Печь колпаковая газовая многостопная
двухстендовая для светлого отжига проволоки

Печь колпаковая газовая многостопная
двухстендовая для светлого отжига проволоки

Одной из проблем метизного производства
является процесс отжига как наиболее
дорогостоящая операция с затратами до 12% от общей
стоимости продукции. В этой связи усилия
производителей катанки и проволоки направлены
на поиск научно обоснованных путей снижения
удельных расходов энергоресурсов с
одновременным получением качественной
продукции.

Существующее отечественное термическое
оборудование эти задачи решить не может, с
технической точки зрения, ввиду своего
морального и физического износа, а зарубежное –
с финансовой, в связи с большой стоимостью.

В результате анализа мирового опыта
производства катанки и проволоки специалисты
ЗАО "Кераммаш" (Украина, г. Славянск) в
сотрудничестве с ОАО "Днепрометиз"
спроектировали и изготовили новую конструкцию
колпаковой многостопной двухстендовой печи с
газовым нагревом в среде защитной атмосферы с
содержанием водорода до 20% под муфелем,
предназначенную для светлого отжига проволоки
из углеродистой стали. Нужно отметить, что
представленная модель печи не имеет аналога в
СНГ, т.к. все существующие печи такого типа
работают с защитной атмосферой, содержащей не
более 4-5% водорода. Исключение составляют печи
австрийской фирмы Ebner и немецкой фирмы Loi ,
работающие на Новолипецком и Череповецком
меткомбинатах.

Конструктивно представленная модель
колпаковой печи состоит из двух стендов, одного
нагревательного колпака, одного охлаждающего
колпака, двух муфелей, четырех бугелей для
каждого стенда, газоподвода природного газа к
стендам, рекуператора воздуха и водонагревателя,
системы дымоудаления от стендов, опор колпаков,
двух газовых панелей с технологическими
разводками азота, аварийного азота, защитной
атмосферы и охлаждающей воды, разводки
электрической, щита управления.

Стенд предназначен для установки на него
садки (бунтов или катушек проволоки) для
проведения светлого отжига. Оба стенда
устанавливаются на вентилируемый приямок.

Переносной нагревательный колпак
является тепловым агрегатом, в котором тепловую
энергию получают за счет сжигания природного
газа с передачей ее муфелю.

Охлаждающий колпак предназначен для
ускорения охлаждения садки под муфелем в
защитной атмосфере.

Муфель выполнен сварным из жаропрочной
стали и обеспечивает термообработку садки в
защитной атмосфере.

Бугель предназначен для сборки,
транспортировки и разборки садки из 4 мотков
проволоки, выполнен с проемами для вертикальной
циркуляции защитной атмосферы через полость
садки.

Газоподвод к стендам обеспечивает
подвод природного газа от газорегулирующей
установки к каждому стенду.

Рекуператор обеспечивает подогрев
забираемого из помещения чистого воздуха до
температуры 110 оС.

Водонагреватель (при условии
неработающего рекуператора) обеспечивает
подогрев воды до температуры 80 оС.

Система дымоудаление от стендов
обеспечивает поддержание разрежения под
колпаком в пределах 0,3-0,5 мм вод. ст., снижение
температуры продуктов горения до 350 оС перед
рекуператором (водонагревателем), удаление
дымососом продуктов горения по борову в
существующую дымовую трубу.

Для установки колпака нагревательного,
колпака охлаждающего, муфеля на позициях
рабочей, промежуточной и ремонтной имеются
выполненные из листового и профильного проката
опоры.

Для осуществления процесса
термообработки проволоки в садке в защитной
атмосфере для каждого стенда имеются две газовые
панели с технологическими разводками азота,
аварийного азота, защитной атмосферы, панель
газоанализаторов кислорода и водорода, а также
гидравлическая панель с разводкой охлаждающей
воды. Газовые панели предназначены для
обеспечения процессов продувки подмуфельного
пространства азотом и подачи в него защитной
атмосферы в период нагрева, выдержки и
охлаждения садки.

Щит управления имеет вторичные приборы
измерения, приборы автоматического
регулирования температуры, записи температуры,
пусковую аппаратуру, автоматику безопасности,
световую и звуковую сигнализацию.

Печь работает в двух режимах: наладочном
и автоматическом. В наладочном режиме
производится опробование всех механизмов,
проверка их на соответствие функциональному
назначению. В автоматическом режиме
производится:

- подъем, выдержка температуры и
охлаждение;

- поддержание заданного разряжения в
печи;

- контроль наличия пламени;

- поддержание соотношения
"газ-воздух";

- протоколирование параметров
техпроцесса.

Кроме того, система позволяет задавать
до 16 отдельных программ термообработки.

Главными конечными целями осуществления
указанного проекта являются:

- повышение качества выпускаемого
изделия;

- реализация энергосберегающих
технологий.

Основными факторами, способствующими
улучшению качества выпускаемого изделия в
представленной модели печи, являются:

- равномерный нагрев по объему с
отклонением ±5 0С;

- автоматическое регулирование
температуры согласно заданному графику с
точностью ±5 0С;

- равномерное распределение защитной
атмосферы по объему печи.

Реализация энергосберегающих
технологий в представленной модели печи
происходит за счет:

- применения современных огнеупорных
материалов, дающих возможность быстрого
разогрева и охлаждения печи при снижении уровня
энергоресурсов и уровня теплопотерь;

- применения скоростных двухпроводных
газовых горелок, оборудованных электрически
управляемыми газовыми клапанами, а также
системами дистанционного розжига и контроля
наличия пламени;

- применения регулятора соотношения
"газ-воздух".

Все эти меры способствуют значительному
снижению расхода по газу и по электроэнергии. В
качестве примера скажем, что удельный расход
газа на тонну отожженной проволоки в
представленной колпаковой печи составил 40-50 м3/т.

Применение в представленной модели печи
современных концепций отжига дало возможность:

- получить высокую чистоту поверхности
готового изделия. Например, при отжиге в среде
нейтрального газа (Н2 = 1,5-4%) на поверхности
проволоки образуется только окислительная
пленка, а при отжиге в среде с содержанием Н2 до 10%
получена светлая проволока. Сравнительный
анализ количества окалины после отжига
проволоки в печи нового образца по сравнению с
существующими показал 1,0-3,0 кг/т вместо 18-35 кг/т;

- получить низкие значения предела
прочности на разрыв и наиболее высокие значения
удлинения проволоки, что является важным
показателем улучшения механических свойств
садки. В представленной модели печи при отжиге
передельной проволоки получены отличные
механические свойства, равномерно по всей длине
sвр = 44-48 кгс/мм2 (было 80-85 кгс/мм2). При этом процент
относительного удлинения материала составил 27-34.

- улучшить динамику нагрева/охлаждения
печи ввиду малой тепловой инерционности, что
позволило сократить удельное время этапов
термообработки;

- повысить качество термообработки за
счет получения высокой однородности рабочей
среды в печи;

- снизить удельный расход газа за счет
оптимального соотношения газ/воздух на всем
диапазоне рабочих температур за счет снижения
потерь и сокращения длительности этапов
термообработки.

Ю.Пащенко, главный конструктор проекта,
И.Узлова, менеджер по рекламе, ЗАО "Институт
керамического машиностроения"

Техническая характеристика печи