СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ЗАЩИТНОЙ АТМОСФЕРЫ ПЕЧИ Российский патент 1997 года по МПК C21D1/76 C21D11/00 

Изобретение относится к химико-термической обработке стали и предназначено для применения в электропечах с контролируемой защитной атмосферой, например, в колпаковых печах высокотемпературного отжига электротехнической стали в азото-водородной атмосфере.

Известна система получения и распределения эндогаза, содержащая последовательно соединенные трубопроводом смеситель с вентилем, компрессор, эндогенератор, печь для химико-термической обработки и регулятор состава газа. Она снабжена нуль-регулятором с вентилем, соединенным с печью и с компрессором, и прибором для измерения давления, соединенным с вентилем нуль-регулятора и с вентилем смесителя через исполнительный механизм [1]
Недостатками известной системы являются:
1. Схема не обеспечивает плавное регулирование содержания компонентов "газ воздух" в широком диапазоне.

2. Расположение клапана 2 на общем газовоздушном коллекторе исключает возможность раздельной подачи газа и воздуха в компрессор и, тем самым, не достигается как раздельная подача компонентов в печь, так и необходимое соотношение компонентов (например, 1 17).

Наиболее близким к предлагаемому устройству является установка с инжекционным смесителем высокого давления, содержащая трубопровод инжектируемой среды (газа), трубопровод рабочей среды (воздуха), регулятор давления, фильтр воздуха, регулятор сброса избытка воздуха, регулирующий кран, воздуходувку с электродвигателем, инжекционный смеситель с встроенным в него пропорционирующим клапаном, импульсную трубку и горелку.

Воздуходувка, забирая воздух из окружающей среды, подает его в инжекционный смеситель. За счет разрежения, создаваемого воздухом, в смеситель подсасывается газ и смешивается с воздухом. Готовая газовоздушная смесь поступает в горелку. Регулирование и установка соотношения газа и воздуха производится при помощи клапана, а регулирование производительности установки краном 6 [2]
Недостатком известного устройства является:
1. Конструкция сложна в изготовлении и неудобна в эксплуатации, требует дополнительных энергозатрат, так как давление инжектируемой среды должно быть высоким и практически близким и равным давлению инжектирующей рабочей среды в связи с высоким перепадом давления (значительное гидравлическое сопротивление) на пропорционирующей устройстве инжектора.

2. Конструктивные особенности пропорционирующего устройства не обеспечивают тонкого регулирования и не позволяют иметь широкие пределы регулирования соотношения "газ воздух" (1-2, 5-6).

3. Практически не поддается автоматизации, так как пропорционирующее устройство имеет две степени свободы (вращается как вокруг собственной оси, так и имеет возвратно-поступательное движение в вертикальной плоскости).

Сущность изобретения заключается в том, что в установке регулирования соотношения компонентов защитной атмосферы, содержащей трубопровод рабочей среды с газодувкой и регулирующим краном, инжектор с нагнетательным коллектором и трубопровод инжектируемой среды, согласно изобретению, на трубопроводе инжектируемой среды дополнительно установлен дроссельный клапан, а нагнетательный коллектор инжектора соединен линией с регулирующим клапаном с трубопроводом инжектируемой среды перед входом дроссельного клапана.

Технический эффект от применения установки заключается в расширении диапазона регулирования компонентов защитной атмосферы в печи, в результате чего повышается качество поверхности и магнитные свойства отжигаемой электротехнической стали. Кроме того, гибкость регулирования в любой период отжига не требует переналадки установки.

Дополнительная установка дроссельного клапана на трубопроводе инжектируемой среды обеспечивает тонкую регулировку расхода среды (например, азота) и, вследствие этого, позволяет получить на выходе из инжектора заданное содержание другого компонента (например, водорода).

Линия соединения трубопровода инжектируемой среды с нагнетательным коллектором инжектора и установка на ней регулирующего клапана позволяет в сочетании с дроссельным клапаном регулировать содержание азота в смеси в нагнетательном коллекторе в соотношении 15:1 (или от 95% до 5%), сокращая при этом подачу водорода, и обеспечить заданный расход азото-водородной смеси после инжектора.

На чертеже изображена технологическая схема установки регулирования соотношения компонентов защитной атмосферы.

Установка имеет трубопровод 1 рабочей (инжектирующей) среды с газодувкой 2 и регулирующим краном 3, инжектор 4 с нагнетательным коллектором 5, трубопровод 6 инжектируемой среды, на котором дополнительно установлен дроссельный клапан 7. Нагнетательный коллектор 5 инжектора 4 соединен линией 8 с регулирующим клапаном 9 с трубопроводом инжектируемой среды 6 перед входом дроссельного клапана 7.

Установка работает следующим образом.

Рабочая среда (например, водород), взятая из цехового коллектора и скомпримированная газодувкой 2, подается в инжектор 4, например, с давлением 10-20 кПа.

Энергией струи инжектирующего водорода в инжектор 4 подсасывается инжектируемая среда (например, азот). Регулирующий кран 3 и дроссельный клапан 7 при этом открыты, а регулирующий клапан 9 закрыт. В нагнетательный коллектор 5 поступает азото-водородная смесь с содержанием водорода от 50% до 70% при заданной производительности установки и рабочем давлении в печи.

Регулирование содержания водорода от 50% до 70% в смеси после инжектора 4 осуществляется автоматически за счет изменения давления водорода регулирующим краном 3.

Дальнейшее увеличение содержания водорода от 70% до 95% осуществляется автоматически за счет изодромного сокращения расхода азота, поступающего в инжектор 4 через дроссельный клапан 7, который автоматически прикрывается и, тем самым, сокращает подачу азота в инжектор 4, обеспечивая повышение содержания водорода в азото-водородной смеси до 95%
Регулирование содержания водорода от 50% до 5% осуществляют регулирующим краном 3, который автоматически прикрывается, а открывается регулирующий клапан 9 на линии 8 и в сочетании с дроссельным клапаном 7 на трубопроводе 6 обеспечивают увеличение содержания азота в нагнетательном коллекторе 5.

При этом, насколько сокращается расход водорода, настолько увеличивается расход азота через регулирующий клапан 9. Таким образом, содержание водорода в смеси после инжектора 4 сокращается до 5% а содержание азота соответственно увеличивается до 95% за счет его поступления как через дроссельный клапан 7, так и через регулирующий клапан 9, тем самым обеспечивается заданная производительность установки и заданное содержание азота в смеси.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет расширить диапазон регулирования соотношения компонентов защитной атмосферы в печи от 5% до 95% как по водороду, так и по азоту; обеспечивает гибкость регулирования состава атмосферы в любой период работы печи без переналадки системы в процессе отжига.

В результате тонкого регулирования состава компонентов в азото-водородной смеси повышаются магнитные свойства и качество поверхности электротехнической стали при отжиге в колпаковых печах.

Изобретение относится к химикотермической обработке стали и предназначено для применения в электропечах с контролируемой защитной атмосферой, например, в колпаковых печах высокотемпературного отжига электротехнической стали в азотоводородной атмосфере. Сущность: установка содержит трубопровод рабочей среды с газодувкой и регулирующим краном, инжектор с нагнетательным коллектором и трубопровод инжектируемой среды, на котором дополнительно установлен дроссельный клапан. Нагнетательный коллектор инжектора соединен линией с регулирующим клапаном с трубопроводом инжектируемой среды перед входом дроссельного клапана. Технический результат - изобретение позволяет расширить диапазон регулирования соотношения компонентов защитной атмосферы в печи от 5% до 95% как по водороду, так и по азоту; обеспечивает гибкость регулирования в любой период работы печи без переналадки системы; тонкое регулирование состава компонентов в азотоводородной смеси повышает магнитные свойства и качество поверхности электротехнической стали.

Система регулирования защитной атмосферы печи, содержащая газодувку с трубопроводом рабочей среды и регулирующим клапаном, трубопровод инжектируемой среды и инжектор с нагнетательным коллектором, соединенным с печью, отличающаяся тем, что система снабжена установленным на трубопроводе инжектируемой среды дроссельным клапаном, нагнетательный коллектор инжектора соединен посредством линии трубопровода с регулирующим клапаном и с трубопроводом инжектирующей среды перед входом дроссельного клапана.