КОЛПАКОВАЯ ПЕЧЬ Российский патент 1997 года по МПК C21D9/663 

Изобретение относится к черной и цветной металлургии и может быть использовано для термообработки рулонов тонколистовой холоднокатаной плотносмотанной металлической полосы и ленты из стали различных марок (углеродистых, легированных, жесть, автолист и т.п.), а также цветных металлов и сплавов.

Известна конструкция колпаковой печи (2), в которой теплоотдача от муфеля к защитному газу увеличивается за счет удлинения пути движения защитного газа с горячей поверхностью муфеля. Однако данная конструкция более сложна в изготовлении и уменьшает теплоотдачу излучением от муфеля к металлу, т.к. появляется еще один промежуточный и дополнительный экран.

В колпаковых печах для обеспечения светлого отжига металла используется защита садки, т.е. ее отделение от рабочего пространства печи с продуктами сгорания с помощью муфеля из жароупорной стали, представляющего из себя цилиндр с глухой верхней крышкой и открытый снизу (1). Муфель своей открытой стороной одевается сверху на стопу, а его нижний край упирается на стенд колпаковой печи и уплотняется либо с помощью песочного, либо гидравлического затворов. Затвор таким образом отсекает внутреннее пространство, в котором циркулирует защитный газ, от рабочего пространства нагревательного колпака с горячими продуктами сгорания.

Недостаток данной конструкции печи заключается в невысокой степени теплоотдачи от нагревательного колпака к садке, т.к. теплообмен между колпаком и муфелем в основном осуществляется излучением от кладки и конвекцией от дымовых газов, а между муфелем и садкой-конвекцией от защитного газа, циркулирующего под муфелем и нагревающегося за счет конвективной теплоотдачи от муфеля при своем движении внутри конвекторных колец, установленных между рулонами по садке.

Предлагаемая конструкция решает техническую задачу интенсификация процессов теплообмена.

Положительный результат достигается тем, что в колпаковой печи, содержащей стенд, нагревательный колпак, муфель, радиационно-конвективные кольца и горелки, муфель по наружной поверхности снабжен в зонах расположения конвекторных колец накладками-излучателями, например, в виде уголков или изогнутых листов, причем их высота больше высоты конвекторных колец, а в зоне пояса горелки ребрами отбойниками.

Кроме того, муфель по внутренней поверхности в зоне расположения радиационно-конвективных конвекторных колец снабжен накладками-излучателями, например, в виде уголков или изогнутых листов, причем их высота больше высоты конвекторных колец.

На фиг.1 представлен общий вид колпаковой печи предлагаемой конструкции; на фиг.2 и 3 изображены условно половинки муфеля вид сверху с двумя вариантами конструкций накладок-излучателей и ребер-отбойников.

На стенде 1 с направляющим аппаратом 2 и циркуляционным вентилятором 3 установлена стопа рулонов 4, 5, 6, разделенных между собой радиационно-конвективными конвекторными кольцами 7, 8, 9. Стопу защищает муфель 10, который уплотнен на стенде 1 с помощью песочного затвора 11. Наверху муфель 10 имеет специальную обечайку 12 для захвата краном при транспортировке, установке и снятии муфеля 10. Сверху муфеля 10 располагают нагревательный колпак 13 с двумя рядами горелок 14 и 15. На наружной поверхности муфеля 10, обращенной к нагревательному колпаку 13, установлены 3 ряда (по числу конвекторных колец) вертикальных накладок-излучателей 16 и два ряда (по числу пояса горелок) ребер-отбойников 17. На внутренней поверхности муфеля 10 в районе конвекторных колец 7, 8, 9 также расположены вертикальные накладки-излучатели 18.

Конструкция накладок-излучателей 16 и 18 может быть выполнена в виде уголков, обращенных своим углом к нагревательному колпаку 13 (накладки 16 на наружной поверхности муфеля) или к стопе (накладки 18 на внутренней поверхности муфеля 10, фиг.2). Кроме того, накладки-излучатели можно выполнить в виде поверхностей вращения, например половинок труб (фиг.3).

Для исключения возможности повреждения накладок-излучателей и ребер-отбойников 17 колпаком 13 при его установке на стенд 1 до соприкосновения посадочного узла колпака 13 с направляющими, обеспечивающими центровку колпака 13 на стенде 1, высота (радиус) накладок-излучателей 16 и 18 и ширина ребер-отбойников 17 не должна превышать размера обечайки 12, которая практически выступает относительно образующей наружной поверхности муфеля 10 на 100-120 мм.

Работает предлагаемая конструкция следующим образом. Продукты сгорания, выходя из горелок 14 и 15, смывают не только муфель 10, но, ударяясь о ребра-отбойники 17, отдают им тепло, которое те в свою очередь передают излучением и теплопроводностью муфелю 10. Излучение от кладки нагревательного колпака 13 также используется более эффективно, т.к. увеличивается площадь воспринимающей поверхности муфеля 10. Теплообмен излучением от муфеля 10 к торцам рулонов 4, 5, 6 через радиационно-конвективные конвекторные кольца 7, 8, 9 также интенсифицируется, т.к. увеличивается за счет накладок излучателей 18 поверхность теплоотдачи муфеля 10.

Рассмотрим, насколько увеличится тепловоспринимающая поверхность. Пусть уголок будет равнобоким с углом 90^o и длиной полки 150 мм, тогда его воспринимающая поверхность будет в 1,4 раза больше, чем та поверхность муфеля, которую он закрывает. Чем острее угол, тем больше это соотношение. Если в качестве накладки-излучателя использовать половину трубы с окружностью радиусом 100 мм, то воспринимающая поверхность увеличится в 1,57 раза.

Увеличение тепловоспринимающей и теплоотдающей поверхности муфеля в районе интенсивного нагрева (пояса горелок) и интенсивного отвода тепла (районы расположения конвекторных колец) позволяет увеличить теплоотдачу, ускорить процесс нагрева и охлаждения садки на 3-5% а также улучшить работу муфеля в районе горелочного пояса, что позволит повысить стойкость муфеля и длительность его эксплуатации.

Изобретение относится к термообработке рулонов тонколистовой холоднокатанной плотносмотанной металлической полосы и ленты из стали и цветных металлов и сплавов. Технический результат - интенсификация процессов теплообмена. Колпаковая печь содержит стенд с циркуляционным вентилятором. На стенд установлены рулоны, разделенные между собой радиационно-конвективными конвекторными кольцами. Рулоны покрыты муфелем и колпаком с двумя рядами горелок. На поверхности муфеля установлены накладки-излучатели в виде уголков или изогнутых листов и ребра-отбойники. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Колпаковая печь, содержащая стенд, нагревательный колпак, муфель, радиационно-конвективные конвекторные кольца и горелки, отличающаяся тем, что она снабжена размещенными на наружной поверхности муфеля в зонах расположения радиационно-конвективных конвекторных колец накладками-излучателями, выполненными в виде уголков или изогнутых листов, а также размещенными в зоне горелок ребрами-отбойниками, причем высота накладок-излучателей превышает высоту радиационно-конвективных конвекторных колец. 2. Печь по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена размещенными на внутренней поверхности муфеля в зоне размещения радиационно-конвективных конвекторных колец накладками-излучателями, выполненными в виде уголков или изогнутых листов, причем их высота превышает высоту радиационно-конвективных конвекторных колец.