Способ утилизации защитного газа при термообработке металла в отделении колпаковых печей Советский патент 1989 года по МПК F27D17/00 C21D1/76 

Изобретение относится к способам утилизации защитного газа, в частности к использованию печного водорода, отходящего от колпаковых печей при высокотемпературном отжиге электротехнических сталей, и может быть применено в металлургической и машиностроительной промыштенности.

Цель изобретения - экономия энергоресурсов.

Нагрев последукхцей колпаковой печи начинают при достижении печью, из которой отбирают отработанный водород, температуры . Это совмещение обеспечивает отбор печного водорода, не имеющего вредных примесей; использование максимального количества ( м /ч) печного водорода, отбираемого из печи, в течение всего периода нагрева последующей

, г, t;. li геч-; 11ие максимально воз- можногг/ нремет1н ( ч), а следовательно, максимальную экономию энергоресурсов в течение одного цикла термообработки ,

При нагреве печи ниже 1050 С отбираемый neqFioH водород ;содержит вредные примеси (СО. СО, , СН), об- разуютциеся при разложении гидрата окиси магния и возгонке углеводород- содержащих компонентов, не удаленных с поверхности металла (полосы) при обезжиривании.

При нагреве печи вьпие 1050 С (до 1200°С) и при охлаждении от до 150 С отбираемый печной водород не содержит вредных примесей и поэтому его и:1жио повторно использовать при нагреве стали в последующей кол- паковой печи.

Отсутствие вредных примесей в указанном интервале температур объясняется полным удалением из печного объема продуктов разложения гидрата окиси магния и возгонкой углеводородов смазки, ,

При температуре ниже 150 С металл не окисляется после распаковки печи и, следовательно, отпадает необходи

мость в использовании водорода в печи,

Эта температура является оптимальной для прекращения отбора и подачи водорода и обеспечивает сокращение цикла бтжига и отсутствие окисления металла.

Защитный газ в колпаковой печи, начиная с и на период вьздержк и охлаждения до 150 С, содержит 100 об.% Н при влажности, соответ- cтвyюD eй точке росы (-20)-(-40) С. Печной газ на,выходе из такой же печи при нагреве до 1050 С содержит, об.%: СО 0,04 - 0,085; СО 0,05 - 0,65;-СН4. 0,01 - 0,095; % 0,1 - 1,0 влажность соответствует точке росы (+40) - (-20)°С; Н - остальное до 100, Поэт)му использование защитного газа (печного водорода), сбрасываемого из печи в интервале температур 1050-1200-150 С, для нагрева металла в послелу1оп1(й колпяковой печи до 200°С обеспех1ивает защиту поверхности металла от окисления,

Ko fпpeмиpoвaниe печного водорода перед по;1ач(.й в последующую печь в интервале давлений 60-150 кгс/м обеспечивает направленное движение

5

газов в колпаковой печи, надежное контактирование водорода с термооб- рабатываемым металлом и, тем самым, улучшает качество термообрабатываемо- го металла.

При давлении водорода, подаваемо- . го в печь, ниже 60 кгс/м движение газа в печи замедляется, что увеличид вает расход защитного газа на печь и уменьшает производительность печи. При давлении водорода, подаваемого в печь, вьше 150 кгс/м нарушается герметичность уплотнений по перимет5 РУ опорной части колпака, что приводит к утечке водорода из печи и необходимости увеличения его расхода на печь, к натеканию и подсосу кислорода воздуха во внутрь печи, что вызывает

0 окисление термообрабатываемого металла и образование взрывоопасной смеси внутри печи.

Добавку свежего водорода к печному водороду, додаваемому в последую5 Щую колпаковую печь, производят при н.агреве печи, начиная с температуры в ней 850 С,так как время нагрева последующей печи до 850 С практически равно времени нагрева печи, из

0 которой отбирают печной водород, от 1050 до и вьщержки при температуре 1200 С, При этом количество отбираемого печного водорода, подаваемого в последующую печь, составляет максимальное количество 60 м /ч для данного типа колпаковых печей.

Q д

0

5

В период, когда в печи, из кото- . рой отбирают печной водород, начинается охлаждение, количество отбираемого печного водорода резко сокращается, т,е. при охлаждении в печь подают 10-15 м /ч водорода. Поэтому, начиная с , в последующую кол- паковую печь для нагрева подают смесь газов, состоящую из 10-15 м /ч печного водорода и 50-45 м /ч свежего водорода.

Утилизация печного водорода обеспечит экономию энергоресурсов (электроэнергии, пара), материалов (катализатора, адсорбента, абсорбента, щелочей) и воды, необходимых для производства свежего газа.

На чертеже изображена схема для осуществления способа утилизации защитного газа.

На схеме обозначены две печи - печь 1 (предыдущая) и печь 2 (после

5

дующая), которые снабжены общим коллектором 3 подвода свежего впдорода Последний соединен с печью 1 трубопроводом 4, снабженным задвижкой 5, а с печью 2 - трубопроводом 6, снабженным задвижкой 7.

Печь 1 снабжена трубопроводом 8 для отвода водорода из объема печи - установленным на нем регулирующим клапаном 9 и задвижкой 10, а печь 2 |трубопроводом 11 для отвода водород из объема печи с установленным на нем регулирующим клапаном 12 и задвижкой 13.

Печь 1 соединена с печью 2 линией, включающей трубопровод 14 всасываний (который соединен с трубопрводом 8 между регулиругадим клапаном 9 и задвижкой 10) с установленньп-ш на нем последовательно задвижками 15 и 16, холодильником 17, тягодуть вым устройством 18 и трубопроводом 19 нагнетания, который соединен с печью 2 двумя трубопроводами нагнетания, трубопроводом 20 с установленым на нем задвижкой 21 и трубопроводом 22, с установленными на нем последовательно задвижкой 23, эжектором 24, задвижкой 25.

Трубопровод 19 нагнетания соединен с трубопроводом 26 сбросной свечи и снабжен регулирукщим клапаном 27. Эжектор 24 соединен с трубопроводом 14 всасывания между задвижками 15 и 16 трубопроводом 28 с установленным на нем задвижкой 29.

Коллектор 3 подвода свежего водо- )ода соединен с трубопроводом 14 .всасывания между задвижкой 16 и холодильником 17 трубопроводом 30 с установленной на нем задвижкой 31.

Тягодутьевое устройство 18 имеет байпасный трубопровод 32 с задвижкой 33, который соединяет трубопровод 19 нагнетания с трубопроводом 14 всасывания между задвижкой 16 и холодилником 17.

Последовательное использование тягодутьевого устройства и эжектора в стадии подачи добавочного свежего водорода позволяет использовать печной водород, и тем самым, позволяет подавать в колпаковую печь газовую смесь, состоящую из печного и свежег водорода, подогретую до 150-200°С.

Температура газовой смеси опреде- ляется по формуле

ic.

Vn

t,4

V . V -с «

соответственно Ьбъемы свежего и печного водорода, м /ч; t - соответственно темпера5

0

5

0

5

0

5

0

туры свежего и печного водорода, С.

Например, для V 50 м /ч, V

10 м /ч, t,

5

25°С. .„ имеем tff 166 С.

Предлагаемый способ реализовали на двух колпаковых печах для высокотемпературного отжига рулонов электротехнической стали в атмосфере во- дорода, установленных в листопрокатном, цехе.

Перед проведением экспериментальных исследований начало стадии нагрева последующей колпаковой печи 2 совместили с температурой 1050 С колпаковой печи 1, из которой отбирали печной водород.

В первоначальньй период на печах 1 и 2, предварительно продутых азотом, запорные устройства и клапаны закрыты, газодувка не работает.

В печь 1 после ее продувки азотом и включения электронагревателей (не показаны) из коллектора 3 через, трубопровод 4 и задвижку 5 подавали 60 м /ч свежего водорода.

По мере заполнения печи свежим водородом в ней повьшалось давление и после достижения 40 кгс/м включали в работу регулирующий клапан 9, который сбрасьшал печной водород через трубопровод 8 и задвижку 10 на дожигание.

Перед достижершем 1050°С включали электронагреватели печи 2, предварительно заполненной азотом, включали в работу Тягодутьевое ус-Рройство 18, которое работаао на себя через байпасный трубопровод 32, задвижку 33 и холодильник 17. Затем закрьшали задвижку 10, открывали задвижки 15 и 16, плавно прикрывали задвижку 33 и печной водород из печи 1 по трубопроводу 14 отбирали тягодутьевым устройством 18 и подавали с давлением 100 кгс/м по трубопроводу 19 на сбросовую свечу через регулирующий клапан 27 на дожигание.

После достижения 1050°С в печи 1 открывали задвижку 21, и печной водород из печи 1 по трубопроводу 20 с

V ; I -:rC/t П11; ;и;;1Л;) 11 |Р П. щ-:: : чр . --;l V,-i.i-Tr|i{i . ; il;14 /1/

ПРО p i;ir;iiH, ili i M. P; i; ib-i-i ni имя псчн i(. - -Mr- Пип i lp.vb M i.( ;; .icn . nu/i. i : 1 и Tuv.iir л,();:ти;кепгтя 40 КГГ/

Н --1- ;Ч -П1 и : i i Т V (И pV М 1 КЛЯИ;

1 j , сПр ) ьп чя тгеч1 г: Т ;ггм| гферу чррс:1 трупптц; 1 и чгцня кку 13 на л,пжп -и.ие,

iipn :.ч от: 6() г- . /ч ие -пктго В лдорола 1: кошлг кпВ 1 отводили п печ1 - я п . чпьл /lO ч (начиная с L i 03(П ;:ри и;11м ет1е печи 1 и .-гичивая при (4:(i; 4-iiiMit ;г;1диг, В1.1иерж1 и в печи I 71 И t () п;зл.Т1,м1 чодпчм в печь ; ,:; о -i ::м- ;Л.-1 ,

. 1 , :11 : л ь,; ,.( , Н л

(I I - , I .; ;и - t M р;-j уры 850Nj, 1;г lit:;-i - i и л pen iiv Mii 2 ОТ Р50

. ..,, ;Я л -..,-( , 1 иечь . , см.чч га ичз, CMJCTOH- I. .i I -i )П vf /ч , ninaBjj;it f -го свеж€ гп nn/v la и i l :i /4 иечног о водорода, хУгГ ира1 .)l ) | ч кочпаконо; кечи 1, иа ; 1ДЯ1Ц(-м)г:{ VFO время в стадии охлажУ У 1ПЫ ;

. i,4H iroi ii iior чедо)атёлг,но orKpi-i- I . L И на тр чи1чро1 11де iO и чач iiiLtv-ai i, : 9 и 2, (.1нали п.щи чКИ Zl i: 111. Сяелик водор|1Д яг.)Лу rb- BhiM vcTpoHiyruori 18 отсгкчл- 1:,1чи из i-- i i,L:io К .).1Де1-., ; ора ) 4t, pt 3 ); чг-ч i ;, - адви -жу jl, I iiyOo- iipoMi. ji i -, :o4;vu 4 v4ni-c 1/ и no rpy()O iiV 11 чодч 2 ичпра.ндячч в ; жектор 2, и )с от op ом свежий водород сглешииа-чся ./. печным 1 одородом печи 1 , iacacbi- :аемым эж{Ч тором через трубопровод 8 аич:- :у i9 . После эжектора о.чесь гачов температурой 1 iO-200 С (50 м /ч С1 1: жего темпр.рату- poi i 2; г с .чос ь с 10 м /ч печного р;о, ;,(ip(X4.a те -1пера ) урой 1200 - 700 г) а 1гм Г лячаг ь в iii 4 2.

В vrnT чериоч .М1нг ч почи 2 кпддер + ивадосч, ч О vrci A, а печная а.тмоефег а г боагыр.адаст, 1.:чапач(.)м 12 и, 1 дол111г; ние ,

; Bepiiit Hiin стадии нагрева .иечи 2 до Г ()(У (, т.е. тгри переводе ее в сгади: пьгц ржки. г печь 2 начи- чачи ji 1 1 I -, точтччО 60 свеже- : 1Н)иир1)да, для чего последователь- чч отк;ч-:и. 1чи чадвижку 7 па т руиопро- : -1Ч1 6 подвода свежего водорода к пе i- f .;) i - 1-1 ч|: ч. -дачу отработанного i . B iaiipoita , )bTK4M4ajTn тягоду- ii.i вое . r;ifu icTBo 1М, закрывали чад

ВИЖ1:11

1

и открыва.чи

0

Q

,

0 5

0

U

5

к .- 1 О ,

т1чо печного водорода в ;: Toi t CTajuin И иечи 2 осуп;ествляди по тру- бо;:р1:1 оду 1 1 черея регу.пирукщий кла- 12 и задвижку 13 на дожигание.

11ечно11 водород, отбираемый из печи , находящейся в эт о время . сталии охлаж дения, при проведении эксперимента в течение 50 ч (до за- Bepiueiiim стадии охлаж;1ения) сбрасывали по трубопроводу 8 через регу- ичируклци 1сдапан 9 и задвижку 10 на дожигание (этот печной водород можно использозать на колпаковых печах, ;-аходя:тнхся я это время в стадии ва- г рена) .

1Тспол1,зование предлагаемого способа обесг е ;чло получение заданных i 4ioiu;TB термообрабатываемого металла ч сокращение расхода свежего водорода ня 2780 м на печь а а 1дикл .О ч) .

о Р м уда изобретения

1 . иособ ути иза;р1И защитного газа при тер ообрабсгке металла в от- .цслонии колпаковых печей, включающий г: |бор защитного газа из колпаковой пг чи 11 процессе обработки, подачу з;ицитного г аза в пос. издуюцую печь ., пмсгстно с Jto6anKoii свежего заищтно- гп rrr-ia, (I т л и ч а ю щ и и с я , ЧТО, С иелью повышеш1я экономич- НОСТГ1, отбор отработанного защитного газа начинают при тег-шературе нагре- I .-i 105( (, и продолжают производить нго It чр - 7 епь выдержки и охлаждения дг-| , трьтературы 250-150°С, затем отбираемый зягл.итный газ комп- ремируют и с давлением 60-150 кгс/м подают в последующую колпаковую печь в период нагрева ее до 1200 С, а доОавку свежегч зап1;итного газа в эту ко, НиКовую 1гечь начинают при достиже- чнч температуры в печи , причем в качестве свежего зак итного газа используется водород,

2, Способ по п. 1, отличаю- III, IT с я тем, что в стадии подачи добавочного свежего водорода в последующую печь отобранные из печи водород и добавляемый свежий водород комиремируют посредством тягодутье- Bori:i устройства и эжектора и подают смесь, нагретую до 150-200 С,

Подвод свежего Водорода

Способ относится к утилизации защитного газа ,в частности, к использованию печного водорода, отходящего от колпаковых печей при высокотемпературном отжиге электротехнических сталей. Цель изобретения - экономия энергоресурсов. Нагрев последующей колпаковой печи начинают при достижении предыдущей печью, из которой отбирают отработанный водород, температуры 1050°С, что позволяет отбирать водород, не имеющий вредных примесей, и обеспечить повторное использование максимального количества водорода (расход водорода в процессе нагрева и выдержки максимальный) в течение всего периода нагрева последующей печи. Печной водород используется при нагреве последующей печи выше 1050°С и до 1200°С при выдержке 1200°С, а также при охлаждении вплоть до 250-150°С. При достижении температуры нагрева последующей печи 850°С начинают добавлять в нее свежий водород, поскольку предыдущая печь переходит на стадию охлаждения и снижения расхода свежего водорода. Компремирование отработанного водорода перед подачей в последующую печь до 60-150 кгс/м² обеспечивает интенсивное перемешивание и сокращение времени цикла обработки и повышение ее качества. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.