ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ОТЖИГА РУЛОНОВ ТОНКОЛИСТОВОГО ПРОКАТА Российский патент 2013 года по МПК F27B11/00 C21D9/663 C21D9/673 C21D8/12 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к высокотемпературной печи для отжига рулонов тонколистового проката, содержащей печной стенд, несущее устройство, образующее опорную поверхность для соосного размещения рулона с зазором над печным стендом, защитный колпак, охватывающий соосно печной стенд с несущим устройством, подключенный к трубопроводу для подачи защитного газа и трубопроводу для отвода защитного газа и содержащий цилиндрический корпус и купол, закрывающий сверху корпус, вращающееся уплотнение между печным стендом и защитным колпаком и нагревательный колпак, охватывающий с зазором защитный колпак.

Уровень техники

Трансформаторная листовая сталь с содержанием кремния от 0,5 до 3,5 вес. % подвергается обычно по технологическим причинам высокотемпературной обработке в колпаковой печи. При этом отжигаемый материал нагревают в защитном колпаке в атмосфере защитного газа, в частности, азота и/или водорода, до 1200°C, а именно по существу посредством лучистой теплоты. При таких высоких температурах собственная прочность отжигаемого материала резко падает, вследствие чего рулоны, в которые намотана стальная лента, располагаются каждый на опорном устройстве, которое, воспринимая нагрузку, покоится на печном стенде или через него на фундаменте. Недостатком известных высокотемпературных печей такого типа является, прежде всего, то, что во время отжига единственного рулона последний, опирающийся центрально через печной стенд на несущее устройство, нагревается в своей нижней части заметно меньше, чем в своей верхней части. Из-за этого приходится продлевать процесс отжига с тем, чтобы обеспечивались магнитные свойства листовой стали по всей высоте рулона.

Если два рулона располагаются соосно друг над другом на соответствующем несущем устройстве, то необходимо иметь в виду, что нагрев верхнего рулона или верхних рулонов происходит заметно быстрее, чем нагрев нижнего рулона, который по этой причине не достигает требуемой конечной температуры и, следовательно, приобретает соответственно ухудшенные магнитные свойства. Теплоизолирующая конструкция печного стенда из огнеупорных бетонных плит вряд ли способствует улучшению в этом случае. Кроме того для отвода поданного в середину защитного колпака защитного газа проводится его герметизация посредством песочной постели, в которую защитный колпак заходит своей нижней кромкой, в результате чего защитный газ поступает через песочную постель в нагревательный колпак и затем отводится из него.

Раскрытие изобретения

В основу изобретения положена задача создания высокотемпературной печи указанного выше типа для отжига рулонов тонколистового проката, в которой отжигаемый материал может равномерно нагреваться в атмосфере защитного газа до высокой температуры обработки, необходимой для оптимального, равномерного отжига также и рулонов трансформаторной листовой стали с содержанием кремния до 3,5 вес.%.

Данная задача решается в изобретении тем, что осевой участок корпуса защитного колпака, определяемый расстоянием по высоте между опорной поверхностью несущего устройства и печным стендом, содержит поверхность, размер которой составляет, по меньшей мере, три четверти от поверхности купола.

Изобретение исходит из того, что в отжигаемый материал поступает в верхней части защитного колпака через его купол дополнительное лучистое тепло, вследствие чего в защитных колпаках при отжиге отдельного рулона последний нагревается в своей верхней части быстрее, чем в своей нижней части. При обработке на отжиг двух и более расположенных соосно друг над другом на несущем устройстве рулонов к верхнему или самому верхнему рулону поступает большее количество лучистого тепла. Для компенсации такого неодинакового поступления тепла в защитный колпак последний удлиняют, в результате чего между печным стендом и опорной поверхностью несущего устройства получают для (нижнего) рулона на этом участке удлиненного корпуса защитного колпака дополнительную излучающую поверхность, составляющую, по меньшей мере, три четверти от поверхности купола, в результате чего и в нижней части защитного колпака может подводиться к отжигаемому материалу достаточное количество тепла с тем, чтобы, по меньшей мере, частично можно было компенсировать подачу тепла в верхнюю часть защитного колпака. Таким образом, благодаря такой мере может обеспечиваться значительная равномерность нагрева отжигаемого материала до температуры обработки.

Для того чтобы излучающая поверхность, соответствующая излучающей поверхности купола, могла быть обеспечена на участке опорной поверхности несущего устройства посредством корпуса защитного колпака, поверхность участка корпуса защитного колпака, соответствующего расстоянию по высоте между опорной поверхностью и печным стендом, должна соответствовать, по меньшей мере, поверхности купола. Правда, в результате этого не учитываются потери тепла вследствие теплоотвода через печной стенд. По этой причине рекомендуется выполнить поверхность участка корпуса, соответствующего расстоянию по высоте между опорной поверхностью и печным стендом, больше поверхности купола. Увеличение на 5-20% достаточно, как правило, для покрытия тепловых потерь из-за печного стенда. Для значительного предотвращения теплоотвода через печной стенд последний может быть выполнен из минеральной ваты, которая по сравнению с традиционными огнеупорными бетонными плитами обладает значительно большим коэффициентом теплоизоляции. Однако через изготовленный из минеральной ваты печной стенд не могут передаваться значительные нагрузки. По этой причине несущее устройство проходит сквозь печной стенд из минеральной ваты и опирается для восприятия нагрузки на печной фундамент. В целях обеспечения оптимальной теплоизоляции посредством печного стенда высота состоящего из минеральной ваты печного стенда должна составлять, по меньшей мере, одну треть, предпочтительно, половину диаметра защитного колпака.

Если вращающееся уплотнение между печным стендом и защитным колпаком выполнено газопрочным и подача защитного газа производится через выходные отверстия, распределенные по периметру защитного колпака, а для отвода защитного газа предусмотрен трубопровод отработавших газов, проходящий по середине через печной стенд, то создаются особо оптимальные условия для подачи защитного газа, так как последний равномерно нагревается на наружной оболочке печного стенда и на внутренней поверхности цилиндра защитного колпака. Этот нагретый защитный газ протекает возле наружных горячих участков рулона и поступает по более холодным участкам внутри рулона в проходящий по центру через печной стенд трубопровод отработавшего газа.

Другая возможность для учета разного нагрева отжигаемого материала по высоте защитного колпака состоит в том, что к защитному колпаку подводится тепловая мощность нагревательного колпака, уменьшающаяся в зависимости от высоты, вследствие чего благодаря повышенному подводу тепла в нижней части защитного колпака обеспечивается усиленный нагрев отжигаемого материала. В нагревательных колпаках с электрическим нагревом могут быть предусмотрены для этой цели разделенные по высоте, регулируемые участки нагревательного устройства. В обогреваемом газом нагревательном колпаке горелки могут располагаться предпочтительно на участке между печным стендом и расположенной над печным стендом опорной поверхностью несущего устройства для отжигаемого материала.

Краткое описание чертежей

На чертеже предмет изобретения приведен в качестве примера.

При этом изображено:

фиг.1 - высокотемпературная печь согласно изобретению, содержащая обогреваемый газом нагревательный колпак, в схематическом продольном разрезе;

фиг.2 - высокотемпературная печь согласно изобретению, соответствующая изображению фиг.1, содержащая электрически обогреваемый нагревательный колпак.

Осуществление изобретения

Высокотемпературная печь согласно фиг.1 и 2 содержит фундамент 1 с печным стендом 2, через который пропущено несущее устройство 3 для отжигаемого материала, опирающееся на фундамент 1. Несущее устройство 3 рассчитано согласно обоим примерам выполнения на размещение двух рулонов 4, располагаемых друг над другом на опорных дисках 5. Для отжига рулонов 4 они охвачены защитным колпаком 6, корпус которого 7 герметично закрыт опорным фланцем 8 и кольцевым уплотнением от печного фундамента и печного стенда 2. Защитный газ, обычно азот и/или водород, подается по трубопроводу 10, у которого выходные отверстия 11 расположены по периметру защитного колпака 6, в результате чего защитный газ протекает между корпусом 7 и печным стендом 2 вдоль корпуса 7 в защитный колпак 6 и отводится централизованно по трубопроводу 12 отработавшего газа, пропущенному через печной стенд 2.

Нагрев отжигаемого материала производится посредством установленного нагревательного колпака 13, который согласно фиг.1 содержит распределенные по периметру горелки 14 и согласно фиг.2 электрическое нагревательное устройство, состоящее из отдельных регулируемых нагревательных участков 15. Таким образом, отжигаемый материал нагревается соответствующим нагревательным устройством нагревательного колпака 13, а именно по существу лучистым теплом, излучаемым защитным колпаком 6. При этом излучающими поверхностями защитного колпака 6 служат не только его корпус 7, но также и его купол 16, вследствие чего на участке верхнего рулона 4 нагрев этого рулона происходит также посредством поверхности купола. Для того чтобы скомпенсировать обусловленный этим обстоятельством повышенный ввод тепла в верхнюю часть защитного колпака 6, корпус 7 удлинен на участке между печным стендом 2 и опорной поверхностью 17 несущего устройства 3 для нижнего рулона 4. При этом компоновка выполнена таким образом, что расстояние h по высоте между опорной поверхностью 17 несущего устройства 3 и печным стендом 2 определяет участок корпуса защитного колпака 6, поверхность которого составляет, по меньшей мере, три четверти от поверхности купола, предпочтительно соответствует всей поверхности купола. Для учета дополнительных тепловых потерь из-за печного стенда 2 этот участок 5 поверхности корпуса может превышать поверхность купола на величину от 5 до 20%. В результате для нагрева нижнего рулона 4 будет обеспечиваться излучающая поверхность, которая находится в соответствии с излучающей поверхностью для верхнего рулона 4, что гарантирует равномерный нагрев обоих рулонов 4 с достижением преимущества, заключающегося в соответствии между собой свойств материала, полученных обжигом. Для предупреждения отвода тепла через печной стенд 2 последний может быть изготовлен из минеральной ваты с хорошими теплоизоляционными свойствами, а именно с высотой, соответствующей, по меньшей мере, одной трети диаметра корпуса 7 защитного колпака 6. Изготовленный из минеральной ваты печной стенд 2 является правда не пригодным для передачи обусловленных отжигаемым материалом нагрузок на печной фундамент 1, вследствие чего несущее устройство 3 для рулонов 4 размещается на печном фундаменте 1.

Для поддержания равномерности нагрева рулонов 4 к защитному колпаку 6 может подводиться разная тепловая мощность в зависимости от высоты. Для этой цели горелки 14 для газового нагрева согласно фиг.1 расположены под опорной поверхностью 17 для нижнего рулона 4. Согласно фиг.2 отдельные участки 15 электрического нагревательного устройства могут регулироваться, в результате чего при необходимости могут обеспечиваться разные показатели тепловой мощности в зависимости от высоты путем отключения или регулировки на понижение отдельных участков.

Само собой разумеется, что изобретение не ограничивается приведенными примерами своего выполнения. Так, например, высокотемпературная печь может быть сконструирована в расчете на нагрев только одного рулона 4 или же более двух рулонов 4. В случае нагрева только отдельного рулона 4 расстояние h по высоте между опорной поверхностью 17 несущего устройства 3 и печным стендом 2, выбираемое в зависимости от площади поверхности купола, исключает неравномерность нагрева рулона 4 по высоте.

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения равномерности нагрева отжигаемого материала высокотемпературная печь для отжига рулонов (4) содержит печной стенд (2), несущее устройство (3), образующее опорную поверхность (17) для соосного размещения рулона (4) над печным стендом (2) с зазором, защитный колпак (6), соосно охватывающий печной стенд (2) с несущим устройством (3), подключенный к трубопроводу (10) для подачи защитного газа и к трубопроводу для отвода защитного газа, содержащий цилиндрический корпус (7) и закрывающий сверху корпус (7) купол (16), вращающееся уплотнение (9) между печным стендом (2) и защитным колпаком (6), а также нагревательный колпак (13), охватывающий с зазором защитный колпак (6), при этом осевой участок корпуса защитного колпака (6), определяемый расстоянием (h) по высоте между опорной поверхностью (17) несущего устройства (3) и печным стендом (2), содержит поверхность, которая составляет, по меньшей мере, три четверти от поверхности купола. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Высокотемпературная печь для отжига рулонов (4) тонколистового проката, содержащая печной стенд (2), несущее устройство (3), образующее опорную поверхность (17) для соосного размещения рулона (4) над печным стендом (2) с зазором, защитный колпак (6), соосно охватывающий печной стенд (2) с несущим устройством (3), подключенный к трубопроводу (10) для подачи защитного газа и к трубопроводу (12) для отвода защитного газа, содержащий цилиндрический корпус (7) и закрывающий сверху корпус (7) купол (16), вращающееся уплотнение (9) между печным стендом (2) и защитным колпаком (6), а также нагревательный колпак (13), охватывающий с зазором защитный колпак (6), отличающаяся тем, что осевой участок корпуса защитного колпака (6), определяемый расстоянием (h) по высоте между опорной поверхностью (17) несущего устройства (3) и печным стендом (2), имеет поверхность, составляющую, по меньшей мере, три четверти от поверхности купола (16).

2. Высокотемпературная печь по п.1, отличающаяся тем, что поверхность участка корпуса, соответствующего расстоянию (h) по высоте между опорной поверхностью (17) и печным стендом (2), соответствует, по меньшей мере, поверхности купола (16).

3. Высокотемпературная печь по п.1 или 2, отличающаяся тем, что поверхность участка корпуса, соответствующего расстоянию (h) по высоте между опорной поверхностью (17) и печным стендом (2), превышает поверхность купола (16) на величину от 5 до 20%.

4. Высокотемпературная печь по п 1, отличающаяся тем, что печной стенд (2) выполнен из минеральной ваты, при этом несущее устройство (3) проходит через печной стенд (2) и опирается на печной фундамент (1).

5. Высокотемпературная печь по п.4, отличающаяся тем, что высота выполненного из минеральной ваты печного стенда (2) составляет, по меньшей мере, одну треть, предпочтительно половину, диаметра защитного колпака (6).

6. Высокотемпературная печь по п.1, отличающаяся тем, что вращающееся уплотнение (9) между печным стендом (2) и защитным колпаком (6) выполнено герметичным, при этом трубопровод (10) для подачи защитного газа содержит распределенные по периметру защитного колпака (6) выходные отверстия (11), причем для отвода отработавшего защитного газа предусмотрен трубопровод (12), проходящий по центру через печной стенд (2).

7. Высокотемпературная печь по п.1, отличающаяся тем, что защитный колпак (6) выполнен с возможностью подвода тепловой мощности от нагревательного колпака (13), убывающей в зависимости от высоты.