Основы работы печи с подвижным подом: как работает печь для термообработки с подвижным подом
Печь с подвижным подом на тележке — это незаменимый инструмент для термообработки крупногабаритных заготовок. Когда заготовка весит более 10 тонн, когда она не помещается в коробчатую печь или когда время цикла загрузки и выгрузки имеет значение, конструкция с подвижным подом на тележке обычно является оптимальным решением. Тележка — это подвижный под на колесах, футерованный огнеупором, — выкатывается из печи, груз опускается с помощью мостового крана, и тележка возвращается обратно. Именно эта простая концепция делает печи с подвижным подом на тележке незаменимыми в таких отраслях, как судостроение, железнодорожный транспорт, производство сосудов под давлением, кузнечное дело и тяжелое машиностроение.
Чем отличается печь с выдвижным подом?
Обычная коробчатая печь имеет неподвижный под. Для загрузки печи оператор открывает дверцу и либо вдавливает груз по направляющим, либо опускает его с помощью мостового крана. Для 5-тонной поковки это подходит. Для 200-тонного корпуса сосуда под давлением — нет. Груз слишком тяжелый, чтобы вдавливать его по направляющим, а дверца слишком мала.
Печь с подвижным подом решает эту проблему, делая сам под мобильным. Подвижная платформа представляет собой тяжелую стальную конструкцию с огнеупорной футеровкой, установленную на рельсовых колесах. Электрическая лебедка, гидравлический цилиндр или редукторный двигатель приводят подвижную платформу в движение и выводят ее из печи. Когда подвижная платформа находится в нужном положении, дверца печи закрывается, и уплотнение между дверной рамой и ободом подвижной платформы поддерживает атмосферу в печи.
Типичный рабочий цикл
Цикл работы печи с подом на 50-тонной ковочной массе длится от 18 до 36 часов в зависимости от процесса термообработки. Стандартная последовательность действий: загрузка, закрытие дверцы, продувка (при наличии контролируемой атмосферы), нагрев со скоростью от 100 до 150 градусов Цельсия в час, выдержка при температуре выдержки, контролируемое охлаждение, открытие дверцы, извлечение тележки, выгрузка.
Нагрев — самая длительная фаза. Для толстой поковки необходимо контролировать температурный градиент от поверхности к центру во время нагрева, чтобы избежать образования термических трещин. Типичное эмпирическое правило: скорость нагрева в градусах Цельсия в час не должна превышать 1,5 раза толщину самого толстого участка в миллиметрах, но не более 200 градусов Цельсия в час. Таким образом, поковка толщиной 200 мм нагревается не более чем на 200–300 градусов Цельсия в час, а поковка толщиной 500 мм — максимум на 150 градусов Цельсия в час.
Размеры и мощность печей
Размеры печей с подом на тележке варьируются от небольших 5-тонных цеховых установок до массивных 500-тонных установок для термообработки прокатных валов на сталелитейных заводах. Конструкции печей с подом на тележке от MONTE INTELLIGENCE охватывают диапазон мощностей от 10 до 400 тонн, с рабочими габаритами от 3 м в ширину x 4 м в длину x 2 м в высоту до 8 м в ширину x 30 м в длину x 6 м в высоту.
Крупнейшие в мире печи с подом на тележках используются для производства прокатных валов, гребных валов судов и компонентов корпусов ядерных реакторов высокого давления. Печи класса 400 тонн на сталелитейных заводах часто работают на природном газе с рекуперативными горелками для обеспечения высоких требований к тепловой мощности.
Способы отопления: газ, электричество, двухтопливная система.
Топочные печи с подом на тележке работают на природном газе, электричестве или в двухтопливном режиме. В газовых конструкциях используются высокоскоростные рекуперативные горелки, которые позволяют извлекать от 50 до 65 процентов отработанного тепла из дымовых газов. В электрических конструкциях используются нагревательные элементы из карбида кремния или никель-хрома, установленные на боковых стенках, крыше и тележке.
Газовые установки, как правило, обеспечивают более быстрый нагрев и имеют более низкие эксплуатационные расходы в регионах с дешевым природным газом. Электрические установки обеспечивают лучший контроль атмосферы и предпочтительны для процессов, требующих точной равномерности температуры. Двухтопливные установки позволяют оператору переключаться между газом и электричеством в зависимости от наличия и цены топлива.
Конструкция топочных печ MONTE INTELLIGENCE с подвижным подом поддерживает все три метода нагрева, при этом расположение газовой горелки и электрического нагревательного элемента оптимизировано для конкретной геометрии загрузки и технологического процесса.
Огнеупорные материалы и изоляция
В современных конструкциях печей с подом на тележке используется многослойная огнеупорная система: горячая поверхность из высокоглиноземистого кирпича или керамического волокнистого модуля, под которой расположены теплоизолирующий огнеупорный кирпич и керамический волокнистый слой. Общая толщина стенок составляет от 250 до 400 мм, что обеспечивает температуру корпуса ниже 60 градусов Цельсия при полной рабочей температуре.
Футеровка из керамических волоконных модулей в значительной степени заменила кирпичную футеровку крыши и боковых стенок новых конструкций печей с подом на тележках. Волокнистые модули обладают меньшей тепловой инерцией, более быстрым нагревом и лучшей термостойкостью. Компромисс заключается в более высокой первоначальной стоимости и более коротком сроке службы при очень высоких температурах (выше 1100 градусов Цельсия). Для печей с подом на тележках, работающих при температурах ниже 950 градусов Цельсия, футеровка из волоконных модулей является стандартом.
Дверь и уплотнение
Дверца топочной печи с подвижным подом является критически важным элементом герметизации. Существуют различные конструкции дверц: вертикально-подъемная (наиболее распространенная), горизонтально-скользящая (для больших печей) и поворотная (для небольших печей). Уплотнение между дверцей и дверной рамой обычно обеспечивается прокладкой из керамического волоконного троса, сжимаемой гидравлическими или механическими защелками.
Небольшой зазор в дверце может привести к потере от 5 до 15 процентов потребляемой энергии из-за проникновения холодного воздуха. Для печи мощностью 1 миллион БТЕ в час это означает от 50 000 до 150 000 БТЕ в час потерянного тепла или от 50 000 до 150 000 долларов США в год на топливо при ценах на природный газ от 8 до 10 долларов США за миллион БТЕ. Качественные уплотнители для дверей окупаются за несколько месяцев.
Управление атмосферой
Печи с подом на тележке, используемые для светлого отжига, нормализации или снятия напряжений нержавеющей стали и инструментальной стали, работают в контролируемой атмосфере. Варианты атмосферы включают: азотную (для нержавеющей стали), эндотермический газ (для углеродистой стали) и аргон (для реактивных металлов). Расход атмосферы в герметичной печи с подом на тележке обычно составляет от 1 до 3 объемов печи в час при заданной температуре.
Регулирование давления в печи имеет важное значение. Положительное давление от 5 до 15 Па внутри печи предотвращает проникновение воздуха. Регулятор давления регулирует работу вытяжной заслонки для поддержания заданного значения.
Технологические возможности
Конструкции печей с подом на тележке позволяют осуществлять широкий спектр процессов: отжиг, нормализацию, снятие напряжений, отпуск, термическую обработку и старение. Максимальная рабочая температура для стандартных конструкций обычно составляет от 950 до 1100 градусов Цельсия, а для специальных высокотемпературных конструкций она достигает 1250 градусов Цельсия.
В нефтегазовой отрасли печи с подвижным подом являются стандартным оборудованием для нормализации и снятия напряжений в крупных трубных профилях, корпусах клапанов и компонентах устьевого оборудования. В ветроэнергетической отрасли печи с подвижным подом используются для снятия напряжений в секциях башен и для отжига крупных зубчатых колес. Гибкость конструкции печи с подвижным подом делает ее долгосрочным преимуществом во многих отраслях промышленности.
Работа с компанией MONTE INTELLIGENCE
Для покупателей, оценивающих возможность использования печи с подвижным подом для конкретного технологического процесса, инженеры MONTE INTELLIGENCE могут смоделировать кривую нагрева, равномерность распределения температуры, энергопотребление и выбор огнеупорных материалов на основе размеров загрузки и технологической рецептуры. Посетите сайт.www.cnlymonte.com/products-bogie-hearth-furnace.html Для получения технических характеристик продукции и примеров из практики, пожалуйста, свяжитесь с нами. Для обсуждения проекта, отправьте электронное письмо по адресу helenxu@cnlymonte.com с темой письма «Запрос по поду тележки» и подробной информацией о размерах загрузки и технологических требованиях.
