КОНВЕКТОРНОЕ КОЛЬЦО Российский патент 2002 года по МПК C21D9/673 

Изобретение относится к устройствам для термической обработки черных и цветных металлов, а именно к отжигу рулонов проката в колпаковых печах.

Известна конвекторная плита в виде кольца для отжига рулонов, содержащая промежуточный диск с центральным отверстием и изогнутые опорные ребра, при этом опорные ребра образуют циркуляционные каналы от периферии кольца до центрального отверстия и расположены так, что ширина опорных ребер равна ширине образуемых ими циркуляционных каналов и опорные ребра на одной стороне кольца соответствуют циркуляционным каналам на противоположной стороне кольца (патент США 3386721).

Недостатками известной конвекторной плиты являются сложность в изготовлении, низкая эксплуатационная стойкость, так как опорные ребра с одной стороны конвекторной плиты соответствуют циркуляционным каналам на противоположной стороне плиты. Кроме того, известная конвекторная плита исключает возможность перераспределения циркуляционных потоков защитной среды под муфелем колпаковой печи по высоте стопы отжигаемых рулонов для достижения равномерного прогрева одновременно верхних и нижних рулонов.

Наиболее близким аналогом является конвекторное кольцо для отжига рулонов, содержащее диск и радиальные опорные ребра, образующие циркуляционные каналы от периферии кольца до центрального отверстия, при этом ребра выполнены в виде П-образных полок, расположенных с обеих сторон диска в шахматном порядке, в опорных ребрах выполнены отверстия, расположенные на участке (0,45-0,50) - (0,70-0,75) радиуса кольца, на диске выполнены кольцевые гофры соответственно на тех же участках конвекторного кольца (авт. св. СССР 1325095).

Недостатком ближайшего аналога является сложность в изготовлении, низкая эксплуатационная стойкость из-за смятия П-образных полок и невозможность перераспределения циркуляционных потоков защитной среды под муфелем колпаковой печи по высоте стопы отжигаемых рулонов для достижения равномерного прогрева одновременно верхних и нижних рулонов. Последнее обуславливает существенное отставание во времени прогрева нижнего рулона стопы и, как следствие, низкую производительность колпаковой печи, высокие удельные затраты энергоносителей, низкую рентабельность производства.

Технической задачей предлагаемого изобретения является перераспределение циркуляционных потоков защитной среды под муфелем колпаковой печи по высоте стопы отжигаемых рулонов для достижения равномерного прогрева одновременно верхних и нижних рулонов, повышение за счет этого производительности колпаковой печи, снижение расхода энергоносителей и экономию материальных затрат за счет повышения эксплуатационной стойкости конверторных колец, в конечном счете повышение рентабельности.

Техническая задача достигается тем, что в конвекторном кольце, содержащем диск с центральным отверстием и опорными ребрами, образующими циркуляционные каналы от периферии конца до центрального отверстия, диаметр центрального отверстия составляет 0,35-0,40 внутреннего диаметра отжигаемого рулона, при этом длина опорных ребер со стороны центрального отверстия ограничена окружностью диаметром 0,92-0,96 от внутреннего диаметра отжигаемого рулона.

Перераспределение потоков циркулирующей под муфелем защитной среды достигается установкой предлагаемого конвекторного кольца под верхним рулоном стопы, состоящей из 3-5 рулонов, при этом ускоряется прогрев отстающего нижнего рулона стопы.

Диаметр центрального отверстия опорного диска предлагаемого конверторного кольца составляет 0,35-0,40 внутреннего диаметра отжигаемых рулонов. При изменении этой величины до значения менее 0,35 будет происходить чрезмерное диафрагмирование потока защитной среды, проходящей через осевую полость стопы рулонов, что приведет к отставанию прогрева верхнего рулона стопы и снижению производительности процесса отжига. При увеличении этого соотношения более 0,40 происходит снижение эффективности перераспределения потока защитной среды и ускорение прогрева нижнего рулона будет недостаточно эффективным.

Длина опорных ребер со стороны центрального отверстия ограничена окружностью диаметром 0,92-0,96 от внутреннего диаметра отжигаемого рулона. При увеличении этого соотношения более 0,96 возникает вероятность сползания внутренних витков рулонов и перекрытия циркуляционных каналов конвекторного кольца, что не обеспечивает равномерный прогрев верхних и нижних рулонов. Уменьшение этой величины менее 0,92 приведет к увеличению длины опорного ребра, в результате свес ребер за пределы внутреннего диаметра отжигаемого рулона увеличится и неизбежно повысится вероятность потери формы конвекторного кольца из-за тепловой деформации, что не позволит выполнить техническую задачу изобретения.

На фиг. 1 показано конвекторное кольцо, вид сверху; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1. Конвекторное кольцо содержит диск 1 с центральным отверстием 2, опорные ребра 3, расположенные симметрично с обеих сторон диска 1 и представляющие собой сегменты, приваренные к диску 1. За пределами диска 1 между верхними и нижними опорными ребрами 3 расположены малые сегменты 4 (фиг. 2), придающие жесткость периферийной части конвекторного кольца. Опорные ребра 3 образуют открытые радиальные каналы 5 для прохождения защитной среды.

Конвекторное кольцо работает следующим образом (для стадии нагрева).

Через каналы 5, образуемые опорными ребрами 3 и торцами двух рулонов (верхним и нижним), в направлении от периферии к центру нагнетается защитная среда - теплоноситель. Защитная среда нагревается за счет излучения и конвекции, так как применяется циркуляция защитной среды, от стенок муфеля. При прохождении защитной среды по каналам 5 происходит турбулизация потока за счет неровностей, образованных витками смотанных рулонов со стороны торцов. Турбулизированный поток защитной среды передает тепло опорным ребрам 3 и торцам рулонов. Опорные ребра 3 передают тепло торцам рулонов теплопроводностью. На стадии охлаждения (нагревательный колпак снят) конвекторное кольцо работает следующим образом. Турбулизированный поток защитной среды, проходящий через каналы 5, образованный ребрами 3 и торцами двух рулонов, в направлении от периферии к центру за счет конвекции, воспринимает тепло от нагретых рулонов и конвекторных колец и отдает тепло охлаждаемому внешней средой муфелю. Опорные ребра 3 воспринимают тепло от торцов нагретых рулонов теплопроводностью и отдают тепло циркулирующей вдоль опорных ребер защитной среде, которая отдает тепло охлаждаемому внешней средой муфелю.

Изобретение относится к устройству для термической обработки черных и цветных металлов, а именно к отжигу рулонов проката в колпаковых печах. Техническим результатом изобретения является повышение производительности колпаковых печей, а также экономия энергоносителей, повышение стойкости конвекторных колец. Конвекторное кольцо для отжига рулонов металла содержит диск с центральным отверстием и опорные ребра, образующие циркуляционные каналы от периферии кольца до центрального отверстия, при этом диаметр центрального отверстия составляет 0,35-0,40 внутреннего диаметра отжигаемого рулона, а длина опорных ребер со стороны центрального отверстия ограничена окружностью диаметром 0,92-0,96 от внутреннего диаметра отжигаемого рулона. Конвекторное кольцо установлено под верхним рулоном. 3 ил.

Конвекторное кольцо, содержащее диск с центральным отверстием и опорными ребрами, образующими циркуляционные каналы от периферии кольца до центрального отверстия, отличающееся тем, что диаметр центрального отверстия составляет 0,35-0,40 внутреннего диаметра отжигаемого рулона, при этом длина опорных ребер со стороны центрального отверстия ограничена окружностью диаметром 0,92-0,96 от внутреннего диаметра отжигаемого рулона, при этом конвекторное кольцо установлено под верхним рулоном.