Протяжні печі як об’єкти автоматизації.

Лекція № 42

АСР протяжних печей

 

1 Протяжні печі як об’єкти автоматизації.

2 Автоматичний контроль параметрів у протяжних печах.

3 Автоматичне регулювання параметрів у протяжних печах.

 

Протяжні печі як об’єкти автоматизації.

Безперервні лінії обробки тонколистового металу дозволяють значно підвищити продуктивність праці, механізувати і автоматизувати весь процес. У їх склад входять протяжні печі, в яких заздалегідь розмотана стрічка піддається термічній або термохімічній обробці. Перевагою цих печей в порівнянні з ковпаковими є можливість створення для всієї стрічки однакових температурних і атмосферних умов обробки і отримання готової продукції з однорідними властивостями по довжині і ширині, тоді як при обробці багатошарового щільного садіння (рулонів або стопи листів) властивості металу по товщині рулону або стопи, а також країв і середини листа або стрічки виходять різними. Час перебування металу в печі скорочується з 5-10 сут до 10 хв.

Малюнок 1 - Температурні режими відпалу сталевої смуги в протяжній печі: I- камера нагріву; II - камера витримки; III - камера охолоджування (і подругого нагріву); IV - камера охолоджування (перестарівання); V - камера кінцевого охолоджування; 1 - біла жерсть з високою твердістю; 2 - біла жерсть з хорошою здатністю до високої витяжки; 3 - автолистова сталь з двофазною мартенситно-феритною структурою; 4 - холоднокатана сталь для глибокої витяжки; 5 - електротехнічна сталь

 

У протяжних печах проводять наступні види обробки металу:

1) світлий відпал рекристалізації жерсті;

2) зневуглецьовуючий відпал електротехнічних сталей;

3) безперервна термообробка автолистової сталі;

4) безперервне гаряче покриття цинком, алюмінієм або їх сплавами попередньої сталевої смуги, що відпалює;

5) темна і світла термообробка неіржавіючої сталі;

6) нормалізація і відпал вуглецевої і легованої сталі;

7) термообробка кольорових металів і сплавів.

На мал. 1 представлені температурні режими деяких видів безперервного відпалу сталевої смуги, здійснюваних в протяжних печах.

Існуючі конструкції протяжних печей діляться на дві групи:

- вертикальні (баштові)

і

- горизонтальні печі.

У баштових печах стрічка, що транспортується, розташовується вертикально, багато разів огинаючи по ходу свого руху поворотні ролики.

У горизонтальних печах стрічку протягують по роликах горизонтально, в одному або у декількох (багатоповерхова пекти) рівнях. Горизонтальні печі мають меншу продуктивність. Швидкість руху стрічки в них до 2 м/с. Перевагою такої печі є можливість обробляти стрічку завтовшки 4-6 мм.

Вертикальні багатоходові печі з великим числом поворотних роликів дозволяють забезпечити кращі умови центрування стрічки в робочому просторі, вищі швидкості транспортування (до 10 м/с) і велику продуктивність безперервної лінії. Максимальна товщина стрічки, що обробляється в цих агрегатах, становить 2 мм.

При світлій обробці, яку проводять і в горизонтальних, і у вертикальних печах, нагрів і охолоджування стрічки ведуть в спеціальній захисній атмосфері, при темній (частіше проводять в горизонтальних печах) - стрічку нагрівають в атмосфері продуктів згорання палива, а охолоджують на повітрі або у воді.

До складу протяжної печі входять наступні основні камери:

1) нагріву;

2) витримки;

3) регульованого охолоджування;

4) прискореного охолоджування;

5) остаточного охолоджування.

Залежно від характеру обробки у складі печі можуть бути відсутніми ті або інші камери або їх конструкція може бути значно видозмінена.

Найбільш складними є агрегати безперервного відпалу (АБВ) автолистової сталі, до складу яких, окрім вказаних, входять і камери попереднього нагріву, повторного нагріву, перестаріванія, охолоджування.

Причому після камери витримки стрічка охолоджується по складному закону з використанням газоцівкового охолоджування, ванни з водою і контактних водоохолоджуваних роликів (див. мал. 1, криві 3, 4).

Сучасні лінії безперервного відпалу в свій склад включають окрім АБВ і його допоміжного устаткування (розмотувачів і змотувачів рулонів, зварювальних апаратів, ножиць, накопичувачів смуги горизонтального або баштового типу, пристроїв для очищення смуги), стан холодного плющення, дресировочну кліть, травильний агрегат. Створені АБВ, що забезпечують можливість проведення в одному агрегаті 3-5 різних видів термообробки холоднокатаного металу.

Камери нагріву оснащені або газовими пальниками (печі для окислювальної термообробки), або газовими радіантнимі трубами і електричними нагрівачами (печі для світлої термообробки).

Печі для нагріву стрічки перед цинкуванням складаються з двох камер: окислювального нагріву і відновного нагріву. Камера нагріву розбивається на декілька зон регулювання температури. Стрічка з неї поступає через спеціальні тамбури в камеру витримки.

Камери витримки по конструкції аналогічні камерам нагріву. Потужність нагрівальних пристроїв повинна бути достатня для покриття теплових втрат холостого ходу і для швидкого розігріву її при пуску. Зазвичай є декілька зон регулювання температури. У камерах охолоджування здійснюється охолоджування рухомої стрічки з швидкістю, необхідною для проходження вибраного процесу обробки. Швидкість охолоджування регулюється або підбором різних поєднань футерованих і водоохолоджуваних секцій, або установкою повітроохолоджуваних труб, що чергуються, і електричних радіантних труб. У більшості сучасних протяжних печей для світлої обробки швидке охолоджування проводять в камерах струменевого обдування газом контрольованого складу через спеціальні сопла, рівномірно розташовані з обох боків стрічки. Для досягнення вищих швидкостей охолоджування печі оснащуються системами контактних водоохолоджуваних роликів (швидкість охолоджування 50-200 °С/с) або водяними ваннами (до 2000 °С/с). Остаточне охолоджування металу до 60-100 °С проходить в камерах із струменевим обдуванням повітрям (захисним газом) і в баках з водою, після яких стрічка сушиться гарячим повітрям.

У агрегатах безперервного відпалу смуги перед покриттям метал після камери регульованого охолоджування поступає у ванну з розплавом цинку, алюмінію або їх сплавів.

Повний цикл термічної або термохімічної обробки стрічки розбивається на чотири основні етапи:

1) нагрів до заданої температури обробки;

2) етап основних структурних і хімічних перетворень в металі;

3) охолоджування з швидкістю, що регламентується;

4) остаточне охолоджування.

Загальне завдання управління процесом в протяжних печах становить в тому, щоб вибрати і стабілізувати такі умови проведення процесів термічної або термохімічної обробки ленти, при яких забезпечується отримання максимальної кількості металу заданої якості при економічній роботі агрегату.