Секционные печи
Секционные печи применяют для скоростного малоокислительного нагрева относительно тонких, как правило, круглых заготовок перед прокаткой (например, на шаропрокатных станах) и труб под термообработку.
Печь состоит из ряда одинаковых секций (24 –56 шт.), отапливаемых двумя или четырьмя горелками, расположенными так, что продукты сгорания со всех сторон омывают нагреваемые изделия, проходящие вдоль печи через центры секций. Металл нагревается со всех сторон за счет излучения стенок и газов, а также за счет конвекции. Между секциями предусмотрены неотапливаемые тамбуры, в которых расположены водоохлаждаемые ролики печного рольганга, осуществляющего транспортирование заготовок через печь в 1 – 3 ряда.
Высокая скорость нагрева обеспечивается повышенной температурой в рабочем пространстве (1400 – 1500 °С). По длине печи температура в секциях может быть одинаковой, но обычно в первых секциях она несколько ниже из-за влияния холодного металла, а в последних также поддерживается более низкой для обеспечения выравнивания температуры по сечению заготовок.
Задача управления процессом нагрева в секционных печах, так же как в методических, заключается в выборе и поддержании температурного режима в условиях переменной производительности; этот режим должен обеспечивать заданное качество нагрева заготовок. Основными управляющими воздействиями являются: температура в секциях или зонах печи, определяемая расходом топлива и производительностью печи, расход воздуха на зоны, скорость перемещения металла.
Принципиальная схема автоматического контроля и регулирования теплового режима секционной печи показана на рис. 8.11.
Температура каждой секции измеряется радиационным пирометром, визированным на дно карборундового стакана в своде или стенке печи. Иногда температура в первых и последних секциях (если она ниже 1250 °С) измеряется термопарами. Наиболее целесообразно регулировать температуру в каждой секции, но при этом требуется очень большое число датчиков, вторичных приборов, регуляторов. С целью экономии регулирующей аппаратуры может быть применен многоканальный регулятор (один на зону или па всю печь), последовательно подключающийся к секциям и обеспечивающий импульсное регулирование температуры в каждой секции. Обычно регулирование осуществляется ПИ-регулятором по температуре в одной из секций, путем изменения расхода топлива на всю зону регулирования температуры. При таком регулировании температура в секциях зоны получается неодинаковой, как за счет возможного неравномерного расхода топлива, так и за счет разного расхода тепла на нагрев металла. В первых секциях по ходу металла температура получается ниже. Разница в температуре увеличивается с ростом числа секций и тепловой мощности. Она, однако, не должна превышать 30 – 40 °С. В противном случае в некоторых секциях произойдет оплавление окалины на поверхности металла.
Рис. 8.11. Принципиальная схема управления тепловым режимом секционной печи: 1 – измерение температуры в секциях; 2 – регулирование температуры в зоне (в средней секции); 3 – регулирование соотношения топливо – воздух на зону; 4 – регулирование давления в зоне; 5 – измерение температуры металла; 6 – регулятор, корректирующий задания зональным регуляторам по температуре металла
Эксперименты на промышленных печах позволили сделать следующие примерные рекомендации по числу секций в одной зоне регулирования: до восьми секций при возможном изменении тепловой мощности в два раза; четыре секции при изменении тепловой мощности в три раза; две секции при больших возможных изменениях тепловой мощности печи.
В некоторых схемах управления тепловым режимом секционных печей применяют автоматическое изменение заданий зональным регуляторам в зависимости от температуры заготовки на выходе из печи. ............
