Материал: Проектирование печи с шагающими балками для нагрева металла перед прокаткой

Проектирование печи с шагающими балками для нагрева металла перед прокаткой

Министерство Образования Республики Беларусь

Учреждение образования "Гомельский государственный технический университет имени П.О. Сухого"

Факультет заочный

Кафедра: "Обработка материалов давлением"

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе

По дисциплине: "Расчеты и конструирование нагревательных устройств"

Тема: "Проектирование печи с шагающими балками для нагрева металла перед прокаткой"

Выполнил: студент группы ЗВД-51

Шилец О.С.

Проверил: старший преподаватель

Валицкая О.М.

Гомель 2014 г.

Содержание

Введение

. Характеристика нагреваемого изделия

. Общая технологическая схема обработки материалов давлением

. Обоснование выбора типа печи

. Описание конструкции отдельных узлов и работы печи

. Расчёт горения топлива

. Расчёт нагрева заготовки

.1 Время нагрева металла в методической зоне

.2 Время нагрева металла в сварочной зоне

.3 Время томления металла

. Определение основных размеров печи

. Расчёт теплового баланса печи

.1 Томильная зона

.1.1 Тепло, получаемое в результате сгорания топлива

.1.2 Тепло, вносимое подогретым воздухом

.1.3 Тепло экзотермических реакций

.1.4 Тепло, затрачиваемое на нагрев металла

.1.5 Тепло, уносимое отходящими газами

.1.6 Потери тепла в результате теплопроводности через кладку

.1.7 Неучтенные потери

.2 Сварочная зона

.2.1 Тепло, получаемое в результате сгорания топлива

.2.2 Тепло, вносимое подогретым воздухом

.2.3 Тепло, вносимое продуктами сгорания из томильной зоны

.2.4 Тепло, затрачиваемое на нагрев металла

.2.5 Тепло, уносимое отходящими газами

.2.6 Потери тепла в результате теплопроводности через кладку

.2.7 Неучтенные потери

.3 Методическая зона

.3.1 Тепло, получаемое в результате сгорания топлива

.3.2 Тепло, вносимое подогретым воздухом

.3.3 Тепло, вносимое продуктами сгорания из томильной зоны

.3.4 Тепло, затрачиваемое на нагрев металла

.3.5 Тепло, уносимое отходящими газами

.3.6 Потери тепла в результате теплопроводности через кладку

.3.7 Неучтенные потери

. Подбор количества горелок их характеристики

. Конструкция, принцип действия рекуператора

. Выбор и расчёт механизмов печи

. КИП и регулирующие приборы

. Мероприятия по ТБ

. Технико-экономическое обоснование

.1 Реконструкция нагревательной печи

.2 Реконструкция системы утилизации отходящих газов стана 320

Вывод

Литература

Введение

В последнее время наметилась прогрессивная тенденция к увеличению длины заготовок и, как следствия, к увеличению ширины нагреваемых печей, что значительно усложняет их эксплуатацию, особенно удаление окалины с пода печи. Поэтому расширяется применение более совершенных печей с шагающими подом и балками (ПШПБ), которые могут работать в режиме методического нагрева.

ПШПБ весьма перспективны они не имеют ограничения по длине, связанного с числом нагреваемых заготовок, но минимальный цикл выдачи в них равен 15-20 с. Поэтому производительность таких печей при неизменном цикле выдачи зависит лишь от массы нагреваемой заготовки, т.е. зависит квадратично от ее геометрического размера. В этих печах нагревают заготовки (слябы, блюмы, круглые и фигурные изделия и т.д.) толщиной от 60 до 400 мм, шириной от 60 до 200 мм и длиной от 800 до 12000мм, масса которых составляет от 1т до 40 т.

Если температура по длине печи переменна, то такой режим называется методическим. Массивные изделия нагревают сравнительно медленно, постепенно (методически) чтобы избежать возникновения чрезмерного температурного перепада, до тех пор, пока они не приобретут необходимые пластические свойства, т.е. до 500º С. Методический нагрев металла имеет место в тех случаях, когда при встречном движении металла и дымовых газов горелочные устройства располагают на одном конце рабочего пространства в зоне интенсивного нагрева металла, а дымоотборные каналы - на другом, где металл загружается в печь. При этом дымовые газы постепенно остывают, отдавая тепло металлу, температура которого будет постепенно повышаться.

Нагрев металла происходит как минимум с трех сторон, кроме того, в ПШПБ легко менять режим нагрева, что является большим преимуществом в случае частой смены сортамента нагреваемого металла.

При нижнем обогреве вдоль печи прокладывают специальные глиссажные (водоохлаждаемые) трубы, по которым движется металл. Из-за охлаждающего действия глиссажных труб в нижнюю часть сварочной зоны печи необходимо подавать больше тепла, чем в верхнюю. Глиссажные трубы выполняют только в методической и сварочной зонах. В местах соприкосновения заготовки с водоохлаждаемыми трубами металл прогревается хуже и на его поверхности образуются темные пятна, поэтому в трехзонных печах с нижним обогревом томильная зона предназначена не только для выравнивания температуры по толщине металла, но и для ликвидации темных пятен на нижней поверхности заготовки, и в ней глиссажных труб нет.

ПШПБ сравнительно дороги на 40-45% капитальные затраты на их сооружение выше, чем для толкательной печи аналогичной производительности. Сравнивая их с роликовыми печами, надо отметить, что масса оборудования печей с шагающими балками на 1 м ² площади пода на 40% больше, чем роликовых печей.

1. Характеристика нагреваемого изделия

. Нагреваемый материал: Сталь 25Г 2С

. Размер заготовки: высота 140 мм, ширина 140 мм, длина 12000 мм

. Вид поставки: сортовой прокат (ГОСТ 5781-82; ГОСТ 2590-71)

. Назначение: для изготовления арматуры периодического профиля III класса диаметром от 6 до 40 мм.

. Химический состав:

Кремний (Si) 0,60 - 0,90 %

Марганец (Mn) 1,20 - 1,60 %

Медь (Cu) 0,30 %

Никель (Ni) 0,30 %

Сера (S) 0,045 %

Углерод (C) 0,20 - 0,29 %

Фосфор (P) 0,040 %

Хром (Cr) 0,30 %

. Механические свойства:

σ0,2 - 390 МПа

σВ - 590 МПа

σ5 - 14 %

2. Общая технологическая схема обработки материалов давлением

Рис.1 Схема расположения основного технологического оборудования

. Решетки склада литых заготовок;

. Устройство для загрузки заготовок;

. Нагревательная печь;

. Устройство для выдачи заготовок (разгрузочный рольганг);

. Трайбаппарат;

. Маятниковые ножницы;

. Устройство для удаления окалины;

, 9. Клетки черновой группы;

10. Ротационные ножницы;

. Клетки промежуточной группы;

. Ротационные ножницы;

. Горизонтальные клети чистовой группы;

. Вертикальные клети чистовой группы;

. Комбинированные петлерегуляторы;

.     Трайбаппарат;

17.    Устройство для охлаждения проката с рольгангом;

.        Ротационные ножницы;

.        Холодильник;

.        Правильная машина;

.        Цепное перекладывающее устройство с накопителем;

.        Участок пакетировки фасонного проката;

.        Участок пакетировки пруткового проката;

.        Вязальные машины;

.        Устройство охлаждения подката для катанки;

.        Ротационные ножницы;

.        Крошительные ножницы;

.        Петлерегулятор;

.        Разрывные ножницы;

.        Десятиклетевой блок чистых клетей;

.        Участок водяного охлаждения катанки;

.        Трайбаппарат;

.        Виткоукладчик;

.        Роликовый транспортер;

.        Камера образования бунтов;

.        Станция приема бунтов;

.        Станция разгрузки бунтов;

.        Крюковой конвейер №1;

.        Весы;

.        Устройство для прессования и обвязки бунтов;

.        Станция разгрузки пакетов;

.        Передаточная станция;

.        Крюковой конвейер №2;

.        Устройство для прессования и обвязки пакетов бунтов;

3. Обоснование выбора типа печи

металл нагрев заготовка теплопроводность

Главной конструктивной особенностью, которая оказывает основное влияние на остальные характеристики работы печи, является способ транспортировки заготовок в рабочем пространстве печи.

Печь с шагающими балками (ПШБ) - методическая печь, в которой транспортирование заготовок происходит путем циклического поступательно-возвратного движения водоохлаждаемых балок.

Главное преимущество ПШБ - максимально быстрый нагрев заготовок. Главный недостаток - наличие разветвленной системы водоохлаждаемых балок (опорных труб) и, соответственно, большие потери теплоты с охлаждающей водой.

Нагревательная печь непрерывного мелкосортного проволочного стана 320 предназначена для нагрева непрерывно - литых заготовок из углеродистых, низколегированных и конструкционных марок стали сечением 125Х 125 мм, 140Х 140 мм и длиной 10300 - 12000 мм и массой до 1,4 т перед прокаткой.

Установка оснащена механизированным комбинированным подом, который составляют два участка (шагающих балок и шагающего пода фирмы "Danieli" (Италия)), и имеет семь зон автоматического регулирования теплового режима. Компоновка зон на печи такова:

Посад и выдача металла боковые.

Удаление шлака (окалины) производится вручную механическим путем (скребки, пики и т.п.), а также путем применения компрессорного воздуха или кислорода, подаваемого с помощью переносных сопел. Очистка происходит через смотровые окна на уровне нижней отметки рабочего пространства.

.1 Основные технические параметры методической печи

Предназначена для нагрева заготовок до температуры прокатки.

Тип печи: методическая, комбинированная, с шагающими водоохлаждающими балками и шагающим подом, с верхним и нижним нагревом, боковой загрузкой и выдачей.

Транспортировка заготовок в печи осуществляется посредством шагающих балок и пода. Для уборки окалины с подины печи возможна транспортировка металла балками назад, в сторону загрузки.

Выдача заготовок из печи производится механизмом безударной выдачи.

С учётом темпа прокатки и исходя из максимальной производительности

МНЛЗ-1,2-104т/ч, горячий посад в печь производится при минимальном расходе газа.

Минимальное время нагрева заготовок до конечной температуры - 72 минуты.

Снижение (повышение) температуры в печи при простоях стана с целью предотвращения разрушения футеровки должно производиться со скоростью не более 30ºС/ч.

В качестве топлива используется природный газ с теплотой сгорания Q=34,3МДж/м³.

Количество - 1 печь

Режим работы - непрерывный

Размеры нагреваемых заготовок:

Сечение - 100х 100 мм, 125х 125 мм,140х 140 мм

Длина заготовки         - 8000 - 12000 мм

Вес одной заготовки (макс.) - 1,48 т/шт.

Температура заготовок:

при загрузке холодный посад до           600 ºС

при выдаче                                              1050-1220 ºС

Неравномерность нагрева заготовки по длине и сечению не более 20 ºС.

Способ расположения заготовок - Один ряд

Топливо - Природный газ

Максимальная производительность - 170 т/час

Размеры печи:

длина пода                                               30500 мм

эффективная длина пода               30000 мм

ширина пода                                  12800 мм

расстояние между осями загрузки и выгрузки        30000 мм

габаритная длина                                    33000 мм

габаритная ширина                       14100 мм

Механизм перемещения заготовок:

Водоохлаждаемые балки:

количество шагающих балок                 4 шт.

количество неподвижных балок   5 шт.

длина                                              9000 мм

Шагающий под:

количество шагающих балок                 4 шт.

количество неподвижных балок   5 шт.

длина балок                                   21000 мм

подъем шагающих балок              200 мм

продольное перемещение балок (регулируемое) - 210…420 мм

привод - гидравлический

максимальное давление масла - 140 кг/см ²

масло - минеральное

цикл шага с загрузкой и выдачей - 28 с

Загрузка в печь: сталкивание выравнивателем

Выгрузка из печи: механизм безударной выдачи

Максимальная тепловая мощность печи         - 69,619 МВт -59860000 ккал/ч

Номинальная тепловая мощность (при холодном посаде, производительности 170т/ч, шаге загрузки 200мм, новой изоляции) 64,255 МВт - 55250000 ккал/ ч

Число зон автоматического регулирования теплового режима - 7

Теплота сгорания - 8200 ккал/ м