Для термической обработки металлов применяются печи разнообразных типов и конструкций, в зависимости от вида обработки (закалка, отпуск и т. п.), веса и габарита изделий, рода применяемого топлива, характера производства и ряда других факторов.
Основные пути снижения расхода энергии в печах для термообработки:
- использование тепла прокатного передела. Закалка с прокатного нагрева позволяет не только экономить топливо, но и получать прокат из рядовых марок сталей с механическими характеристиками, которые свойственны легированным;
- горячий посад толстых листов в нормализационные печи;
- сокращение длительности и температуры нагрева, применение более простых режимов;
- совершенствование конструкции термических печей с целью повышения КПД;
- рекуператоры для использования теплоты отходящих газов колпаковых печей, могут снизить расход топлива на 16–20%.
Снижение потерь тепла на промежуточных рольгангах широкополосных станов
Методы энергосбережения на промежуточном рольганге НШПС ГП
Промежуточный рольганг на непрерывных широкополосных станах горячей прокатки (НШПС ГП) применяется для разделения чистовой и черновой групп клетей. На таких станах из слябовой заготовки производят полосовой стальной прокат в рулонах. Длина промежуточного рольганга может достигать до 200 м.
Такая большая длина рольганга приводит к тому, что полоса, лежащая на рольганге, имеет большую площадь поверхности и интенсивно теряет тепло за счет охлаждения на воздухе. При этом, чем тоньше полоса и большее ее длина, тем потери тепла будут больше.
Интенсивная теплоотдача приводит к тому, что задний конец раската охлаждается сильнее, чем передний, так как позднее поступает в прокатную клеть. Все это приводит к появлению так называемого температурного клина, который характеризуется тем, что передний конец рулона будет иметь меньшую толщину, чем задний конец. Такой эффект объясняется тем, что в связи с более низкой температурой полосы в конце раската, она имеет более высокое сопротивление деформации, что приводит к повышению силы прокатки, увеличению раствора валков и, соответственно, толщины полосы.
Для уменьшения потерь тепла на промежуточном рольганге применяют экранирование раската или промежуточное перемоточное устройство (ППУ).
Экранирование раската
В основном различают четыре вида экранов для экранирования промежуточного рольганга:
1. теплоотражательный;
2. тепловой;
3. энкопанель;
4. экран с активным теплоэкранированием подката.
Все известные экраны для уменьшения потерь тепла верхней поверхностью подката состоят из нескольких секций, установленных вдоль рольганга и приводом для подъема или опускания секций над рольгангом.
Длину секций чаще принимают кратной шагу роликов рольганга, при этом с увеличением длины секций уменьшается величина их «подскакивания» при ударах по ним переднего конца движущегося по рольгангу подката, которое опасно для торца секции, следующей по ходу указанного движения подката.
Для шага роликов рольганга 1200 мм (НШПС ГП в России и в Украине) предпочтительна длина секций 2400 и 3600 мм, в то время как на зарубежных станах устанавливаются и 6-ти метровые секции. Ширина секций должна превышать на 100–200 мм длину бочки валков рольганга.
На секции с возможностью оперативной замены крепят кассеты с экранами, обеспечивающие реализацию отмеченных способов теплоэкранирования верхней поверхности подката. Число кассет определяется конструкцией экрана.
Теплоотражательный экран изготавливается из листов полированной нержавеющей стали или из малоуглеродистой стали, покрытой алюминием. К недостаткам данного экрана относится уменьшение его теплоотражательной способности по мере загрязнения поверхности.
Теплоотражатели изготовлены из листа малоуглеродистой стали толщиной 2 мм, который покрыт алюминием. Подпружиненный отбойник и боковые стенки секции также покрыты алюминием. Толщина алюминиевого покрытия составляет порядка 0,25 мм, первоначальная степень его черноты находится на уровне 0,2. Расстояние между уровнем роликов и отбойником должна составлять порядка 250 мм. Предусмотрена возможность охлаждения теплоотражателей сухим воздухом, что позволяет также исключить осаждение пыли на верхнюю и нижнюю поверхности отражателей.
Тепловой экран изготавливается из керамических теплоизолирующих материалов. К недостаткам такого экрана относится необходимость его прогрева теплом от первых 3-4 полос, только после этого он выходит на рабочие температуры. По эффективности тепловой и теплоотражающий экраны примерно равны.
Энкопанель — представляет собой улучшенную разновидность теплового экрана. Такой экран представляет собой секционный тоннель из 10 и более секций длиной по 6 метров. В зависимости от длины полосы или необходимости регулирования температуры раската некоторые секции могут открываться. Конструкция такого экрана включает в себя: мембраны из нержавеющей стали, которые отражают тепло обратно к полосе и материал, который аккумулирует тепло.
Применение такого экрана позволяет:
- снизить температуру нагрева сляба на 50 °С (экономия топлива 10–15% и снижение угара);
- уменьшить разницу температур между передним и задним концом (температурный клин) на 60%;
- возможность использования раската как буфера (время задержки до 8 минут).
Активное теплоэкранирование подката включает активное воздействие на температуру движущегося подката путем подвода тепла к верхней его поверхности от газовых горелок. Газовые горелки располагают в однотипных секциях, снабженных приводом их перемещения к/от рольганга. По существу, в процессе движения подката по промежуточному рольгангу, его пропускают через тоннельную печь с верхними горелками.