КОЛПАКОВАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ОТЖИГА МЕТАЛЛА В РУЛОНАХ Российский патент 1995 года по МПК F27B11/00 

Изобретение относится к металлургической теплотехнике, а именно к колпаковым печам для термической обработки холоднокатанной стальной ленты в рулонах.

Известна колпаковая печь для отжига рулонов, состоящая из металлического колпака, футерованного изнутри огнеупорным кирпичом, эжектора, жароупорного муфеля, установленного на стенде, оборудованном циркуляционным вентилятором с направляющим аппаратом, и дымоотводящих каналов.

После завершения процесса нагрева металла нагревательный колпак убирают со стенда и на жароупорный муфель известной печи устанавливают колпак воздушного охлаждения, оснащенный специальным вентилятором, который осуществляет подачу воздуха на наружную поверхность боковых стен муфеля и тем самым способствует ускорению процесса охлаждения стопы рулонов металла.

Недостатком колпаковой печи в случае применения колпака воздушного охлаждения является низкая эффективность его тепловой работы, которая обусловлена низкими значениями коэффициента теплоотдачи конвекцией от наружной поверхности жароупорного муфеля к потокам движущегося воздуха и малыми скоростями понижения температуры поверхности муфеля.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является колпаковая печь, содержащая футерованный нагревательный колпак, оборудованный верхними и нижними горелочными устройствами и системой дымоотводящих каналов с воздушным эжектором, жаропрочный муфель, стенд с циркуляционным вентилятором и направляющим аппаратом, колпак водяного охлаждения.

Колпак водяного охлаждения, оборудованный устройством подачи охлаждающей воды и водоохлаждаемой крышкой, в нижней части стенки которой выполнены отверстия для распыления воды, после удаления со стенда нагревательного колпака устанавливают на жаропрочный муфель известной печи. В верхней части колпака водяного охлаждения предусмотрен кольцевой коллектор, обеспечивающий подачу воды на охлаждение наружной поверхности боковых стен жаропрочного муфеля. Благодаря сплошному кожуху колпака водяного охлаждения пары воды, образующиеся в результате ее контакта с боковой поверхностью жаропрочного муфеля, поднимаются в его верхнюю часть, где, конденсируясь на поверхности водоохлаждаемой крышки, вновь попадают на муфель.

Существенными недостатками колпаковой печи в случае применения колпака водяного охлаждения являются значительная неравномерность охлаждения жаропрочного муфеля по его высоте и периметру из-за коробления и перекосов при накрывании им стопы рулонов листового металла, что приводит к дополнительным значительным термическим напряжениям, а следовательно, снижению срока службы муфеля, и ограниченная (диаметром и высотой муфеля) площадь поверхности теплообмена.

Задачей изобретения является повышение интенсивности и равномерности охлаждения металла в печи.

В колпаковой печи, содержащей нагревательный колпак, оборудованный верхними и нижними горелочными устройствами и системой дымоотводящих каналов с воздушным эжектором, жаропрочный муфель, стенд с циркуляционным вентилятором и направляющим аппаратом и колпак водяного охлаждения с устройством подачи воды, водоохлаждаемой крышкой и кольцевым коллектором, согласно изобретению жаропрочный муфель выполнен в форме усеченного конуса, направленного большим основанием в сторону стенда, при этом боковые стены жаропрочного муфеля наклонены под углом 5-10^о к вертикальной оси печи.

На фиг.1 представлена предлагаемая колпаковая печь, общий вид; на фиг.2 изображен жаропрочный муфель с колпаком водяного охлаждения, продольный разрез.

Колпаковая печь состоит из футерованного нагревательного колпака 1, оборудованного горелочными устройствами 2 и дымоотводящими каналами 3 с воздушным эжектором 4, жаропрочного муфеля 5, стенда 6 с циркуляционным вентилятором 7, приводимым в движение электродвигателем 8, и направляющим аппаратом 9, а также колпака 10 водяного охлаждения, оснащенного системой 11 подачи охлаждающей воды с вентилем 12, водоохлаждаемой крышкой 13 с отверстиями 14 и кольцевым коллектором 15 с трубками 16. Жаропрочный муфель 5, имеющий форму усеченного конуса, установлен большим основанием на стенд 6 и выполнен с боковыми стенками, наклоненными к вертикальной оси печи под углом 5-10^о.

Колпаковая печь работает следующим образом.

На стенд 6 устанавливают с соблюдением центровки подлежащую термической обработке стопу рулонов листового металла 17 и накрывают жаропрочным муфелем 5. Осуществляют холодную продувку подмуфельного пространства защитным газом. Включают циркуляционный вентилятор 7 и на стенд 6 устанавливают нагревательный колпак 1. В эжектор 4 подают под давлением воздух и в дымоотводящих каналах 3 создается разрежение. Разжигаются горелочные устройства 2 на нагревательном колпаке 1.

По окончании процесса нагрева нагревательный колпак 1 удаляется со стенда 6 и на нагретый жаропрочный муфель 5 устанавливают колпак 10 водяного охлаждения. Открывают вентиль 12 и через систему 11 подачи воды во внутреннюю полость водоохлаждаемой крышки 13 и кольцевого коллектора 15 под давление подается охлаждающая вода. Из водоохлаждаемой крышки 13 охлаждающая вода через отверстия 14 распыляется на наружную поверхность крыши муфеля 5, а из кольцевого коллектора 15 через трубки 16 подается на охлаждение наружной поверхности боковых стен муфеля 5. Благодаря увеличению поверхности теплообмена между наружной боковой поверхностью нагретого жаропрочного муфеля 5 и потоками охлаждающей воды за счет конусообразной формы данной поверхности происходит интенсивная и равномерная передача тепловой энергии из рабочего пространства печи к воде, омывающей наружную поверхность боковых стен муфеля 5. При этом, как показали результаты испытаний на тепловой модели предлагаемой колпаковой печи, интенсивность понижения температурного уровня на наружной боковой поверхности жаропрочного муфеля в 1,1-1,2 раза, а равномерность в 1,5-1,6 раза выше, чем для известной печи, что позволяет дополнительно сократить длительность периода охлаждения металла в печи на 1,5-2 ч.

Выполнение жаропрочного муфеля в форме усеченного конуса, направленного большим основанием в сторону стенда, позволяет (независимо от состояния поверхности муфеля, наличия на ней технологических выступов и сварных швов, вмятин, его установки с отклонением от вертикальной оси) увеличить площадь его поверхности и интенсивность теплообмена с потоками охлаждающей воды, а следовательно, обеспечить ускоренное и равномерное понижение теплосодержания различных участков боковой поверхности муфеля и, в конечном итоге, температуры боковой поверхности стопы рулонов на протяжении всего периода охлаждения металла в печи.

При угле наклона боковых стен жаропрочного муфеля к вертикальной оси печи меньше 5^о не достигается повышение равномерности отвода тепловой энергии с наружной боковой поверхности муфеля, остаются зоны негарантированного контакта поверхности муфеля с охлаждающей средой. При угле наклона боковых стен жаропрочного муфеля к вертикальной оси печи больше 10^о наблюдается значительное увеличение размеров нагревательного колпака и печи в целом, что нецелесообразно.

Повышение интенсивности и равномерности теплоотдачи от нагретого жаропрочного муфеля к потокам охлаждающей зоны, достигаемое путем увеличения поверхности теплообмена между ними за счет конусообразной его формы, позволяет улучшить по сравнению с прототипом следующие показатели: сократить длительность процесса охлаждения листового металла в колпаковых печах на 1,5-2 ч за счет повышения скорости отвода тепловой энергии с боковой поверхности жаропрочного муфеля, улучшить качество термической обработки холоднокатанной листовой стали за счет повышения равномерности охлаждения по высоте стопы рулонов, увеличить срок службы жаропрочного муфеля.

Сущность изобретения: печь состоит из футерованного нагревательного колпака, оборудованного горелочными устройствами и дымоотводящими каналами с воздушным эжектором, жаропрочного муфеля, стенда с циркуляционным вентилятором, приводимым в движение электродвигателем, и направляющим аппаратом, а также колпака водяного охлаждения, оснащенного системой подачи охлаждающей воды с вентилем, водоохлаждающей крышкой с отверстиями и кольцевым коллектором с трубками. Выполнение жаропрочного муфеля в форме усеченного конуса, направленного большим основанием в сторону стенда, и с боковыми стенками, наклоненными к вертикальной оси печи под углом 5 10°, позволяет обеспечить ускоренное и равномерное понижение теплосодержания различных участков боковой поверхности стопы рулонов на протяжении всего периода охлаждения металла в печи. 2 ил.

КОЛПАКОВАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ОТЖИГА МЕТАЛЛА В РУЛОНАХ, содержащая футерованный нагревательный колпак, оборудованный горелочными устройствами и системой дымоотводящих каналов, стенд с циркуляционным вентилятором и направляющим аппаратом, жаропрочный муфель, колпак водяного охлаждения с водоохлаждаемой крышкой, кольцевым коллектором, и с системой подачи воды, отличающаяся тем, что муфель выполнен с цельной боковой поверхностью, имеет форму усеченного конуса с конусностью боковой поверхности 5 10^o, направленного большим диаметром в сторону стенда.