Кольцевая печь – методическая печь, в которой перемещение заготовок происходит за счёт вращения кольцевого пода. Поэтому иногда кольцевую печь называют печью с кольцевым подом или карусельной печью.
Преимущества кольцевой печи перед остальными методическими печами:
- заготовки лежат неподвижно на вращающемся поду, поэтому в них можно нагревать заготовки и круглого сечения;
- самый низкий угар металла (0,5-0,7 %);
- высокая равномерность нагрева по периметру заготовок круглого сечения;
- возможность перевода печи на камерный режим отопления.
Печь работает следующим образом. Заготовки (трубные или колесные) загружаются в печь через окно загрузки с помощью внешних механических устройств. Далее за счёт периодического движения подины (на 10-12° при каждом движении) заготовки вместе с подиной проходят все необходимые зоны нагрева и выдаются через окно выгрузки также с помощью внешних механизмов. Угол между окнами загрузки и выгрузки в данном случае составляет около 28°. Время нагрева заготовки соответствует времени вращения подины на 360-28 = 332°. Скорость вращения подины может изменяться в зависимости от размеров заготовок и марки стали.
Печь отапливается газообразным топливом через горелки, расположенные в наружной и внутренней боковых стенах. Боковое расположение горелок, по аналогии со сводовым, позволяет достаточно просто организовать многозонный режим нагрева заготовок.
Продукты горения от сжигания топлива движутся навстречу нагреваемому металлу (вращению пода) и проходят три условные зоны: томильную (1200-1250 °С), сварочную (1300-1350 °С) и методическую. В конце методической зоны дым с температурой 700-900 °С удаляется через дымоход и направляется в металлический рекуператор (радиационный щелевой или трубчатый).
Газоплотность сочленения подины и стен обеспечивается применением песочных или водяных (гидравлических) затворов.
В отличие от других методических печей в кольцевой печи имеется возможность нагревать металл как по методическому, так и по камерному режиму. С этой целью в методической зоне предусмотрены горелки и между методической и сварочной зонами предусмотрен дополнительный дымоотбор. При камерном режиме нагрева заготовок включены горелки методической зоны и открыт шибер промежуточного дымоотбора.
Для поддержания определённых температурных и гидравлических условий в печи используются подвесные перегородки. Между подом и перегородкой остаётся зазор, необходимый для свободного перемещения заготовок. Обычно в печи от одной до четырёх перегородок. Перегородки изолируют окна загрузки и выгрузки, а также экранируют высокотемпературные зоны от низкотемпературных. С помощью перегородок создаётся необходимое гидравлическое сопротивление, направляющее продукты горения по большей дуге круга навстречу вращению подины.
Также как в печи с шагающим подом, в кольцевой печи возможен подсос холодного воздуха в методической зоне и в связи с этим – повышенный расход топлива.
Самая ответственная часть кладки – подина. Подина должна хорошо противостоять истиранию при посаде и выдаче заготовок, а также не взаимодействовать с окалиной, которая периодически удаляется вручную. Для повышения стойкости подины в ее составе должен быть большой процент Al2O3 . Для уменьшения истирания подины печь оборудуется механизмами бережного посада и выдачи заготовок.
Удельный расход условного топлива в кольцевой печи 60-70 кг у.т./т металла.
Для снижения расхода топлива можно предложить следующее:
- разбивка печи на максимально возможное количество зон регулирования с целью оптимизации температурного режима нагрева по минимуму расхода топлива;
- в небольших печах исключение внутреннего кольца отопления и создание внутри единого огнеупорного монолита. Это позволит исключить потери через внутреннее кольцо, повысить температуру кладки и сократить время нагрева;
- применение современных огнеупорных и теплоизоляционных материалов в кладке печи, а также интенсификация теплообмена в рабочем пространстве печи;
- исключение подсосов холодного воздуха путём применения газоуплотняющей арматуры смотровых окон;
- обогащение воздуха горения кислородом, что повышает парциальные давления CO2 и H2O в продуктах горения с интенсификацией лучистого теплообмена и сокращает температуру и расход уходящих продуктов горения.
