Колпак ускоренного охлаждения Советский патент 1985 года по МПК C21D9/673 

(Л

С

КОЛПАК УСКОРЕННОГО ОХЛАЖДЕНИЯ преимущественно стопы рулонов, содержащий цилиндрический стакан с центральным отверстием в днище и осевой вентилятор, установленный в центрапьном отверстии днища, о т . личающй.йся тем, что, с целью повмвения производительности, в днище стакана равномерно по всей его ш1О1{ади вьтолмены отверстия с суммарной ппсячадью 0,325-0,425 от площади днища. .

Э

:п

О Изобретанис oTifocnrcH к черной металлургии, в частности к листопрокат 1с)му проияБодстну, и совершенствует конструкщтю колпаковой печи отжига холоднокатаной полосовой стали. Известна конструкцня колпака уско ренного охлаждения, содержащая цилиндрический стакан, в днище которого установлены сопла для подачи йоды или водопоздушные форсунки Л Однако использование данной конструкпии приводит к короблению и выходу из строя муфелей колпаковых печей, а также к попаданию влаги в подмуфельное пространство через песочный затвор. Наиболее близким по технической су1 ;ности к изобретению является конструкция колпака ускоренного охлаждения, содержащая цилиндрический стакан, выполненный из листового железа, толп1;иной 3-5 мм, В днище стакана, в центральном отверстии установлена воронка с осевым вентилятором. Охлаждение стопы в такой конструкции колпака осуществляют cлeдy oF и f образом. После нагрева сто пы рулонов до температуры рекристаллизации например 690-70С°С, и соответствую1(ей выдержки нагревательный колпак снимают и осу1цесгвляют .охлаждение стопы под муфелем. Через 2-4 ч после начала охлаждения муфель накрывают колпаком ускоренного охлажде ния с зазором как по высоте, так и по сечению, и включшот осевой вентилятор. В результате вращения рабочег колеса вентилятора в районе централь ного отверстия создается разрежение Под действием перепада давлений между низом и верхом по высоте стопы в кольцевой зазор между муфелем и колпаком поступает холодный окружающий воздух. При движении по кольцевому зазору снизу вверх по высоте стопы воздух отбирает тепло от муфеля и че рез центральное отверстие в днище колпака удаляется в окружающее пространство. После охлаждения стопы ру лонов под муфелем до температуры, на пример 120-140 С по стендовой термоп ре, колцак ускоренного охлаждения снимают и распаковывают садку jY . Основным недостатком при использо вании известной конструкции стенда является низкая производительность колпака, что обусловлено низкой проПП2 изводительностью осевого вентилятора, в результате чего скорость движения воздуха по кольцевому зазору и,соответственно, передача тепла от муфеля к воздуху конвекцией недостаточно интенсивны. Так, производительность осевого вентилятора в известной конструкции колпака ускоренного охлаждения составляет не более 60-70% от проектной. Вызвано это высоким гидравлическим сопротивлением на пути горячего воздуха при .его движении через центральное отверстие и воронку в окружающее пространство, так как в воронке установлен двигатель вентилятора с защитным кожухо.м, при ударе о который потоков горячего воздуха теряется их динамический напор, т.е. увеличивается гидравлическое сопротивление сети и снижается производительность осевого вентилятора. Цель изобретения - повьшюние производительности.Поставленная цель достигается тем, что в колпаке ускоренного охлаждения преиму1чественно стопы рулонов, содержащем цилиндрический стакан с центральным отверстием в днище и осевой вентилятор, установленный в центральном отверстии днища, в днище стакана равномерно по всей его площади выполнены отверстия с суммарной площадью 0,325-0,425 от площади днища. Расход воздуха в кольцевом зазоре между муфелем и колпаком, определяющий эффективность процесса охлаждения, последовательно возрастает в интервале отношений от О до 0,425. Оптимальньй интервал 0,325-0,425 в части нижней границы (0,325) был выбран исходя из того, что в этом интервале, начиная с соотношения, равного 0,325, максимальный расход воздуха через кольцевой зазор 2021 тыс.м/ч. При этом, если в интервале 0,275-0,325 на каждые 0,001 увеличения соотношения средний расход воздуха возрастает на 50 м/ч, то в интервале соотношений начиная с 0,325 он в 5 раз меньше, т.е. со- ставляет не более 10 м/ч и стабилизируется расход электроэнергии на питание вентилятора. В дальнейшем, при повьииении соотношения с 0,425 до 0,426 расход воздуха через кольцевой зазор снижается и начинает-, ся циркуляция воздуха через отверстия в днище колпака. Это приводит повышенному расходу электроэнергии на работу осевого вентилятора без повьшения производительности процес са охлаждения. Характер изменения расхода воздуха через кольцевой зазор и потреб ляемая мощность вентилятора в приграничны ; к оптимальному соотношению областях приведен в таблице. Так, например, при увеличении соотношения до 0,426 расход воздуха через кольцевой зазор снижается при мерно на 300 , потребляемая мощ ность возрастает на 3-5%, так как расход воздуха через отверстия в д ще колпака составляет не менее 500 .ч. На Лиг.1 представлен колпак уско репного охлаждений, обр{ий вид, на фиг.2 и 3 - кривые нагрева и охлаждения. Предлагаемая конструкция колпака ускоренного охлаждения состоит из цилиндрического стакана 1, выполнен ного из листового металла (стали) толщиной 3-5 мм, в днище 2 которого выполнено центральное отверстие 3. В центральном отверстии 3 установле на воронка А с вентилятором 5. Равномерно, по всей площади днища 2 выполнены отверстия 6, суммарная которых составляет 0,3250,425 от площади днища. Колпак уско ренного охлаждения опирается на опо ры (не показаны). ОхлаАдение стопы рулонов с использованием предлагаемой конструкции муфеля осуществляют следующим образом. .- После нагрева стопы рулонов до температуры рекрксталлиэагщи и соответствующей выдержки снимают нагревательный колпак и осуществляют процесс охлаждения. Через 2-4 ч охлаждения стопы рулонов.под муфелем (показан пунктиром) устанавливают колпак ускоренного охлаждения и включает осевой вентилятор 5. При вращении его рабочего колеса в районе центрального отверстия 3 создается разрежение. Под действием перепада давлений холодньй окружающий воздух просасывается снизу вверх (п казано стрелками) по высоте стопы по кольцевому зазору между муфелем и стаканом 1 колиака. При движении ПО кольцевому зазору воздух, омывая муфель, отбирает от него тепло и удаляется частично через отверстия 6 в днт1ще 2, а частично через циркуляционное отверстие 3 и далее через воронку 4 в окрлгжающее пространство. После охлаждения стопы рулонов до температуры, например 120-140 С по стендовой термопаре выключают осевой вентилятор 5, снимают колпак ускоренного охлаждения и распаковьгаают стопу рулонов. Повышение эффективности охлаждения стопы рулонов с использованием предлагаемой конструкции колпака ускоренного охлаждения по сравнению с известной достигают в результате повышения производительности осевого вентилятора. В свою очередь это приводит к увеличению скорости движения воздуха по кольцевому зазору между муфелем и стаканом колпака, т.е. приводит к увеличению коэффициента теплоотдачи от муфеля к воздуху. Повышение производительности вентилятора происходит в результате снижения гидравлического сопротивления сети в районе выхода горячего воздуха в окружающее пространство. Снижение гидравлического сопротивления достигается за счет выполне}1Йя в днище стакана отверстий, в результате чего часть горячего воздуха удаляется через них, а часть через центральное отверстие и воронку. Увеличение проходного сечения для выхода горячего воздуха в окружающее пространство позволяет снизить в этих сечениях его скорость, т.е. гидравлическое сопротивление сети на этом участке. Предлагаемую конструкцию ускоренного охлаждения опробовали в промьшгленных условиях. В днище колпака известной конструкции диаметром 2800мм мощностью осевого вентилятора 4 кВт и проектной производительностью 19-22 тыс.м/ч по всей его поверхности равномерно выполняют 130 отверстий диаметром 150 мм. При этом отношение суммарной площади отверстий к площади днища составляет 0,375. После чего форм1фук т и отжигат стопу из трех рулонов стали 08ПС бщей массой 75 т при , сниают нагревательньи колпак и через ч устднавливают колпак ускоренного о; ла ;ж:дения. Стопу охлаждают 5 до 140 С по стандартной термопаре Проведение аэродинамических исследований показьгоает, что разрежение в кольцевом зазоре составляет порядка 2,9-0,3 мм вод.ст., т.е. производительность осевого вентилятора ;находится на уровне 20-20,3 тыс.м/ч Кривые, представленные на фиг.2 и 3 показывают, что использование предлагаемой конструкции колпака ускоренного охлаждения за счет увеличения количества воздуха, просасываемого по кольцевому зазору, на 3035% по сравнению с известной конструкцией позволяет сократить ;щитель ность охлаждения на 2 ч, т.е. повы0сить производительность процесса охлаждения на 3,3%, а производительность печи по стенду примерно на 2%. С повышением производительности агрегатов, в частности колпаковых печей, экономия достигается за счет сокращения условно-постоянной частк расходов по переделу. Так, с повыюо нием производительности стенда на 2%, т.е. в 1,02 раза, условно-пост янные расходы снизятся на 0,13 р./т При годовом объеме производства 1 млн т экономический эффект от применения предлагаемой конструкт составит 130 тыс. руб.

ФигА