Футеровка печи
Футеровка – это кирпичная кладка пода, стен и свода печи.
Под печи. Под выполняется стационарным или выдвижным. Стационарный под выкладывается на листе, уложенном на продольных балках, уложенных на фундаменте. Футеровка пода многослойная. Нижний слой из красного кирпича, средний слой из шамотного, верхний, обращенный в рабочее пространство, из магнезитового или хромомагнезитового кирпича. Кладка верхнего слоя на ребро в 0.5 кирпича. Толщина пода в зависимости от температуры рабочего пространства и размеров печи колеблется в пределах 230-460 мм.
Определение площади пода.
Площадь пода определяется ее производительностью по нагреву металла, массой и размерами заготовок
,
(91)
где - производительность кг/час по нагреву;
- масса одной заготовки, кг;
- время нагрева, час.
Из уравнения определяется число заготовок одновременно находящихся в печи n:
(92)
По размерам и количеству одновременно нагреваемых заготовок определяется площадь пода, занятая заготовками
,
(93)
где
- площадь пода, занятая заготовками;
- площадь проекции
заготовки на под.
Общая площадь пода учитывает, что между заготовками должны быть зазоры, что заготовки не укладываются вплотную к стенкам печи. Это определяется коэффициентом загрузки печи, который для камерных печей принимается 0.35-0.5, для методических печей 0.6-0.85.
Таким образом
,
(94)
где
- площадь пода;
- коэффициент
загрузки.
Размеры пода В – ширина (размер по фронту печи) и длина L (размер по глубине) определяется в зависимости от принятой схемы укладки заготовок. Схема укладки – однорядочная, двухрядная или трехрядная.
при
однорядном расположении
(95)
где - шаг укладки;
- диаметр заготовки;
- длина заготовки;
- зазор между
крайней заготовкой и стенкой печи.
При двухрядном расположении
(96)
(97)
Пример 13. Определить площадь и размеры пода пламенной нагревательной печи, установленной у штамповочного молота производительностью 600 кг/час, при заготовке диаметром 60 мм, длиной 160 мм, массой 3.5 кг. Время нагрева одиночной заготовки 12.5 м. Расположение заготовок четырехрядное, расстояние между рядами заготовок равно половине диаметра заготовки. Расстояние от стенок печи до крайних заготовок 100 мм.
1. Время нагрева с учетом расположения заготовок
.
Число одновременно нагреваемых заготовок
.
Площадь пода занятая заготовками
С учетом коэффициента загрузки площадь пода
.
Шаг укладки
.
Ширина пода
.
Глубина пода
.
Размеры пода надо скорректировать до стандартных размеров в сторону увеличения.
Стенки печи. Всегда выполняются двухслойными, иногда – трехслойными. Внутренний слой из огнеупорного (шамотного) кирпича, наружный слой (один или два) делают из теплоизоляционного материала (легковесный шамот). В стенках печей выполняют отверстия: рабочие окна (одно или два), смотровые окна, отверстия для горелок.
Для того чтобы эти отверстия не ослабляли кладку, изоляционный слой около их не выкладывают, а кладку из огнеупорного кирпича ведут прямо до кожуха, на всю толщу стены. Окна сверху перекрываются либо специальными брусьями, либо арочными сводами.
С наружной стороны – устанавливают литые чугунные рамы. В высокотемпературных печах рамы делают водоохлаждаемыми. В рамах есть наклонные направляющие, по которым перемещаются заслонки. Заслонки тоже футерованы огнеупорным кирпичом.
Нижний слой кладки выполняется из хромистого или хромомагнезитового кирпича. Высота стен при определенной площади пода определяет объем рабочего пространства, толщину слоя продуктов горения над металлом.
То есть определяет
условия теплопередачи от продуктов
горения и внутренней поверхности кладки
к металлу. Если теплообмен в основном
конвективный, то надо обеспечить большую
скорость движения продуктов горениядля
увеличения
.
Если теплообмен идет в основном за счет
излучения, то надо иметь достаточную
толщину слоя газа для обеспечения
интенсивного теплоизлучения от газов
и стен печи.
Нормативы на высоту стен печи устанавливают по степени развития кладки – величине обратной угловому коэффициенту металл – кладка
,
(98)
где
- степень развития кладки;
- эффективная
тепловоспринимающая площадь поверхности
металла;
- площадь внутренней
поверхности кладки стен и свода печи.
- для арочного
свода.
Тогда
(99)
Откуда
(100)
Толщина стен должна удовлетворять механической прочности при высокой температуре, достаточной теплоизоляции и малой теплоемкости.
Толщина огнеупорного слоя устанавливается по допустимой нагрузке на сжатие (300 кН/м2) по весу стен и свода печи. Толщина теплоизоляционного слоя определяет тепловые потери через стенку в окружающую среду.
Удельный тепловой поток через стенку составляет
(101)
Свод печи. При ширине печи до 4 м изготавливается арочным из клиновидного кирпича, толщиной в один кирпич. Сверху засыпается теплоизоляционной засыпкой (трепел). Радиус арочного свода равен его ширине. При ширине пролета 4 м и более слишком большим становится распорное усилие, поэтому свод печи изготавливается подвесным. Его набирают из кирпичей специальной формы, укрепляемых на поперечных связях каркаса.