Нагревательные колодцы - основной тип устройств, служащих для подготовки металла к прокатке на обжимных станах. Вертикальное расположение крупных слитков при нагреве в колодцах устраняет смещение усадочной раковины в отливке с незастывшей сердцевиной, обеспечивает более равномерный и быстрый нагрев металла благодаря омыванию слитков продуктами горения топлива и интенсивному излучению от кладки, упрощает загрузку и выгрузку ячеек. Эти преимущества нагревательных колодцев по сравнению с другими конструкциями печей и обусловливают широкое их применение в обжимных цехах, блюмингах и слябингах металлургических заводов.
На блюмингах и слябингах металлургических заводов страны работают, главным образом, регенеративные и рекуперативные нагревательные колодцы, которые по конструкции можно разделить на три труппы:
1) регенеративные колодцы с одноместными ячейками;
2) регенеративные колодцы с многоместными камерами;
3) многоместные рекуперативные колодцы, отапливаемые из центра подины или оборудованные одной и двумя верхинми горелками.
Наибольшее распространение в обжимных цехах получили регенеративные и рекуперативные многоместные колодцы, в которых нагревается более 90% металла, проходящего через блюминги и слябинги. Нагревательные устройства с одноместными ячейками морально и конструктивно устарели и сохранились в незначительном количестве.
Подавляющее большинство колодцев отапливается газообразным топливом — коксодоменной смесью. На ряде заводов к доменному или смешанному газу добавляют природный газ. Жидкое топливо применяется на некоторых предприятиях с неполным металлургическим циклом.
Все многоместные регенеративные нагревательные колодцы состоят из четырех камер в каждой группе. Номинальная емкость одной ячейки составляет 6, 8 и 10 слитков. Ячейки обычно работают спаренно.
На металлуррических заводах нагревательные устройства этого типа работают с высокими технико-экономическими показателями. Однако ввиду быстрого роста производительности обжимных станов количество групп регенеративных колодцев по сравнению с первоначальными проектами на предприятиях значительно увеличилось. Изыскиваются дополнительные меры, способствующие повышение пропускной способности отделений нагрева слитков. В частности, на ряде металлургических заводов проведена и проводится реконструкция регенеративных колодцев с удлинением рабочего пространства путем уменьшения толщины холодильников и разделительных стенок между воздушными и газовыми регенераторами. Дутьевые вентиляторы заменяются более мощными, что позволяет увеличить тепловые нагрузки. Ведутся работы по_герметизации крышек с целью сокращения до минимума подсоса наружного воздуха в ячейки и выбивания из них продуктов горения.
Наряду с повышением температуры посада слитков и загрузки камер, улучшением организации производства и труда проведенные мероприятия позволили существенно повысить экономичность работы регенеративных колодцев. Достаточно отметить, что их производительность в последние годы увеличилась в среднем на 20-30%, а расход топлива сократился на 5-10%. Между тем основные принципиальные недостатки колодцев регенеративного типа все же не были устранены, что привело к постепенному отказу от них в пользу более совершенных конструкций нагревательных устройств - рекуперативных колодцев.
Широкое применение получили рекуперативные колодцы с отоплением из центра подины. Сейчас они обслуживают 14 обжимных цехов. Нагревательные устройства этого типа рассчитаны на обогрев смешанным газом с подогревом воздуха, а иногда и топлива. В каждую группу колодцев входит две камеры с независимой работой .и емкостью до 12—14 слитков. Применяется как сухое, так и жидкое шлакоудаление.
Основное преимущество рекуперативных нагревательных колодцев с отоплением из центра подины перед регенеративными состоит в том, что процесс сжигания топлива в них лучше организован и протекает в свободном объеме — в средней части рабочей камеры;. Это обеспечивает качественный нагрев металла, т. е. без перегрева и пережога слитков.
Однако рекуперативные нагревательные колодцы с центральным отоплением имеют ряд серьезных недостатков: большие и переменные потери воздуха в керамических рекуператорах, низкая степень использования площади пода ячеек, неравномерность нагрева слитков по высоте. Даже при тщательной кладке рекуператоров потери воздуха составляют 20—30%, а к концу кампании 50—60, что приводит к падению общей производительности колодцев.
В обжимных цехах работают также рекуперативные колодцы с двумя и одной верхними горелками. В нагреватель колодцах с двумя верхними горелками всю площадь пода можно использовать для установки слитков с уширением книзу. При этом достигается значительное увеличение массы садки (до 200 т в одном колодце). Между тем принагреве слитков спокойной стали, которые располагаются только у стен камер, в ячейки загружается такое же количество металла, как и в рекуперативных колодцах с центральной горелкой.
С теплотехнической точки зрения, сжигание топлива в сводовом объеме, что имеет место в данном типе колодцев невыгодно, так как оно приводит к значительной неравномерности температуры поверхности слитка по высоте выравинвания температуры требуется удлинение периода выдержки. Однако некоторое увеличение общего времени нагрева в отдельных случаях компенсируется большей массой садки металла в ячейку.
Изучение работы рекуперативных колодцев с отоплением двумя верхними горелками показывает, что нагревательные устройства этого типа по основным показателям приметно равноценны рекуперативным колодцам с обогревом из центра подины.
Рекуперативные нагревательные колодцы с одной верхней горелкой применяются в промышленности уже давно, но широкое распространение на заводах они получили только в последние 15-20 лет. Большая пропускная способность этих нагревательных устройств при нефорсированной работе, компактность, возможность посада широкого сортамента слитков, высокий подогрев воздуха и газа, совершенство системы автоматического регулирования процесса нагрева и ряд других не менее важных преимуществ позволили решить проблему обеспеченности нагретым металлом мощных обжимных станов производительностью 5,5-6 млн. т проката в год.
