Отчет по практике в фирме «Фест-Альпине»

 

• Точное соблюдение температурного режима для обеспечения оптимальной прошивки в наиболее приемлемом температурном диапазоне.
• Равномерное нагревание как вдоль, так и поперек.
• Небольшой угар при горении, не допускающий выделения при нагревании вредных химических компонентов (декарбонизация), обеспечивая хорошие эксплуатационные свойства стальной трубы.

 

Соблюдение указанных выше требований необходимо для обеспечения качества стальной трубы и нормального процесса прошивки, в особенности, для высоколегированной стали и заготовок, использующихся для важных целей. Однако, такая система нагревания не может применяться для всех марок стали; поэтому, больше внимания следует уделять соблюдению вышеуказанных трех требований, касающихся качества нагревания заготовки.

 

Температура нагревания металла определяется по температуре поверхности металла после его нагревания в печи. В зависимости от различных характеристик металла, от типа горячей обработки, размера заготовки и т.п. требуется разная температура нагревания. Наиболее приемлемая температура нагревания способна придать металлу наилучшую пластичность и свести к минимуму сопротивление деформированию. В принципе, температуру нагревания углеродистой стали и низколегированной стали можно подобрать используя диаграмму балансного состояния железо – углерод. Если принимать во внимание перегрев, пережог, плавление окалины и т.п., то, обычно, верхний предел температуры нагревания оказывается на 100-150°С ниже теоретической температуры пережога (линия твердой фазы на диаграмме балансного состояния железо – углерод). Для высоколегированной стали определение соотношения между пластичностью и температурой производится по результатам специального испытания, после чего выбирается оптимальная температура нагревания. В процессе прошивки заготовки происходит определенное повышение температуры, поэтому, температуру нагревания стали следует, соответственно, несколько снизить, так как, в случае достижения при нагревании температуры перегрева, при последующей прошивке может происходить растрескивание. Кроме того, необходимо учитывать и влияние размера заготовки. Если заготовка большая, то она труднее поддается прошивке и температура на завершающей стадии процесса оказывается низкой. Поэтому, необходимо повысить нижний предел температуры нагревания. Для заготовки меньшего размера температура нагревания может быть несколько ниже.

 

Под скоростью нагревания понимается скорость увеличения нагревания поверхности металла (°С/ч) или же время, необходимое для нагревания единицы толщины металла (мин/см) до требующейся для технологического процесса температуры. На начальной стадии нагревания необходимо соответствующим образом ограничить скорость нагревания и снизить температурное напряжение. Чем выше скорость нагревания, тем больше разность температур между поверхностью и центром, а, следовательно, и выше температурное напряжение. Такой тип напряжения может превысить предел прочности металла, что приведет к образованию трещины. Для металлов, обладающих хорошей пластичностью, например, для низкоуглеродистой стали и т.п., при температуре металла свыше 500-600°С можно не принимать во внимание влияние температурного напряжения. Для больших заготовок из высокоуглеродистой стали и из легированной стали не приемлема слишком высокая скорость нагревания. На завершающей стадии нагревания необходимо обеспечить сохранение тепла и равномерность его распространения, чтобы уменьшить разность температур внутри и снаружи заготовки, для чего требуется ограничить скорость нагревания. Приемлемым решением для регулирования скорости нагревания является режим, при котором после периода нагревания с более высокой скоростью производится снижение скорости нагревания  или же начинается равномерное нагревание с целью обеспечения равномерного нагрева внутри и снаружи. Кроме того, осуществляется ограничение скорости нагревания в определенном диапазоне за счет ограничения температуры в печи. Если температура в печи будет слишком высокой, то это может привести к значительным колебаниям температуры на поверхности металла, а также к появлению дефектов, например, к избыточному окислению, декарбонизации, перегреву и пережогу в период ожидания перед прокаткой. 

 

Система для нагревания металла включает в себя контроль температуры на конечной стадии нагревания, участок для регулирования разности температур, а также возможность регулирования на каждом этапе скорости нагревания, температуры в печи и продолжительности нагревания. При выборе режима нагревания металла необходимо полностью учитывать следующие факторы: тип печи, производительность печи, характеристики металла, размер и форму заготовок, размещение заготовок внутри печи, требования технологического процесса и т.п.

 

Продолжительность нагревания металла должна учитывать минимальный период времени, который должен пройти с момента нагревания металла до достижения в печи температуры, обусловленной технологией прокатки. Сложно точно определить продолжительность нагревания, так как это зависит от множества факторов. К факторам, оказывающим воздействие на продолжительность нагревания, относятся следующие:

 

• Свойства металла. Для высокоуглеродистой стали и легированной стали (такой, как кремниевая сталь) с плохой теплопроводностью и пластичностью требуется более продолжительное время нагревания. Для низколегированной стали с хорошей теплопроводностью и пластичностью требуется меньшая продолжительность нагревания.
• Размер заготовки. Для заготовки большого сечения требуется более продолжительное время нагревания. Если заготовки имеют одинаковое сечение, но отличаются по длине, то для более длинных заготовок время нагревания будет более продолжительным.
• При различных типах нагревания заготовок будет отличаться и продолжительность нагревания. Чем больше расстояние между заготовками, тем меньше продолжительность нагревания.
• Продолжительность нагревания можно сократить, если производить загрузку горячих заготовок.
• Температура в печи. Температура в печи является основным фактором, определяющим продолжительность нагревания. Существует тесная зависимость между передаваемым заготовке теплом и разностью температур в заготовках. Чем больше разность температур, тем больше тепла будет передаваться заготовке, тем выше будет скорость нагревания и короче продолжительность нагревания.

 

В практическом производстве должна поддерживаться соответствующая взаимосвязь между этапом выгрузки после нагревания  и этапом прокатки.

 

Продолжительность нагревания стали оказывает непосредственное влияние на производительность печи и на качество заготовки; слишком продолжительное нагревание может привести к перегреву, пережогу, декарбонизации, избыточному окислению и т.п. В то время, как слишком короткое время нагревания приводит к неравномерному прогреву, повышению сопротивления деформированию, снижению пластичности, а также затрудняет настройку прокатного стана, что непосредственно сказывается на размерной точности продукции.

 

2.3. Устройство кольцевой печи

 

Кольцевая печь состоит из вращающегося пода, неподвижных стенок и свода печи.

1. Внутренняя стенка печи
2. Направление движения заготовки
3. Направление потока газа и дыма
4. Наружная стенка печи
5. Разделительная стенка внутри печи
6. Загрузочное устройство А
7. Разгрузочное устройство В
8. Основание вращающегося пода

 

Заготовки помещаются в карусельную печь посредством загрузочного устройства А, укладываются на под и вращаются вместе с подом. Во время вращения заготовки нагреваются посредством горелок, установленных на боковых стенках и на своде печи. После завершения одного цикла вращения  нагретые заготовки извлекаются из печи при помощи разгрузочного устройства В.

 

Дым внутри печи проходит по кругу навстречу направлению вращения пода. После нагревания отработавший газ выводится через выпускную заслонку, которая имеется в стенке со стороны загрузки.

 

Основные элементы печи:

 

• Стальная конструкция печи

Каркас печи состоит из горячекатаных стальных сварных колонных балок, а обшивка печи выполнена из толстолистовой стали. Стальная конструкция свода печи поддерживает огнеупорный материал, подвешенный к своду печи.

 

• Круговой зазор и водяной затвор

Для обеспечения нормального вращения пода между подом и внутренним и внешним кольцом боковой стенки предусмотрен специальный промежуток, так называемый круговой зазор. С учетом теплового расширения печи в процессе работы внешний круговой зазор сделан несколько больше, нежели внутренний круговой зазор.

 

Для кругового зазора между подом и стенкой печи используется водяной затвор. Система водяного затвора состоит из лотка водяного затвора, подвижного ножа и фиксированного ножа. Подвижный нож установлен на подине и вращается вместе с ней, а фиксированный нож неподвижно установлен на стенке печи. В нижней части подвижного ножа имеется скребок и, таким образом, при вращении подины, попадающая в лоток водяного затвора окалина и другой мусор, сгребаются скребком в воронку лотка и происходит удаление клинкера через воронку.

 

• Разделительная стенка

 

Внутри печи между загрузочной дверью и дверью для выгрузки установлена разделительная стенка А, которая служит для уменьшения поглощения тепла участком заготовки с низкой температурой от участка заготовки с высокой температурой и от выгружаемой горячей заготовки, а также для предотвращения короткого замыкания при непосредственном попадании имеющих высокую температуру паров в зону с низкой температурой.

 

За загрузочной дверью перед каналом для вывода паров установлена разделительная стенка В, так как в канале для вывода паров присутствует отрицательное давление, так называемая  тяга. Стенка В не допускает поглощения большого количества воздуха через загрузочную дверь, что может привести к увеличению потерь тепла и потерь сгорания. Между зоной выгрузки и зоной равномерного нагревания установлена разделительная стенка С, которая разделяет две эти зоны и повышает равномерное распределение тепла, не допуская также короткого замыкания под воздействием паров.

 

 

 

 

• Дверь печи и прочее

 

По периметру печи находятся дверца для обслуживания и смотровая дверца. Ко всем горелкам и клапанам можно подойти по имеющейся рабочей платформе, мосткам и лестнице.

 

2.4. Основные технические параметры кольцевой печи

 

Наружный диаметр заготовки   Æ140, Æ160 (Æ200)

Длина заготовки     750 – 4200 мм

Вес одной заготовки (макс.)   1,025 кг/шт.

Репрезентативные характеристики заготовки Æ160 х 4000 мм

Способ расположения заготовок   Один ряд

Топливо и теплотворная способность  Природный газ 9,000 Ккал/Нм3 = 37,681 КДж/ Нм3

Температура на входе    Холодная заготовка 20°С

Температура нагретой заготовки   1250-1280°С

Макс. контролируемая температура в печи 1350°С

Допуск по темпер. окончат. нагрева заготовки £ ±10°С

Номинальная производительность   70 т/час

Максимальная производительность  80 т/час

Максимальная периодичность выгрузки  120 шт/час

Диаметр карусельной печи    25000 мм

Ширина рабочего пространства   примерно 4800 мм

Высота рабочего пространства   примерно 1800 мм

Рабочая ширина пода печи    примерно 4350 мм

Наклон при загрузке/выгрузке   прибл. 16.66667°

Количество разделительных стенок  3 разделительные стенки, конструкция с водяным охлаждением

Средний расход тепла  335 Ккал/кг при нагревании репрезентативной заготовки при номинальной производительности.

 

2.5. Холодный запуск кольцевой печи

 

При холодном запуске температура печи составляет менее 800°С.  Ниже указаны условия, которые должны соблюдаться перед холодным запуском:

 

• Убедиться в том, что механическая и электрическая часть карусельной печи, а также контрольно-измерительные приборы, гидравлические и газовые устройства находятся в нормальном состоянии.
• Убедиться в нормальной подаче в карусельную печь всех энергоносителей.
• Убедиться в том, что трубопровод природного газа прошел испытания на герметичность, а также в том, что трубопровод чист.
• Убедиться в том, что полностью закрыты все клапаны в трубопроводе природного газа и задвижки в каждой зоне.
• Убедиться в том, что полностью открыты все двери печи, смотровая дверь, клапан для регулирования давления в печи, а также заслонка главного дымохода.
• Убедиться в том, что подина карусельной печи может свободно поворачиваться.
• Убедиться в  возможности нормальной  циркуляции чистой и мутной воды.
• Убедиться в  возможности нормальной   работы воздуходувки для поддержания горения и воздуходувки для разбавления.
• Очистить площадку от посторонних, подготовить все необходимое на случай аварийной ситуации, обеспечить нахождение на местах техники и соответствующего персонала.
• В готовности должны находиться приборы сигнализации в системе природного газа, респираторы, система внутренней связи, а также осветительные приборы, соответствующий персонал должен находиться на своих местах.
• Определение вытеснения азота и утечек.
• Открыть ручной выпускной клапан в газоотделителе.
• Открыть ручной выпускной клапан в каждом сегменте перед задвижкой.
• Открыть ручной клапан азотной прочистки в главном трубопроводе природного газа.
• Начать программу самопроверки и убедиться в успешном ее завершении.
• Начать программу азотной продувки, продувать в течение 40 минут.
• Взять пробу из пробоотборника в газоотделителе и убедиться в том, что содержание кислорода составляет менее 2%.
• Закрыть ручной выпускной клапан газоотделителя и пробоотборник, а также ручные выпускные клапаны перед всеми "сегментными" задвижками, закрыть ручной клапан азотной прочистки в главном трубопроводе природного газа, завершить азотное замещение в главном трубопроводе.
• Поочередно вытеснить азотом газ из каждого участка трубопровода природного газа.
• Открыть клапан регулирования подачи природного газа, степень открытия должна составлять 80%.
• Открыть ручной выпускной клапан в конце.
• Открыть ручной клапан азотной прочистки после задвижек.
• После продувания в течении 30 минут, взять из пробоотборника пробу (соответствующий персонал), проверить содержание кислорода, допустимый уровень составляет менее 2%, закрыть ручной выпускной клапан и пробоотборник.
• Поочередно открыть оба ручных  клапана в линии природного газа, продуть в течение 3 минут, закрыть ручной клапан для природного газа, закрыть клапан для регулирования подачи природного газа.
• Закрыть ручной клапана азотной прочистки, вытеснение азотом на этом участке завершено.
• Таким же образом, поочередно, произвести очистку каждого участка трубопровода для природного газа.
• Убедиться в том, что все клапаны находятся в нужных положениях.
• Открыть подачу природного газа.
• Открыть  ручные выпускные клапаны газоотделителя.
• Открыть ручные выпускные клапаны перед задвижками на каждом участке.
• Открыть ручной клапан главного трубопровода природного газа.
• Начать программу подачи газа и прочистки в течение 30 минут.
• Взять пробу из пробоотборника газоотделителя (соответствующий специалист) и продолжать, пока не будут признаны пригодными результаты трех проб.
• Закрыть ручные выпускные клапаны газоотделителя и пробоотборник, а также ручные выпускные клапаны перед задвижкой на каждом участке, подача природного газа по главному трубопроводу прекращена.
• Поочередно вытеснить природным газом газ из каждого участка трубопровода для природного газа.
• В конце отрыть ручной клапан, открыть регулируемый клапан для природного газа на этом участке, степень открытия составляет 80%.
• Открыть ручной клапан перед задвижкой на каждом участке и осуществлять прочистку в течение 30 минут.
• Взять пробу из пробоотборника газоотделителя (соответствующий специалист) и продолжать, пока не будут признаны пригодными результаты трех проб.
• Закрыть испускающий ручной клапан и пробоотборник, а также закрыть регулируемый клапан на этом участке природного газа, подача природного газа прекращена.
• Аналогичным образом поочередно прочистить все участки трубопровода для природного газа.

 

Далее следует процедура зажигание природного газа:

 

• Исходное состояние для холодного розжига: температура печи ниже 800°С.
• Открыть регулируемый клапан на этом участке природного газа воздушный регулируемый клапан, степень открытия составляет 50%.
• Открыть в этом месте ручной клапан подачи воздуха на горелку и прочистить в течение 3 минут, после чего закрыть.
• После подачи питания на запальное устройство подключить эту горелку и подготовить к розжигу.
• Открыть первый ручной клапан для природного газа перед горелкой.
• Нажать кнопку включения запального устройства.
• Медленно открыть второй ручной клапан для природного газа перед горелкой.
• Увидев, что горелка зажжена, медленно открыть воздушный ручной клапан перед горелкой и отрегулировать пламя, чтобы оно было ровным.
• Аналогичным образом, поочередно, зажечь все остальные горелки на этом участке, установив в этом секторе температуру с использованием системы компьютерного управления.
• Таким же образом, поочередно, зажечь горелки на остальных участках. На этом розжиг завершается.

 

2.6. Горячий запуск кольцевой печи

 

При горячем запуске температура печи составляет свыше 800°С. 

 

• Открыть клапаны для природного газа и воздуха на 30%.
• Открыть в этом месте ручной клапан подачи воздуха на горелку и прочистить в течение 1 минуты, затем закрыть.
• Открыть первый ручной клапан для природного газа перед горелкой.
• Медленно открыть второй ручной клапан для природного газа перед горелкой.
• Увидев, что горелка зажжена, медленно открыть воздушный ручной клапан перед горелкой и отрегулировать пламя, чтобы оно было ровным.
• Аналогичным образом, поочередно, зажечь все остальные горелки в зонах, установить нормальную температуру, осуществляя контроль по приборам и переключиться в автоматический режим.
• Для завершения розжига следует повторить эту же операцию с остальными горелками в других зонах.

 

2.7. Отключение кольцевой печи

 

2.7.1. Нормальный останов

 

Процедура нормального останова печи должна выполняться всегда, когда нет необходимости во внезапном или принудительном останове печи, когда отключение производится и на короткое время и на длительный период.

 

Охлаждение следует осуществлять со скоростью 50°С/час с контролем этого процесса по приборам. Когда температура печи опустится ниже 800°С, следует закрыть все горелки.