Piece grzewcze - piece przeznaczone do podgrzewania metalu przed dalszą obróbką pod wysokim ciśnieniem: tłoczenie, walcowanie lub kucie. Ciągliwość metalu wzrasta wraz z ogrzewaniem, co zmniejsza zużycie energii na jego odkształcenie. Temperatura wypalania, przy której na granicach ziaren metalu tworzy się faza ciekła, ogranicza maksymalną temperaturę nagrzewania. Pozwala to na zmniejszenie mechanicznego wiązania ziaren i utratę wytrzymałości metalu.
Zasada działania
Różnica temperatur między osią przedmiotu obrabianego a powierzchnią wpływa na równomierność nagrzewania się materiału, co odgrywa ważną rolę w odkształcaniu plastycznym. Plastyczne właściwości materiału zależą od temperatury nagrzewania, dlatego nierównomierne nagrzewanie może powodować odkształcenia. Zmniejszenie różnicy temperatur zwiększa jakość wyrobów walcowanych i czas nagrzewania kęsów, obniżając wydajność pieca i zwiększając odpady metalu.
Rodzaje piekarników
Piece grzewcze dzielą się na kilka typów:
- Działanie metodyczne lub ciągłe.
- Ogrzewanie studni lub przerywane.
Ogrzewanie studni
Wielkie kęsy ważące do 35 ton są podgrzewane w studniach grzewczych, które mogą jednocześnie pomieścić od 5 do 14 gąsek. Nieprzerwaną pracę walcowni zapewnia zespół studni grzewczych. Wytopy są wydawane przez piece do wytapiania stali w określonych odstępach czasu: dla pieców martenowskich jest to 4-6 godzin, dla konwertorów - 1-1,5 godziny. Zatrzymanie pieca grzewczego do naprawy następuje po pełnym rozwinięciu jego zasobu. W tym czasie studnie grzewcze służą do podgrzewania detali składowanych w magazynie. Piece tego typu pełnią rolę pewnego rodzaju bufora pomiędzy walcowniami a piecami do topienia, utrzymując ich ciągłą pracę.
Współczesne modele studni grzewczych to piece komorowe z okresowymi warunkami temperaturowymi i termicznymi.
Piece przemysłowe
W hutnictwie metali żelaznych i nieżelaznych przemysłowe piece grzewcze są wykorzystywane do podgrzewania przedmiotów obrabianych przed kuciem, prasowaniem lub walcowaniem. Piece różnią się konstrukcją, sposobem załadunku wlewków i reżimem temperaturowym. Źródłem energii może być ropa naftowa, prąd lub gaz ziemny. Piece grzewcze dzielą się na ciągłe i przerywane zgodnie z metodą ładowania półfabrykatów.
Określona liczba wlewków jest ładowana do pieca okresowego, który podczasogrzewanie pozostaje nieruchome. Po osiągnięciu wymaganej temperatury wlewki są wyjmowane z pieca i kierowane do dalszej obróbki, zastępowane nową partią. Ten typ obejmuje piece komorowe.
W piecach z cyklem ciągłym zanurzone elementy obrabiane stale poruszają się względem źródła ciepła, co zapewnia maksymalną wydajność przy małych rozmiarach pieca. Ten typ obejmuje piece przenośnikowe, metodyczne i obrotowe.
Piece komorowe
Wlewki w piecu komorowym pozostają nieruchome podczas ogrzewania. W zależności od urządzenia piece komorowe dzielą się na kilka typów:
- Pionowo. Podczas nagrzewania załadunek i rozładunek przedmiotu obrabianego odbywa się w pozycji pionowej. Używany do produkcji długiej i wąskiej blachy walcowanej.
- Kolpakowe. Nad produktami znajduje się ruchomy kaptur, który podgrzewa je do pożądanej temperatury. Takie konstrukcje są używane do ogrzewania blach.
- Dobrze się nagrzewa. Piec ładowany od góry z włazem umieszczonym na górze, który umożliwia ładowanie półfabrykatów. Wewnątrz studni detale są utrzymywane przez specjalne mechaniczne chwytaki.
Tryb pracy elementu grzejnego pieca komorowego dzieli piece na dwa typy: stałą temperaturę i zmienną temperaturę.
Piece o zmiennej temperaturze są używane do utrzymywania określonego reżimu temperatury w celu uzyskaniaokreślone właściwości metalu. Kęsy przechodzą pełny cykl ogrzewania i chłodzenia, dlatego ich załadunek i rozładunek odbywa się jednocześnie. Elektryczność pozwala na bardziej precyzyjną kontrolę temperatury. Piece o stałej temperaturze wykorzystują olej lub gaz ziemny jako paliwo i mogą ogrzewać kilka przedmiotów jednocześnie, podczas gdy załadunek i rozładunek można wykonywać oddzielnie.
Piekarniki metody
Przedmioty w metodycznym piecu grzejnym stale poruszają się względem elementu grzejnego. Zapobieganie naprężeniom mechanicznym w metalu i zapewnienie równomiernego nagrzewania jest możliwe dzięki przejściu trzech stref przez półfabrykaty:
- Strefa metodyczna, w której wlewki są wstępnie podgrzewane.
- Strefa spawania, w której wlewki są podgrzewane do wymaganej temperatury.
- Strefa marnowania. Energia cieplna jest równomiernie rozprowadzana po całym przedmiocie obrabianym przed rozpoczęciem obróbki.
Cechy wymienionych stref zależą od rozmiaru pustych miejsc. Jeżeli przekrój wlewków jest zbyt duży, wówczas strefa spawania obejmuje kilka sekcji, z których każda ma osobne źródło ciepła dla całkowitego i równomiernego nagrzewania przedmiotu obrabianego. Energia cieplna w małych wlewkach jest rozprowadzana niemal natychmiastowo, nie muszą przechodzić przez strefę marnowania. Źródłem zasilania takich pieców jest paliwo płynne lub gaz. W ścianach strefy spawania znajdują się dysze, za pomocą których odbywa się ogrzewanie.
Przemysłowe piece gazowe
W wielu gałęziach przemysłu stosuje się piece grzewcze typu gazowego. Stanowią jedno z ogniw cyklu technologicznego w różnych obszarach produkcji – od metalurgii po wytwarzanie materiałów budowlanych.
Piece grzewcze mają w większości taką samą konstrukcję, składającą się z przestrzeni roboczej, pieca, komina, wymiennika ciepła, komina i urządzeń dodatkowych.
Piekarniki przenośne
Elektryczne piece grzewcze są kompaktowe, łatwe w obsłudze i naprawie oraz nie wymagają kominów i fundamentów. Gdy konieczna jest naprawa, przenośny piekarnik jest zastępowany nowym modelem przy użyciu suwnicy, co minimalizuje przestoje na kluczowym sprzęcie.
Piekarniki zmechanizowane i półmechaniczne
Typ pieca, załadunek i rozładunek półfabrykatów, do którego odbywa się za pomocą dodatkowych mechanizmów.
Zmechanizowane piece komorowe mogą być instalowane na linii produkcyjnej wraz z innym wyposażeniem ze względu na rytmiczną produkcję detali. Piece przepychowe są najprostsze pod względem obsługi i konstrukcji.
Piekarniki okularowe
Obrotowe piece okularowe stosuje się, gdy konieczne jest podgrzanie okrągłych kęsów z późniejszym spęczeniem śrub i dokręceniem końcówek. Konstrukcja takich pieców jest reprezentowana przez cylindryczną mufę szamotową zotwory. Obrót mufy odbywa się wraz z paleniskiem na zawiasowej podporze pierścieniowej. W centralnej części paleniska znajduje się palnik gazowy. Spaliny przechodzą przez otwory mufli, podgrzewając zainstalowane półfabrykaty i wychodzą do rurociągu przez sondę wydechową.
W zależności od projektu piece okularowe dzielą się na obrotowe, okrągłe, prostokątne i stałe. Prostsze w produkcji i większe są prostokątne piece stałe, które również mają tylko jedno okno.
Nagrzewanie metalu w takich piecach odbywa się za pomocą otwartego płomienia, w wyniku czego na jego powierzchni tworzy się kamień. Nagrzewanie detali bez utleniania odbywa się w piecach ciągłych i okresowych, co pozwala uniknąć powstawania kamienia.
