КОНВЕКТОР КОЛПАКОВОЙ ПЕЧИ ДЛЯ ОТЖИГА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ БУНТОВ Российский патент 1997 года по МПК C21D9/673 

Изобретение относится к конвектору колпаковой печи для отжига металлических бунтов с несколькими расположенными в основном радиально опорными стойками, соединенными друг с другом, по меньшей мере, за счет одного элемента основания, причем между опорными стойками выполнены каналы течения, имеющие переменное поперечное сечение.

В колпаковой печи отжигаемые бунты расположены друг над другом на отжиговом цоколе и охвачены защитным колпаком. Бунты имеют внутренний канал и образуют между собой и защитным колпаком кольцевой зазор. Защитный колпак находится внутри нагревательного колпака. Теплопередача внутри защитного колпака осуществляется за счет излучения и конвекции. Приведенный в циркуляционное движение защитный газ проходит через кольцевой зазор и при этом поступает сверху через расположенные между бунтами конвекторы во внутренний канал.

Конвектор имеет, как правило, форму плиты и разделяется элементом основания на верхнюю и нижнюю половины. Элемент основания может быть непрерывной плитой основания в форме кругового кольца, на верхней и нижней сторонах которой помещены опорные стойки, или образовываться соединительными элементами, расположенными между непрерывными опорными стойками.

Известен конвектор колпаковой печи для отжига металлических бунтов, содержащий основание, расположенные радиально опорные сектора, связанные друг с другом посредством этого основания, между опорными секторами выполнены каналы с переменным проходным поперечным сечением. /См. патент ГДР N 284698, С 21 D 9/673/.

В его каналах в зоне между 1/3 и 2/3 их длины расположены закругленное и вытянутое в продольном направлении сужение поперечного сечения. Это сужение поперечного сечения должно обеспечить еще лучшую конвективную теплопередачу в зоне самых низких температур торцевых поверхностей бунтов. Кроме того, каналы должны быть как можно более высокими, а опорная поверхность на входе и выходе каналов конвектора должна сужаться. Эти меры направлены на то, чтобы уменьшить сопротивление потоку всей системы и тем самым повысить скорость потока для того, чтобы улучшить конвективную теплопередачу.

Достигнутые с помощью такого конвектора производительности нагрева и охлаждения не являются оптимальными. Выяснилось, что в колпаковых печах с такого рода конвекторами верхний бунт хуже нагревается, соответственно охлаждается, и тем самым отстает.

В соответствии с этим в основе изобретения лежит задача усовершенствования конвектора указанного выше вида, таким образом, чтобы теплопередача внутри всех бунтов была улучшена, а также сделана более равномерной.

Согласно изобретению задача решается за счет того, что в каждом канале течения в направлении потока в зоне между 1/2 и 5/6 расположено, по меньшей мере, один приводящий к турбулизации и имеющий в основном острые кромки элемент вызывающий сопротивление потоку.

Исходят из того, что длина каналов течения в основном соответствует толщина бунта, получающейся на основании разности наружного и внутреннего радиусов бунта.

Изобретение основывается на знании того, что за счет образования турбулентности величина сопротивления потоку в конвекторе повышается. За счет этого уменьшается скорость потока защитного газа в конвекторе, причем одновременно обеспечивается повышение конвективной теплопередачи. За счет этого в распоряжении имеется достаточно большой поток защитного газа для обогрева верхнего бунта как при нагреве, так и при охлаждении, и он проходит вдоль бунтов снаружи и внутри.

Было найдено, что температурное распределение в штабеле бунтов становится более равномерным и отчетливо повышается теплопередача к торцевым поверхностям бунтов, в частности, в зоне наиболее холодных участков бунтов, так что достигается увеличение производительности в отношении процесса нагрева и охлаждения. Далее, конвектор согласно изобретению обеспечивает улучшения качества отжига.

При дальнейшем осуществлении изобретения высота канала ограничена приблизительно 40 мм. Являющаяся результатом этого малая высота конвектора обеспечивает то преимущество, что наилучшим образом может быть использована высота штабеля во внутреннем объеме, ограниченном защитным колпаком. Для обеспечения того, чтобы в конвекторе достигалось оптимальное уменьшение потока защитного газа при одновременном повышении теплопередачи, свободное проходное поперечное сечение через элемент сопротивления потоку должно быть снижено, по меньшей мере, наполовину. Особенно благоприятным для повышения теплопередачи является уменьшение свободного проходного сечения на величину от 50 до 80%
Предпочтительным образом отдельные элементы сопротивления потоку закрепляются на элементе основания и на малом расстоянии от опорных стоек, преимущественно привариваются. Это повышает, в частности, срок службы подвергаемого очень большой термической нагрузке конвектора.

В качестве особенно простого конструктивного решения было найдено, что наибольшее турбулизирующее действие вызывается за счет элемента сопротивления потоку в виде планки. По соображениям технологии изготовления элементов сопротивления потоку выполняют из стандартных брусков с преимущественно квадратным профилем. При этом являются особенно предпочтительным то, что элементы сопротивления потоку могут изготавливаться недорого и с малыми затратами труда.

Изобретение усовершенствовано далее за счет того, что в канале расположено друг за другом несколько элементов сопротивления потоку, благодаря чему существенно увеличивается теплопередача через торцевые поверхности бунтов. При такого рода расположении является особенно предпочтительным, когда элементы сопротивления потоку расположены с равномерным интервалом параллельно друг другу и в основном перпендикулярно опорным стойкам.

Изобретение усовершенствовано далее таким образом, что отдельные элементы сопротивления потоку имеют различные высоты и длины. За счет этого могут быть сделаны более равномерными проходные поперечные сечения в зоне сопротивлений потоку. Это проявляет себя особенно благоприятно в отношении равномерности температурного распределения в бунте.

Согласно изобретению теплопередача в нижний бунт может быть еще более улучшена за счет того, что конвектор устанавливается на отжиговый цоколь. Является достаточным, когда этот использованный в качестве опоры для отжигаемого материала конвектор имеет опорные стойки и каналы лишь с одной стороны.

В качестве раскрытых как существенные для изобретения являются действительными также такие комбинации признаков согласно изобретению, которые отличаются от рассмотренных выше сочетаний.

Изобретение более подробно поясняется далее с помощью преимущественного примера осуществления.

На фиг. 1 показан в вырезе вид сверху конвектора;
на фиг. 2 продольный разрез вдоль линии А-А на фиг. 1.

Вырез из конвектора, изображенный на фиг. 1, показывает плиту основания 1 с расположенными на ней радиально опорными стойками 2. Эти опорные стойки образуют между собой, плитой основания 1 и неизображенным бунтом соответственно канал 3.

Между опорными стойками 2 расположены три элемента сопротивления потоку в виде планок 4, а именно в направлении потока в зоне между 1/2 и 5/6 длины каналов. Элементы сопротивления потоку 4 приварены с равными интервалами и параллельно друг другу к плите основания 1. При этом они расположены в основном перпендикулярно и с малым интервалом по отношению к опорным стойкам 2.

Как можно видеть из фиг. 2, конвектор расположен между двумя бунтами 5. Отдельные элементы сопротивления потоку 4 приварены к плите основания 1 как сверху, так и снизу. Все элементы сопротивления потоку 4 имеют квадратный профиль с острыми кромками, но различаются между собой по длине и высоте. Элементы сопротивления потоку 4 расположены по высоте в канале 3 таким образом, что проходные поперечные сечения в зоне размещения элементов сопротивления потоку 4 имеют в основном одинаковые величины. Высота канала 3, получающаяся на основании интервала между плитой основания 1 и бунтом 5, ограничена приблизительно 40 мм, причем проходное поперечное сечение уменьшается за счет элементов сопротивления потоку 4 приблизительно на 60%
В рамках изобретения без дополнительных мероприятий имеются возможности по варьированию. Так, элементы сопротивления потоку могут, например, закрепляться на цоколях или непосредственно на опорных стойках. Далее, элементы сопротивления потоку могут располагаться с различными интервалами друг относительно друга под наклоном, "в елочку" или со смещением.

Использование: изобретение относится к конвектору колпаковой печи для отжига металлических бунтов. Задача - улучшение теплопередачи внутри бунтов и увеличение равномерности нагрева. Поток в каналах турбулизируют путем установки дополнительных сопротивлений. Сущность: конвектор имеет несколько в основном радиально расположенных опорных стоек, соединенных друг с другом элементом основания, причем между стойками выполнены каналы с переменным проходным сечением для пропускания потока газа. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Конвектор колпаковой печи для отжига металлических бунтов, содержащий основание, расположенные радиально опорные сектора, связанные друг с другом посредством этого основания, между опорными секторами выполнены каналы с переменным проходным поперечным сечением, отличающийся тем, что он снабжен расположенными по меньшей мере по одному в каждом канале элементами сопротивления потоку с острыми кромками для турбулизации потока, причем элементы сопротивления размещены в зоне между 1/2 и 5/6 длины каналов в направлении потока. 2. Конвектор по п.1, отличающийся тем, что высота канала ограничена приблизительно 40 мм, а проходное поперечное сечение снижено за счет элемента сопротивления потоку по меньшей мере наполовину. 3. Конвектор по любому из п.1 или 2, отличающийся тем, что элемент сопротивления потоку закреплен на основании. 4. Конвектор по любому из пп.1 3, отличающийся тем, что элемент сопротивления потоку расположен с зазором относительно опорных секторов. 5. Конвектор по любому из пп.1 4, отличающийся тем, что элемент сопротивления потоку выполнен в форме планки. 6. Конвектор по любому из пп.1 5, отличающийся тем, что элементы сопротивления потоку расположены параллельно друг другу с равными интервалами перпендикулярно опорным секторам. 7. Конвектор по п.6, отличающийся тем, что элементы сопротивления потоку имеют разную длину и высоту.