатаційних витрат і собівартості обробки металовмісних виробів при потрібній якості теплової обробки. Для реалізації вищеописаних відомих способів теплової обробки металів і неметалів в полуменевих печах з прямим або непрямим нагрівом, а також способу спалювання суміші рідкого або газоподібного палива і нагрітого повітря в полуменевій печі прямого або непрямого нагріву використовуються регенеративні полуменеві печі, забезпечені відповідними пристроями опалювання цих печей. Відомий [патент РФ № 2190170] пристрій опалювання полуменевої печі прямого нагріву, що включає робочу камеру (опалювальний робочий простір) з вікнами (каналами) виводу гарячих продуктів згоряння, два пальники для спалювання газового палива в суміші із заздалегідь нагрітим повітрям при стехиометричному співвідношенні палива і нагрітого повітря, що характеризується значенням коефіцієнта надлишку нагрітого повітря, рівним одиниці, і систему нагріву повітря і подачі його в кожний пальник у необхідній кількості, включаючу два регенератори, що по черзі нагріваються продуктами згоряння, і також по черзі нагріваючі повітря, що в них подається, та далі поступає в пальники (двохцикловий імпульсний режим роботи пристрою опалювання полуменевої печі). Для забезпечення поперемінного руху продуктів згоряння і повітря через регенератори і виводу в димовивідну систему продуктів згоряння пристрій містить сполучні патрубки і канали з перекидними (замочними) клапанами, відповідним чином підключені до регенераторів, пальників і димовивідної системи. Стехиометричне співвідношення об'ємів спалюваних газового палива і нагрітого повітря в пристрої (α  1) забезпечується його відповідним конструктивним виконанням, зокрема, співвідношеннями параметрів, що характеризують поперечні перетини трубопроводів подачі палива і повітря в пальники. Іншою конструктивною особливістю пристрою, що забезпечує подачу в пальники нагрітого ι повітря у необхідній кількості, є виконання регенеративної насадки, об'єм її внутрішнього простору, необхідний об'єм (маса) заповнюючих цей простір теплопередаточних елементів, матеріал цих елементів, наприклад, вогнетривка цеглина [В.А. Баум і ін., Металургійні печі, М., 1951, стр.665] або метал [вишеуказ. М.А.Касенков, Нагрівальні пристрої ковальського виробництва, Машгиз, 1962, стр.296]. Недоліком цього пристрою теплової обробки металу з прямим нагрівом, конструкція якого за 17 безпечує спалювання суміші палива і повітря при стехиометричному їх співвідношенні (α = 1), є втрата значної кількості металу на угар унаслідок окислювальної атмосфери продуктів згоряння в опалювальному (робочому) просторі і наводнення металів. Відомий також пристрій теплової обробки металу в полуменевій печі непрямого нагріву [патент США № 4878480], що включає опалювальний простір у вигляді радіаційної труби з двома пальниками для спалювання газового палива в суміші з повітрям, забезпеченій вікнами виводу продуктів згоряння. При використанні в полуменевій печі вказаного пристрою непрямого нагріву оброблюваний метал розміщений в робочому просторі зовні радіаційної труби, не знаходиться в атмосфері продуктів згоряння і не піддається угару і/або наводнення. Проте має місце угар металу внутрішніх стінок радіаційної труби, розташованих в опалювальному просторі і схильних до дії продуктів згоряння. Це знижує термін служби радіаційної труби, збільшує експлуатаційні витрати і собівартість обробки металу, що є недоліком описаного пристрою. Відомий інший пристрій теплової обробки металу в полуменевій печі непрямого нагріву [заявка на патент на винахід РФ № 93052328, опубл. 27.09.1996р., С21С5/28], що включає опалювальний простір з вікном виводу продуктів згоряння (місткість ковша), декілька пальників для спалювання газового палива в суміші з повітрям при певному співвідношенні палива і нагрітого повітря і розміщений в опалювальному просторі тигель з металевим ломом, що піддається розплавленню. Цей пристрій має недолік, що полягає в зниженні терміну служби тигля, зовнішні металеві стінки якого підпадають під дії продуктів згоряння, і, відповідно, в підвищенні експлуатаційних витрат і собівартості обробки металу. Найближчим до першого варіанту винаходупристрою є пристрій опалювання полуменевої печі з відкритим полум'ям (прямий нагрів) для безоокислювального нагріву сталевих заготівок [вищевказ. М.А.Касенков, Нагрівальні пристрої ковальського виробництва, Машгиз, 1962, стр. 296-297, Фіг. 178], включаючий опалювальний, він же робочий простір з вікнами (каналами) виводу гарячих продуктів згоряння, два працюючі поперемінно в циклічному імпульсному режимі пальники для спалювання газового палива в суміші із заздалегідь нагрітим повітрям при співвідношенні палива і нагрітого повітря, що характеризується значенням коефіцієнта надлишку нагрітого повітря, меншим одиниці (малоокислювальний нагрів), і систему нагріву повітря, і подачі його по черзі принаймні в ν один з пальників у необхідній кількості, включаючу два регенератори (регенеративні насадки), кожна з, регенеративних насадок в одному циклі роботи пристрою опалювання полуменевої печі є засобом для нагріву вказаних теплопередаточних елементів гарячими продуктами згоряння, в іншому циклі засобом для нагріву повітря нагрітими в попередньому циклі теплопередаточними елементами. 96752 18 Пристрій містить систему управління і комутації, що включає канали з клапанами, відповідним чином підключені до регенеративних насадок, пальників і димососу, що забезпечує поперемінний рух продуктів згоряння і повітря через регенеративні насадки, подачу нагрітого повітря принаймні в один з двох пальників і відведення в димосос продуктів згоряння, тобто, система управління і комутації виконана з можливістю здійснення регенеративними насадками циклічно змінних функцій. Конструктивним виконанням даного пристрою, що забезпечує подачу в пальники нагрітого повітря в необхідній для малоокислювального нагріву кількості (при заданому коефіцієнті надлишку повітря, меншому одиниці), є наявність у внутрішньому просторі кожної регенеративної насадки теплопередаточних елементів у вигляді металевих труб або кульок, об'єм (маса) яких достатня для нагріву необхідної кількості повітря в одиницю часу. Забезпечення вказаним пристроєм-аналогом малоокислювального процесу нагріву металу зменшує угар металу, але не запобігає наводненню, наприклад, титана і його сплавів, а також має недолік, що полягає в підвищеному вмісті угарного газу унаслідок неповного згоряння палива в опалювальному просторі. Це викликає необхідність герметизації конструкції полуменевої печі, що вимагає підвищених капітальних витрат, а реалізоване у вказаному пристрої допалювання продуктів згоряння в нижній частині регенераторів викликає перевитрату палива. Іншим різновидом аналогу першого варіанту винаходу є дослідний пристрій опалювання полуменевої печі прямого нагріву [І.М.Дістергефт, Г.М.Дружінін, В.І. Щербінін, Досвід ВНІЇМТ в розробці регенеративних систем опалювання для металургійних агрегатів, "Сталь", 2000 № 7, стр.86-87, рис.2]. Пристрій включає опалювальний, він же робочий простір (камера горіння), працюючий в двохцикловому імпульсному режимі регенеративний пальник для спалювання газового палива в суміші з повітрям, газохід для відведення охолоджених продуктів згоряння в одному циклі роботи, боров для відведення гарячих продуктів згоряння в іншому циклі роботи, а також систему нагріву повітря і подачі його в регенеративний пальник в імпульсному режимі у необхідній кількості, включаючу регенеративну насадку. Наявність у внутрішньому просторі регенеративної насадки теплопередаточних елементів забезпечує нагрів необхідної кількості повітря в одиницю часу для підтримки необхідного коефіцієнта надлишку повітря. Регенеративна насадка в одному циклі роботи пристрою опалювання полуменевої печі є засобом для нагріву розміщених в ній теплопередаточних елементів гарячими продуктами згоряння, після охолоджування в насадці які йдуть в газохід, в іншому циклі - засобом для нагріву повітря нагрітими в попередньому циклі теплопередаточними елементами. Пристрій містить систему управління і комутації, що включає канали і клапани, виконану з можливістю здійснення регенеративною насадкою циклічно змін 19 них функцій. Система управління і комутації забезпечує в одному циклі рух через регенеративну насадку продуктів згоряння з форкамеризмішувача для нагріву теплопередаточних елементів насадки, і відведення в газохід охолоджених продуктів згоряння цього циклу, а в іншому циклі - подачу через регенеративну насадку в протилежному напрямі повітря, що нагрівається, та далі поступає в регенеративний пальник в суміші з паливом для утворення в камері згоряння продуктів згоряння, що передаються через боров для корисного використання. Система управління і комутації виконана з можливістю здійснення регенеративною насадкою циклічно змінних функцій. Недоліком цього аналогу першого варіанту у пристрою теплової обробки металу з прямим нагрівом є втрата значної кількості металу садки на угар унаслідок окислювальної атмосфери продуктів згоряння і наводнення металів. При v використанні в даному пристрої непрямого нагріву недоліком є наявність угару металу муфеля, що веде до зменшення терміну служби муфеля (радіаційної труби, тигля), збільшення експлуатаційних витрат і собівартості обробки металу. Крім того, унаслідок використання обмежених значень коефіцієнта надлишку повітря в пристрої опалювання полуменевої печі має місце подача в опалювальний простір печі або в радіаційну трубу обмежених об'ємів паливо-повітряної суміші, що обмежує і швидкість переміщення продуктів згоряння в опалювальному просторі і радіаційній трубі. Результатом є знижене значення конвективної складової теплообміну, збільшений час нагріву оброблюваних металевих і неметалічних виробів і знижена продуктивність печі. Результатом обмеженої швидкості переміщення продуктів згоряння є також нерівномірність розподілу температур, як по робочому простору печі, так і по садці (виробам, що піддаються тепловій обробці), що знижує якість теплової обробки виробів. В основу четвертого з групи винаходів поставлена задача створення такого пристрою опалювання полуменевої печі для теплової обробки металовмісних виробів, в якому шляхом удосконалення його конструкції досягається зниження угару і рівня наводнення. А також зменшення експлуатаційних витрат і собівартості обробки металовмісних виробів при потрібній якості теплової обробки. Найближчим до другого і третього варіантам винаходу-пристрою є пристрій опалювання полуменевої печі прямого нагріву [Г.М.Дружінін, І.М. Дістергефт, В.А.Леонтьев і ін., Основні напрями реконструкції кільцевої печі для нагріву заготівок, Сталь, 2005 № 3, стр.65-67, рис.1]. Вказаний пристрій включає опалювальний простір, що є і робочим простором для розміщення металу, що нагрівається, два пальники для спалювання газового або рідкого палива в суміші із заздалегідь нагрітим повітрям при певному співвідношенні палива і нагрітого повітря, що характеризується відповідним значенням коефіцієнта надлишку повітря, систему нагріву повітря і подачі його в кожний пальник у необхідній кількості, канал по 96752 20 дачі газового або рідкого палива, канал виводу назовні охолоджених продуктів згоряння, а також систему управління і комутації. Система нагріву повітря і подачі його в кожний пальник у необхідній кількості включає канал подачі ззовні повітря і дві регенеративні насадки, кожна з яких має внутрішній простір з двома ввідними-вивідними вікнами, заповнений шаром теплопередаточних елементів певного об'єму. Кожна з регенеративних насадок в одному циклі роботи пристрою опалювання полуменевої печі є засобом для нагріву вказаних теплопередаточних елементів гарячими продуктами згоряння, в іншому циклі засобом для нагріву повітря нагрітими в попередньому циклі теплопередаточними елементами. Кожний з пальників в одному циклі роботи пристрою опалювання полуменевої печі виконує функцію пальника, а в іншому циклі роботи пристрою опалювання полуменевої печі виконує функцію вікна виводу гарячих продуктів згоряння з опалювального простору. При цьому система управління і комутації виконана з можливістю здійснення пальниками і регенеративними насадками циклічно змінних функцій. А саме, система управління і комутації забезпечує в кожному циклі роботи пристрою опалювання полуменевої печі з'єднання каналу подачі газового або рідкого палива з одним з пальників, з'єднання іншого пальника з одним з ввідних-вивідних вікон внутрішнього простору однієї з регенеративних насадок, з'єднання іншого з ввідних-вивідних вікон цієї регенеративної насадки з каналом виводу назовні охолоджених продуктів згоряння, з'єднання каналу подачі ззовні повітря з одним з ввіднихвивідних вікон внутрішнього простору іншої з регенеративних насадок і з'єднання іншого з ввідних-вивідних вікон цієї насадки з тим з пальників, з яким сполучений канал подачі газового або рідкого палива. Об'єм шару теплопередаточних елементів у вигляді корундових куль, що заповнюють внутрішній простір кожної регенеративної насадки, визначає продуктивність по подачі нагрітого повітря до кожного пальника і величину коефіцієнта надлишку повітря, що забезпечує окислювальну атмосферу в опалювальному просторі, в якому розміщено метал, що піддають тепловій обробці. Недоліком описаного найближчого аналогу другого і третього варіантів винаходу-пристрою теплової обробки металу в полуменевій печі прямого нагріву є втрата значної кількості металу на угар унаслідок окислювальної атмосфери продуктів згоряння (а приблизно рівно 1) і наводнення металів. Іншим різновидом пристрою-аналогу другого і третього варіанту винаходу є пристрій теплової обробки металу в полуменевій печі непрямого нагріву [І.М. Дістергефт, Г.М.Дружінін, В.І. Щербінін, Досвід ВНІЇМТ в розробці регенеративних систем опалювання для металургійних агрегатів, "Сталь", 2000 № 7, стр. 87-88, рис.5]. Вказаний пристрій включає опалювальний простір у вигляді радіаційної труби з двома пальниками для спалювання газового або рідкого палива в суміші із заздалегідь нагрітим повітрям при певному спів 21 відношенні палива і нагрітого повітря, що характеризується відповідним значенням коефіцієнта надлишку повітря, систему нагріву повітря і подачі його в кожний пальник у необхідній кількості, канал подачі газового або рідкого палива, канал виводу назовні охолоджених продуктів згоряння, а також систему управління і комутації. Система нагріву повітря і подачі його в кожний пальник у необхідній кількості включає канал подачі ззовні повітря і дві регенеративні насадки, кожна з яких має внутрішній простір з двома ввіднимививідними вікнами, заповнений шаром теплопередаточних елементів певного об'єму. Кожна з регенеративних насадок в одному циклі роботи пристрою опалювання полуменевої печі є засобом для нагріву вказаних теплопередаточних елементів гарячими продуктами згоряння, в іншому циклі - засобом для нагріву повітря нагрітими в попередньому циклі теплопередаточними елементами. Кожний з пальників в одному циклі роботи пристрою опалювання полуменевої печі виконує функцію пальника, а в іншому циклі роботи пристрою опалювання полуменеіюї печі виконує функцію вікна виводу гарячих продуктів згоряння з опалювального простору. При цьому система управління і комутації виконана з можливістю здійснення пальниками і регенеративними насадками циклічно змінних функцій. А саме, система управління і комутації забезпечує в кожному циклі роботи пристрою опалювання полуменевої печі з'єднання каналу подачі газового або рідкого палива з одним з пальників, з'єднання іншого пальника з одним з ввідних-вивідних вікон внутрішнього простору однієї з регенеративних насадок, з'єднання іншого з ввідних-вивідних вікон цієї регенеративної насадки з каналом виводу назовні охолоджених продуктів згоряння, з'єднання каналу подачі ззовні повітря з одним з ввідних-вивідних вікон внутрішнього простору іншої з регенеративних насадок і з'єднання іншого з ввідних-вивідних вікон цієї насадки з тим з пальників, з якою сполучений канал подачі газового або рідкого палива. Об'єм шару теплопередаточних елементів у вигляді корундових куль, що заповнюють внутрішній простір кожної регенеративної насадки, визначає величину коефіцієнта надлишку повітря, що забезпечує окислювальну атмосферу в опалювальному просторі усередині радіаційної труби. Метал, що піддається тепловій обробці, розміщений в робочому просторі зовні радіаційної труби. Недоліком описаного аналога другого і третього варіантів винаходу - пристрої теплової обробки металу в полуменевій печі непрямого нагріву є наявність угару металу стінок радіаційної труби, розташованих в опалювальному просторі печі непрямого нагріву, що веде до зниження терміну служби радіаційної труби, збільшення експлуатаційних витрат і собівартості обробки металу. Крім того, унаслідок використання обмежених значень коефіцієнта надлишку повітря, в пристрої опалювання полуменевої печі має місце подача в опалювальний простір печі або в радіаційну трубу обмежених об'ємів паливо-повітряної суміші, що обмежує і швидкість переміщення 96752 22 продуктів згоряння в опалювальному просторі і в радіаційній трубі. Результатом є знижене значення конвективної складової теплообміну, збільшений час нагріву оброблюваних металевих і неметалічних виробів і знижена продуктивність печі. Результатом обмеженої швидкості переміщення продуктів згоряння є також нерівномірність розподілу температур як по робочому простору печі, так і по садці (виробам, що піддаються тепловій обробці), що знижує якість теплової обробки виробів. В основу п'ятого і шостого з групи винаходів поставлена задача створення такого пристрою опалювання полуменевої печі для теплової обробки металовмісних виробів, в якому шляхом удосконалення його конструкції досягається зниження угару і рівня наводнення. А також зменшення експлуатаційних витрат і собівартості обробки металовмісних виробів при потрібній якості теплової обробки. У регенеративних полуменевих печах для теплової обробки металів, опалювальних спалюваною сумішшю рідкого або газоподібного палива і нагрітого повітря, використовуються регенеративні насадки, кожна з яких включає внутрішній простір з двома ввідними-вивідними вікнами, заповнений шаром теплопередаточних елементів [наприклад, вишеуказ. М.А.Касенков, стр. 296297, Фіг. 178]. Конструкції регенеративних насадок і принципи їх функціонування однакові для відомих типів полуменевих печей прямого і непрямого нагріву. Регенеративна насадка призначена для здійснення роботи в два цикли. В одному циклі насадка є засобом для нагріву теплопередаточних елементів продуктами згоряння спалюваної суміші, а в іншому циклі насадка є засобом для нагріву повітря теплопередаточними елементами. При використанні регенеративної насадки в полуменевій печі її ввідні-вивідні вікна сполучені через відповідну систему перемикання (перекидні, замкові клапани) з каналом подачі гарячих продуктів згоряння з опалювального простору полуменевої печі, каналом відведення охолоджених продуктів згоряння, каналом подачі повітря і каналом подачі нагрітого повітря в пальник. Відомі регенеративні насадки призначені для використання в полуменевих печах для нагріву металів при спалюванні суміші палива і повітря в стехиометричному їх співвідношенні (α = 1), при малоокислювальному нагріві (α менше 1), а також при звичному для існуючої практики діапазоні значень коефіцієнта надлишку нагрітого повітря (як показано вище, не перевищуючих значення 2,0). Цим обумовлений конструктивний недолік кожної відомої регенеративної насадки, що полягає в наявності у внутрішньому просторі такої насадки теплопередаточних елементів в певному об'ємі, заданому забезпеченням нагріву в насадці тієї кількості повітря, яка потрібна для спалювання в пальнику (пальниках) суміші палива і повітря при заданому значенні коефіцієнта надлишку повітря, що знаходиться у вищезгаданих межах. Зрештою використання відомих регенеративних 23 насадок в полуменевих печах для нагріву металів обумовлює втрату значної кількості металу на угар унаслідок окислювальної атмосфери продуктів згоряння, зневуглецювання поверхневих шарів сталевих заготівок і наводнення металів. Найближчою до запропонованих технічних рішень є регенеративна насадка полуменевої печі, опалювальною сумішшю рідкого або газоподібного палива і нагрітого повітря, включаюча внутрішній простір з двома ввідними-вивідними вікнами, заповнений шаром теплопередаточних елементів у вигляді металевих або корундових куль. Регенеративна насадка в одному циклі роботи здійснює функцію засобу для нагріву вказаних теплопередаточних елементів продуктами згоряння, в іншому циклі - є засобом для нагріву повітря нагрітими в попередньому циклі теплопередаточними елементами [И.М. Дистергефт і ін., Регенеративні системи опалювання для нагрівальних печей прокатного і ковальського виробництв (історія розвитку, теорія і практика), сб. науч. тр. Металургійна теплотехніка, том 5, Міністерство освіти і науки України/Национальна металургійна академія України, Дніпропетровськ, 2002, стр. 44-57]. Конструктивним недоліком даної регенеративної насадки, як і вищезазначених насадок, є наявність в її внутрішньому просторі теплопередаточних елементів в певному об'ємі, що забезпечує нагрів в насадці тієї кількості повітря, яка потрібна для спалювання в пальнику (пальниках) суміші палива і повітря при заданому значенні коефіцієнті надлишку повітря, що знаходиться в звичних відомих вищезгаданих межах (значення α не більше 2,0). Використання цієї регенеративної насадки в полуменевих печах прямого або непрямого нагріву металів обумовлює втрату металу садки або муфеля на угар і наводнення металів. Унаслідок того, що вказана відома регенеративна насадка при використанні її в полуменевій печі із-за обмеженості об'єму теплопередаточних елементів забезпечує подачу в опалювальний простір печі або в радіаційну трубу обмежених об'ємів паливо-повітряної суміші, обмежується швидкість переміщення продуктів згоряння в опалювальному просторі печі і в радіаційній трубі. В результаті мають місце знижене значення конвективної складової теплообміну, збільшений час нагріву оброблюваних металевих і неметалічних виробів і знижена продуктивність печі. Результатом обмеженої швидкості переміщення продуктів згоряння є також нерівномірність розподілу температур як по робочому простору печі, так і по садці (виробам, що піддаються тепле вій обробці), що знижує якість теплової обробки виробів. В основу сьомого, восьмого та дев'ятого з групи винаходів поставлена задача створення таких конструкцій регенеративних насадок полуменевої печі для теплової обробки металовмісних виробів, в яких шляхом удосконалення їх конструкцій досягається зниження угару і рівня наводнення. А також зменшення експлуатаційних витрат і собівартості обробки металовмісних виробів при потрібній якості теплової обробки. 96752 24 Нарешті, задачею винаходів - трьох варіантів регенеративної насадки для полуменевої печі є збільшення продуктивності печі і підвищення якості теплової обробки виробів. Вказані задачі є загальними для всіх запропонованих винаходів і їх варіантів. Поставлені задачі вирішені за допомогою представлених нижче нових технічних рішень: трьох варіантів способу і декількох пристроїв для здійснення способів - трьох варіантів пристрою опалювання полуменевої печі і трьох варіантів регенеративної насадки полуменевої печі. Для вирішення вищезгаданих задач запропоновані нижчеописані способи і пристрої, що мають відмінності в порівнянні з їх прототипами. Спосіб теплової обробки металу в полуменевій печі прямого або непрямого нагріву (перший варіант способу), заснований на спалюванні суміші рідкого або газоподібного палива і нагрітого повітря при певному значенні коефіцієнта надлишку повітря, відрізняється тим, що спалювання вказаної суміші палива і повітря проводять при значенні коефіцієнта надлишку повітря, що перевищує значення 2,0 і встановлюваному переважно в діапазоні до 6,0. Спосіб теплової обробки металу в полуменевій печі прямого або непрямого нагріву (другий варіант способу), заснований на спалюванні суміші рідкого або газоподібного палива і нагрітого повітря, включаючий нагрів металу до проміжної температури, подальший нагрів металу до робочої температури і витримку при робочій температурі, при цьому спалювання вказаної суміші палива і нагрітого повітря проводять, принаймні, при нагріві металу до проміжної температури, при коефіцієнті надлишку повітря, що не перевищує значення 2,0, відрізняється тим, що нагрів оброблюваного металу до робочої температури проводять при збільшенні коефіцієнта надлишку повітря до значення, що перевищує значення 2,0 і що знаходиться переважно в діапазоні до 6,0, а витримку при робочій температурі здійснюють при постійному або змінному значенні коефіцієнта надлишку повітря, що перевищує значення 2,0, і що знаходиться переважно в діапазоні до 6,0. Спосіб спалювання суміші рідкого або газоподібного палива і нагрітого повітря в полуменевій печі прямого або непрямого нагріву при певному значенні коефіцієнта надлишку повітря нагріву (третій варіант способу) відрізняється тим, що спалювання вказаної суміші палива і повітря проводять при значенні коефіцієнта надлишку повітря, що перевищує значення 2,0 і встановлюваному переважно в діапазоні до 6,0. Пристрій опалювання полуменевої печі прямого або непрямого нагріву (перший варіант пристрою печі), що включає опалювальний простір з вікном виводу продуктів згоряння, принаймні один пальник для спалювання газового або рідкого палива в суміші з нагрітим повітрям при певному співвідношенні палива і нагрітого повітря, що характеризується відповідним значенням коефіцієнта надлишку повітря, і систему нагріву повітря і подачі його в кожний пальник у необхідній кількості відрізняється тим, що система нагрі 25 ву повітря, і подачі його в кожний пальник у необхідній кількості виконана конструктивно із забезпеченням можливості нагріву і подачі повітря в кількості, що забезпечує значення коефіцієнта надлишку повітря, що перевищує значення 2,0 і встановлюване переважне в діапазоні до 6,0. Пристрій опалювання полуменевої печі прямого або непрямого нагріву (другий варіант пристрою печі), що включає опалювальний простір, два пальники для спалювання газового або рідкого палива в суміші з нагрітим повітрям при певному співвідношенні палива і нагрітого повітря, що характеризується відповідним значенням коефіцієнта надлишку повітря, канал подачі газового або рідкого палива, канал виводу назовні охолоджених продуктів згоряння, систему нагріву повітря і подачі його в кожний пальник, що включає канал подачі ззовні повітря і дві регенеративні насадки, кожна з яких має внутрішній простір з двома ввідними-вивідними вікнами, заповнений шаром теплопередаточних елементів певного об'єму, і систему управління, і комутації вказаних каналів, пальників і регенеративних насадок, виконану з можливістю здійснення пальниками і регенеративними насадками циклічно змінних функцій, а саме, здійснення кожної з регенеративних насадок в одному циклі роботи пристрою опалювання полуменевої печі функції засобу для нагріву вказаних теплопередаточних елементів гарячими продуктами згоряння, в іншому циклі функції засобу для нагріву повітря нагрітими в попередньому циклі теплопередаточними елементами, і здійснення кожним з пальників в одному циклі роботи пристрою опалювання полуменевої печі як функції пальника, а в іншому циклі - функції вікна виводу продуктів у згоряння з опалювального простору, відрізняється тим, що внутрішній простір кожної регенеративної насадки заповнений таким шаром теплопередаточних елементів, об'єм якого відповідає співвідношенню: V = К · α · Β1, де: V - об'єм шару теплопередаточних елементів, що заповнюють внутрішній простір реге3 неративної насадки, м ; К - коефіцієнт пропорційності, залежний від виду палива, виду і розміру теплопередаточних елементів, температури повітря і продуктів згоряння у ввідних-вивідних вікнах регенеративної насадки, тривалості циклу роботи пристрою опалювання полуменевої печі, ч; α - коефіцієнт надлишку повітря, вибираний залежно від необхідного режиму термічної обробки в полуменевій печі, перевищуючий значення 2,0 і встановлюваний переважно в діапазоні до 6,0, безрозмірна величина; В1 - витрата палива (газу або рідкого палива) 3 на пальник при α = 1,0м /ч. Пристрій опалювання полуменевої печі прямого або непрямого нагріву (третій варіант пристрою печі), що включає опалювальний простір, два пальники для спалювання газового або рідкого палива в суміші з нагрітим повітрям при певному співвідношенні палива і нагрітого повітря, що характеризується відповідним значенням ко 96752 26 ефіцієнта надлишку повітря, і дві регенеративні насадки, кожна з яких має внутрішній простір з двома ввідними-вивідними вікнами, заповнений шаром теплопередаточних елементів певного об'єму, кожний з пальників через вентиль сполучений з каналом подачі газового або рідкого палива, а також сполучений з одним з ввіднихвивідних вікон однієї з регенеративних насадок, інше ввідне-вивідне вікно кожної насадки сполучено з каналом подачі повітря і з каналом відведення продуктів згоряння через індивідуальний для кожної насадки тривходовий перекидний клапан або через загальний для обох насадок четиривходовий перекидний клапан, у відрізняється тим, що внутрішній простір кожної регенеративної насадки заповнений таким шаром теплопередаточних елементів, об'єм якого відповідає співвідношенню: V = К · α · Β1, де: V - об'єм шару теплопередаточних елементів, що заповнюють внутрішній простір реге3 неративної насадки, м ; К - коефіцієнт пропорційності, залежний від виду палива, виду і розміру теплопередаточних елементів, температури повітря і продуктів згоряння у ввідних-вивідних вікнах регенеративної насадки, тривалості циклу роботи пристрою опалювання полуменевої печі, ч; α - коефіцієнт надлишку повітрі, вибираний залежно від необхідного режиму термічної обробки в полуменевій печі, перевищуючий значення 2,0 і встановлюваний переважно в діапазоні до 6,0, безрозмірна величина; В1 - витрата палива (газу або рідкого палива) 3 на пальник при α = 1,0м /ч. Регенеративна насадка полуменевої печі прямого або непрямого нагріву (перший варіант насадки), опалювальною спалюваною сумішшю рідкого або газоподібного палива і нагрітого повітря при певному співвідношенні палива і нагрітого повітря, що характеризується відповідним значенням коефіцієнта надлишку повітря, включаюча внутрішній простір з двома ввіднимививідними вікнами, заповнений певного об'єму шаром теплопередаточних елементів, відрізняється тим, що внутрішній простір регенеративної насадки заповнений таким шаром теплопередаточних елементів, об'єм якого відповідає співвідношенню: V = К · α · Β1, де: V - об'єм шару теплопередаточних елементів, що заповнюють внутрішній простір реге3 неративної насадки, м ; К - коефіцієнт пропорційності, залежний від виду палива, виду і розміру теплопередаточних елементів, температури повітря і продуктів згоряння у ввідних-вивідних вікнах регенеративної насадки, тривалості циклу роботи пристрою опалювання полуменевої печі, ч; α - коефіцієнт надлишку повітря, вибираний залежно від необхідного режиму термічної обробки в полуменевій печі, перевищуючий значення 2,0 і встановлюваний переважно в діапазоні до 6,0, безрозмірна величина; 27 В1 - витрата палива (газу або рідкого палива), що доводиться на регенеративну насадку, при α 3 = 1, м /ч. Регенеративна насадка полуменевої печі прямого або непрямого нагріву (другий варіант насадки), опалювальною спалюваною сумішшю рідкого або газоподібного палива і нагрітого повітря при певному співвідношенні палива і нагрітого повітря, що характеризується відповідним значенням коефіцієнта надлишку повітря, включаюча внутрішній простір, заповнений теплопередаточними елементами і сполучений з розташованим під ним піднасадочним простором, причому вказаний внутрішній простір має у верхній частині одне ввідне-вивідне вікно, а вказаний піднасадочний простір має інше ввідне-вивідне вікно із замочним клапаном, відрізняється тим, що заповнений теплопередаточними елементами внутрішній простір виконаний у вигляді декількох, принаймні, двох, розташованих одна під одною секцій, кожна з яких, за винятком самої нижньої секції, сполучена з нижчележачою секцією за допомогою розташованого між цими секціями додаткового піднасадочного простору, кожні з яких має додаткове ввідне-вивідне вікно з додатковим замочним клапаном, кожна секція внутрішнього простору заповнена певного об'єму шаром теплопередаточних елементів, сумарний об'єм яких відповідає співвідношенню: Vmax=К · αmax · Β1, Де: Vmax - сумарний об'єм шарів теплопередаточних елементів всіх секцій внутрішнього про3 стору регенеративної насадки, м ; К - коефіцієнт пропорційності, залежний від виду палива, виду і розміру теплопередаточних елементів, температури повітря і продуктів згоряння у ввідних-вивідних вікнах регенеративної насадки, тривалості ииклу роботи пристрою опалювання полуменевої печі, ч; 24 αmax - максимальний коефіцієнт надлишку повітря регенеративної насадки, вибираний залежно від необхідного режиму термічної обробки в полуменевій печі, перевищуючий значення 2,0 і встановлюваний переважно в діапазоні до 6,0, безрозмірна величина; В1 - витрата палива (газу або рідкого палива), що доводиться на регенеративну насадку, при α 3 = 1,0м /ч; при цьому максимальний коефіцієнт надлишку повітря регенеративної насадки і коефіцієнти надлишку повітря для кожної секції внутрішнього простору регенеративної насадки зв'язані між собою співвідношенням: αmax = Σαі, де α - вибране значення коефіцієнта надлишку повітря і-й секції внутрішнього простору регенеративної насадки, величина безрозмірна; і - порядковий номер секції внутрішнього простору регенеративної насадки, приймає значення від 1 до п, причому η рівно числу секцій внутрішнього простору регенеративної насадки; а об'єм шару теплопередаточних елементів, що заповнюють кожну з секцій внутрішнього простору, відповідає співвідношенню: 96752 28 Vі = К · αі · Β1 де Vі - об'єм шару теплопередаточьих елементів і-й секції внутрішнього простору регенера3 тивної насадки, м ; змінна і та члени К, Β1 визначені вище. Регенеративна насадка полуменев-УЇ печі прямого або непрямого нагріву (третій варіант насадки), опалювальною спалюваною сумішшю рідкого або газоподібного палива і нагрітого повітря при певному співвідношенні палива і нагрітого повітря, що характеризується відповідним значенням коефіцієнта надлишку повітря, включаюча заповнене шаром певного об'єму теплопередаточних елементів перший внутрішній простір з двома ввідними-вивідними вікнами, верхнє з яких сполучене з верхнім ввіднимвивідним вікном регенеративної насадки, а нижнє має перший замочний клапан, відрізняється тим, що регенеративна насадка забезпечена, принаймні, одним додатковим, заповненим шаром певного об'єму теплопередаточних елементів, внутрішнім простором з своїм піднасадочним простором і з верхнім і нижнім ввіднимививідними вікнами, верхнє з яких сполучене з верхнім ввідним-вивідним вікном регенеративної насадки, а нижнє забезпечене додатковим замочним клапаном, при цьому сумарний об'єм шарів теплопередаточних елементів всіх внутрішніх просторів регенеративної насадки відповідає співвідношенню: Vmax = К · αmax · В1, де: Vmax - сумарний об'єм шарів теплопередаточних елементів всіх внутрішніх просторів 3 регенеративної насадки, м ; К - коефіцієнт пропорційності, залежний від виду палива, виду і розміру теплопередаточних елементів, температури повітря і продуктів згоряння у ввідних-вивідних вікнах регенеративної насадки, тривалості циклу роботи пристрою опалювання полуменевої печі, ч; αmax - максимальний коефіцієнт надлишку повітря регенеративної насадки, вибираний залежно від необхідного режиму термічної обробки в полуменевій печі, перевищуючий значення 2,0 і встановлюваний переважно в діапазоні до 6,0, безрозмірна величина; В1 - витрата палива (газу або рідкого палива), що доводиться на регенеративну насадку, при α 3 = 1,0м /ч; при цьому максимальний коефіцієнт надлишку повітря регенеративної насадки і коефіцієнти надлишку повітря для кожного внутрішнього простору регенеративної насадки зв'язані між собою співвідношенням: αmах = Σαi, де αi - вибране значення коефіцієнта надлишку повітря і-го внутрішнього простору регенеративної насадки, величина безрозмірна; і - порядковий номер внутрішнього простору регенеративної насадки, приймає значення від 1 до п, причому η рівно числу внутрішніх просторів регенеративної насадки; а об'єм шару теплопередаточних елементів, що заповнюють кожний з внутрішніх просторів, відповідає співвідношенню: 29 Vi = К · αi · Β1, де Vi - об'єм шару теплопередаточних елементів і-го внутрішнього простору регенеративної 3 насадки,м ; змінна і та члени К, Β1 визначені вище. Новизну всіх запропонованих способів і пристроїв відображають введені в прототипи нові технічні ознаки, пов'язані із забезпеченням значень коефіцієнта надлишку повітря α, перевищуючих значення 2,0 і встановлюваних переважно в діапазоні до 6,0. Для способів ці нові технічні ознаки є новими режимами здійснення запропонованих способів, а для пристроїв - новими конструктивними особливостями, описаними функціонально для системи нагріву повітря полуменевої печі по першому варіанту пристрою опалювання або характеризуючими (для решти варіантів пристроїв) об'єм теплопередаточних елементів, розташованих у внутрішніх просторах (або секціях) регенеративних насадок полуменевих печей. Грунтуючись на даних, експериментально одержаних авторами цього винаходу, приводимо нижче новий, несподіваний з погляду рівня техніки, непрогнозований раніше технічний результат від використання запропонованих технічних рішень, що реалізовують в печах прямого і непрямого нагріву спалювання палива при високих значеннях коефіцієнта надлишку повітря (а більше 2,0). Одержаний цікавий технічний результат дозволяє по-новому поглянути на ефективність існуючих методів боротьби з окалиноутворюванням, зневуглецюванням і наводненням металів і указує на існування комплексного підходу до рішення цих проблем. Використання всіх запропонованих варіантів способу і пристроїв для теплової обробки в полуменевій печі прямого або непрямого нагріву металів і виробів (злитків, заготівок і т.п.) із сталі і кольорових металів, зокрема, титанових сплавів, забезпечує, як показано в нижчеприведених прикладах здійснення способу, значне зниження в порівнянні з прототипом угару металу: для сталі Ст 10 до 40 мас.%, для титанового сплаву Ті - 6 АІ - 4V майже в 2,5 рази. Знижений рівень угару металу при нагріві за пропонованим винаходом співвідноситься з рівнем угару, одержуваним при нагріві в електричній печі в атмосфері повітря; проте питома вартість витрат на нагрів 1 тонни виробів при опалюванні печей природним газом у декілька разів нижче, ніж питома вартість електричного нагріву [указ, вище М.А.Касенков, стр.434-435, а також стаття "Питання енергозбереження при нагріві виробів з титанових і алюмінієвих сплавів перед обробкою тиском", Казяєв М. Д., Маркин В. П., Лісиенко В. Р., Лошкарев Н. Б., Кисельов Е. В., Савельев В. Α., Цимерлінг В., Я., збірка Теплофізіка і інформатика в металургії: проблеми і досягнення, Матеріали міжнародної конференції до 300-річчя металургії Уралу, 80-річчю металургійного факультету і кафедри "Теплофізіка і інформатика в металургії", Екатеринбург, 2000, стр.265-272]. Окрім цього, забезпечується зниження наводнення металів і їх сплавів, наприклад, титана і 96752 30 титанових сплавів, магнію і магнієвих сплавів, сталі. Вказаний технічний результат в запропонованих способах і пристроях прямого і непрямого нагріву досягається за рахунок забезпечення відповідного складу атмосфери (газової фази) продуктів згоряння суміші гарячого повітря з рідким або газоподібним паливом при запропонованих значеннях коефіцієнта надлишку повітря а, перевищуючих значення 2,0. Зокрема, виявлене зменшення концентрації (парціального тиску) пари води, навіть при збільшенні концентрації (парціального тиску) кисню, є причиною зменшення угару і наводнення металів. Використання запропонованих способів і пристроїв у відбивних полуменевих печах прямого нагріву для плавки кольорових металів також дозволить збільшити вихід годного металу за рахунок зменшення угару. Використання запропонованих способів і пристроїв в полуменевих печах непрямого нагріву за рахунок зниження угару стінок муфелей (радіаційних труб, тиглей) забезпечує підвищення терміну служби муфелей, а також відповідне зниження експлуатаційних витрат і собівартості теплової обробки металів. При тепловій обробці металевих і нзметалічних виробів запропонованими способами і пристроями в полуменевих печах прямого або непрямого нагріву з коефіцієнтом надлишку повітря, більшому 2,0, має місце подача в опалювальний простір печі або в радіаційну трубу збільшених об'ємів повітря. При цьому за рахунок підвищення швидкості переміщення продуктів згоряння в опалювальному просторі печі і в радіаційній трубі збільшується конвективна складова теплообміну. Це обумовлює скорочення часу передачі тепла від продуктів згоряння до оброблюваної в полуменевій печі продукції і збільшення продуктивності печі. Скорочення часу нагріву забезпечує додаткове зниження угару, зневуглецювання і наводнення металів, що нагріваються. За рахунок зниженої вартості теплової обробки металів при полум'яному нагріві і досягнутому відповідних рівнів угару, одержуваних запропонованими способами і відомим способом нагріву металів в електричній печі в атмосфері повітря, забезпечується розширення області використання запропонованого способу і реалізовуючих його пристроїв, заміщення запропонованим способом відомого способу термічної обробки металів в електричних печах. Другий варіант способу теплової обробки металів в полуменевій печі прямого або непрямого нагріву (трьохетапний нагрів із змінним значенням α) порівняно з одноетапним першим варіантом (з постійним значенням α) є більш економічним На першому етапі - здійснення другого варіанту способу, при нагріві до проміжної температури, коли температура поверхні металу достатньо низка (наприклад, для сталі не більш 650-800°С і процес окислення йде слабко, недоцільно збільшувати значення коефіцієнта надлишку повітря і витрачати електроенергію на подачу-видалення збільшених кількостей повітря і продуктів згорян 31 ня. Із збільшенням температури на другому і третьому етапах способу (нагріваючи до робочої температури і витримка при робочій температурі) угар зростає (практично експоненціально) і з ним вже слід боротися шляхом збільшення значення коефіцієнта надлишку повітря α і подачі в пальник відповідної додаткової кількості нагрітого повітря. При цьому витрати на електроенергію перекриваються ефектом від зниження окислення металу в печі і відповідного збільшення виходу годного металу. Аналогічний ефект має місце і при тепловій обробці наводнення металів. Перший варіант пристрою опалювання полуменевої печі прямого або непрямого нагріву є самим загальним із запропонованих пристроїв, забезпечуючим можливість рішення поставленої задачі за рахунок того, що система нагріву повітря і подачі його в кожний пальник у необхідній кількості конструктивно виконана із забезпеченням можливості нагріву і подачі повітря в кількості, що забезпечує значення коефіцієнта надлишку повітря, що перевищує значення 2,0 і встановлюване переважне в діапазоні до 6,0. Цей варіант передбачає використання в полуменевій печі хоча б одного пальника, подача нагрітого повітря в який може бути забезпечена як за допомогою по черзі працюючих в імпульсному режимі регенеративних насадок, так і використанням для нагріву повітря рекуператора або електронагрівача в безперервному режимі. Другий варіант пристрою опалювання полуменевої печі прямого або непрямого нагріву відповідає вирішуючій задачі винаходу - оптимальної конструкції полуменевої печі, що включає два поперемінно працюючі на спалювання палива пальника, дві регенеративні насадки і систему управління і комутації, що здійснює почергову роботу кожної регенеративної насадки: на нагрів подається в пальники повітря (циклічний імпульсний режим роботи): кожна з насадок забезпечує здійснення запропонованих способів опалювання полуменевої печі при коефіцієнті надлишку повітря α, перевищуючому значення 2,0 (переважно до 6,0). Третій варіант пристрою опалювання полуменевої печі прямого або непрямого нагріву відповідає вирішуючій задачу винаходу конструкції полуменевої печі, що включає два поперемінно працюючі на спалювання палива пальника, дві регенеративні насадки і перекидні клапани (два тривходових або один чотиривходовий), що є одним з виконань системи комутації, що забезпечує почергову роботу кожної регенеративної насадки, на нагрів подається в пальники повітря в циклічному імпульсному режимі, кожна з насадок забезпечує здійснення запропонованих способів опалювання полуменевої печі при коефіцієнті надлишку повітря α, перевищуючому значення 2,0 (переважно до 6,0). Запропоновані варіанти регенеративної насадки полуменевої печі прямого або непрямого нагріву є забезпечуючими рішення поставленої задачі елементами (частинами) запропонованої полуменевої печі для нагріву металу. 96752 32 Перший варіант регенеративної насадки відповідає самій загальній із запропонованих конструкцій таких насадок, забезпечуючої здійснення запропонованих способів опалювання полуменевої печі прямого або непрямого нагріву при коефіцієнті надлишку повітря α, перевищуючому значення 2,0 (переважно до 6,0) при вказаному у формулі винаходу об'ємі теплопередаточних елементів у внутрішньому просторі насадки. Другий варіант регенеративної насадки представляє конструкцію регенеративної насадки з розміщенням одна під одною декількох заповнених теплопередаточними елементами секцій внутрішнього простору регенеративної насадки, сполучених між собою додатковими піднасадочними просторами, так що вказані секції розташовані послідовно одна відносно другої і ходу через насадку потоку повітря, що нагрівається, або продуктів згоряння спалюваної суміші палива і повітря, що охолоджуються, при вказаному об'ємі теплопередаточних елементів в кожній секції внутрішнього простору насадки. Наявність в кожному додатковому піднасадочному просторі кожної секції ввідного-вивідного вікна із замочним клапаном забезпечує можливість включення в роботу тієї або іншої послідовності секцій і, відповідно, використання регенеративної насадки в другому варіанті запропонованого способу при різних коефіцієнтах надлишку повітря α, включаючи значення, що перевищують значення 2,0 (переважно до 6,0). Третій варіант регенеративної насадки - це конструкція регенеративної насадки з паралельним відносно один одного і ходу потоків газу розміщенням декількох заповнених теплопередаточними елементами внутрішніх просторів регенеративної насадки, кожне з яких має свій піднасадочний простір і ввідне-вивідне вікно із замочним клапаном. Наявність замочного клапана забезпечує можливість включення і виключення з процесу нагріву повітря будь-якого з внутрішніх просторів насадки, тобто, можливість вживання цієї насадки при різних змінних в процесі здійснення другого варіанту запропонованого способу значеннях коефіцієнта надлишку повітря α, у тому числі, перевищуючих значення 2,0 (переважно до 6,0). Таким чином, другий і третій варіанти регенеративної насадки можуть бути використані при реалізації другого варіанту способу теплової обробки металів в полуменевій печі прямого або непрямого нагріву, що включає триетапний нагрів із змінним значенням α. Використання таких регенеративних насадок при нагріві із змінним значенням коефіцієнта надлишку повітря α знижує теплову інерцію насадки при зміні коефіцієнта α, оскільки конструкція цих насадок забезпечує зміну величини коефіцієнта α шляхом фізичної зміни об'єму працюючих теплопередаточних елементів насадки. Це зменшує вплив повітря, що нагрівається в насадці, на температуру в печі, забезпечує підвищення стабільності підтримки заданого температурного режиму термообробки металу. Винахід пояснюється кресленнями: 33 Фіг.1 - блок-схема пристрою опалювання полуменевої печі прямого нагріву для реалізації першого і другого варіантів винакоду-пристрою з регенеративними насадками по першому варіанту їх виконання; Фіг.2 - графік залежності угару металу (вісь 2 ординат, г/см ) від коефіцієнта надлишку повітря α (вісь абсцис, безрозмірна величина) при нагріві зразків із сталі Ст 10; Фіг.3 - графік залежності концентрації кисню О2, вуглекислого газу СО2 і пари води Н2О (вісь ординат %) від коефіцієнта надлишку повітря α (вісь абсцис, безрозмірна величина); Фіг.4 - графік залежності угару металу (вісь 2 ординат, г/см ) від коефіцієнта надлишку повітря α (вісь абсцис, безрозмірна величина) при нагріві зразків з титанового сплаву Ті - 6 А1 - 4V; Фіг.5 - графік залежності об'єму теплопередаточних елементів регенеративної насадки у вигляді корундових куль діаметром 20 мм (вісь 3 ординат, м ) від витрати палива, в даному випад3 ку, природного газу (вісь абсцис, м /ч) при значеннях коефіцієнта надлишку повітря α в межах від 2,0 до 7,0; Фіг.6 - спрощена блок-схема пристрою опалювання полуменевої печі прямого нагріву по третьому варіанту, з двома пальниками, двома регенеративними насадками, кожна з яких виконана по першому варіанту регенеративної насадки, і чотиривходовим перекидним клапаном в системі комутації; Фіг.7 - схема регенеративної насадки по другому її варіанту з послідовним розміщенням і з'єднанням між собою секцій внутрішнього простору регенеративної насадки для роботи при різних змінних в процесі роботи коефіцієнтах надлишку повітря α; Фіг.8 - схема регенеративної насадки по третьому її варіанту з паралельним один одному розміщенням внутрішніх просторів регенеративної насадки для роботи при різних змінних в процесі роботи коефіцієнтах надлишку повітря α. Фіг.9 - пристрій опалювання полуменевої печі непрямого нагріву з радіаційною трубою; Фіг. 10 - пристрій опалювання полумелевої печі непрямого нагріву з тиглем; Фіг. 11 - ліва частина схеми експериментальної установки для здійснення запропонованого способу; Фіг. 12 - права частина схеми експериментальної установки для здійснення запропонованого способу. Представлена на Фіг.1 піч 1 для теплової (термічної) обробки металу роботу з постійним, не змінним в процесі термообробки значенням коефіцієнта надлишку повітря, відповідає першому і другому варіантам пристрою опалювання полуменевої печі прямого нагріву, що включає два пальники, дві регенеративні насадки, кожна з яких виконана по першому варіанту регенеративної насадки, і два тривходових перекидних клапана в системі управління і комутації. При цьому оптимально реалізується перший варіант запропонованого способу теплової обробки металу при 96752 34 постійному, не змінному в процесі термообробки значенні коефіцієнта надлишку повітря α. Піч 1 поставлена на фундаменті 2 і містить пристрій опалювання, що включає опалювальний (він же робочій) простір 3, в якому на колесах (рейках) або катках 4 розміщена платформа (подина) 5 з термічно оброблюваним металом 6. В піч 1 можуть бути завантажені для термічної обробки вироби з чорних або кольорових металів і їх сплавів. Для забезпечення герметизації опалювального простору 3 між платформою 5 і стінкою опалювального простору 3 є пісочні замки (затвори) 7. Пристрій опалювання містить розміщені в кладці печі 1 пальники: зліва перший пальник 8, справа другий пальник 9. Кожний пальник (8, 9) містить пальниковий камінь (відповідно, 10, 11), запальний пристрій (на кресленні не показано) і канал (газові фурми) 12, 13 подачі газоподібного палива, сполучений через керований замочний двовходовий клапан 14, 15 з каналом (загальним трубопроводом) 16 подачі в піч 1 газового палива. У описуваній конструкції полуменевої печі 1 вихідне вікно (пальниковий камінь) 17, 18 кожного пальника 8, 9 при включеному пальнику є джерелом полум'я пальника, а при вимкненому пальнику виконує роль вікна виводу гарячих продуктів згоряння з робочого (опалювального) простору 3 печі 1. У кладці печі 1 розміщено дві регенеративні насадки: зліва щодо вертикальної осі симетрії печі насадка 19, справа - насадка 20. Кожна з насадок 19, 20 виконана у вигляді футерованої камери з внутрішнім простором 21, 22, заповненим теплопередаточними елементами, наприклад, у вигляді шару корундових або металевих куль. Внутрішній простір 21, 22 кожної насадки 19, 20 має верхнє ввідне-вивідне вікно 23, 24 і нижнє ввідне-вивідне вікно 25, 26. Теплопередаточні елементи у внутрішньому просторі 21 (22) кожної насадки 19 (20) укладені на решітку, під якою знаходиться піднасадочний простір з нижнім ввідним-вивідним вікном 25 (26). Кожна з показаних на Фіг.1 регенеративних насадок 19 (20) відноситься до першого варіанту насадки як винаходу. Вона виконана конструктивно так, що містить в своєму внутрішньому просторі 21 (22) відповідний винаходу об'єм теплопередаточних елементів, що забезпечує необхідне значення коефіцієнта надлишку повітря, більше 2,0 і що знаходиться, переважно, в діапазоні до 6,0. В цих насадках (19, 20) не передбачено засобів для зміни вказаного об'єму теплопередаточних елементів безпосередньо в процесі термообробки металу. Кожна з насадок 19, 20 є в одном) циклі роботи пристрою опалювання полуменевої печі засобом для нагріву теплопередаточних елементів, зокрема, корундових куль, гарячими продуктами згоряння, в іншому циклі - засобом для нагріву повітря нагрітими в попередньому циклі теплопередаточними елементами. Для забезпечення можливості такої роботи насадок верхнє ввідне-вивідне вікно 23 (24) насадки 19 (20) сполучено за допомогою каналу 27 (28) з каналом 12 35 (13) пальника 8 (9) і через цей канал - з вихідним вікном 17 (18) пальника 8 (9). Нижнє ввідневивідне вікно 25 (26) насадки 19 (20) за допомогою патрубка 29 (30) сполучено через керований перекидний трьохвходовий клапан 31(32) з каналом 33 подачі ззовні "холодного", непідігрітого повітря (джерело повітря, вентилятор не показано), і з каналом 34 виводу охолоджених продуктів згоряння, сполученим з димососом і димарем (на кресленні не показано). Замочний клапан 14 (15) має два положення - відкрите і закрите. У відкритому положенні клапан 14 (15) забезпечує підведення газоподібного палива з каналу 16 до пальника 8 (9), в закритому положенні клапан 14 (15) припиняє підведення палива до пальника, одночасно перешкоджає виводу поступаючого у вікно 17 (18) пальника 8 (9) продуктів згоряння з опалювального простору 3 печі 1 і спрямовує ці продукти згоряння через канал 27 (28) і верхнє ввідне-вивідне вікно 23 (24) у внутрішній простір 21 (22) насадки 19(20). Перекидний тривходовий клапан 31 (32) також має два положення - перше і друге. В першому положенні клапан 31 (32) забезпечує з'єднання нижнього ввідного-вивідного вікна 25 (26) насадки 19 (20) через патрубок 29 (30) з каналом 34 виводу охолоджених продуктів згоряння з насадки 19 (20). В другому положенні - клапан 31 (32) забезпечує з'єднання нижнього ввідноговивідного вікна 25 (26) насадки 19 (20) через патрубок 29 (30) з каналом 33 подачі в насадки 19, 20 холодного повітря. Канал 27 (28) насадки 19 (20) при включеному пальнику, відповідно, 8 (9) слугує для подачі з насадки 19 (20) в пальник 8 (9) нагрітого повітря, а при вимкненому пальнику 8 (9) по каналу 27 (28) передаються в насадку 19 (20) продукти згоряння з робочого простору 3 печі 1. Таким чином, повітря, що нагрівається у внутрішньому просторі 21, 22 насадки 19, 20, рухається в кожній насадці від низу до верху (по Фіг.1), а гарячі продукти згоряння переміщаються у внутрішньому просторі 21, 22 насадки 19, 20 зверху вниз. Для чищення теплопередаточних елементів від окалини і видалення їх з насадки 8 (9) в нижній частині кожної насадки передбачено вікно 35 (36), а у верхній частині кожної насадки є люк 37 (38) для засипки нових теплопередаточних елементів. Видалення або засипка теплопередаточних елементів за допомогою люків 37 (38) і вікон 35 (36) вимагає часу порядка 20-30 хвилин і практично здійснюється звичайно при обслуговуванні печі 1 в перерві між операціями термообробки металу. Для управління роботою пристрою опалювання печі 1 є блок управління 39, виходи 40, 41, 42 і 43 якого сполучені з керівними входами клапанів, відповідно, 31, 14, 15 і 32. Для забезпечення синхронного з подачею палива на пальники 8, 9 підпалу суміші палива і нагрітого повітря блок управління 39 має відповідні з'єднання із запальними пристроями пальників 8, 9 (на кресленні не показано). Блок управління 39 задає циклічність роботи пальників 8, 9 і регенеративних насадок 19, 20. 96752 36 Система нагріву повітря і подачі його в пальник 8 (9) у необхідній кількості в даному випадку включає канал 33 подачі ззовні повітря, канал 34 виводу назовні охолоджених продуктів згоряння і дві регенеративні насадки 19, 20, кожна з яких має внутрішній простір 21, 22 з двома ввіднимививідними вікнами 23, 25 і 24, 26, заповнене певного об'єму шаром корундових куль як теплопередаточних елементів. Ввідні-вивідні вікна 23-26 регенеративних насадок 19, 20 сполучені вищезгаданим чином з каналом 33 подачі ззовні повітря, вивідним вікном 17, 18 опалювального простору печі 1 з пальниками 8, 9 і каналом 34 виводу охолоджених продуктів згоряння. Подробиці виконання кращого варіанту винаходу, наповнення регенеративних насадок теплопередаточними елементами, розрахунки параметрів регенеративних насадок і робота пристрою є нижче. Система управління і комутації пристрою опалювання полуменевої печі по другому варіанту (Фіг.1) включає блок управлінні 39 і клапани 14, 15, 31, 32 І призначена для здійснення необхідних з'єднань вищезгаданих каналів 33, 34 із згаданими вікнами насадок 19, 20 і підтримка імпульсного режиму роботи регенеративних насадок 19, 20 і пальників 8, 9. Виконана таким чином система управління і комутації забезпечує можливість здійснення пальниками 8(9) і регенеративними насадками 19(20) циклічно змінних функцій. А саме, забезпечується здійснення кожної з вказаних регенеративних насадок в одному циклі роботи пристрою опалювання полуменевої печі 1 функції засобу для нагріву теплопередаточних елементів гарячими продуктами згоряння, в іншому циклі - функції засобу для нагріву повітря нагрітими в попередньому циклі теплопередаточними елементами. Також забезпечується здійснення кожного з пальників в одному циклі роботи пристрою опалювання полуменевої печі 1 функції пальника, а в іншому циклі - функції вікна виводу продуктів згоряння з опалювального простору. Як теплопередаточні елементи, завантажені у внутрішній простір 21, 22 насадок 19, 20, в конкретному прикладі виконання пристрою (як і в кращому, вказаному вище, варіанті здійснення винаходу) використані корундові кулі діаметром 20 мм, виготовлені з класифікованого високоглиноземистого вогнетрива (АІ2О3 до 96-98 %). Кульова форма і діаметр теплопередаточних елементів в межах від 18 до 23 мм забезпечують максимальну теплопередачу при мінімальному гідравлічному опорі насадки і мінімальних витратах електроенергії на переміщення повітря і продуктів згоряння [І.М. Дістергефт, Г.М. Дружінін, П.В. Маслов. До питання про вибір оптимального діаметру куль для насадки регенеративної системи опалювання нагрівальних печей. Автоматизовані пічні агрегати і енергозберігаючі технології в металургії. Матеріали 2-й науково-практичної конференції по металургії. 2-5 грудня 2002, М, стр. 142- 144]. Згідно даним ряду вітчизняних і зарубіжних дослідників корундові кулі є найефективнішими з погляду максимальної температури підігріву повітря при якнайменшому займаному об'ємі насадки. 37 Необхідний об'єм шару корундових куль, засипаних у внутрішній простір 21, 22 кожної насадки 19, 20, відповідає співвідношенню: V = К · α · Βі (1) де: V - об'єм шару теплопередаточних елементів, що заповнюють внутрішній простір реге3 неративної насадки, м ; K - коефіцієнт пропорційності, залежний від виду палива, виду і розміру теплопередаточних елементів, температури повітря і продуктів згоряння у ввідних-вивідних вікнах регенеративної насадки, тривалості циклу роботи пристрою опалювання полуменевої печі, ч; α - коефіцієнт надлишку повітря, вибираний залежно від необхідного режиму термічної обробки в полуменевій печі, перевищуючий значення 2,0 і встановлюваний переважно в діапазоні до 6,0, безрозмірна величина; В1 - витрата палива (газу або рідкого палива) 3 на пальник при α = 1, м /ч. Коефіцієнт пропорційності K = 0,00097±20%, ч за наступних умов: - паливо - природний газ; - теплопередаточні елементи - корундові кулі діаметром 20 мм; - нагрів повітря в насадці 20 (19) від температури 20°С в нижньому ввідному-вивідному вікні 26 (25) до температури 700-1250°С у верхньому ввідному-вивідному вікні 24 (23) насадки 20 (19); - температура охолоджуваних в насадці 19 (20) продуктів згоряння складає 900-1450°С у верхньому ввідному-вивідному вікні 23 (24) і 200°С в нижньому ввідному-вивідному вікні 25 (26) цієї насадки 19 (20); - тривалість циклу роботи пристрою опалювання полуменевої печі 30- 45 с. Тривалість циклу роботи пристрою опалювання полуменевої печі рівна тривалості часу, протягом якого через одну з регенерагивних насадок (наприклад, 20) проходить потік повітря, що нагрівається, спрямовуваний в один з пальників (відповідно, 9), в якому це повітря спалюється в суміші з паливом. За цей же час тривалості циклу через інший пальник (8) з опалювального простору 3 полуменевої печі 1 відводяться продукти згоряння, які проходять через іншу регенеративну насадку (19), нагріваючи її теплопередаточні елементи, після чого охолоджені продукти згоряння подаються в димовідводну систему (канал 33). При використанні полуменевої печі 1 по Фіг.1 температура в опалювальному просторі З практично рівна температурі продуктів згоряння у верхньому ввідному-вивідному вікні 23 (24) насадки 19 (20) унаслідок прямої передачі продуктів згоряння з опалювального простору 3 в насадку 19 (20) через пальник 8 (9) і короткий канал 27 (28). При іншій конструкції полуменевої печі і подовженні каналу (27, 28) температура продуктів згоряння на вході в регенеративну насадку може бути відповідно нижче за температуру в опалювальному просторі печі (на кресленнях не показано). За інших рівних умов для теплопередаточних елементів іншого вигляду, виконаних у вигляді 96752 38 цегляної кладки, значення даного коефіцієнта пропорційності буде в 15-20 разів більше вищезгаданого для корундових куль (0,014550,0194±20% ч) [Ю.Я. Абраменков, Т.С.Сисоєва, Теоретичний аналіз вживання централізованої регенеративної утилізації тепла для нагрівальних печей, Міністерство освіти і науки України/Национальная металургійна академія України, Дніпропетровськ, 2002, стр. 186-195]. Тобто, в таке ж число раз збільшується об'єм регенеративної насадки. Визначення значення коефіцієнта пропорційності K залежно від температури повітря і продуктів згоряння у ввідних-вивідних вікнах регенеративної насадки і тривалості циклу роботи пристрою опалювання полуменевої печі проводиться з урахуванням наявних даних [наприклад, І.М. Дістергефт, Г.М. Дружінін, В.І. Щербінін, Досвід ВНІЇМТ в розробці регенеративних систем опалювання для металургійних агрегатів, "Сталь", 2000 № 7, стр.86]. Далі в описі використовується значення коефіцієнта пропорційності K = 0,00097 ч, відповідне вищезгаданим умовам. Підставляючи в співвідношення (1) вищезгадане значення K, задане значення В1 і необхідне значення а, одержуємо шукану величину V об'єму шару теплопередаточних елементів, розміщених у внутрішньому просторі 21 (22) насадки 19 (20). На графіку Фіг.5 приведені значення величин об'ємів теплопередаточних елементів для різних значень В1 і α. Зокрема, при витраті природного 3 газу в 80 м /ч для забезпечення α = 3,0 об'єм шару теплопередаточних елементів V дорівнює 3 0,232 м . А при α = 6,0 шуканий об'єм V дорівнює 3 0,46 м . Об'єм V шару теплопередаточних елементів є робочим (корисним) об'ємом регенеративної насадки 19 (20) і включає в даному випадку, як об'єм самих теплопередаточних елементів, так і проміжки між ними. При витраті (спалюванні) природного газу 20 3 м /ч на пальник об'єм теплопередаточних елементів для різних коефіцієнтів α дорівнює: -5 3 а) α = 1,0, V = 9,7 × 10 × 1,0 × 20 = 0,0194 м ; -5 3 б) α = 3,0, V = 9,7 × 10 × 3,0 × 20 = 0,0582 м ; -5 3 в) α = 4,2, V = 9,7 × 10 ×4,2 × 20 = 0,082 м ; -5 3 г) α = 6,0, V = 9,7 × 10 × 6,0 × 20 = 0,120 м . У разі витрати природного газу на пальник у 3 розмірі, наприклад, 40 м /ч при роботі з коефіцієнтом α = 3,0 шуканий об'єм теплопередаточних 3 елементів дорівнює 0,116 м . Об'єм шару теплопередаточних елементів V дорівнює добутку площі поперечного перетину внутрішнього простору регенеративної насадки на висоту шару теплопередаточних елементів: V=S·H (2) де: S - площа поперечного перетину внутріш2 нього простору регенеративної насадки, м ; Η - висота шару теплопередаточних елементів у внутрішньому просторі регенеративної насадки, м. Для здійснення цього винаходу в печі 1, яка має конкретну регенеративну насадку (19, 20) з відомим фіксованим поперечним перетином S, 39 визначають необхідну висоту шару теплопередаточних елементів по співвідношенню: Η = К · α · B1 / S (3) де К, α, Β1 і S - величини, визначені вище. При високих необхідних значеннях коефіцієнта надлишку повітря, тобто, при великих витратах повітря, для зниження гідравлічного опору переміщенню повітря в регенеративній насадці 19, 20, до значень 300-400 мм вод. ст. і зниження споживаної потужності тягодувного засобу подачі повітря, висоту Η шару куль обмежують величиною, рівною 0,6-0,7 м, виконуючи футеровану камеру насадки із збільшеним поперечним перетином S, який відповідає співвідношенню: S = К · α · B1 / H (4) де всі величини визначені вище. Співвідношення (3), (4) є аналогами співвідношення (1) і використовуються в необхідних випадках замість співвідношення (1) при розрахунку об'єму шару теплопередаточних елементів в насадках 19 (20) через параметри об'єму (площа, висота). Визначення необхідної площі поперечного перетину S регенеративної насадки і висоти Η шару теплопередаточних елементів проводиться з урахуванням їх впливу на характеристики регенеративної насадки [И.М. Дистергефт і ін., Регенеративні системи опалювання для нагрівальних печей прокатного і ковальського виробництв (історія розвитку, теорія і практика), сб. наук. пр. Металургійна теплотехніка, тому 5, Міністерство освіти і науки України/Национальная металургійна академія України, Дніпропетровськ, 2002, стр.47-48]. Розрахунок необхідного об'єму теплопередаточних елементів по співвідношенню (1) проводиться залежно від витрати палива В], тобто, від кількості палива, що подається в пальник 8 (9) одиницю часу. Витрата 19 (20) повітря, що подається при цьому в регенеративну насадку, залежить від виду і кількості спалюваного пальником в одиницю часу палива і визначається відомим способом. У разі використання як паливо, наприклад, суміші доменного і природного газів (кало3 рійність 2000 ккал/ м ), при α = 1,05-1,15 повітря в пальник подають в 2,25 рази більше за об'ємом, ніж палива. При використанні як паливо природного газу витрата повітря, що забезпечує аналогічне а, вдесятеро більше витрати спалюваного природного газу. Наприклад, при витраті природ3 ного газу 80 м /ч на пальник кількість подається в 3 насадку повітря рівна 80 × 10 = 800 м /ч. При необхідності забезпечити роботу печі 1 з різними змінними в процесі роботи значеннями коефіцієнта надлишку повітря (реалізація другого варіанту запропонованого способу), що знаходяться, наприклад, в межах від 2,5 до 4,5, об'єм V що розташовується в регенеративній насадці 19 (20) шару теплопередаточних елементів визначають по співвідношенню (1) для максимального необхідного значення а, рівного в даному випадку 4,5. Необхідні зміни коефіцієнта надлишку повітря в процесі роботи печі 1 з регенеративними насадками 19, 20 (Фіг.1), мають фіксований об'єм теплопередаточних елементів, можуть бути за 96752 40 безпечені, наприклад, зміною кількості повітря, що подається в одиницю часу в регенеративну насадку (19, 20), по каналу 33 за допомогою відповідного регулятора або вентилятора з тиристорним перетворювачем (на кресленнях не показано). На Фіг.7 показано виконання і включення в опалювальний пристрій полуменевої печі по Фіг.1 регенеративної насадки 44, виконаної по другому варіанту насадки, що забезпечує можливість регулювання значення коефіцієнта надлишку повітря безпосередньо в процесі термообробки металу (другий варіант запропонованого способу теплової обробки металу). Регенеративна насадка 44 по Фіг.7 включена в пристрій опалювання аналогічно насадці 19 (Фіг.1). Регенеративна насадка 44 (Фіг.7) містить три розміщених один під одним заповнених теплопередаточними елементами секції 45, 46 і 47 внутрішнього простору цієї насадки, так що повний (максимальний) внутрішній простір насадки 44 складають всі три вказані секції. Верхня секція 45 і середня секція 46 сполучені між собою додатковим піднасадочним простором 48. Середня секція 46 і нижня секція 47 сполучені між собою також додатковим піднасадочним простором 49. Нижня секція 47 має свій пінасадочний простір 50. Кожний піднасадочний простір 48, 49 і 50 має своє ввідне-вивідне вікно, відповідно, 51, 52 і 53, забезпечене, у свою чергу, відповідним замочним клапаном 54, 55 і 56. Верхнє ввідне-вивідне вікно верхньої секції 45 є верхнім ввідним-вивідним вікном 57 - насадки 44. Ввідні-вивідні вікна 51-53 піднасадочних просторів 48-50 з їх замочними клапанами 54-56 є ввідними-вивідними вікнами насадки 44. Роль узагальненого нижнього ввідного-вивідного вікна 58 насадки 44 виконує загальна точка з'єднання між собою трубопроводів 59, 60 і 61, що йдуть від замочних клапанів, відповідно, 54, 55 і 56, сполучена через патрубок 29 з перекидним трьохвходовим клапаном 31, забезпечуючим в першому положенні з'єднання нижнього ввідного-вивідного вікна 58 насадки 44 з каналом 34 виводу охолоджених продуктів згоряння з насадки 44 або в другому положенні - з'єднання вікна 58 насадки 44 з каналом 33 подачі в насадку 44 холодного повітря. Вхід 62 перекидного трьохвходового клапану 31, відповідно до Фіг.1, сполучений з виходом 40 блоку управління 39. Верхнє ввідне-вивідне вікно 57 насадки 44 (Фіг.7) сполучено за допомогою каналу 27 з каналом 12 пальника 8 і через цей канал - з вихідним вікном 17 пальника 8, що виходить в опалювальний простір 3 печі 1 з термічно оброблюваним металом 6. Кожна з секцій 45, 46, 47 внутрішнього простору насадки 44 заповнена певного об'єму шаром теплопередаточних елементів, сумарний об'єм яких відповідає співвідношенню: Vmax = К · αmax · В1 (5) де: Vmax - сумарний об'єм шарів теплопередаточних елементів всіх секцій внутрішнього простору регенеративної насадки 44, м; 41 К - коефіцієнт пропорційності, залежний від виду палива, виду і розміру теплопередаточних елементів, температури повітря і продуктів згоряння у ввідних-вивідних вікнах регенеративної насадки, тривалості циклу роботи пристрою опалювання полуменевої печі, ч; αmax - максимальний коефіцієнт надлишку повітря регенеративної насадки 44, вибираний залежно від необхідного режиму термічної обробки в полуменевій печі, перевищуючий значення 2,0 і встановлюваний переважно в діапазоні до 6,0, безрозмірна величина; В1 - витрата палива (газу або рідкого палива), що доводиться на регенеративну насадку 44, при 3 α = 1,0м /ч. Максимальний коефіцієнт надлишку повітря регенеративної насадки 44 і коефіцієнти надлишку повітря для кожної секції (45, 46, 47) внутрішнього простору цієї насадки зв'язані між собою співвідношенням: αmax = Σ αі (6) де αі - вибране значення коефіцієнта надлишку повітря і-й секції внутрішнього простору регенеративної насадки 44, величина безрозмірна; і - порядковий номер секції внутрішнього простору регенеративної насадки 44, приймає значення від 1 до n, причому n рівно числу секцій внутрішнього простору регенеративної насадки, n = 3 для конкретної насадки 44; Об'єм шару теплопередаточних елементів, що заповнюють кожну з секцій 45, 46, 47 внутрішнього простору насадки 44, відповідає 1645 співвідношенню: Vi = К · αі · Β1 (7) де Vi - об'єм шару теплопередаточних елементів і-й секції внутрішнього простору регенера3 тивної насадки 44, м ; змінна і та члени К, В1 визначені вище, в поясненнях до співвідношень (6) і (5). Включення в роботу печі того або іншого поєднання секцій 45-47 насадки 44 забезпечується включенням і виключенням відповідних замочних клапанів 54-56. Вказані клапани можуть перемикатися уручну або можуть бути включені в систему управління (на кресленнях не показано). Об'єми теплопередаточних елементів в секціях 45-47 регенеративної насадки 44 залежать від необхідних параметрів режиму теплової обробки металу і заданих для його реалізації значень кількості секцій насадки (в даному випадку n = 3), максимального для всього внутрішнього простору насадки значення коефіцієнта надлишку повітря αmах і значень коефіцієнтів надлишку повітря αі для кожної секції насадки. Значення коефіцієнта пропорційності К і витрати палива (природного газу), що доводиться на регенеративну насадку 44 при α = 1, приймемо, як вказано вище для прикладу використання регенеративної насадки 19 (20), зокрема, К = 0,00097 ч, В1 = 40 3 м /ч. Для реалізації триетапного другого варіанту способу теплової обробки металу, при якому спочатку ведуть нагрів металу до 400°С при коефіцієнті надлишку повітря α = 1,35 (перший етап), потім нагрівають до 1200°С при α = 3,3 (другий 96752 42 етап), після чого (на третьому етапі) ведуть термообробку при коефіцієнті α, підвищуваному до значення 6,5, можна використовувати трьохсекційну регенеративну насадку 44 при нижчеуказаних її параметрах. При здійснення першого етапу другого варіанту способу в насадці 44 (Фіг.7) використовується тільки перша (верхня) секція 45 з коефіцієнтом α1 = 1,35 (клапан 54 включений, клапани 55, 56 вимкнені). На другому етапі до секції 45 додається друга секція 46 з коефіцієнтом α2 = 1,95 (клапан 55 включений, клапани 54, 56 вимкнені). На третьому етапі в роботу печі включається також третя секція 47 з коефіцієнтом α3 = 3,2 (клапан 56 включений, клапани 54, 55 вимкнені). В останньому Е.ипадку максимальне значення коефіцієнта атах рівне 6,5 для насадки 44 в цілому з урахуванням співвідношення (6). Для цього випадку об'єми теплопередаточних елементів кожної з трьох секцій 45-47 і всього внутрішнього простору насадки 44 в цілому відповідно до співвідношень (7) і (5) рівні: -5 а) перша секція 45, α1 = 1,35 V1 = 9,7 × 10 × 3 1,35 × 40 = 0,0524 м ; -5 б) друга секція 46, α2 = 1,95 V2 = 9,7 × 10 × 3 1,95 × 40 = 0,0757 м ; -5 в) третя секція 47, α3 = 3,2 V3 = 9,7 × 10 × 3,2 3 × 40 = 0,124 м ; г) вся регенеративна насадка 44, αmax = 6,5, -5 3 Vmax = 9,7 × 10 × 6,5 × 40 = 0,252 м . Регенеративна насадка 63 (Фіг.8) виконана по третьому варіанту насадки, що також забезпечує можливість регулювання значення коефіцієнта надлишку повітря безпосередньо в процесі термообробки металу при реалізації другого варіанту запропонованого способу теплової обробки металу. Насадка 63 включена в пристрій опалювання також аналогічно насадці 19 (Фіг. 1). Регенеративна насадка 63 по Фіг.8 містить три розміщених поряд один з одним заповнених теплопередаточними елементами внутрішніх простори 64, 65 і 66. Кожний з внутрішніх просторів 64, 65, 66 має свій газощільний, футерований вогнетривкою цеглою корпус і свій піднасадочний простір, відповідно, 67, 68 і 69 (піднасадочний простір 69 внутрішнього простору 66 на Фіг.8 не видні). Кожний піднасадочний простір 67, 68 і 69 має своє ввідне-вивідне вікно, відповідно, 70, 71 і 72, забезпечене, у свою чергу, відповідним замочним клапаном 73, 74 і 75 (вікно 72 і клапан 75 на Фіг.8 не видні). Повний (максимальний) внутрішній простір насадки 63 складають всі три вказані внутрішні простори 64-66. Верхні ввідні-вивідні вікна 76, 77 і 78 внутрішніх просторів, відповідно, 64, 65 і 66 сполучені з верхнім ввідним-вивідним вікном 79 насадки 63. Ввідні-вивідні вікна 70-72 піднасадочних просторів 67-69 з їх замочними клапанами 73-75 є ввідними-вивідними вікнами насадки 63. Роль узагальненого нижнього ввідного-вивідного вікна 80 насадки 63 виконує загальна точка з'єднання між собою трубопроводів 81, 82 і 83 (останній на Фіг.8 не видний), що йдуть від замочних клапанів, відповідно, 73, 74 і 75, сполучена через патрубок 29 з перекидним клапаном 31, забезпечуючим в 43 першому положенні з'єднання нижнього ввідноговивідного вікна 80 насадки 63 з каналом 34 виводу охолоджених продуктів згоряння з насадки 44 або в другому положенні - з'єднання вікна 80 насадки 63 з каналом 33 подачі в насадку 63 холодні повітря. Вхід 62 перекидного клапану 31, відповідно до Фіг.1, сполучений з виходом 40 блоку управління 39. Верхнє ввідне-вивідне вікно 79 насадки 63 сполучено за допомогою каналу 27 з каналом 12 пальника 8 і через цей канал з вихідним вікном 17 пальника 8, що виходить в опалювальний простір 3 печі 1 з термічно оброблюваним металом 6. Включення в роботу печі того або іншого поєднання внутрішніх просторів 64-66 насадки 63 забезпечується включенням (виключенням) відповідних замочних клапанів 73-75. Клапани можуть перемикатися уручну аби можуть бути включені в систему управління (на кресленнях не показано). Кожний з внутрішніх просторів 61, 65, 66 насадки 63 заповнений певного об'єму шаром теплопередаточних елементів, сумарний об'єм яких відповідає співвідношенню: Vmax = К · αmax · В1 (8) де: Vmax - сумарний об'єм шарів теплопередаточних елементів всіх внутрішніх просторів 3 регенеративної насадки 63, м ; К - коефіцієнт пропорційності, залежний від виду палива, вигляду і розміру теплопередаточних елементів, температури повітря і продуктів згоряння у ввідних-вивідних вікнах регенеративної насадки, тривалості циклу роботи пристрою опалювання полуменевої печі, ч; αmax - максимальний коефіцієнт надлишку повітря регенеративної насадки 63, вибираний залежно від необхідного режиму термічної обробки в полуменевій печі, перевищуючий значення 2,0 і встановлюваний переважно в діапазоні до 6,0, безрозмірна величина; В1 - витрата палива (газу або рідкого палива), що доводиться на регенеративну насадку 63, при 3 α = 1, м /ч. Максимальний коефіцієнт надлишку повітря регенеративної насадки 63 і коефіцієнти надлишку повітря для кожного внутрішнього простору (64, 65, 66) цієї насадки зв'язані між собою співвідношенням: αmax = Σ αі (9) де αі - вибране значення коефіцієнта надлишку повітря і-го внутрішнього простору регенеративної насадки 63, величина безрозмірна; і - порядковий номер внутрішнього простору регенеративної насадки 63, приймає значення від 1 до n, причому n рівно числу секцій внутрішнього простору регенеративної насадки, n = 3 для конкретної насадки 63; Об'єм шару теплопередаточних елементів, що заповнюють кожний з внутрішніх просторів 64, 65, 66 насадки 63, відповідає співвідношенню: Vi = K · αi · B1 (10) де Vi - об'єм шару теплопередтгочних елементів і-го внутрішнього простору регенеративної 3 насадки 63, м ; 96752 44 змінна і та члени К, Β1 визначені ви це, в поясненнях до співвідношень (9) і (8). При розрахунку в необхідних випадках параметрів (площа, висота) об'єму шару теплопередаточних елементів в насадках 44, 63 можуть бути застосовані співвідношення вигляду (3), (4), є аналогами співвідношень (5), (7), (8), (10) і що використовуються замість них. Об'єм теплопередаточних елементів регенеративної насадки 63 залежить від необхідних параметрів режиму теплової обробки металу і заданих для його реалізації значень кількості внутрішніх просторів 64-66 насадки (в даному випадку n = 3), максимального значення коефіцієнта надлишку повітря αmах і значень коефіцієнтів надлишку повітря α; для кожного внутрішнього простору насадки. Приймемо значення К = 3 0,00097 ч, В1 =40 м /ч, як вказано вище для прикладу використання регенеративної насадки 44. Тоді для реалізації трьохетапного другого варіанту способу теплової обробки металу, при якому спочатку ведуть нагрів металу до 400°С при коефіцієнті надлишку повітря α = 1,35 (перший етап), потім нагрівають до 1200°С при α = 3,3 (другий етап), після чого (на третьому етапі) ведуть термообробку при коефіцієнті а, підвищуваному до значення 6,5, можна використовувати регенеративну насадку 63 при таких вказаних нижче її параметрах. При здійснення першого етапу способу в насадці 63 використовується перший внутрішній простір 64 з коефіцієнтом α1 = 1,35, на другому етапі до нього додається другий внутрішній простір 65 з коефіцієнтом α2 = 1,95, на третьому етапі в роботу печі включається також третій внутрішній простір 66 з коефіцієнтом α3 = 3,2. При цьому максимальне значення коефіцієнта αmах рівне 6,5 для насадки 63 в цілому (третій етап способу) з урахуванням співвідношення (9). На другому етапі способу використовуватиметься максимальне для цього етапу значення коефіцієнта надлишку повітря α = 3,3, рівне сумі коефіцієнтів першого і другого внутрішніх просторів насадки 63. Об'єми теплопередаточних елементів кожного з трьох внутрішніх просторів 64-66 і всього внутрішнього простору насадки 63 в цілому відповідно до співвідношень (10) і (8) матимуть значення: 3 3 3 V1 = 0,0524 м ; V2 = 0,0757 м ; V3 = 0,124 м ; 3 Vmax = 0,252 м . Секції регенеративної насадки 44 і внутрішні простори насадки 63 можуть бути виконані в одному спільному для кожної насадки корпусі або в різних корпусах, сполучених один з одним трубопроводами (на кресленнях не показано). Кожна з регенеративних насадок 44, 63 (фіг. 7, 8) може бути використана в пристрої опалювання печі 1 (Фіг.1) замість приведеної на Фіг.1 насадки 19 (20), сполученої з пальником 8 (9). Регенеративні насадки 19, 20, 44, 63 можуть бути вбудовані в корпус печі 1, як показано на Фіг.1, або виконані окремо від корпусу печі 1 (на кресленнях не показано). Регенеративні насадки 19, 20 можуть бути замінені однією регенеративною насадкою, що обертається [Печі для нагріву металу, ред. Н.Н. 45 Доброзичливців, М. Л., гос. науково-техн. видат. 1941, стр.247, фіг.276; aтaкoжhttp://www.jaspergпlbh.de/deutsch/ecoreg_fu nktion.htm]. Регенеративна насадка, що обертається, виконана окремо від корпусу печі 1 і має принаймні дві секції, кожна з яких виконує функцію однієї з насадок 19, 20. В одній секції насадки, що обертається, теплопередаточні елементи нагріваються продуктами згоряння, в іншій секції нагрівається повітря. При повороті насадки після закінчення кожного циклу роботи пристрою опалювання, що обертається, функції секцій міняються, причому функція системи комутації здійснюється секціонованою регенеративною насадкою, що обертається (на кресленнях не показано). На Фіг.6 показана спрощена блок-схема пристрою опалювання полуменевої печі прямого нагріву по третьому варіанту з двома пальниками, двома регенеративними насадками і чотирихвходовим перекидним клапаном 136 в системі управління і комутації. Клапан 136 містить чотири входи-виходи 137, 138, 138 і 140 і заслонку, що приймає два робочі положення. В положенні 141 заслонка сполучає між собою попарно входивиходи 137-138 і 139-140 чотирихвходового перекидного клапана 136, а в положенні 142 (пунктир) заслонка сполучає між собою попарно вxодивиходи 140-137 і 138-139 клапана 136. Вхід-вихід 137 клапана 136 через патрубок 29 сполучений з нижнім ввідним-вивідним вікном 25 насадки 19. Вхід-вихід 138 клапана 136 сполучений з каналом 34 висновки охолоджених продуктів згоряння з насадок 19 (20). Вхід-вихід 139 клапана 136 через патрубок 30 сполучений з нижнім ввіднимвивідним вікном 26 насадки 20. Вхід-вихід 140 клапана 136 сполучений з каналом 33 подачі в насадки 19, 20 холодного повітря. Блок управління 39 на Фіг.6 не показаний, але при даному виконанні пристрою опалювання полуменевої печі його виходи 41 і 42 сполучені, відповідно, з керівними входами клапанів 14 і 15, вихід 43 не задіяний, а вихід 40 сполучений з керівним входом клапана 136 (на кресленні не показано). Така конструкція пристрою простіше у виконанні, ніж конструкція, показана на Фіг.1 і позитивно зарекомендувала себе за декілька років роботи. Відома також схема пристрою опалювання фірми "JASPER G.m.B.H." з чотиривходовим перекидним клапаном (136) [http://www.jaspergmbh. de/deutsch/pulsreg_funktion.htm]. Будь-який з варіантів запропонованого пристрою опалювання може бути пристроєм опалювання полуменевої печі непрямого нагріву. Так, на Фіг.9 показано виконання печі 1 (Фіг.1) з непрямим нагрівом. В цій печі з непрямим нагрівом (Фіг.9) вихідні вікна 17 (18) пальників 8, 9 сполучені з радіаційною трубою 143, внутрішній простір якої є опалювальним простором 144 печі 1. При цьому радіаційна труба 143 розташована в робочому просторі 145 печі 1, в якому розміщений оброблюваний метал 6. Для забезпечення обхвату необхідного об'єму робочого простору 144 радіаційна труба 143 може мати один або декілька U-образних вигинів (на кресленнях не показано). 96752 46 На Сіг.10 приведена схема виконання печі 1, показаної на Фіг.6, але з непрямим нагрівом. При цьому в опалювальному пальниками 8, 9 просторі З знаходиться тигель 146, усередині якого, в робочому просторі 147, розміщений оброблюваний метал 6. Тигель 146 із знімною кришкою показаний на Фіг. 10 схематично. В іншому конструкція печей з непрямим нагрівом аналогічна конструкції печей з прямим нагрівом. Вищеописаний пристрій опалювання полуменевої печі (Фіг.1, 6, 7, 8, 9, 10) є одним з пальникових блоків (або модуль пристрою опалювання) полуменевої печі 1 прямого або непрямого нагріву, має два пальники 8, 0 і дві регенеративні насадки 19, 20 (або 44, 63), розташовані симетрично щодо вертикальної осі печі. При цьому кожна регенеративна насадка 19 або 20 (44, 63) забезпечує подачу нагрітого повітря тільки в один з пальників 8 або 9. В печі 1 може бути декілька таких блоків, розташованих один за другим уздовж печі. При необхідності кожна з насадок 19, 20 (44. 63) може бути призначена для подачі нагрітого повітря одночасно в декілька пальників, розташованих біля цієї насадки по одну сторону печі 1 (на кресленні не показано). Кількість таких пальників залежить від теплової потужності окремого пальника вибраного типу і визначається необхідними параметрами проектованої печі для термічної обробки металу. Пальниковий блок (модуль пристрою опалювання) може бути виконаний і в іншому вигляді, наприклад, з розташуванням обох пальників і обох регенеративних насадок по одну сторону печі, при цьому по іншу сторону печі розташовується такий же пальниковий блок (на кресленні не показано). Пальниковий блок по першому варіанту винаходу може містити тільки один пальник і одну регенеративну насадку (по будь-якому із запропонованих її варіантів) з відповідною системою управління і комутації. Конструкція такого блоку описана вище, в розділі рівня техніки опису винаходу [див. також І.М.Дістергефт, Г.М.Дружінін, В.І.Щербінін, Досвід ВНІЇМТ в розробці регенеративних систем спалювання для металургійних агрегатів, "Сталь", 2000 № 7, стр.86-87, рис.2]. Крім того, в пальниковому блоці по першому варіанту винаходу, що має тільки один пальник, система нагріву повітря і подачі його у необхідній кількості може бути виконана без використання регенеративних насадок, а з використанням для нагріву повітря електропечі або газового рекуператора в безперервному режимі (на кресленнях не показано). Прикладом виконання пристрою опалювання (пальникового блоку) по першому варіанту винаходу з одним пальником і без використання регенеративних насадок є також описана нижче експериментальна установка по Фіг. 11, 12. Піч 1 може мати декілька описаних вище пальникових блоків (на кресленнях не показано). Можливі також наступні варіанти виконання печі (на кресленнях не показано): коли піч вузька, всі пальникові блоки можуть розташовуватися на одній стороні печі; 47 якщо піч широка, пальникові блоки можуть бути розташовані по обидві сторони печі, в шаховому порядку або точно один проти одного; у дуже широкій печі можливий варіант розташування пальників на плоскому склепінні або, якщо склепіння не плоске, то на пережимах склепіння (так зване торцеве опалювання); коли потрібен двосторонній нагрів, наприклад, листа металу, переміщуваного по роликах, то пальники можуть розташовуватися над і під вказаним оброблюваним металом (одна регенеративна насадка обслуговує два пальники на одній стороні печі, які розміщуються над і під металом, що обробляється); пальниковий камінь може розташовуватися перпендикулярно стіні печі або під кутом; пальниковий камінь може розташовуватися паралельно оброблюваному металу або під кутом до нього; з регенеративної насадки може виходити один канал на один пальник або відразу на декілька пальників, але може виходити і декілька каналів, кожний на свій пальник; регенеративні блоки можуть бути вбудовані частково або повністю в кладку стін (як на Фіг.1), або можуть бути повністю виносними. Вищеописані виконання пальникового блоку, регенеративних насадок і системи комутації можуть бути використані при реалізації першого, другого і третього варіантів пристрою опалювання полуменевої печі. Кількість, розташування і порядок включеннявиключення пальників печі 1 блоком управління 39 при використанні вищезгаданих видів пальникових блоків визначається необхідністю забезпечення необхідного розподілу температури за об'ємом опалювального простору 3 печі 1. Як клапани 14, 15, 31. 32, 44, 136 використовуються електромагнітні клапани. При необхідності використовується пристрій для попереднього нагріву палива, що знижує його витрату (на кресленні не показано). В описаних пристроях може бути використано рідке паливо, наприклад, мазут або водомазутове паливо (дисперсна система, приготована механічним способом на основі мазуту і води), а також штучне композиційне паливо, що також є дисперсною паливною системою колоїдного типу, створюваною на основі вугілля будь-якої марки, води і добавок, що додають паливу задані властивості [патент РФ № 2144059 від 10.01.2000г.]. На Фіг.1 зображена і описана вище піч з черенем, що викочується, для нагріву металу під деформацію. Запропоновані варіанти винаходу можуть бути застосовані також в камерних і прохідних печах прокатного виробництва, в плавильних, обпалювальних печах, мартенівських, скловарних печах, в нагрівальних колодязях. На черені 5 печі 1 можуть бути розміщені неметалічні вироби, що піддаються тепловій обробці. На Фіг.11 і 12 показана схема експериментальної установки, що є комбінованою (газоэлектричною) піччю для теплової обробки металів, їх сплавів, а також неметалічних виробів, включаючою опалювальний робочий простір для 96752 48 розміщення оброблюваних виробів з вікнами введення і виведення в нього продуктів згоряння палива, вікно введення продуктів згоряння сполучено з виходом високотемпературної камери згоряння, вхід якої сполучений з виходом системи подачі суміші повітря і палива при певному значенні коефіцієнта надлишку повітря, причому система подачі суміші повітря і палива виконана конструктивно із забезпеченням можливості подачі повітря в кількості, що забезпечує значення коефіцієнта надлишку повітря, що перевищує значення 2,0 і встановлюване переважне в діапазоні до 6,0. Експериментальна установка по фіг. 11, 12 містить електричну піч 84 (Фіг. 12) з карбідокремнієвими нагрівачами і максимальною робочою температурою 1400°С, високотемпературну камеру згоряння 109, систему газоприготування і систему контролю і регулювання (Фіг.11, 12). Піч 84 має блок безконтактного управління (на кресленнях не показано). Система газоприготування і система контролю і регулювання є варіантом конструкції системи подачі у високотемпературну камеру згоряння 109 суміші повітря і палива, виконаної із забезпеченням можливості подачі повітря і палива в кількостях, що забезпечують значення коефіцієнта надлишку повітря, що перевищує значення 2.0 і встановлюване переважне в діапазоні до 6,0. У внутрішньому просторі 85 електричної печі 84 розташований муфель 86, виконаний з кварцового скла, внутрішня порожнина якого утворює опалювальний робочий простір для розміщення оброблюваного металу. Задній кінець 87 муфеля 86 запаяний, передній кінець 88 обладнаний заглушкою (пробкою) 89 з виводами 90 контактної термопари 95 і трубки 91, що підводить газ. Трубка 91, що підводить газ, для введення продуктів згоряння в муфель 86 також виконана з кварцового скла і одночасно є державкою, на якій зверху закріплені човник 92 для зразка 93 оброблювані метали і турбулізатор 94 із шамоту. Турбулізатор 94 призначений для забезпечення постійних умов зовнішнього теплообміну уздовж зразка 93. Знизу до трубки-державки 91 прикріплена контрольна термопара 95, спай якої розташований безпосередньо на зразку 93. Трубка 91, що підводить газ, забезпечує подачу через неї продуктів згоряння суміші повітря і природного газу до заднього кінця 87 муфеля 86, де продукти згоряння розвертаються зворотним струмом, проходять через турбулізатор 94, обтікають зразок 93 металу і виходять з муфеля 86 через трубку 96, що виводить газ, розташовану на передньому кінці 88 муфеля 86. Трубка 96, що виводить газ, сполучена з газопроводом 99, забезпеченому замочним клапаном 100 і першою свічкою 101 для скидання газу. Електрична піч 84 оснащена також регулюючою термопарою 97 градуювання ПР30/6(В), що має виводи 98. Система газоприготування (Фіг. 11) призначена для підготовки і подачі в муфель 86 печі 84 продуктів згоряння суміші повітря і природного газу для нагріву зразка 93, а також для подачі 49 аргону з метою продування муфеля 86 до і після нагріву зразка 93. Система газоприготування включає в себе лінію 102 природного газу низького тиску, з якою через патрубок 103 сполучені послідовно включені замочний клапан 104, расходомір природного газу 105 (ротаметр), замочний клапан 106 і расходомір суміші повітря і природного газу 107, вихід якого сполучений з входом 108 високотемпературної камери згоряння 109 з платиновим каталізатором і електричним нагрівачем. Лінія подачі повітря включає (Фіг. 11) балон 110 із стислим повітрям, через послідовно включені замочний клапан 111, стабілізатор тиску стислого повітря 112 і расходомір повітря 113 (ротаметр), сполучений з входом 114 замочного клапана 106. Від входу 114 клапана 106 йде газопровід 115, через замочний клапан 116 сполучений з другою свічкою 117 скидання газу. Крім того, лінії подачі природного газу і повітря перед расходомірами 105, 113 сполучені із стабілізатором 118 тиску повітря і природного газу (барбатером). Вихід 119 високотемпературної камери згоряння 109 через газову лінію 120, що обігрівається, сполучений з трубкою 91, що підводить газ, частково розташованої в муфеле 86. Лінія подачі аргону (Фіг.11) містить балон 121 з аргоном, через замочний клапан 122 сполучений з входом 123 расходоміра 107, включеного на вході високотемпературної камери згоряння 109. Система контролю і регулювання включає датчик температури печі (термопара 97), датчик температури зразка (термопара 95), датчики витрати повітря, природного газу і продуктів згоряння (113, 105, 107) і датчик тиску 124 в муфеле 86, встановлений на газопроводі 99, сполученому з газовідвідною трубкою 96 муфеля 86. Крім того, система контролю і регулювання містить мікроконтролер 125 (персональний комп'ютер), індикатор 126 коефіцієнта витрати повітря типу "Альфа", газовий хроматограф 127 типа ЛХМ-80 і термостат 128 з електрохімічним датчиком кисню (ЕХД) в продуктах згоряння. Індикатор 126 типу "Альфа" є термостатом з температурою 800-810°С, усередині якого розташовані платиновий каталізатор і електрохімічний датчик з киснево-іонною провідністю, виконаний з діоксиду цирконію. В 96752 50 термостаті індикатора 126 газоповітряна суміш послідовно поступає спочатку на каталізатор, де реагує до рівноважного положення, а потім на електрохімічний датчик, сигнал якого залежить від концентрації кисню в продуктах згоряння. Мікроконтролер 125 сполучений лінією зв'язку 129 з виводами 90 термопари 95, лінією зв'язку 130-3 виходом індикатора 125 коефіцієнта витрати повітря і лінією зв'язку 131 - з виводами 98 термопари 97. У вказаних лініях зв'язку використані аналого-цифрові перетворювачі (на кресленні не показані). Вхід індикатора 126 коефіцієнта витрати повітря сполучений газопроводом 132 з входом 114 замочного клапана 106. Вхід газового хроматографа 127 за допомогою газопроводів 133 і 115 сполучений також з входом 114 клапана 106, а газопроводом 134 і газопроводом 99 сполучений з газовідвідною трубкою 96 муфеля 86. З цією ж трубкою 96 сполучено газопроводом 135 термостат 128 з електрохімічним датчиком кисню. Для контролю складу продуктів згорання призначено три прилади: на вході в муфель 86 - індикатор 126 коефіцієнта витрати повітря, на виході з муфеля - газовий хроматограф 127 (вміст О2, N2, СО2) і термостат 128 (вміст кисню). Для вимірювання тиску в муфелі 86 призначений Uобразний манометр (датчик тиску 124), а для підтримки тиску надмірним є клапан 100 на другій свічці 101. Конструктивне виконання системи подачі суміші повітря і палива, що забезпечує можливість подачі повітря і палива в кількостях, що забезпечують значення коефіцієнта надлишку повітря, що перевищує значення 2,0 і встановлюване переважне в діапазоні до 6,0, полягає в тому, що ця система включає, зокрема, вищезгаданим чином сполучені такі засоби вимірювання і регулювання потоків газу і повітря, як расходоміри природного газу 105, повітря 113, суміші повітря і природного газу 107, індикатор 126 коефіцієнта витрати повітря, клапан 116, друга свічка 117 скидання газу. Інші вищеописані елементи системи подачі суміші повітря і палива призначені для забезпечення необхідної стабільності підтримки заданого значення коефіцієнта надлишку повітря. Коротка характеристика контрольновимірювальних приладів приведена в таблиці. Таблиця № Вимірюваний параметр п/п 1 Температура 2 Витрата 3 4 5 6 Тип і характеристика прибору (порядковий номер) Термопара (97) ПРЗО/6 (П) Ротаметри (113, 105,107) РМ - 0,063 ГУЗ РМ - 0,1 ГУЗ Склад (Н2, О2, N2, CH4, CO, СО2) Хроматограф (127) ЛХМ-80 Аналого-цифрові перетворювачі Серії ADAM-5000 (Тайвань) Концентрація О2 в продуктах Термостат (128) ЕХД згоряння Вага Веги ВЛА -200-М (в дослідах з титаном) Веги ВЛКТ-500 (в дослідах із сталлю) Діапазон вимірювання 300-1600°С 0,063 м3/ч 0,1 м3/ч по повітрю 0400% Точність ±4°С Кл. 4 ± 1% об. 020% Не більше 1% отн. Кл. 5 0200 г 0500 г 0,0001 г ±0,005 г 0100 мВ Пристрій опалювання полуменевої печі працює, а спосіб теплової обробки металу в полуменевій печі прямого або непрямого нагріву (або спосіб спалювання суміш палива і нагрітого повітря в полуменевій печі прямого або непрямого нагріву) здійснюють таким чином. Приклад 1. На черіні 5 печі 1 (Фіг.1) поміщені вироби з титанового сплаву Ті - 6А1-4V. Вважаємо, що піч 1 знаходиться в робочому положенні, опалювальний простір 3 нагрітий до робочої температури 1270°С. Теплопередаточні елементи у внутрішньому просторі 22 регенеративної насадки 20 нагріті продуктами згоряння, що проходили через цю насадку в попередньому циклі її роботи. В даному циклі роботи замочний двохвходовий клапан 14 закритий, замочний двохвходовий клапан 15 відкритий, перекидний клапан 31 знаходиться в першому положенні, перекидний клапан 32 - у другому положенні. В пальник 9 по каналу 16 через відкритий клапан 15 поступає газоподібне паливо, а по каналу 28 - нагріте повітря з насадки 20, поступає в насадку 20 з каналу 33 подачі зовнішнього холодного повітря через клапан 32, патрубок 30 і нижнє вікно 26 цієї насадки. У вихідному вікні 18 пальника 9 діє полум'я від спалювання в ній суміші палива і нагрітого повітря. Гарячі продукти згоряння переміщаються по опалювальному простору 3, нагріваючи метал 6, до вихідного вікна 17 пальника 8, граючому роль вікна виводу продуктів згоряння з простору 3. Через канал 27 гарячі продукти згоряння поступають у внутрішній простір 21 насадки 19 і нагрівають теплопередаточні елементи, що знаходяться в ньому. Продукти згоряння, що втратили високу температуру, через піднасадочний простір пальника 8, нижнє вікно 25, патрубок 29 і клапан 31 поступають в канал 34 виводу охолоджених продуктів згоряння. Напрямки переміщення палива, повітря і продуктів згоряння в цьому циклі показані на Фіг.1 стрілками. При використанні печі 1 у варіанті з чотиривходовим клапаном (Фіг.6), робота печі відбувається аналогічно описаному, за винятком того, що замість двохвходових клапанів 31 і 32 використовується чотиривходовий перекидний клапан 136. В даному циклі роботи пристрою опалювання полуменевої печі кпапан 14 закритий, клапан 15 відкритий, заслонка клапана 136 знаходиться в положенні 141. Напрямки переміщення палива, повітря і продуктів згоряння в цьому циклі показані відповідними стрілками на Фіг.6. При використанні печі 1 у варіанті, показаному на Фіг.7 (з трьохсекційною регенеративною насадкою 44 замість насадки 19), робота печі відбувається аналогічно описаному, з урахуванням наявності замочи их клапанів 54, 55, 56. При вимкнених клапанах 54, 55 і включеному клапані 56 напряму переміщення палива, повітря і продуктів згоряння в цьому циклі показані відповідними стрілками на Фіг.7. У разі використання в печі 1 регенеративної насадки 63 з трьома внутрішніми просторами 64, 65, 66 (Фіг.8) і при включених клапанах 73, 74, 75 напряму переміщення палива, повітря і продуктів згоряння в цьому циклі відповідають стрілкам на Фіг. 8. У вказаних випадках потоки повітря і продуктів згоряння проходять через всі три включеним в роботу секції 45, 46, 47 насадки 44 або через всі три внутрішні простори 64, 65, 66 насадки 63 при максимальних для цих насадок коефіцієнтах надлишку повітря. При використанні печі 1 непрямого нагріву у виконаннях, показаних на Фіг.9. 10, робота системи управління і комутації і регенеративних насадок здійснюється, як вказано вище. Різниця полягає тільки в тому, що в печі непрямого нагріву з радіаційною трубою 143 (Фіг.9) продукти згоряння проходять через опалювальний простір 144 радіаційної труби 143, не потрапляючи в робочий простір 145 печі 1, де розміщений оброблюваний метал 6, а в печі непрямого нагріву з тиглем 147 (Фіг. 10) продукти згоряння, як і в печі прямого нагріву, знаходяться в опалювальному просторі 3 печі 1, не потрапляючи в тигель 147 з оброблюваним металом 6. Через певний час, що дорівнює, наприклад, 30 - 45 сек., блок управління 39 переводить клапан 14 у відкрите положення, клапан 15 - в закрите положення, клапан 31 переводиться в друге положення, а клапан 32 - в перше положення. При цьому пальник 9 відключається, пальник 8 включається. В цьому наступному циклі роботи в пальник 8 по каналу 16 поступає газоподібне паливо, а по каналу 27 - нагріте повітря з насадки 19, поступаючий в насадку 19 з каналу 33 подачі зовнішнього холодного повітря через клапан 31, патрубок 29 і нижнє вікно 25 цієї насадки. У вихідному вікні 17 пальника 8 діє полум'я від спалювання в ній суміші палива і нагрітого повітря. Гарячі продукти згоряння переміщаються по опалювальному простору 3, нагріваючи метал 6, до вихідного вікна 18 пальника 9, граючому роль вікна виводу продуктів згоряння з простору 3. Через канал 28 гарячі продукти згоряння поступають у внутрішній простір 22 насадки 20 і нагрівають теплопередаточні елементи, що знаходяться в ньому. Охолоджені продукти згоряння через піднасадочний простір пальника 9, нижнє вікно 26, патрубок 30 і клапан 32 поступають в канал 34 виводу охолоджених продуктів згоряння. Напрямки переміщення палива, повітря і продуктів згоряння в цьому циклі роботи пристрою опалювання протилежні стрілкам, приведеним на Фіг.1. При використанні печі 1 у варіанті, показаному на Фіг.7 (з трьохсекцікною регенеративною насадкою 44), робота печі в описуваному циклі відбувається аналогічно вищеописаному, з урахуванням наявності замочних клапанів 54, 55, 56. При вимкнених клапанах 54, 55 і включеному клапані 56 напряму переміщення палива, повітря і продуктів згоряння в цьому циклі протилежні стрілкам, зображеним на Фіг.7. При використання в печі 1 регенеративної насадки 63 з трьома внутрішніми просторами 64, 65, 66 (Фіг. 8) і при включених клапанах 73, 74, 75 напрямки переміщення палива, повітря і продуктів згоряння в цьому циклі протилежні стрілкам, зображеним на Фіг.8. В цих випадках потоки повітря і продуктів згоряння проходять через всі три включених в роботу секції 45, 46, 47 насадки 44 або через всі три внутрішні простори 64, 65, 66 насадки 63 при максимальних для насадок 44 і 63 коефіцієнтах надлишку повітря. 53 Спалювання суміш палива і нагрітого повітря в обох розглянутих циклах роботи пристрою опалювання відбувається при встановленому коефіцієнті надлишку повітря, значення якого в цьому прикладі рівне 3,0 (для насадок 19, 20, Фіг.1). Це визначено заданим співвідношенням кількостей палива і нагрітого повітря, що поступає в пальник 8 або 9. Кількість нагрітого повітря, що вимагається для забезпечення встановленого коефіцієнта надлишку повітря і поступаючого в пальник 8 (9), забезпечується об'ємом теплопередаточних елементів, що знаходяться у внутрішньому просторі 21 (22) регенеративної насадки 19 (20). Об'єм теплопередаточних елементів, ще знаходяться в кожній насадці, відповідає вищезгаданому співвідношенню (1). Витрата природного 3 газу склала 80 м /ч, об'єм теплопередаточних 3 елементів - 0,464 м . Теплопередаточні елементи - корундові кулі діаметром 20 мм. При робочій температурі в печі 1270°С температура охолоджених в регенеративній насадці продуктів згоряння складає 200°С. Температура холодного повітря, що подається в регенеративні насадки 19, 20 складає 20-25°С. Температура нагрітого повітря - 1050°С. В цьому прикладі роботи пристрою опалювання полуменевої печі, роботи регенеративної насадки (19, 20) і здійснення способу теплової обробки металу (при коефіцієнті надлишку повітря, рівному 3,2) угар титанового 2 сплаву Ті - 6 А1 - 4V складає 0,082 г/см (Фіг.4). Вказана полуменева піч може працювати і при більшому коефіцієнті надлишку повітря, зокрема, рівному 6,0-6,5, при температурах в печі 800-1600°С. У регенеративних насадках, які використовуються в даний час, і що складаються з корундових куль, об'єм теплопередаточних елементів в три - шість разів менше, а угар металу в печі з такими насадками майже в два рази вище, ніж в описаному прикладі 1. Нижче приведені ще приклади здійснення способу теплової обробки металу. Приклад 2. На експериментальній установці (Фіг. 11, 12) проведений нагрів сталевих зразків (Ст 10) діаметром 8 мм і завдовжки 60 мм в продуктах згоряння природного газу прирізних значеннях коефіцієнта надлишку повітря, а саме: α рівно 0,71; 1,08; 1,4; 1,96; 2,67; 3,6; 4,4; 6,5, а також в атмосфері повітря, що відповідає значенню коефіцієнта надлишку повітря, рівного нескінченності () (див. Фіг.2). Перед початком нагріву зразок 93 зважувався на електронних вагах і поміщався в кварцовий муфель 86, в човник 92 з шамоту. Муфель 86 герметично закривався пробкою 89 (з газопідводною 91 і газовідвідною 96 трубками, а також термопарою 97) і продувався аргоном з балона 121. Закінчення продування визначалося аналізом на вміст кисню в аргоні після муфеля 86 за свідченнями термостата 128 з електрохімічним датчиком кисню. Одночасно настроювалося задане співвідношення повітря і природного газу (коефіцієнт надлишку повітря) за допомогою датчиків витрати (ротаметрів) 113 і 105, індикатора 126 коефіцієнта витрати повітря і газового хроматографу 127 з скиданням газоповітряної суміші через свічку 96752 54 117. Піч 84 розігрівали до температури 300°С. Після цього муфель 86 поміщався в піч 84. В результаті попереднього термометрирування печі 84 була визначена ізотермічна зона при температурі 1250°С, довжина якої складала 250 мм. В дослідах муфель 86 поміщався в піч 84 так, щоб зразок 93 знаходився в цій ізотермічній зоні печі 84. Досягши свідчень контрольної термопари 95 більше 250°С припинялася подача аргону в муфель 86, замочним клапаном 116 перекривалася свічка 117, в муфель 86 подавалися продукти згоряння, що поступають з камери згоряння 109 по утепленому газопроводу 120. Співвідношення повітря-природний газ контролювалося за допомогою хроматографа 127 за вмістом кисню в початковій суміші і за свідченнями індикатора 126 коефіцієнта витрати повітря. Склад газу (продуктів згоряння) в муфелі 86 контролювався за свідченнями хроматографа 127 і термостата 128. Тиск з муфелі 86 вимірювався датчиком тиску 124 і підтримувався надмірним за допомогою клапана 100 на свічці 101. Витрата газу через муфель 86 підтримувалася постійною і рівною 1,37 л/мін. Дана витрата була вибрана в печу штаті попередніх експериментів з умов: - рівність складу газу на вході і виході печі 84 (відсутність зміни складу газу за рахунок стоку маси кисню в метал); - продуктивності камери згоряння 109. Температурний режим теплової обробки зразка 93 в електропечі 84 включав нагрів зразка 93 в муфелі 86 в атмосфері продуктів згоряння природного газу від 300°С до 1200°С із швидкістю 6 град/мін і ізотермічну витримку тривалістю 2 години при температурі 1200°С. Після витримки муфель 86 витягувався з печі 1 для охолоджування на повітрі, без припинення подачі продуктів згоряння. При температурі за свідченнями термопари 95 менше 900°С припинялася подача продуктів згоряння в муфель 86 і проводилося продування муфеля 86 аргоном. Зразок 93 охолоджувався до температури 300°С по термопарі 95, потім подача аргону припинялася і закритий муфель 86 охолоджувався до кімнатної температури. Витягнутий з муфеля 86 окислений зраз ж 93 повторно зважувався. Зважування зразка в початковому і окисленому положенні проводилося в поліетиленовій упаковці щоб уникнути втрати частини окалини при зважуванні. За результатами зважування зразка 93 до і після нагріву визначався угар металу. Одержані результати представлені на Фіг. 2 і 3. З даних, приведених на Фіг.2, витікає, що при збільшенні коефіцієнта надлишку повітря від 2,0 до 6,0 і більше угар металу знижується з 0,165 2 2 г/см до 0,105 г/см або на 36%, практично досягаючи рівня угару, що має місце при нагріві металу в атмосфері повітря. Крапка "X" на Фіг.2 відповідає значенню коефіцієнта надлишку повітря, рівному нескінченності. При цьому відбувається зміна складу продуктів згоряння (Фіг.3): концентрація вуглекислого газу СО2 і пари води Н2О знижується на 50%, концентрація кисню О2 збільшується на 70%. Очевидно, що визначаючим для 55 зниження угару металу є не підвищення концентрації кисню, а зниження концентрації чари води. Приклад 3. Способом, описаним б прикладі 2, проведено нагрів зразків 93 того ж розміру з титанового сплаву Ті - 6А1 - 4V в продуктах згоряння природного газу при різних значеннях коефіцієнта надлишку повітря, а саме: α рівно 0,71; 1,09; 2,3; 3,2; 4,6 з також в атмосфері повітря (α = , крапка "X" на графіку Фіг.4). Представлені на Фіг.4 результати експериментів показують зниження угару зразків вказаного титанового сплаву 2 2 з 0,1 г/см до 0,033 г/см або на 67% при збільшенні коефіцієнта надлишку повітря від 2,0 до 6,0. Приклад 4. Використаний дослідний вогняний стенд [І.М. Дістергефт, Г.М.Дружінін, В.І. Щербінін, Досвід ВНІЇМТ в розробці регенеративних систем опалювання для металургійних агрегатів, "Сталь", 2002 № 7, стр. 84-90], оснащений одним пальниковим блоком, виконаним аналогічно показаному на Фіг.1. Цей пальниковий блок включая дві регенеративні насадки (19, 20), кожна з яких сполучена з одним пальником (8, 9) і заповнена теплопередаточними елементами у вигляді корундових куль діаметром 20 мм. На вказаному стенді нагрівали зразки розмірами 6 × 50 × 100 мм, виконані з титанових сплавів ВТ-5-1 і ВТ-20 при значеннях коефіцієнта надлишку повітря α, рівних 1,17-1,20, і при значеннях α, рівних 2,20. Температура нагріву зразків - 1200°С, температура нагрітого повітря - 900°С, час витримки - 2 години. Паливо - природний газ. Тривалість циклу імпульсного режиму роботи 45-60 с. Результати експериментів показали, що при нагріві вказаних зразків збільшення коефіцієнта надлишку повітря до значення, що перевищує значення 2,0. приводить до зниження величини газонасиченого шару (угару металу) на зразках із сплаву ВТ-20 з 164 мкм до 137 мкм (тобто на 16,5%) і зниженню вмісту водню в поверхневому шарі зразка з 0,023% до 0,021%, тобто на 8%. Для зразків із сплаву ВТ-5-1 товщина газонасиченого шару зменшується з 89 мкм до 45 мкм (на 49,5%), а вміст водню в поверхневому шарі зразка знижується з 0,073% до 0,06% (зменшення на 18%). Приклад 5. В камерній нагрівальній печі, що аналогічна печі по Фіг.1, яка оснащена регенеративною системою опалювання, провели два досліди по нагріву двох заготівок діаметром 800 мм і завдовжки 4000 мм з титанового сплаву ВТ-1-0 при коефіцієнтах надлишку повітря α, рівних 1,5 і 2,8 - 3,5. Паливо - природний газ. Температура на видачі металу з печі відповідала 1200°С. Температура нагрітого повітря - 1050°С. При збільшенні коефіцієнта надлишку повітря від 1,5 до значення в межах 2,8-3,5 час нагріву заготівок скоротився з 9,5 ч до 7,5 ч (на 21%). Покращала рівномірність нагріву, оскільки зменшився перепад температур по довжині і діаметру заготівки, який не перевищував ±10°С. Угар металу при цьому скоротився майже в 1,5 рази. Приклад 6. Теплова обробка металу в камерній полуменевій печі 1 (Фіг.1) з регенеративними насадками 44 або 63 (Фіг.7, 8), заснована на спалюванні суміші природного газу і нагрітого повіт 96752 56 ря, проведена в три етапи: нагрів двох заготівок діаметром 800 мм і завдовжки 4000 мм з титанового сплаву ВТ-1-0 протягом 120 хв. до проміжної температури 400°С при коефіцієнті надлишку повітря, наприклад, 1,35 (не перевищуючому значення 2,0), подальший нагрів протягом 240 хв. до робочої температури 1200°С при поступовому плавному або східчастому підвищенні коефіцієнта надлишку повітря до значення коефіцієнта надлишку повітря, рівного 3,3, і двогодинну витримку при вказаній робочій температурі при постійній підтримці коефіцієнта надлишку повітря на встановленому значенні 3,3. Загальний час нагріву склав 8 годин. Угар металу знизився в порівнянні з прикладом 5 на 15%. При здійсненні триетапного способу теплової обробки в камерній печі по Фіг. 1, в якій температурно-тепловий режим міняється в часі, а оброблювані вироби знаходяться на місці (не переміщаються), в кожній регенеративній насадці з часом змінюють коефіцієнт витрати повітря. У прохідній печі, коли оброблювані вироби рухаються і проходять зони, в кожній з яких підтримується постійна температура, трьохетапний спосіб теплової обробки здійснюється дещо іншим чином. У першій по ходу оброблюваних виробів зоні - методичній зоні, де температура печі повинна бути відносно низькою (при обробці металу - для того, щоб в металі не розвивалися значні термічні напруги, і він не розтріскувався), використовують регенеративну насадку (насадки) з коефіцієнтом надлишку повітря, близьким до одиниці. В зварювальній зоні, де температура печі має максимальне значення, і в томильній зоні - зоні витримки використовуються регенеративні насадки і коефіцієнтом надлишку повітря більше за два. В порівнянні з відомими способами знижується угар металу і наводоражування кольорових сплавів, а також зменшується витрата електроенергії на перекачування повітря і продуктів згоряння по зонах печі, що забезпечується при обробці як металів, так і неметалічних виробів. Приклад 7. Відрізняється від прикладу 6 тим, що витримку металу при робочій температурі здійснюють при змінному значенні коефіцієнта надлишку повітря, що перевищує значення 2,0 і встановлюваному переважно в діапазоні до 6,0. Зокрема, витримку здійснюють при значенні коефіцієнта надлишку повітря, змінного від 3,3 до 6,0 за 2.5 години. Якість металу відповідає якості, одержаній в прикладі 6. Приклад 8. Спосіб теплової обробки сталі і кольорових металів в полуменевій печі, заснований на спалюванні суміші рідкого або газоподібного палива і нагрітого повітря при певному значенні коефіцієнта надлишку повітря, здійснюють так, як вказано в прикладі 4. При цьому нагрівали до температури 1250°С зразки розмірами 6 × 50 × 100 мм, виконані з титанового сплаву ВТ-5-1 при значенні коефіцієнта надлишку повітря, що перевищує значення 6,0, зокрема, при α рівному 6,5-7,0. Результат - угар і наводоражування металу знаходяться на мінімально можливому для газового нагріву рівні. Цей ефект, що досягаєть 57 ся, при високих вимогах до якості металу, перекриває витрати на підвищену витрату нагрітого повітря і перевитрату електроенергії, необхідні для роботи при таких значеннях коефіцієнта надлишку повітря. Приклад 9. При спалюванні суміші рідкого або газоподібного палива і нагрітого повітря в полуменевій печі 1 прямого нагріву (фіг. 1, 6, 7, 8) в процесі обробки металевих і неметалічних виробів, зокрема при випаленні керамічних виробів, з коефіцієнтом надлишку повітря, більшому 2,0, має місце подача з пальника 8 (9) у внутрішній простір 3 печі 1 збільшених об'ємів повітря. При цьому за рахунок підвищення швидкості переміщення продуктів згоряння у внутрішньому просторі 3 печі 1 збільшується конвективна складова теплообміну. Це обумовлює скорочення чacy передачі тепла від продуктів згоряння до оброблюваної в полуменевій печі продукції і збільшення продуктивності теплової обробки. Скорочення часу нагріву досягає 20%, що для металів, що нагріваються, забезпечує додаткове зниження угару, зневуглецювання і наводоражування за рахунок зменшення часу теплової обробки. Промислова придатність 96752 58 При використанні запропонованих технічних рішень, що дозволяють при підвищених значеннях коефіцієнтів надлишку повітря одержувати високі температури продуктів згоряння (до 1200°С і більш), забезпечується істотна економія палива. Підігрів повітря горіння на кожні 100°С дозволяє одержати до 5% економії палива. Наприклад, при температурі робочого простору печі 1250°С і температурі підігріву повітря в регенеративній насадці 1050°С економія складає 50% в порівнянні з використанням непідігрітого повітря. Використання винаходів забезпечує також зменшення зневуглецювання сталі без вищезгаданих негативних наслідків малоокислювального нагріву, що проводиться при значеннях а, менших 1,0. Зменшення наводнення при використанні запропонованих способу і пристроїв має місце при нагріві (плавленні) не тільки титана, але і інших металів і сплавів, наприклад, магнію і алюмінію. Сталь також схильна наводоражуванню і зниження її наводоражування при використанні винаходу грає важливу позитивну роль для особливо відповідальних сталевих виробів. 59 96752 60