Колпаковая печь Советский патент 1988 года по МПК F27B11/00 C21D9/00 

о оо

00

Изобретение относится к металлургической теплотехнике, в частности к колпако- вым печам для высокотемпературной термической обработки стали в рулонах, и может быть использовано в металлургической и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - плавное регулирование интенсивности процесса теплообмена в печи при нагреве и выдержке металла.

На фиг. 1 изображена колпаковая печь для термической обработки рулонов метал- ла в среде защитного газа, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Колпаковая печь состоит из нагревательного колпака 1 с электронагревательными элементами 2, стенда 3 с вертикальной подставкой 4 и выполненными в ней сквозными проемами 5. Во внутренней полой емкости подставки 4 по оси печи установлены га- зоподводящая труба 6 и побудитель 7 расхода. Последний состоит из сопла 8 для подачи рабочей среды - защитного газа, ци- линдрической трубы 9 с выполненными в ней сквозными проемами 10, заглущки 1 1, конфу- зора и смесительной камеры 12, выходного парубка 13. На подставку 4 установлена опорная плита 14 для размещения рулона 15 с крыщкой 16. Трубопровод 17 служит для отвода газа из объема печи.

Колпаковая печь для термической обработки рулонов 15 в среде защитного газа (например, водорода) работает следующим образом.

Рулон 15 устанавливают на опорную плиту 14, накрывают сверху нагревательным колпаком 1 и включают электронагревательные элементы 2. Полость под колпаком продувают азотом одновременно с нагревом до 500°С. После продувки подколпакового пространства азотом подают рабочую среду - водород - через газоподводящую трубу 6 в смесительную камеру 12 побудителя 7 расхода и далее через термообрабаты- ваемый рулон в объем печи.

Энергией струи эжектирующего водорода, подаваемого в побудитель циркуляции, из нижней зоны печи (на уровне пода стенда печи) равномерно по всему сечению объема печи через сквозные проемы 5 и 10, выполненные в полой подставке стенда и в цилиндрической трубе побудителя циркуляции, отбирается горячий газ из объема печи, который смещивается с холодным эжектирующим 1 азом и подогревает холодный газ. После этого в объем печи и на рулон поступает подогретая газовая смесь.

Полученной таким образом подогретой смеси газов побудитель циркуляции сообщает определенный запас энергии и проталкивает ее во внуреннюю полость рулона и через каналы опорной плиты в межвитковое пространство рулона. В результате рулон 15 получает тепло как с внешней стороны от разогретого колпака и д. 1я движущегося сверху вниз газа, так и с внутренней сторо

5

5

0

0

0 0

5

0

5

5

ны от горячих газов, поступающих из побудителя циркуляции.

При прохождении горячих газов между витками рулона снизу вверх в результате теплообмена температура газа падает, а температура металла возрастает.

При такой циркуляции достигается стабильное перемешивание защитного газа в объеме печи, так как горячий газ из верхней зоны направляется в нижнюю зону печи, т. е. создаются условия для достаточного теплообмена, многоразового использования и надежного контакта защитного газа с термо- обрабатываемым рулоном. Такая схема циркуляции защитного газа позволяет наиболее быстро свести к минимуму температурный перепад между верхом и низом рулона, т. е. сократить время нагрева и выдержки.

Аналогичным образом изобретение может быть использовано, на муфельных колпако- вых печах. При этом перед установкой колпака на стенд устанавливают муфель.

Выполнение подставки в виде экрана, охватывающего побудитель циркуляции, а также выполнение побудителя циркуляции с возможностью поворота относительно экрана и собственной оси обеспечивает плавное изменение сечения сквозных проемов за счет смещения проемов друг относительно друга, т. е. обеспечивается возможность изменения площади сечения проемов, соединяющих объем печи с цилиндрической трубой побудителя циркуляции. Сквозные проемы, выполненные равномерно по периметру экрана и цилиндрической части побудителя циркуляции, обеспечивают устойчивое движение защитного газа в печи сверху вниз и снизу вверх - от уровня свода колпака до основания стенда и в обратном направлении.

Выполнение газоподводящего сопла с возможностью вертикального перемещения вдоль оси струйного аппарата также обеспечивает равномерный регулируемый подсос заданного количества горячего защитного газа из объема печи в струйный аппарат.

Благодаря изменению площади сечения сквозных проемов и вертикальному перемещению газоподводящего сопла имеется возможность плавного изменения количества газа, подсасываемого в струйный аппарат, а также изменения скорости движения газа относительно садки. Изменением количества подсасываемого горячего газа регулируют температуру газа, омывающего садку, изменением скорости газа - коэффициент теплоотдачи от газа к металлу.

Таким образом, обеспечивается возможность плавного регулирования процесса теплообмена в печи и создания заданного теплового режима.

Интенсификация процесса теплообмена в печи при нагреве и выдержке металла позволяет выбрать оптимальную длительность цикла термообработки, повысить производительность печи, сократить расход энергоре

сурсов, последовательно тсрмообрабатывгнь в одной печи разные 1марки сталей с разными скоростями нагрева, выдержки и охлаждения, обеспечить гибкую работу печи в процессе одного цикла термообработки, и повы шение качества термообрабатываемого металла за счет выравнивания температуры по объему садки.

Предлагаемая колпаковая печь по сравнению с известной позволяет сократить количество водорода, подаваемого в печь, с 60 до 40 , но при этом расход водорода, циркулирующего в печи, увеличивается и составляет 120 , увеличить температуру водорода, подаваемого в печь и на рулон с 20°С (при количестве 60 MV4) до 600°С (при количестве 120 ).

В процессе проведения экспериментальных исследований по термообработ,ке рулонов на модели колпаковой печи была достигнута устойчивая циркуляция 120 м /ч водорода, подогретого до 600°С. Циркуляция обеспечивает интенсификацию процесса теплообмена. При этом время термообработки рулона, включающее нагрев и выдержку, сокращается на 7,95%.

0

5

0

Формула изобретения

Колпаковая печь, содержащая футерован ный колпак с электронагревательными элементами,стенд, подставку, опорную плиту с центральным каналом и побудитель циркуляции, установленный в основании печи в виде центрального газоподводящега сопла, смесительной камеры, конфузора и цилиндри ческой трубы с проемами по периметру, о/-- личающаяся тем, что, с целью плавного ре гулирования интенсивности процесса теплообмена в печи при нагреве и выдержке мо- талла, подставка выполнена в виде экрана, охватывающего струйный аппарат, со сквозными проемами, выполненными равномерно по периметру, площадь которых равна пло щади сквозных проемов на цилиндрической части струйного аппарата, причем проемы экрана и струйного аппарата совмещены, побудитель циркуляции выполнен с возможностью поворота относительно экрана и собственной оси, а газоподводящее сопло - с возможностью вертикального перемещения вдоль оси струйного аппарата.

Изобретение относится к колпаковым печам для нагрева рулонов из листовой стали. Цель изобретения - плавное регулирование интенсивности процесса теплообмена в печи при нагреве и выдержке металла. Сущность изобретения состоит в том, что выпонение подставки для рулонов в виде экрана, охватывающего побудитель циркуляции, со сквозными проемами равномерно по периметру, совмещенными с отверстиями в цилиндрической трубе побудителя циркуляции, выполненного с возможностью перемещения вокруг своей оси, позволяет плавно регулировать многоразовую циркуляцию защитного газа в объеме печи. Газоподво- дящее сопло побудителя циркуляции, выполненное с возможностью перемецгения вдоль оси, позволяет регулировать температуру циркулирующего защитного газа. 2 ил. S (Л

16

15

12

Ж

Фиг.1

Фи.г