Результат интеллектуальной деятельности: Регенеративный нагревательный колодец

Изобретение относится к устройствам для нагрева слитков металла перед прокаткой.

Известен регенеративный нагревательный колодец, состоящий из камеры, выполненной в форме прямоугольного параллелепипеда, ограниченной футерованными стенами, снабженного перемещающейся крышкой и горелкой, блоков регенераторов, примыкающих к камере друг напротив друга со стороны задней и фронтальной стен (Кривандин В.А., Егоров А.В. Тепловая работа и конструкции печей черной металлургии. - М.: Металлургия, 1989. 462 с.).

Недостатком данной конструкции является неравномерность распределения тепловых потоков и температур по высоте слитков и их неравномерный нагрев из-за расположения факела только в нижней части камеры. Для выравнивания температуры слитков по высоте их выдерживают в камере колодца дополнительное время до достижения каждой частью слитка температуры, необходимой для последующей обработки, что приводит к дополнительным затратам времени и расходу топлива.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является регенеративный нагревательный колодец, содержащий камеру, выполненную в форме прямоугольного параллелепипеда, ограниченную футерованными стенамии перемещающейся крышкой, и блоки регенераторов (RU №2457262, кл. С21D 9/70, 2012 г.).

Недостатком данного регенеративного нагревательного колодца является неравномерность распределения тепловых потоков и температур по боковым поверхностям слитков. Боковые поверхности слитков, обращенные к оси симметрии верхнего и нижнего факелов, нагреваются быстрее, так как на эти поверхности излучают все зоны верхнего и нижнего факелов. Боковые поверхности слитков, обращенные друг к другу, нагреваются медленнее, так как на них излучают только близлежащие зоны факелов, а излучение остальных зон факелов экранируется соседними слитками. Неравномерный нагрев боковых поверхностей слитков приводит к дополнительным затратам времени на выдержку слитков в колодце для выравнивания температур по всем четырем боковым поверхностям слитков и дополнительному расходу топлива, так как во время выдержки верхний и нижний факелы не отключаются.

Технической проблемой изобретения является разработка новой конструкции регенеративного нагревательного колодца с возможностью равномерного распределения тепловых потоков и температур по боковым поверхностям слитков.

Техническим результатом является уменьшение времени пребывания слитков в печи, повышение производительности, снижение расхода топлива за счет равномерного нагрева слитков металла в колодце.

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что регенеративный нагревательный колодец состоит из камеры, выполненной в форме прямоугольного параллелепипеда, ограниченной футерованными стенами и перемещаемой крышкой, и блоков регенераторов. Согласно изобретению камера в верхней части дополнительно снабжена пятью горелками, расположенными на одной из боковых стен по горизонтальной оси на расстоянии от крышки, равном 0,25-0,30 высоте стены.

Наличие горелок, расположенных по горизонтальной оси на боковой стене, позволяет создать узкие, длинные факелы в верхней части камеры, причем оси факелов расположены параллельно боковым поверхностям слитков, обращенных друг к другу. При таком расположении факелов они излучают тепло на противоположные поверхности слитков, нагревая их. Мощность факелов такова, что потоки теплового излучения факелов, падающие на поверхности слитков, не вызывают их оплавление. Совместная работа факелов в верхней части камеры с факелом в нижней части камеры, образующегося при сгорании истекающего из регенератора газа и воздуха, обеспечивает равномерность нагрева всех четырех боковых поверхностей слитков, что приводит к уменьшению времени нагрева слитков, повышению производительности, снижению расхода топлива.

При расположении горелок на общей горизонтальной оси на боковой стене на расстоянии, меньшем 0,25 высоты стен от крышки, факелы удаляются от слитков и приближаются к крышке, что вызовет оплавление ее футеровки и увеличение тепловых потерь через крышку. При расположении горелок на расстоянии, большем 0,30 высоты стен от крышки, факелы приближаются к слиткам, что вызовет перегрев и оплавление верхней части слитков.

Устройство поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема регенеративного нагревательного колодца; на фиг. 2 - вид сверху в разрезе А-А; на фиг. 3 - вид сверху в разрезе Б-Б.

Регенеративный нагревательный колодец состоит из камеры 1, выполненной в форме прямоугольного параллелепипеда. Камера 1 сверху ограничена перемещаемой крышкой 2, а с боков - футерованными стенами: задней 3, боковыми 4 и фронтальной 5. Со стороны задней 3 стены и фронтальной 5 расположены блоки 6 регенераторов, включающих воздушные регенераторы 7, газовые регенераторы 8 и камеру 9 смесеобразования, которая через технологическое отверстие 10 связана с камерой 1 с размещенными в ней рядами слитками 11. Через технологическое отверстие 10 в камеру 1 формируется факел 12. В верхней части камеры 1 колодца на расстоянии от крышки 2, равном 0,25-0,30 высоты стен, на общей горизонтальной оси на боковой стене 4 установлены горелки 13. Горелки 13 формируют факелы 14, которые располагаются между слитками 11 в верхней части камеры.

Регенеративный нагревательный колодец работает следующим образом. Нагреваемые слитки 11 через перемещающуюся крышку 2 устанавливают в камеру 1 колодца. Работа регенеративного нагревательного колодца происходит в два цикла. В первом цикле функционирует левый и правый блоки 6 регенераторов и горелки 13. Газ и воздух поступают, соответственно, через газовый 8 и воздушный 7 регенераторы. Газовоздушная смесь образуется в камере 9 смесеобразования левого блока 6 регенераторов. Одновременно газ и воздух поступают в горелки 13 для создания газовоздушной смеси и образования верхних узких, длинных факелов 14. Истекающие из камеры 9 смесеобразования левого блока 6 регенераторов и горелок 13 газовоздушные смеси при зажигании образуют верхние узкие, длинные факелы 14 в верхней части и один факел 12 в нижней части камеры 1. Вывод из камеры 1 колодца продуктов сгорания, образующихся при горении газовоздушных смесей в факеле 12 и в верхних узких, длинных факелах 14, осуществляется через воздушный 7 и газовый 8 регенераторы правого блока 6 регенераторов.

При достижении верхними рядами регенеративных насадок определенной технологией температуры начинается второй цикл, в котором подача газа и воздуха происходит, соответственно, через газовый 8 и воздушный 7 регенераторы правого блока 6 регенераторов. Газовоздушная смесь образуется в камере 9 смесеобразования правого блока 6 регенераторов и проходит через технологическое отверстие 10 в камеру 1 колодца. Одновременно газ и воздух подаются в пять горелок 13 для создания газовоздушной смеси и выхода ее из горелок 13 в камеру колодца 1.

Газовоздушные смеси, выходящие из блока 6 регенераторов через технологическое отверстие 10 и из горелок 13 в камеру 1 колодца, зажигают при этом верхние узкие, длинные факелы 14 в верхней части и один факел 12 в нижней части камеры 1 колодца. Продукты сгорания, образующиеся при сжигании топлива в факелах 12, 14, выводятся через воздушный 7 и газовый 8 регенераторы левого блока регенераторов 6.

Таким образом, верхние узкие, длинные факелы 14 нагревают боковые поверхности слитков 11, обращенные друг к другу, нижний факел 12 нагревает боковые поверхности слитков 11, обращенные к продольной оси симметрии колодца, а нагретые узкими, длинными факелами 14 боковые стены 4 нагревают обращенные к ним боковые поверхности слитков 11, что приводит к равномерному нагреву всех четырех боковых поверхностей слитков 11. Мощность верхних узких, длинных факелов 14 такова, что потоки их теплового излучения на поверхность слитков 11 не вызывают оплавление поверхности слитков. Так как верхние узкие, длинные факелы 14 нагревают верхние части слитков 11, а нижние факелы 12 нагревают нижние части слитков 11, то слитки 11 равномерно нагреваются по высоте. Равномерный нагрев всех четырех боковых поверхностей слитков 11 уменьшит общее время нагрева до заданной температуры, повысит производительность колодца, снизит расход топлива.

В настоящее время изобретение находится на стадии технического предложения.