Использование кольцевых нагревательных печей на производстве

Ключевые слова: кольцевые печи, промышленность, конструкция печи, нагрев заготовок, металлургия, трубы.

Цель работы: изучение использования кольцевых печей для производства труб в современном мире. На примере кольцевой нагревательной печи марки 144001–4 Синарского трубного завода были рассмотрены: принцип работы, эффективность производства труб, и затраты на капитальный ремонт.

Человечество издревле использует печи для своих повседневных нужд. Сперва печь выполняла роль очага для дома, позже человек смог приспособить её для приготовления блюд, прошло ещё немного времени и печи стали применять и в ремесленных мастерских для разогрева металла.

В современном мире печи существенно изменили свой облик, но они всё так же играют огромную роль в жизни человека.

Современная промышленность требует график работы всего своего оборудования в режиме 24 часа в сутки 7 дней в неделю и 365 дней в году и при этом, не снижая темпы производства и качество изделия.

Уральский регион отличается высоким уровнем комплексного развития производственной структуры. Основными рыночными специализациями Уральского региона являются горнодобывающая промышленность, черная и цветная металлургия, машиностроение, химическая и нефтехимическая, лесная промышленность. Одним из таких промышленных предприятий является Синарский трубный завод (СинТЗ), расположенный в городе Каменск-Уральский. СинТЗ одно из крупнейших специализированных предприятий России по производству стальных труб. Например, для нефтяной, химической, машиностроительной, строительной промышленности.

Оборудование и применяемые технологии завода позволяет изготовить трубы различного назначения, размера, точности и марок материала. Такие трубы отвечают стандартам как Российским, так и зарубежным.

Для производства таких труб на СинТЗ используют кольцевую нагревательную печь марки 144001–4. Средний диаметр пода равен 24м, ширина пода 4,9м. Максимальная рабочая температура печи может достигать до 1315ºС, при этом обеспечивая производительность до 90 тонн в час. Диаметр печи достигает 24,2 м, а высота 2,04 м.

Кольцевую печь применяют в основном для нагрева заготовок при прокате труб, колёс, бандажей железнодорожного состава, термической обработке изделий, а также для нагрева заготовок из цветного металла перед прокаткой или высадкой. [3]

Основными элементами конструкции печи являются вращающейся под и неподвижный кольцевой канал, перекрытый сводом.

Изделия загружают в печь и выдают из неё через окна при помощи специальных загрузочно-разгрузочных машин (напольных или крановых). Рабочее пространство печи между окнами разделено жаростойкой перегородкой небольшого размера. Загружают и выдают изделия через одно окно. Под печей вращается на опорных роликах с помощью электрического привода. [3]

Печь отапливается природным газом. Газ по трубопроводам подается с заводской ГРП с давлением 3 бар (0,3 МПа), перед печью установлена станция понижения давления, оборудованная фильтрами, регулятором давления, сбросными и предохранительными клапанами. Станция снижает давление до 1250 мбар (0,0125 МПа) и поддерживает его постоянно. После станции понижения газопровод разделяется на 5 зон соответствующие пяти теплотехническим зонам нагрева. От этих зонных газопроводов запитываются горелки. Воздух, идущий на горение, проходит через металлический трубчатый рекуператор и нагревается до 400–500 °C. [4] Конструкция кольцевой нагревательной печи приведена на рисунке 1.

Рис. 1. 1 — кольцевой вращающийся под; 2 — нагреваемое изделие; 3 — окно загрузки; 4 — окно выдачи; 5 — опорный ролик; 6 — привод вращения пода; 7 — горелка; 8 — дымопровод для отвода продуктов сгорания из печи в боров; 9 — разделительная перегородка [3]

Для повышения эффективности работы кольцевой печи используется обогащение воздуха горения технологическим кислородом. Такое увеличение кислорода, значительно уменьшает удельный выход продуктов сгорания, что приводит к снижению потерь теплоты, а также увеличивается коэффициент полезного действия использования теплоты топлива. Что позволяет значительно снизить себестоимость продукции.

Однако, при таком положительном качестве кольцевой печи, главным её недостатком является, сложное техническое обслуживание. Именно по этой причине кольцевые печи не выпускаются в настоящее время. А затраты на капитальный ремонт могут составлять порядком полумиллиона рублей.

Таким образом, при помощи кольцевых печей производство может выпускать большое количество труб, различных диаметров и размеров, уменьшая затраты на себестоимость продукции. Это говорит об эффективности использования такой печи на производстве.

Литература:

1. Губинский В. И. Нагревательные печи металлургии — сегодня и завтра // Теория и практика металлургии. Днепропетровск. № 6. 2004. С. 56–60.
2. Глинкова М. А. Металлургические печи / Под научной ред. проф. докт. техн. наук. — М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии, 1951. — 578 с.
3. Григорьев В. Н. Кольцевые печи для нагрева металла, М., 1958; Справочник конструктора печей прокатного производства, под ред. В. М. Тымчака, М., 1970, гл. 24 и 31.
4. Манахов К. С., Дружинин Г. М. Разработка регенеративной системы отопления кольцевой печи, г. Екатеринбург, Россия; ОАО «Научно-исследовательский институт металлургической теплотехники» (ОАО «ВНИИМТ»), г. Екатеринбург, Россия