RU2210707C2

RU2210707C2 - Furnace with intermediate hearth

Info

Publication number: RU2210707C2
Application number: RU2001114232A
Authority: RU
Inventors: Р.А. Юдин; В.И. Колодезный; О.А. Голяков
Original assignee: Открытое акционерное общество "Череповецкий сталепрокатный завод"
Priority date: 2001-05-23
Filing date: 2001-05-23
Publication date: 2003-08-20

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: invention relates to furnaces for low- and nonoxidizing heating of steel metal products, for instance, wire, and it can be used in metallurgical and machine- building plants. According to invention, intermediate hearth is of combination type, being made of impact load resistant material completely in holding chamber and on section of preliminarily heating chamber from end face of furnace charging to recuperator for heating of primary air, and of high heat conduction refractory ceramics on section of said chamber to chamber of final heating and completely in said chamber. EFFECT: improved stability and resistance, reduced cost of intermediate hearth of furnace. 1 dwg

Description

Изобретение относится к металлургии железа, в частности, к печам мало- и безокислительного нагрева стальной металлопродукции, например проволоки, и может быть использовано на металлургических и машиностроительных заводах. The invention relates to metallurgy of iron, in particular, to furnaces for low and non-oxidative heating of steel metal products, such as wire, and can be used in metallurgical and engineering plants.

Известны печи по патентам РФ 1570311 и 2139944 (C 21 D 1/52, 9/56, F 27 B 9/28), содержащие последовательно размещенные камеры предварительного нагрева, окончательного нагрева и выдержки металла при заданной температуре, разделенные по высоте на параллельные зоны высокотеплопроводным промежуточным подом, горелки, рекуператоры, размещенные для нагрева первичного воздуха под промежуточным подом на участке в конце камеры предварительного нагрева и для нагрева вторичного воздуха в надподовом пространстве в начале этой камеры. Печь по патенту РФ 1570311 отличается от печи по патенту РФ 2139944 тем, что в рабочем пространстве камеры окончательного нагрева над промежуточным подом установлены горелки для неполного сжигания топлива, а под ним - горелки для полного сжигания топлива и дожигания продуктов неполного сгорания, поступающих из надподового пространства, при этом промежуточный под выполнен из теплопроводных секций, установленных с зазорами по длине печи, а в торце ее загрузки, на участке установки рекуператора для нагрева первичного воздуха и в зоне выдержки камеры окончательного нагрева под выполнен сплошным. Known furnaces according to the patents of the Russian Federation 1570311 and 2139944 (C 21 D 1/52, 9/56, F 27 B 9/28) containing sequentially placed chambers of preheating, final heating and exposure of the metal at a given temperature, divided in height into parallel zones highly heat-conducting intermediate hearth, burners, recuperators placed for heating primary air under the intermediate hearth in the area at the end of the preheating chamber and for heating secondary air in the above-water space at the beginning of this chamber. The furnace according to the patent of the Russian Federation 1570311 differs from the furnace according to the patent of the Russian Federation 2139944 in that burners for incomplete combustion of fuel are installed above the intermediate hearth in the working space of the final heating chamber, and burners for complete combustion of fuel and afterburning of incomplete combustion products coming from the supernatal space are installed below it the intermediate one is made of heat-conducting sections installed with gaps along the length of the furnace, and at the end of its loading, at the installation site of the recuperator for heating primary air and in the holding zone of the chamber ry final heating under performed continuous.

Эти печи внедрены на четырех технологических линиях сталепроволочного цеха 1 ОАО "Череповецкий сталепрокатный завод". На агрегатах горячего оцинкования проволоки 2 и 12 промежуточный под выполнен полностью из стали Х23Н19С2Л. Эксплуатация этих печей показала, что в камере окончательного нагрева имеют место единичные выходы секций промежуточного пода из строя. В связи с этим на агрегате подготовки проволоки к волочению 6 в камере окончательного нагрева частично установили опытные секции, изготовленные из высокотеплопроводной огнеупорной керамики - карбида кремния (SiC). He было отмечено ни одного факта их выхода из строя. Здесь следует отметить, что жаростойкость указанной марки стали составляет 1050~1100^oС, тогда как жаростойкость карбида кремния в зависимости от технологии изготовления составляет 1200-1500^oС. Кроме того, коэффициент теплопроводности стали в широком диапазоне температур (100-1200^oС) составляет 20-50 Вт/(м•К), а карбида кремния - 60-170 Вт/(м•К), что при прочих равных условиях позволяет улучшить качество атмосферы в надподовом пространстве печи, повысить скорость нагрева и качество поверхности термообрабатываемой проволоки, уменьшить расход природного газа на печь.These furnaces were introduced on four technological lines of the steel wire workshop 1 of the Cherepovets Steel Rolling Plant OJSC. On the hot-dip galvanized wire assemblies 2 and 12, the intermediate wire is made entirely of Kh23N19S2L steel. The operation of these furnaces showed that in the final heating chamber there are single outputs of the intermediate hearth sections. In this regard, on the unit for preparing the wire for drawing 6 in the final heating chamber, partially installed experimental sections made of high-conductivity refractory ceramics - silicon carbide (SiC). He was not a single fact of their failure. It should be noted here that the heat resistance of this steel grade is 1050 ~ 1100 ^o С, while the heat resistance of silicon carbide depending on the manufacturing technology is 1200-1500 ^o С. In addition, the thermal conductivity of steel in a wide temperature range (100-1200 ^o С) is 20-50 W / (m • K), and silicon carbide is 60-170 W / (m • K), which, ceteris paribus, can improve the quality of the atmosphere in the above-furnace space of the furnace, increase the heating rate and surface quality of the heat-treated wire, reduce natural consumption gas to the stove.

В связи с вышеизложенным, промежуточный под печи агрегата горячего оцинкования проволоки 8 выполнен полностью из карбида кремния. Однако эксплуатация этой печи показала, что на участке камеры предварительного нагрева от торца загрузки печи до рекуператора для нагрева первичного воздуха карбидкремниевые секции промежуточного пода разрушаются. Проведенный анализ показал, что разрушение секций прямо связано с заправкой печи нитками проволоки. In connection with the foregoing, the intermediate under the furnace of the hot dip galvanizing unit of wire 8 is made entirely of silicon carbide. However, the operation of this furnace showed that in the section of the preheating chamber from the furnace end to the recuperator for heating primary air, the silicon carbide sections of the intermediate hearth are destroyed. The analysis showed that the destruction of the sections is directly related to the filling of the furnace with wire threads.

По способу термообработки печи указанных агрегатов являются печами рекристаллизационного отжига и применяются при производстве низкоуглеродистой проволоки. Их заправляют со стороны выгрузки, так как в камерах выдержки и окончательного нагрева металла температура выше, чем в камере предварительного нагрева, поэтому проталкиваемые через каналы промежуточного пода шомпола при выходе из торца загрузки имеют меньшую температуру, чем при их проталкивании со стороны загрузки к торцу выгрузки. According to the method of heat treatment, the furnaces of these units are recrystallization annealing furnaces and are used in the production of low-carbon wire. They are charged from the unloading side, since the temperature in the holding and final heating chambers is higher than in the preheating chamber; therefore, they are pushed through the channels of the intermediate ramrod at the exit from the loading end and have a lower temperature than when they are pushed from the loading side to the unloading end .

Кроме рекристаллизационного отжига низкоуглеродистой проволоки протяжные печи также применяют при производстве высокоуглеродистой проволоки в линиях патентирования. В настоящее время эти печи выполнены с последовательно размещенными камерами сжигания и дожигания топлива, поэтому промежуточного пода они не содержат. Однако проволока в этих печах окисляется значительно больше, чем на печах с параллельными камерами, так как в камере предварительного нагрева происходит ее прямой контакт с высокотемпературными продуктами полного сгорания топлива. В будущем эти печи будут также реконструированы на печи с параллельными камерами. Патентировочные печи заправляют со стороны загрузки, так как к их выходному торцу примыкают ванны с расплавами свинца или селитры, и заправка со стороны выхода проволоки весьма проблематична. In addition to recrystallization annealing of low-carbon wire, broaching furnaces are also used in the production of high-carbon wire in patenting lines. Currently, these furnaces are made with sequentially placed combustion chambers and afterburning of fuel, so they do not contain an intermediate hearth. However, the wire in these furnaces is oxidized much more than in furnaces with parallel chambers, since in the preheating chamber it is in direct contact with high-temperature products of complete combustion of the fuel. In the future, these kilns will also be reconstructed on kilns with parallel chambers. Patenting furnaces are charged from the loading side, since baths with lead or nitrate melts are adjacent to their output end, and filling from the output side of the wire is very problematic.

Таким образом, протяжные термические печи заправляют с двух сторон. При неудачной заправке шомпола перегорают, их концы скапливаются во входных или выходных (в зависимости от направления заправки) участках печи, затрудняя и даже исключая последующую заправку, вынуждая применять повышенные усилия при проталкивании шомпола. При установке на этих участках карбидкремниевых секций имеют место случаи раскола хрупкой, не выдерживающей ударных нагрузок керамики. Замена секций требует остановки печей, приводящей к нарушению технологических процессов, разборке и сборке хвостовых участков, повторному розжигу и выводу на режим, т.е. к дополнительным энергетическим, материальным и трудовым затратам. При выполнении секций промежуточного пода на указанных участках из стали или традиционных, стойких к ударным нагрузкам огнеупоров их разрушения не происходит. Секции удается очистить от остатков шомполов и использовать далее. Однако использовать стальные секции и секции из традиционных огнеупоров на участке камеры предварительного нагрева от рекуператора для нагрева первичного воздуха до камеры окончательного нагрева и в ней самой нерационально. Стальные секции здесь выходят из строя, а более низкая по сравнению с карбидом кремния теплопроводность стали не позволяет существенно улучшить теплопередачу из подподового пространства в надподовое и уменьшить тем самым содержание диоксида углерода и водяных паров в атмосфере продуктов неполного сгорания. Теплопроводность традиционных огнеупоров еще ниже, поэтому установка секций из них на этих участках приведет и к существенному уменьшению скорости нагрева металла, т.е. к удлинению длины печи или снижению ее производительности. Однако в камере выдержки, представляющей собой термостат с поддержанием температуры за счет нагретого металла, влияние теплопроводности незначительно, поэтому здесь можно использовать стальные секции и секции из традиционных огнеупоров. Следует также отметить, что на участке камеры предварительного нагрева от торца загрузки до рекуператора для нагрева первичного воздуха и в камере выдержки температуры относительно невысокие (при рекристаллизационном отжиге - не выше 750^oС), поэтому здесь можно устанавливать секции из сравнительно недорогих, не содержащих никеля жаростойких марок стали на основе хрома.Thus, broaching thermal furnaces run on both sides. In case of unsuccessful refueling, the ramrod burns out, their ends accumulate in the inlet or outlet (depending on the direction of refueling) sections of the furnace, making it difficult and even excluding the subsequent refueling, forcing to use increased forces when pushing the ramrod. When installing silicon carbide sections in these areas, there are cases of fracture of brittle ceramic that does not withstand shock loads. Replacing sections requires stopping the furnaces, leading to disruption of technological processes, disassembling and assembling the tail sections, re-ignition and switching to the mode, i.e. to additional energy, material and labor costs. When performing sections of the intermediate hearth in these areas of steel or traditional, shock-resistant refractories, their destruction does not occur. The section can be cleaned of the remnants of ramrods and used further. However, to use steel sections and sections from traditional refractories in the area of the preheating chamber from the recuperator to heat the primary air to the final heating chamber and is irrational in it. The steel sections here fail, and the lower thermal conductivity of steel compared to silicon carbide does not significantly improve the heat transfer from the sub-sub space to the sub-sub space and thereby reduce the content of carbon dioxide and water vapor in the atmosphere of products of incomplete combustion. The thermal conductivity of traditional refractories is even lower, so the installation of sections of them in these areas will lead to a significant decrease in the rate of heating of the metal, i.e. to lengthen the length of the furnace or reduce its productivity. However, in the holding chamber, which is a thermostat with maintaining the temperature due to the heated metal, the effect of thermal conductivity is insignificant, therefore, steel sections and sections from traditional refractories can be used here. It should also be noted that in the area of the preheating chamber from the end of the charge to the recuperator for heating primary air and in the holding chamber, the temperatures are relatively low (during recrystallization annealing - not higher than 750 ^o С), therefore, sections from relatively inexpensive nickel-free ones can be installed here heat resistant steel grades based on chrome.

Технической задачей изобретения является повышение стойкости и снижение стоимости промежуточного пода печи. An object of the invention is to increase the resistance and reduce the cost of the intermediate hearth of the furnace.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в печи с промежуточным подом, содержащей последовательно размещенные камеру предварительного нагрева, камеру окончательного нагрева с установленными в ней горелками и камеру выдержки металла при заданной температуре, разделенные по высоте на параллельные зоны промежуточным подом, выполненным в виде секций, установленных в камере окончательного нагрева с зазорами по длине, рекуператор для нагрева первичного воздуха, установленный под промежуточным подом на участке в конце камеры предварительного нагрева, промежуточный под полностью в камере выдержки и на участке камеры предварительного нагрева от торца загрузки печи до рекуператора для нагрева первичного воздуха выполнен из стойкого к ударным нагрузкам материала, а на участке этой камеры до камеры окончательного нагрева и полностью в ней - из высокотеплопроводной огнеупорной керамики. The solution to this problem is achieved by the fact that in the furnace with an intermediate hearth, containing a pre-heating chamber sequentially placed, a final heating chamber with burners installed in it and a metal holding chamber at a given temperature, divided in height into parallel zones by an intermediate hearth, made in sections, installed in the final heating chamber with gaps in length, a recuperator for primary air heating, installed under the intermediate hearth in the section at the end of the chamber heating intermediate, fully intermediate in the holding chamber and on the section of the preheating chamber from the end face of the furnace to the recuperator for heating the primary air is made of shock-resistant material, and in the section of this chamber to the final heating chamber and completely in it is made of highly heat-resistant refractory ceramics.

На чертеже изображена печь с промежуточным подом - продольный разрез. Печь содержит последовательно размещенные камеру 1 предварительного нагрева, камеру 2 окончательного нагрева и камеру 3 выдержки. Печь по высоте разделена промежуточным подом 4. Он выполнен из секций, установленных с зазорами по длине печи, а в торце загрузки, на участке установки рекуператора 5 для нагрева первичного воздуха и в камере выдержки промежуточный под выполнен сплошным. В камере выдержки и в камере предварительного нагрева от торца загрузки до рекуператора 5 под выполнен из жаростойкой стали, а на участке этой камеры до камеры окончательного нагрева и полностью в ней - из карбида кремния (SiC). Печь также содержит рекуператор 6 для нагрева вторичного воздуха, установленный в надподовом пространстве печи на начальном участке камеры 1, и горелки 7, установленные над и под подом 4. Они предназначены для неполного сжигания топлива над подом 4 и для полного сжигания и дожигания продуктов неполного сгорания под подом 4. The drawing shows a furnace with an intermediate hearth - a longitudinal section. The furnace contains sequentially placed pre-heating chamber 1, final heating chamber 2 and holding chamber 3. The furnace is divided in height by an intermediate hearth 4. It is made of sections installed with gaps along the length of the furnace, and at the end of the load, at the installation site of the recuperator 5 for heating the primary air and in the holding chamber, the intermediate one is continuous. In the holding chamber and in the preheating chamber from the end of the load to the recuperator 5, the under is made of heat-resistant steel, and in the section of this chamber to the final heating chamber and completely in it - from silicon carbide (SiC). The furnace also contains a recuperator 6 for heating secondary air, installed in the superhumal space of the furnace in the initial section of chamber 1, and burners 7, mounted above and below the hearth 4. They are designed for incomplete combustion of fuel above the hearth 4 and for complete combustion and afterburning of products of incomplete combustion under the hearth 4.

Таким образом, предлагаемое комбинированное по материалам выполнение промежуточного пода позволяет повысить стойкость его секций и, при прочих равных условиях, снизить его стоимость. Предлагаемое изобретение готовится к внедрению на печи рекристаллизационного отжига агрегата горячего оцинкования 8 сталепроволочного цеха 1 завода. В настоящее время промежуточный под этой печи выполнен полностью из карбида кремния. Thus, the proposed combined material of the intermediate hearth allows you to increase the durability of its sections and, ceteris paribus, reduce its cost. The present invention is being prepared for implementation on a recrystallization annealing furnace of a hot dip galvanizing unit 8 of the steel wire workshop 1 of the plant. Currently, the intermediate under this furnace is made entirely of silicon carbide.

Claims

An intermediate hearth furnace containing a preheating chamber, a final heating chamber with burners installed in it and a metal holding chamber at a given temperature, divided in height into parallel zones by an intermediate hearth, made in the form of sections installed in the final heating chamber with gaps length, a recuperator for primary air heating, installed under the intermediate hearth in the area at the end of the preheating chamber, characterized in that the gap full-time under a completely in the holding chamber and on the section of the preheating chamber from the furnace end to the recuperator for heating primary air is made of shock-resistant material, and on the section of this chamber to the final heating chamber and completely in it is made of highly heat-conducting refractory ceramics.