Современные нагревательные и термические печи
Гусовский В.Л., Ладыгичев М.Г., Усачев А.Б.
Теплотехник, 2007 г.
МЕТОДИЧЕСКИЕ ПЕЧИ
2.1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДИЧЕСКИХ ПЕЧЕЙ И ХАРАКТЕРИСТИКА НАГРЕВАЕМОГО В НИХ МЕТАЛЛА
При нагреве металла под обработку давлением в большинстве случаев применяют проходные нагревательные печи. Эти печи обычно называют методическими печами, так как в них осуществляется методический режим нагрева и обязательно имеется методическая (теплоутилизационная) зона предварительного нагрева металла. Методические печи являются печами непрерывного действия с преимущественно противоточным движением нагреваемого металла и продуктов сгорания в рабочем пространстве. В этих печах нагревают заготовки (слябы, блюмы, штрипсы, круглые и фигурные изделия и т.д.) толщиной от 60 до 400 мм, шириной от 60 до 2000 мм и длиной от 0,8 до 12 м, масса которых составляет от 50 кг до 40 т. В некоторых случаях на старых станах в методических печах нагревают слитки толщиной 300-400 мм. В дальнейшем нагреваемые в методических печах изделия будем называть заготовками.
Методические печи классифицируют по количеству зон отопления (одно, двух и т.д. зонные), по виду нагрева (односторонний — без нижнего обогрева, двухсторонний — с нижним обогревом), по системе отопления (торцевая, боковая, сводовая), по системе загрузки и выдачи заготовок (торцевая, боковая), по способу утилизации тепла уходящих из рабочего пространства печи продуктов сгорания (рекуперативные, регенеративные).
Главной конструктивной особенностью, которая оказывает основное влияние на остальные характеристики работы печи, является способ транспортирования заготовок в рабочем пространстве печи. В методических печах для нагрева заготовок под обработку давлением применяют в основном
проталкивание (толкательные печи) и шагание (печи с шагающим подом и с шагающими балками).
Обычно в методические печи загружают холодный металл. Горячий посад возможен только для рядовых сталей, для которых не нужна предварительная зачистка, и в том случае, если заготовки можно направлять непосредственно от обжимного или заготовочного стана в методическую печь.
Температура нагрева заготовок из легированных и качественных сталей
Марки стали | Температура, °С |
У12, У13, У12Г, 10ГСМ, 60ХГ, 9X18, ХВ5, Х12М, 10МХ | 1060-1120 |
70-85, 65Г, 70Г, У7-У10, У7АВ, У8ГА, У ЮГА, X, 13Х, Х05, 7X3, 06X14 (0X14), ХВГ, 4ХВ2С, 5ХВ2С, 10X11ВМФН, 13Н2А, 25НЗ, 13Н5А, ХЗН, 37ХНЗА, 04Х19Н9С2 (0Х18Н9С2), 20Х2Н4ФА, 50ХНМ, 10Х5М, 9ХС, ЕХ2, ЕХЗ, ШХ6-ШХ15, ШХ15СГ, 70Г14НЗ (ЭИ94), 2Х13Н4Г9 (ЭИ100), 05Х19Н9ФЗС2 (ЭИ606А), ЭИ700,07X18Н9ТЮ (ЭИ793), 45ГЮН5 (ЭИ841), 10X11МФН(ЭИ897), 1Х12Н2ВМФ (ЭИ961), 15Г20Ю4 (ЭП28), 08Г20Ю5 (ЭП42), 10Х16Н4БА (ЭП56), 06Х20Н9С2ТЮ (ЭП156), 08Г35Ю6М2 (ЭП181), 2Х13Н2 (ЭП208), 2Х17Н1 (ЭП209), 20Х5МА, (ЭП246), 15Х12НМВФБ 50Г17Ю6Ф2 (ЭП358), 75Г17Ю7 (ЭП359), 08Х19Н9СЗФ2 (ЭП365), Х15Н60М15 (ЭП367), ЗЗГ19Х17АН (ЭП374), 06Х25Н13БТЮ (ЭП389), 15Х12ГНМВФ (ЭП390) А12-А35, А15Г, А40Г, 45-65,08ГА, 40Г-60Г, 50Г2,09Г2,08Г2С, 25Г2С, 36Г2С, 12Г2Х, 12СГ, 25СГ, 35ГС, 55ГС, 10ГСМ, 27СГ-35СГ, 55СГ, 06НЗА, 23Н13,15М, Р9, Р18, С55, С60,55С2,60С2,60С2Н2А, 60С2ХА, 9Х, 50Х, 85Х, 0X13,1X13,2X13,3X13,4X13, ХВП, 15ХГ-50ХГ, 5ХГМ, 18ХГМ, 40ХГМ, 30ХГСА-35ХГСА, 30ХГ2С, 18ХГТ, ЗОХГТ, 10ХМ, 08ХМА-35ХМА, 08ХМФ, Х5М, 38ХМЮА, 13Х2МТФ, 20ХН-50ХН, 18ХНВА, 25ХНВА, 12ХН2А, 17ХН2А, 12ХНЗА, 20ХНЗА, ЗОХНЗА, 12Х2Н4А, 20Х2Н4А, 40ХНМА, 0ХН1М.07Х25Н13.04Х19Н9 (0Х18Н9), 1Х18Н9, 1Х18Н9Т, 2Х18Н9, Х18Н10, Х18Н10Т, 0Х18Н10Т, 06Х19Н9Т, 02Х19Н9,08Х19Н10Б (1Х18Н9Б), 10Х20Н15 (Х22Н15), Х15Н60, Х20Н80, Х20Н80Т, Х22Н45, Х25Н15, Х25Н20,07Х25Н13 (Х25Н13), |
1120-1160 |
08Х20Н10Г6 (Х20Н10Г6А), Х15Н26М, 04Х19Н11МЗ (Х18Н11М), 08Х19Н9Ф2С2, Х18Н25С2, Х25Н20С2, 37ХС (40СХ), 40ХС, 45ХС, 16ХСНА, Х10С2М, 9ХФ, 15ХФА, 40ХФА, 50ХФА, 50ХГА, 26Х2МФА (ЭИ10), 4Х14Н14В2М (ЭИ69), 0Х25Н12ТЮ (ЭП87), Х20Н14С2 (ЭИ211), 9X18 (XI8, ЭИ229), 1Х17Н2 (ЭИ268), Х23Н13 (ЭИ319), 10Х16Н25М6 (ЭИ395), 0Х18Н12Б (ЭИ402), 20ХЗМВФ (ЭИ415), Х23Н18 (ЭИ417), Х6СЮ (ЭИ428), XI7Н1ЗМЗТ (1XI8Н12МЗТ, ЭИ432), X Н78Т (ЭИ435), X Н77ТЮ (ЭИ437А), ЭИ437Б, X 17Н 1 ЗМ2Т (ЭИ448), 08Х20Н10Г6 (ЭИ478), 4Х12Н8Г8МФБ (ЭИ481), 12Х2МФБ (ЭИ531), 10НМ(ЭИ569), 10ГСМТ (ЭИ581), 08ХН2М (ЭИ582), ХН75МБТЮ (ЭИ602), 08Х20Н9Г7Т (ЭИ613), 0Х23Н28М2Т (ЭИ628), ХН70Ю (ЭИ652), 08ХНМ (ЭИ679), 1Х14Н16Б(ЭИ694), 1Х14Н18В2Б (ЭИ695), 1Х14Н18В2БР (ЭИ695Р), Н36ХТЮ (ЭИ702), ХН38ВТ (ЭИ703), Х14Г14НЗТ (ЭИ711), 12Х2НВФА (ЭИ712), 1Х25Н25ТР (ЭИ813), 08Н50 (ЭИ824), 08МФ (ЭИ831), Х25Н16Г7АР (ЭИ835), ОХ15Н25 (ЭИ859), ХН60В (ЭИ868), 08ХНФБ (ЭИ877), Х17Г9АН4 (ЭИ878), Х15Н9Ю (ЭИ904), Х17Н5МЗ (ЭИ925), 10Х12НВМФА (ЭИ962), Х20Н13 (ЭИ997), 08ХГ2СМ (ЭП11), 08ХГСМФ (ЭП12), 20ХСНВФА (ЭП13), 30Х15Н35ВЗБЗТ (ЭП36), 0Х22Н5Т (ЭП53), 0Х21Н6М2Т (ЭП54), Х25Н12Т (ЭП75), 08Г2СТ (ЭП82), 0X4МА (ЭП83), 08Х2ГСМФА (ЭП84), 07Г2 (ЭП86), Х15Н23В7Г7М2 (ЭП88), 0Х20Н11МЗТБ (ЭП89), 08ХГ2СМ (ЭП90), 1Х15Н17Б(ЭП93), 1Х18Н12В6Б (ЭП94), ЗОХЗСНВФА (ЭП100), 40ХЗСНМВФА (ЭП104), ХГН2МТ (ЭП111), 3X17Н2 (ЭП112), Х13Н20ТЮ (ЭП123), Х21НЗТ (ЭП214), 08Х18Н10М2Б (ЭП133), 1Х16Н14МЗБ (ЭП134), 20Х22Н15Г7ТА (ЭП155), 15ХЗГСМФВБ (ЭП161). 08Х15Н30Г7ВЗТ (ЭП163), 30X5 (ЭП165), Х18Г14АН4 (ЭП197), 2Х17Н1 (ЭП209), 2Х17Н2 (ЭП210), 2Х13Н1МВФ (ЭП211), Х17АГ14 (ЭП213), Х21Г7АН5Б (ЭП222), Х20АН5СБ (ЭП223), Х21АНЗБ (ЭП224), 20ГСМЮА (ЭП245), 12ХЗМФВБ (ЭП247), 25ХН2МСЦА (ЭП256), 38Х5МСФА (ЭП257), 38Х5МСЦА (ЭП258), 08ХГСНМТ (ЭП259), Х16Н8М2 (ЭП290), 08Х15Н9В4Б (ЭП306), 08X18Н9Б (ЭП307), 20ГСЮТС (ЭП317), 0Х20Н4АГ1О (ЭП319), 0Х20Н4ГЮБАФ (ЭП321), 20ХСНВФА (ЭП324), ХН67ВМТЮ (ЭП356), Х17Н9 (ЭП366) |
1160-1200 |
Х16Н8М2(ЭП377), 15Х2ГСН2МФ (ЭП382), ЗХ17Н1 (ЭП411), ЗХ13Н1МВ1 (ЭП413), ХН35ВГМТ (ЭП419), ХН25ВНМТ (ЭП420), ХН67МВТЮ (ЭП421) 05-40, 30В-40В, 10Г-40Г.Д, 10ХСНД, 15ХСНД, Л53, Л65, М16С, 12Г2А, 15Г1А, 18ХГСА-20ХГСА, 09Г2, 10Г2-45Г2, 15Х-40Х, 85ХФ, 40Р |
1200-1250 |
Таблица 2.2
Минимально допустимая удельная продолжительность нагрева заготовок в методических печах
Марка стали | Минимально допустимая удельная продолжительность нагрева заготовок в методических печах, мин/см, при толщине заготовки, мм | |
| до 150 | свыше 150 |
Ст.О-Ст.6, 08-45, 10Г-40Г, 12Г1А, 15Г1А, 10Г2^5Г2,20Г2С, 36Г2С, 10Г2СН, 14ГС, 15ГС, 10ХСНД, 15ХСНД, М16С | <5,0 | 5,0-6,0 |
Ст.7,50-60,45Г-50Г, А12-А35, А15Г, А40Г, 09Г2,09Г2Д, 50Г2, С55, 15ХГ-50ХГ, 16ХСНА | <5,0 | 6,0-7,0 |
У7(А), 12ГС, 17ГС, 10ГСМ, 50С2,60С2,60С2Н2А, 60С2ХА, 15Х-50Х, 18ХГТ, 30ХГТ, IOXM, 12Х2Н4А, 1X13,2X13,3X13,0X13 | 6,0-7,0 | 8,0-9.0 |
У8 (А), У9 (А), У8ГА, Ст.8, 70-85, Д, ЗОТ, 60Г-70Г, 25ГС, 35ГС, 23ГС2, 28ГС2, 13Н2А.25НЗА, 13Н5А, 15НМ.20НМ, 15М.20М, 12МХ, 55Х-65Х, 30Г2С, 12ХМА, 15ХМА, 20ХМА, 12ХМФ, 18ХНВ(М)А, 25ХНВ(М)А, 15ХНМ, 40ХНМА, 20ХН4ФА, 06X14, 15ХФ, 20ХФ, Х12ЮС, С45, С2ЮА, осевая |
|
|
7,0-8,0 | 9,0-10,0 | |
У ЮГА, 100Г, 40Г2С, 65ВФА, 14СГ, 65СГ, 45Г17ЮЗ, ЕХ2, ЕХЗ, 20СГ, 20СГ2, 27СГ, 35СГ, 17СГ2М, 65С2ВА, 60С2ХФА, 70С2ХА, 70СЗА, 70Х, 85Х, Х05, 15Х2ВФА, 18Х2Н4МА, 25Х2МФА, 30Х2ГСН2ВМ, 60Х2М, 30Х2Н2Ф, 12Х2НЗМА, 20Х2Н4А, 20Х2Н4ФА, 17Х2НВФА, 23Х2НВФА, 13Х2МТФ, ЗОХ2СН, 15Х2ФА, 7X3, 8X3, 20X3,65X3,30Х36А, 20X3 МВФ А, ЗОХЗМВФА, ХЗН, Х5, Х5ВФ, Х5М, 12Х5МА, 25Х5МА, 12Х5Ф (А), 12X6, 12Х6НФА, 12Х6Ф (А), Х8ВФ, 12Х8НВФА, 10Х13НФА, 4ХВ2С-6ХВ2С, ХВГ, 12ХВНФА, 28ХВФЦ, 38ХВФЮА, ХГ, 45ХГ, 50ХГ, 5ХГМ, 10ХГН, 14ХГН, 20ХГН, ЗОХГН, 38ХГН, 20ХГНР (А), 15ХГНТ (А), 20ХГНТР, 20ХГР-40ХГР, 40ХГРТ, ХГС, 5ХГС, 9ХГС, 14ХГС, 15ХГСА, 18ХГС, 25ХГСА, ЗОХГСА, 35ХГСА, 20ХГСНА-ЗОХГСНА, 27ХГСНМА, 14ХГСП, 40ХГТ, ЗОХГТЦ, 25ХГФА, 50ХГФА, 20ХМА^ЮХМА, 35ХМЮА-38ХМЮА, 40ХН, 50ХН, 30ХН1М, 12ХН2А, 28ХН2А, 25ХН2МФА, 30ХН2МФА, ОХН1М, 0ХН2М, 0ХН2Ф, ОХНЗМ, 5ХН2ВФ, 12ХНЗА, 20ХНЗА, 25ХНЗА, ЗОХНЗА, 37ХНЗА, 55ХНЗ, ЗЗХНЗМА, 25ХН4А, 5ХНВ, 18ХНВА, 25ХНВА, ХНМ, ХНМ2, 5ХНМ, 20ХНМ, 38ХНМ, 50ХНМ, 55ХНМ, 60ХНМ, 38ХНМТ, 45ХНМФА, 5ХНСВ, 5ХНТ, 20ХНФА, 50ХНФ, 9ХС, 30ХС-40ХС, 30ХСН2МФ, 25ХСНВФА-ЗОХСНВФА, 18ХСНРА, 50ХФА, 65ХФА, 85ХФ, 35ХЮА, Х13Н4Г9 (ЭИ100), 20ХЗМВФ (ЭИ415), 08ХН2М (ЭИ582), 12Х2НВФА (ЭИ712), 08ХМФБ (ЭИ877), 08ХГ2СМ (ЭП11), 08ХГСМФ (ЭП12), 20ХСНВФА (ЭП13), 08Х2ГСМФА (ЭП84), 08ХГСНМТ (ЭП259), 20ГСМЮА (ЭП245), ЗОХЗСНВФА (ЭШОО), 40ХЗСНМВФА (ЭП104), ХГН2МТ. (ЭП111), 20ХСНВФА (ЭП324) | 8,0-9,0 | 10,0-11,0 |
При передаче заготовки быстро остывают: через 1,5 ч после окончания прокатки температура поверхности заготовок не превышает 350-400 °С, а поэтому даже при благоприятных условиях количество заготовок с температурой поверхности 600-800 °С обычно не превышает 30-35 %.
При выборе температуры нагрева следует учитывать не только марку металла, но и ряд других факторов: технологию прокатки, тип стана, расстояние от печи до стана, сечение прокатываемого профиля, качество металла и т.д. Обычно температура нагрева рядовой стали при прокатке на сортовых станах равна 1200-1220 °С, а на тонколистовых, где обжатие больше, 1230-1250 °С. Для уменьшения усилия обжатия при прокатке температуру нагрева в ряде случаев принимают равной 1250-1280 °С. Для заварки подкорковых пузырей в заготовках из кипящей стали, поступающих с установок непрерывной разливки, необходимы либо повышенная температура нагрева (1280-1300 °С), либо увеличенное усилие обжатия. В таблице приведен диапазон температур нагрева заготовок из легированных и качественных сталей в соответствии с технологическими инструкциями металлургических заводов.
При выдаче из печи заготовка должна быть нагрета достаточно равномерно. Поскольку определить величину допустимой неравномерности нагрева весьма сложно, нормируют значения минимально допустимой удельной продолжительности нагрева. Эти значения, соответствующие действующим заводским инструкциям для заготовок из сталей различных марок, приведены в табл. 2.2.
Марка стали | Минимально допустимая удельная продолжительность нагрева заготовок в методических печах, мин/см, при толщине заготовки, мм | |
до 150 | свыше 150 | |
X, 9Х, 1X13,2X13. 3X13,4X13, 36Х2ГСВ, Х6С, Х17, Х17Т, 10Х17Т, Х25, Х25Т, ШХ15СГ, 9X18 (Х18) 23Н13, ХЗНМ, X10С2М, X1ЗЮ4, X15Н60, 1X17HIЗМ2Т, 2X17Н1, 0Х18Н9, 1Х18Н9.2Х18Н9, 1Х18Н9Т, 1Х18Н12Т, 1Х18Н12МЗТ, | 9,0-10,0 | 11,0-12,0 |
06X19Н9Т, 08Х18Н10Б (1Х18Н9Б), Х20Н80, Х20Н14С2, Х23Н18, 07Х25Н13.Х25Н15, Х25Н20, Х25Н20С2,4Х14Н14В2М (ЭИ69), 0Х25Н12ТЮ (ЭП87), 70П4НЗ (ЭИ94), Х17Н2 (ЭИ268), 10Х16Н25М6 (ЭИ395), Х6СЮ (ЭИ428), Х17Н13МЗТ (Х18Н12М2Т, ЭИ448, ЭИ432), ХН78Т (ЭИ435), ХН77ТЮ (ЭИ437А), 08Х20Н10Г6 (Х20Н10Г6А, ЭИ478), ХН75МБТЮ (ЭИ602), 08Х20Н9Г7Т (ЭИ613), Х18МФТ (ЭИ636), ОХ17Т (ЭИ645), ХН70Ю (ЭИ652, ЭИ700), ХН38ВТ (ЭИ703), Х14П4НЗТ (ЭИ711), 1Х25Н25ТР (ЭИ813), Х25Н16Г7АР (ЭИ835), ХН60В (ЭИ868), Х17Г9АН4 (ЭИ878), 10Х12НВМФА (ЭИ962), Х20Н13 (ЭИ997), 0Х21Н5Т (ЭП53), 0Х21Н6М2Т (ЭП54), 0X4МА (ЭП83), 3X17Н2 (ЭП112), Х13Н20ТЮ (ЭП123), 30X5 (ЭП165), Х18П4АН4 (ЭЙ 197),' 2Х17Н2 (ЭП210), 2Х1ЗН1 MB1 (ЭП211), Х17АГ14 (ЭП213), Х21НЗТ (ЭП214), Х21Г7АН5Б (ЭП222), Х20АН5СБ (ЭИ223), Х15Н5Д2Т (ЭП225), 25Х2Н4МСЦА (ЭП256), 38Х5МСФА (ЭП257), 38Х5МСЦА (ЭП258), Х17Н4М2Д (ЭП293), Х16Н7М2Ю (ЭП294), Х17Н6АЮ (ЭП295), ЗХ17Н1 (ЭП411),ЗХ13Н1МВ1 (ЭП413) | - | 12,0-13,0 |