Спосіб імпульсного нагрівання металу

Спосіб імпульсного нагрівання металу, переважно в нагрівальних печах періодичної дії, з асиметричним положенням факела, що включає безупинну подачу в робочий простір палива і повітря в період підвищення температури й імпульсну їх подачу в період витримування металу в заданому інтервалі температур з переключенням витрати палива, який відрізняється тим, що переключення витрати палива з мінімального значення (В т і п ) на максимальне (Втах) здійснюють при перепаді температур у робочому просторі печі між гарячою і холодною точками, який дорівнює AtK = AtH-K, a переключення витрати палива з максимального значення (Втах) на мінімальне (Втіп) - при досягненні заданої температури в гарячій точці робочого простору печі, де AtH - перепад температур у гарячій і холодній точках в момент переключення з Втах на Bmir.; AtK - перепад температур у гарячій і холодній точках в момент переключення з Втіп на Втах," К - коефіцієнт вирівнювання, який знаходять експериментально у межах 0,4-0,7. Корисна модель відноситься до способів автоматичного керування нагріванням металу в нагрівальних печах, а більш конкретно в печах періодичної дії з асиметричним положенням факела і може бути використана в металургії при імпульсному нагріванні металевих виробів. Відомий спосіб імпульсного нагрівання металу в нагрівальних колодязях, що включає вимір швидкості зміни температури теплового центра металу (зливка), порівняння її з заданою і вплив на витрату палива і повітря при проходженні швидкості зміни температури теплового центра через її максимальне значення [А.с. СРСР №1721104, кл. C21D 11/00, опубл. 23.03.1992]. Недоліками способу є те, що він не враховує перепад температур по перетину колодязя, теплообмін між зливками і кладкою, що приводить до перевитрати палива і зниженню продуктивності нагрівальних колодязів. Найбільш близьким аналогом пропонованої корисної моделі є спосіб опалення нагрівальної печі, зокрема колодязя, що включає безупинну подачу в робочий простір палива і повітря в період підйому температури й імпульсну їхню подачу в період витримки металу в заданому інтервалі температур з переключенням витрати палива, у яко му, одночасно зі зниженням витрати палива і повітря, по досягненні верхнього значення температури витримки, повітря подають струменями в димовідводний канал зустрічно потоку димових газів і припиняють його подачу синхронно з початком подачі максимальної витрати палива і повітря, а спалювання палива при мінімальних витратах роблять з коефіцієнтом витрати повітря 0,95-1,0 [А.с. СРСР №1726539, кл. C21D 9/70, опубл. 23.03.1992]. Ознаками, загальними для найближчого аналога і корисної моделі, що заявляється, є: безупинна подача в робочий простір палива і повітря в період підйому температури й імпульсна їх подача в період витримки металу в заданому інтервалі температур з переключенням витрати палива. Недоліками найближчого аналога є те, що при переключенні витрати палива тільки при мінімальному чи максимальному значенні температур, відповідно, не враховується теплообмін у печі як у замкнутій динамічній системі газ-кладка-метал, перепад температури по перетину в залежності від місцезнаходження ядра факела, що приводить до нерівномірного температурного поля по перетину печі. Крім того спалювання палива роблять з коефіцієнтом витрати повітря рівним 0,95-1,0, знижу CO о> 7347 ючи температуру в печі, що збільшує час нагрівання, підвищує витрату палива і знижує продуктивність печі. В основу корисної моделі поставлена задача такого удосконалення способу імпульсного нагрівання металу, що дозволив би зменшити час нагрівання шляхом створення рівномірного температурного поля по перетину печі і за рахунок цього скоротити витрату палива, підвищити продуктивність печі. Поставлена задача вирішується тим, що в способі імпульсного нагрівання металу, переважно в нагрівальних печах періодичної дії, з асиметричним положенням факела включає безупинну подачу в робочий простір палива і повітря в період підйому температури й імпульсну їхню подачу в період витримки металу в заданому інтервалі температур, з переключенням витрати палива, відповідно до корисної моделі переключення витрати палива з мінімального значення (Втщ) на максимальне (Вщах). роблять при перепаді температур у робочому просторі печі між гарячою і холодною точками, який дорівнює AtK = AtH-K, а переключення витрати палива з максимального значення (Втах) на мінімальне (Втт) - при досягненні заданої температури в гарячій крапці робочого простору печі, де AtH - перепад температур у гарячій і холодній точках в момент переключення з В та х на В т і П ; AtK - перепад температур у гарячій і холодній точках в момент переключення з Bm,n на Вт а х ; К коефіцієнт вирівнювання, знаходиться експериментально і міститься в межах 0,4-0,7. Завдяки новим ознакам у способі, що заявляється, досягаються переваги, обумовлені тим, що в ході імпульсної подачі палива і повітря в період витримки змінюється аеродинаміка факела. При максимальній витраті палива факел простилається на всю довжину робочого простору печі й обігріває задні зливки, при мінімальній витраті - факел короткий і нагріваються в основному передні зливки, при цьому температура по перетині печі усредняется і до кінця нагрівання средньомассова температура зливків усієї садки має приблизно однакове значення, а загальний час нагрівання скорочується. Періодичність вимикання витрати палива залежить від коефіцієнта вирівнювання К, оптимальне значення якого знаходиться в інтервалі від 0,4 до 0,7, що забезпечує створення рівномірного температурного поля по перетину печі за більш короткий проміжок часу і не приводить до перевантаження системи автоматичного регулювання. Якщо використовувати К більш 0,7 то це приведе до того, що, коли температурний перепад стане незначним, переключення витрати палива буде відбуватися постійно, це небажано, тому що стійкість і надійність роботи системи автоматики при цьому знижується, а також погіршуються умови підтримки в печі стабільного позитивного тиску. При К менш 0,4 швидкість зниження температурної нерівномірності по перетину печі невелика, а час нагрівання збільшується. Суть пропонованого способу імпульсного нагрівання металу пояснюється кресленнями, де на Фіг. 1 показана схема установки термопар у робо чому просторі колодязя; Фіг.2 - графік зміни витрати газу і температура в робочому просторі колодязя з часом. Спосіб імпульсного нагрівання металу, переважно в нагрівальних печах періодичної дії з асиметричним положенням факела, наприклад колодязі, здійснюють таким чином. Контроль перепаду температур здійснюють за допомогою 2-х термопар 1 і 2, встановлених у заздалегідь обраних, при фіксованій витраті палива, холодній і гарячій точках робочого простору 3 колодязя. Термопари підключають до задатчика температур і блоку 4 порівняння. Вихід блоку порівняння з'єднують з виконавчим механізмом 5, що механічно зв'язаний із заслонками 6 подачі газоподібного палива і повітря. Переключення витрати палива на інше фіксоване положення, наприклад з максимуму на мінімум, приводить до того, що холодна і гаряча точки міняються місцями. Існуючий до цього часу градієнт температур зменшується за рахунок теплообміну і випромінювання, температурне поле вирівнюється (більш холодні ділянки прогріваються, більш гарячі - остигають). Так у кожен момент автоматично враховується температурний стан печі, що залежить від температури посадженого металу, його марки, початкової температури печі і т.д. При цьому не потрібно зберігати численну інформацію про попередні нагріви. В процесі розігріву печі, здійснюваного на максимальній витраті палива, постійно вимірюють різницю температур між термопарами 1 і 2, і в момент досягнення однієї з них заданої температури, пристрій запам'ятовує перепад 7, одночасно переключаючи подачу палива на мінімальну витрату 8. Сигнал на включення максимальної витрати палива 9 видається пристроєм при досягненні заданого співвідношення AtK = AtH • К. Потім цикл повторюється: нове збільшення температур у робочому просторі печі (у тому числі в крапках термопар 1 і 2) буде відбуватися з більш високої температури, але з меншим перепадом між ними, у порівнянні з попередніми циклами 10, 11, 12 і т.д. Приклад. Спосіб імпульсного нагрівання зливків здійснювали в нагрівальних колодязях з одним верхнім пальником і з асиметричним положенням факела ОАО «ДМЗ». Нагрівання перед прокаткою робили для зливків з наступними параметрами: початкова температура металу to=20°C, кінцева температура поверхні металу t n (x) = 1200°С, марка сталі - сталь 40, кінцевий перепад температур по перетині зливка At M K I H =90°С, розміри, мм: ЬТЬ=735*850*2000мм. Опалювався колодязь природним газом, QH =35,5мДж/м 3 . При опаленні на максимальній витраті подавали 800м3/год газа, на мінімальній витраті - 50м3/год. У результаті нагрівання одержали криві зміни в часі температури поверхні металу іїі(т), температури теплового центра металу Щт), температури димових газів у крапці tn і \т2, среднемассової температури, температурного поля кладки, теплового потоку на кладку і метал. 7347 В момент досягнення температури колодязя заданого значення був зафіксований температурний перепад AtH = 230°C, переключення витрати палива на максимум робили при досягненні перепаду AtK = AtH • К = 230 * 0,55 = 127°С. В міру прогріву зливків спостерігали зниження перепаду At'. Рівномірність температурного поля по перетину колодязя визначали за кінцевим температурним перепадом в колодязя. При однакових його значеннях для найближчого аналога і даного способу час нагрівання склало 9,5 і 8,8 години відповідно. Результати іспитів показали, що у порівнянні з найближчим аналогом пропонований спосіб забезпечує скорочення часу нагрівання на 10%, зниження питомої витрати палива на 12% і підвищення продуктивності колодязів на 8%. Фіг. 1 О з я; І S ЧИЄ, г Фіг. 2 Комп'ютерна верстка А. Крулевський Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 42, 01601