УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ МЕТАЛЛА В ОДНОСТОПНОЙ КОЛПАКОВОЙ ПЕЧИ Российский патент 1997 года по МПК C21D9/663 

Изобретение относится к термической обработке плотносмотанных рулонов тонколистовой холоднокатаной полосы, например жести, автолиста и т.п. и может быть использовано в области черной и цветной металлургии.

Для термической обработки плотносмотанных рулонов широко применяются одностопные колпаковые печи. На стенде печи располагают садку металла в виде одной стопы, состоящей из одного или нескольких рулонов 3-8, поставленных один на другой. Сверху стопу накрывают муфелем из жароупорной стали, который предназначен для образования рабочего пространства, изолированного от факелов горелок и продуваемого защитным газом. Для ускорения процессов нагрева и охлаждения металла в печи с помощью специальных вентиляторов, расположенных под стендом, создают принудительную циркуляцию защитного газа, который проходит через специальные конвекторные кольца прокладки, разделяющие рулоны в стопе, тем самым обеспечивая интенсивный теплообмен. Во время нагрева на стенд устанавливают нагревательный колпак, на котором имеются газовые горелки или электронагреватели. После окончания процессов нагрева и выдержки нагревательный колпак снимается со стенда и переносится на другой, где начинается новый цикл нагрева, а на данной печи происходит процесс охлаждения садки, который заканчивается, когда наиболее медленно остывающая часть садки достигает температуры 160^oC, при которой снимают муфель. Рулоны со стенда транспортируют на склад, а на данной печи начинают формировать новую садку.

Охлаждение является самой длительной стадией во всем цикле отжига: нагрев с выдержкой длится 30-50 ч, а охлаждение 60-90 ч в зависимости от массы садки и конструкции печи. В первых конструкциях колпаковых печей охлаждение садки происходило естественным путем в окружающее пространство печи.

Известна конструкция колпаковой печи, включающая специальные холодильники, через которые в период охлаждения циркулирует часть защитной атмосферы и отдает свое тепло воде, протекающей через холодильник (Аптермин В.Н. Двейрин Г.И, Тымчак В.М. Колпаковые печи, 1964, с. 2).

Данное устройство обладает достоинствами оно обеспечивает ускорение процесса охлаждения, отсутствует дополнительный вентилятор под печью; однако оно имеет существенные недостатки: холодильник заносится песком из песочного затвора печи, требуется значительный расход химически очищенной воды.

Наиболее близким техническим решением является конструкция устройства для охлаждения металла в одностопной колпаковой печи, имеющей стенд с размещенным в нем муфелем, конвекторные печи, имеющие стенд с размещенным на нем муфелем, конвекторные кольца, центрирующие стояки, содержащее стояк подвод эжекторного воздуха к муфелю. (Аперман В.Н. Тымчак В.М. Производительность трехстопных колпаковых печей для отжига рулонов холоднокатаной стальной ленты. Сб. трудов стальпроката. Выпуск N 2. Металлургиздат, 1962, с. 62-69).

Данная конструкция позволяет ускорить процесс охлаждения, однако имеет ряд существенных недостатков.

Коэффициент теплоотдачи от муфеля к воздуху невелик.

Циркулирующая внутри муфеля защитная атмосфера распределяется весьма неравномерно: более 60-70% объема непрерывно проходит через первые три кольца, устанавливаемые между первым рулоном и направляющим аппаратом, между первым и вторым, и между вторым и третьим рулонами. Поэтому охлаждение всего муфеля происходит неравномерно и неэффективно: оно приводит к большим затратам энергии и материала.

Техническим результатом является ускорение процесса охлаждения металла в одностопной колпаковой печи.

Технический результат достигается тем, что известное устройство для охлаждения металла в одностопной колпаковой печи, имеющей стенд с размещенными на нем муфелем, конвекторные кольца, центрирующие стояки, содержащее стояк-подвод эжекторного воздуха к муфелю, снабжено опорой и установленными на стенде посредством центрирующих стояков охватывающими муфель коллектором с гибким шлангом и фланцем для соединения со стояком -подводом эжекторного воздуха, а также установленными параллельно образующей муфеля вертикальными стояками, соединенными с коллектором, при этом вертикальные стояки имеют на поверхности, обращенной к муфелю, круглые или щелевые отверстия, причем верхние отверстия выполнены на уровне, превышающем верхний срез конвекторного кольца, установленного между вторым и третьим рулонами, на высоту этого кольца, а коллектор расположен на 200-300 мм выше уровня стенда и соединен посредством вертикальных несущих и центрирующих стояков с верхней траверсой, выполненной с проушиной для крюка мостового крана.

Устройство снабжено коллекторами и трубовоздуходувками и установленными на коллекторе баками с водой, соединенными с коллектором трубками, эжектирующими воду для увлажнения воздушных труб.

На фиг. 1 и 2 представлено предлагаемое устройство для охлаждения садки одностопной колпаковой печи, две проекции.

Оно включает общий коллектор 1, соединительный фланец 2, опоры 3, направляющие 4, вертикальные стояки 5 и гибкий шланг 6. Стояки 5 имеют круглые или щелевые отверстия, обращенные к охлаждаемой поверхности муфеля. Общий коллектор 1 имеет 1-2 ряда отверстий, также обращенных к охлаждаемой поверхности. На общем коллекторе 1 со стороны соединительного фланца закреплены баки с водой 7, соединенные с коллектором эжектирующими трубками 8. Общий коллектор 1 соединен вертикальными несущими 9 и центрирующими 10 стояками с траверсой 11, на которой установлена проушина 12 для крюка мостового крана.

Данное устройство работает следующим образом.

Мостовым краном устройство устанавливается на стенд 13 колпаковой печи. Центрирующие вертикальные стояки 10 обеспечивают строго вертикальное перемещение устройства вниз симметрично относительно муфеля 14. Кроме того они же обеспечивают исключение возможности касания стояками 5 обечайки муфеля и его смещения при подъеме устройства после окончания процесса охлаждения. С помощью направляющих 4 и карандашей 15 на стенде осуществляется фиксация общего коллектора 1 относительно подвода эжектирующего воздуха 16. Гибким шлангом общий коллектор подключается к системе питания воздухом 16 от эжекторного вентилятора, компрессора или турбовоздуходувки. Воздух выходит из отверстий, обращенных к охлаждаемой поверхности, в виде струй, перпендикулярных к муфелю 14. Высота стояков 5 выбирается таким образом, чтобы верхний ряд отверстий был выше верхнего среза конвекторного кольца между вторым и третьим рулонами садки на высоту, равную высоте самого кольца.

Отверстия в коллекторах обеспечивают натекание струй на муфель снизу вверх, чтобы исключить попадание охлаждающего воздуха на песочный затвор. Для этой цели опоры 3 поднимают коллектор 1 на 200-300 мм над уровнем пода стенда 14 колпаковой печи.

Струи, выходящие из отверстий в коллекторе и стояках, интенсивно охлаждают муфель: коэффициент теплоотдачи при соударении струи с поверхностью, перпендикулярную к ней, в 5 6 раз выше, чем при движении воздуха, когда просасываемый воздух движется вертикально в кольцевом зазоре. Указанный район муфеля характеризуется наивысшей скоростью движения защитной атмосферы в зазоре между боковой поверхностью двух нижних рулонов и внутренней поверхностью муфеля, т. к. здесь циркулирует более 60-70% всего объема атмосферы. Кроме этого, в данном районе коэффициент теплоотдачи между защитным газом и муфелем наиболее высок, т.к. газ выходит из направляющего аппарата с высокой скоростью и ударяется о муфель изнутри.

Для увеличения скорости истечения струй из стояков и коллектора устройства для охлаждения садки колпаковой печи используют компрессор или турбовоздуходувку, которые обеспечивают высокое давление воздуха питания, как следствие, высокую скорость истечения струй из отверстий, что в свою очередь увеличивает коэффициент теплоотдачи.

Увеличение коэффициента теплоотдачи может быть повышено также за счет увлажнения воздуха с помощью эжектирования воды через трубку 8 при установке на печи, работающей с обыкновенными конвективными конвекторными кольцами высотой 70 мм, длительность периода охлаждения сократилась на 10-14% при установке на печи, работающей с радиационно-конвективными кольцами высотой 200 мм 22-24%

Использование: при термической обработке плотносмотанных рулонов тонколистовой холоднокатаной полосы, например жести, автолиста и т.п., и может быть использовано в черной и цветной металлургии. Сущность изобретения: ускорение процесса охлаждения. Устройство устанавливают поверх муфеля и стенда колпаковой печи вначале процесса охлаждения. Обеспечивают подачу эжекторного воздуха, используемого в период нагрева, для удаления продуктов горения из-под нагревательного колпака, причем струю воздуха подают перпендикулярно поверхности муфеля через отверстия в стояках, достигающих высоты конвекторного кольца на втором снизу рулоне стопы, стояки укреплены на коллекторе, охватывающем муфель, расположенным на 200-300 мм выше пода стенда и соединенным с вертикальными несущими и центрирующими стояками с верхней траверсой и установленной на ней проушиной для крюка мостового крана. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для охлаждения металла в одностопной колпаковой печи, имеющей стенд с размещенным на нем муфелем, конвекторные кольца, центрирующие стояки, содержащее стояк-подвод эжекторного воздуха к муфелю, отличающееся тем, что оно снабжено опорой и установленным на стенде посредством центрирующих стояков охватывающим муфель коллектором с гибким шлангом и фланцем для соединения со стояком-подводом эжекторного воздуха, а также установленными параллельно образующей муфеля вертикальными стояками, соединенными с коллектором, при этом вертикальные стояки имеют на поверхности, обращенной к муфелю, круглые или щелевые отверстия, причем верхние отверстия выполнены на уровне, превышающим верхний срез конвекторного кольца, установленного между вторым и третьим рулонами, на высоту этого кольца, а коллектор расположен на 200 300 мм выше уровня стенда и соединен посредством вертикальных несущих и центрирующих стояков с верхней траверсой, выполненной с проушиной для крюка мостового крана. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено компрессорами или турбовоздуходувками. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено установленными на коллекторе баками с водой, соединенными с коллектором трубками, эжектирующими воду для увлажнения воздушных труб.