Печи в литейном производстве. Атлас

Благонравов Б.П., Грачев В.А., Сухарчук Ю.С. и др.

Машиностроение, 1989 г.

В печах литейного производства различных конструкций осуществляются следующие технологические операции: сушка исходных формовочных материалов; сушкаформ и стержней; сушка и нагрев шихтовых материалов; расплавлениеметаллов и приготовление сплавов: миксерование металлов и сплавов; термическая обработка отливок.

Во всех печах технологический процесс осуществляется за счет потребления теплоты и поэтому подводтеплоты является первым необходимым условием осуществления технологического процесса в печи.

Второе условиеработы печей — передачатеплоты нагреваемому материалу. Она осуществляется в рабочем пространстве печи. Таким образом, каждый тепловой агрегат (печь) состоит из двух основных элементов: рабочего пространства и источника теплоты.

В связи с большим разнообразием печного оборудования и технологических процессов тепловой обработки материалов, применяемых в литейном производстве, создать единую классификацию печей весьма трудно. Ниже приводятся основные признаки, по которым могут быть сгруппированы печи литейных цехов:

технологическое назначение (плавильные, нагревательные, сушильные);

температурный уровень процесса (низко-, средне- и высокотемпературные):

источник теплоты (топливные и электрические);

способ передачитеплоты от источника к материалу (печи с конвективным и лучистым теплообменом, так называемые бесконтактные, и печи контактные, в которых к материалу подводится энергия, а теплота выделяется непосредственно в самом материале);

атмосфера, создаваемая в печи;

форма пространства, в котором происходит нагрев материала (шахтные, ванные, камерные, барабанные и другие печи)

реализация процесса нагрева во времени (печи непрерывного и периодического действий);

способ утилизациитеплоты газов после окончания теплообмена с материалом.

Кроме основных для классификации печей могут быть предложены и второстепенные признаки, например, плавильные печи могут быть разделены по видам расплавляемых материалов (для плавки стали, чугуна и цветных сплавов), сушильные по видам материалов, подвергаемых сушке и т. п.

Анализ перечисленных признаков показывает, что печи, отнесенные по одному признаку к разным группам, по другому — должны быть объединены в одну группу. Это создает большие трудности при классификации. Например, электрические плавильные печи могут быть отнесены как к бесконтактным (печи с независимой дугой, которая образуется между электродами), так и к контактным (трехфазные дуговые печи), к среднетемпературным, если они применяются для плавкичугуна и медных сплавов, и высокотемпературным, если они применяются для плавкисталей и т. п.

На рис. 2 в качестве примера приведена классификация печей по назначению, а на рис. 3 — классификация электрических печей по способу нагрева и по конструкции генератора теплоты.

В печах литейного производства используется твердое (кусковое и пылевидное), жидкое и газообразное топливо. Для сжигания топлива разработаны разнообразные устройства, позволяющие применять как отдельные виды топлива, так и их комбинации. Эти устройства обеспечивают подачу к месту горения необходимого количества топлива и окислителя и создают условия для их взаимодействия.

Печи с топками для сжигания твердого топлива в настоящее время в литейных цехах встречаются крайне редко, и руководящими материалами по проектированию литейных цехов применение их не рекомендуется. Поэтому в атласе конструкции топок для твердого топлива не приводятся. Ознакомиться с ними можно в учебных пособиях, изданных ранее [9, 10|.

В настоящее время основным видом топлива, используемого в печах литейных цехов, является природный газ. Мазут и другие виды жидкого топлива в печах литейных цехов применяют ограниченно. Эти виды топлива используются там, где не хватает природного газа для производства, и в тех случаях, когда необходимо иметь светящийся факел "в рабочем пространстве печи. В этом случае жидкое топливо используется как добавка к основному газовому топливу.

Для сжигания газового топлива применяют газовые горелки. Примерно до середины 1970-х годов развитие оборудования для сжигания газового топлива в Советском Союзе носило в целом неупорядоченный характер вследствие разобщенности многочисленных организаций, разрабатывающих это оборудование, отсутствия координации разработок и централизованного производства горелочных устройств, а также основных стандартов на горелочные устройства. Все это приводило к большой разнотипности горелок.

Работа по упорядочению промышленного парка горелочных устройств началась в 1972 г., когда стали проводиться систематические государственные испытания. В ходе этой работы за последние годы для экономии и повышения эффективности использования природного газа сделано следующее:

разработаны более эффективные конструкции горелочных устройств, газоиспользующей техники, организовано централизованное их изготовление, внедрены новые технологические процессы;

разработаны и введены в действие государственные и отраслевые стандарты на горелочные устройства, правила проектирования печей и другие нормативные документы;

проведены государственные испытания горелочного оборудования, следствием которых является выдача рекомендаций по оптимальным режимам работыоборудования и снятие с эксплуатации горелочных устройств, не соответствующих предъявляемым требованиям.

В обзоре |3] представлены результаты государственных испытаний горелочных устройств и на основе анализа даны рекомендации по их применению для различных технологических процессов.