Устройство конвективного охлаждения протяжной печи Советский патент 1990 года по МПК C21D1/767 

Изобретение относится к термообработке тонколистового металла в защитной газовой среде и может быть использовано в агрегатах непрерывного действия для термической и термохимической обработки полосового металла.

Цель изобретения - повышение надежности за счет предотвращения подсосов окружающего воздуха в рабочее пространство печи.

На фиг.1 представлено устройство, общий вид; на фиг.2 - узел I на фиг.1

Внутри камеры протяжной печи 1 в вертикальной плоскости движется обрабатываемая полоса 2. Но обе стороны от полосы расположены напорные короба 3 с сопловыми отверстиями 4. На всасыва 5щем отверстии циркуляционного вентилятора 5 соосно закреплен кольцевой коллектор 6, имеющий внешнюю 7 и внутреннюю 8 поверхности.

которые образуют кольцевую полость. Кольцевая полость коллектора с помощью трубопровода 9 и дроссельного органа 10 соединена с напорным коро- , бом. На торцовой.части коллектора размещено кольцевое щелевое сопло 11, направленное под углом 10-30® к смежной с ним стенке печного агрегата Одна из образующих 12 щелевого JQ сопла выполнена в виде криволинейной поверхности. Щелевое сопло располо жено на расстояний от стенки печи внутрь печного объема, равном 0,2- Э,4 диаметра всасывающего отверстия 15 вентилятора На внешней стенке кольцевого коллектора на участке, прилегающем к крепежному фланцу 13 со стороны рабочего пространства печи, размещены отверстия 14. На входной 20 части кольцевого коллектора закреплена спрямляющая решетка 15. Циркуляционный вентилятор приводится во вращение электродвигателем 16. Вход холодильника 17 по газовому тракту 25 через компенсатор 18 соединен с выхлопом вентилятора, а его выход - через подводящий канал 19 с напорными коробами.

1

Предлагаемое устройство работает

следующим образом.

Защитный газ посредством циркуляционного .вентилятора 5 нагнетается в холодильник 17, охлаждается в нем, а затем через подводящий канал 19 поступает в напорные короба 3, откуда в В1зде струйных течений, вытекающих из отверстий 4, обдувает обрабатываемую полосу 3, обеспечивая отвод Q тепла от металла. Нагретый поток защитного газа по камере печи 1 направляется в сторону всасывающего окна кольцевого коллектора 6. Попа- дая в зону действия полого конусо- д образного струйного течения, формируемого на выходе кольцевого щелевого Ьопла 11, всасываемый поток защитного газа надежно экранируется от поверхности прилегающих стенок камеры протяжной печи 1 и находящихся в этом районе конструктивных элементов (роликов, сварных швов, датчиков и другой арматуры). По мере движения газа внутри полого конусо- образнаго струйного течения по направлению к образующей 12 щелевого сопла 11 за счет -сужения скорость всасываемого потока значительно воз30

5

Q д

0

растает с одновременным уменьшением внутри него статического давления до отрицательных значений ( относительно величины атмосферного давления воздуха), т.е. до появления области разрежения.

Угол наклона кольцевого щелевого сопла 10-30 к смежной с ним стенке печного агрегата выбран из условия формирования на выходе щелевого сопла полого конусообразного струйного течения газа с центральным углом раскрытия (угол между линиями, проходящих через точки с максимальными значениями скоростей, в расходящихся струйных течениях в плоскости, лежащей на высоте полого конусообразного струйного течения), равным 120-160 , обеспечивающее наилучшие условия дня плавного безударного су кения потока и локализации области разрежения защитного газа на всасывающем отверстии кольцевого коллектора Уменьшение угла наклона щелевого сопла относительно смежных с ним стенок печи (менее Ю) приводит к снижению толщины газов.ого объема между полым конусообразным струйным течением и плоскостью стенок печи, что способствует неоправданному увеличению скоростей в пристенном слое, прилипанию струйного течения к стенкам печи за счет его расширения и образованию на прилегающих поверхностях области разрежения. Ввиду наличия на стенках печи микротрещин возможен подсос воздуха из атмосферы и в результате не повышается надежность

Увеличение угла наклона кольцевого щелевого сопла относительно смежных с ним стенок (более 30 ) приводит к тому, что на его выходе формируется полое конусообразное струйное течение газа с центральным углом раскрытия менее 120°о В результате этого увеличивается высота полого конусообразного струйного течения, а значит возрастает и протяженность области разрежения всасываемого защитного газа в осевом направлении кольцевого коллектора, заключенная внутри этого полого конусообразного струйного течения Так как ширина рабочего пространства печи в большинстве современных печей не превы шает.4-5 диаметров всасывающего отверстия вентилятора, то не исключается возможность взаимодействия области разрежения с противоположной стенкой печной камеры имеющей NMKP трещины. Кроме того, при указанных углах наклона щелевого сопла значительно возрастают гидравлические потери на всасывающей части вентилятора, так как полое конусообразное струйное течение чрезмерно экранирует поверхность для всасывания печной газовой среды.

Плавно обтекая криволинейную по верхность образующей 12 кольцевого сопла 11, поток защитного газа вса- сьшается через спрямляющую решетку 15 и по внутреннему сечению кольцевого коллектора 6 поступает на вход циркуляционного вентилятора 5. Спрямлякмцая решетка 15 служит для предотвращения передачи раскручивающего импульса от вращающего колеса вентилятора газовому потоку, поступающему в решетку со стороны печного объема, что обеспечивает значительно уменьшение размеров области разрежения (за счет снижения скоростей потока на входе коллектора), и локализации ее в пределах действия полого конусообразного струйного течения. Кроме того, npi; движении всасываемого потока защитного газа через полое конусообразное струйное течение и криволинейную поверхность образующей 2 обеспечивается плавное безударное сужение газа с наименьшим гидравлическим сопротивлением. Д.чя предотвращения подсосов воздуха на участке от вентилятора 5 до камерьг печи 1, где наблюдается наибольшее разрежение, кольцевой коллектор выполнен с двумя стенками 7 и 8 с образованием кольцевой полости, в которую подается с избыточным давлением охлажденный защитный газ по перепускному трубопроводу 9 от напорного короба Зо Расход перепускаемого газа регулируется с помощью дроссельного органа 10 .в пределах 7-12% от производительности вентилятора 5 о Двигаясь по кольцевому зазору коллектора 6 между двумя стенками 7 и 8 в сторону печного объема, заищтный газ охлаждает их, . а затем вытекает в двух н аправяе- ниях: через кольцевое щелевое сопло 11 и ряд отверстий 14, размещенных на окружности внешней поверхности 7 кольцевого коллектора 6 в пропор1601144

)5

20

25

ции 3:1 соответственно от расхода газа, подаваемого на кольцевой кол лектор. Вытекая из кольцевого щеле- вого сопла 6, расположенного под углом 10-30 к смежным с ним кам печи, защитный газ образует по лое конусообразное струйное течение, внутри которого размещается спектр 10 скоростей всасываемого потока печного нагретого газа с надежной изоляцией области разрежения этого спектра от стенок агрегата. Калибр кольцевого щелевого сопла 0,02-0,04 диаметра всасывающего отверстия вентилятора выбран из условия формирования оптимального по размеру полого конусообразного струйного течения, необходимого для локализации области разрежения всасываемого газа внутри этого струйного течения на достаточном расстоянии от стенок печного агрегатао При уменьшении калибра щелевого сопла менее 0,02 диаметра всасываемого отверстия вентилятора на выходе из щелевого сопла имеет место полое конусообразное струйное течение с недостаточной кинетической энергией для локализации области разрежения 30 всасываемого потока печного газа в пределах этого полого конуса

В этом случае область разрежения соприкасается с прилегающими стенками печи, что приводит к подсосам воз- 35 духа через неплотности. При увеличении калибра кольцевого щелевого сопла более 0,04 диаметра всасьшаю- щего отверстия вентилятора наблюдается формирование чрезмерно силь- 0 ного полого конусообразного струйного течения, которое приводит к смещению спектра скоростей всасывающего потока в осевом направлении кольцевого коллектора и смыканию области 5 разрежения с противоположной стенкой рабочего объема печи. Кроме того, значительно возрастают гидравлические потери при всасывании печного зап итного газа вследспвие повышения 0 турбулентного с внутренними слоями полого конусообразного струй- Hoj o течения, движущимися в противоположном направлениио

Другая чзсть газа, поступающая в 5 кольцевой коллектор 6, вытекает через стверстил 14, попадает в зону присоединения кольii,:вого коллектора к крепежному фланцу 13, охлаждает его и по кольцевому зазору с незначительным избыточным давленнем относительно печной атмосферы подается в область печного объема, прилегающую к кольцевому коллектору 6, Распространяясь от него в радиальных направлениях, защитный газ создает зо ну с некоторым повышенным давлением (близким к печному давлению газа) и отделяет стенки,камеры печи I от действия, полого конусообразного струйного течения, предотвращая подсосы воздуха через возможные неплотности стенок печио

Установка щелевого сопла на расстоянии от стенок.печного агрегата внутрь печного объема 0,,4 всасывающего отверстия вентилятора выбрано из условия создания на прилегающих стенках печного агрегата зоны газовой среды с некоторым повышенным давлением газа, исключающей подсосы окру .;жающего воздуха через микронеплотНОСТИо

При установке кольцевого щa eвoгo сопла на расстоянии от стенки печного ,агрегата менее 0,2 диаметра всасывающего отверстия вентилятора толщина .зоны газовой среды с повышенным давлением недостаточна и полое конусообразное струйное течение смыкается с поверхностью стенок печи, что может привести к возникновению .на поверх кости стенки печи области разрежения

Установка щелевого сопла от стенок печного агрегата более 0,4 диаметра всасывающего отверстия вентилятора способствует смещению полого конусообразного струйного течения р осевом направлении от кольцевого коллектора в сторону противоположной стенки- камеры печио Это приводит к смыканию зоны разрежения всасываемого потока

со стйкками, имеющими микронеплотно- сти, возрастает также и гидросопротивление циркуляционного контура устройства из-за уменгэшения площа/щ для прохода вовнутрь полого конусообразного течения печного газа„

f

В предлагаемом устройстве предотвращаются подсосы окружающего воздуха через неплотности при незначительном гидравлическом сопротивлении на всасывающей части циркуляционного контура,

Формула изобретения

Устройство для кошзективного охлаждения протяжной печи, содержащее

циркуляционный вентилятор, всасывающий патрубок, холодильник, напорные короба с отверстиями, отличающееся тем, что, с целью повьпие- ния надежности за счет предотвраще-

ния подсосов окружающего воздуха в рабочее пространство печи, оно снабжено размещенным соосно всасывающему патрубку циркуляционного | вентилятора кольцевым коллектором, внутренний

диаметр которого равен диаметру всасывающего отверстия вентилятора, при этом кольцевая- полость этого кол- лектора соединена с напорными коробами, а торцовая часть коллектора

выполнена в виде кольцевого щелевого сопла, ширина выходного отверстия которого составляет 0,02-0,04 диаметра всасывающего отверстия вентилятора, причем на нарунсной поверхности кольцевого сопла выполнены отверстия, а внутренняя поверхность с торцовой стороны выполнена скругленной.

19

Изобретение касается термообработки тонколистового металла в защитной газовой среде. Цель изобретения - повышение надежности за счет предотвращения подсосов окружающего воздуха в рабочее пространство печи. Устройство конвективного охлаждения протяжкой печи включает циркуляционный вентилятор, всасывающий патрубок, холодильник, напорные короба с отверстиями. На всасывающем отверстии вентилятора соосно закреплен кольцевой коллектор, кольцевая полость которого соединена трубопроводом с напорными струйными коробами. На торцовой части коллектора под углом 10-30° к смежной с ним стенке печного агрегата на расстоянии от нее 0,2-0,4 диаметра всасывающего отверстия вентилятора установлено кольцевое щелевое сопло калибром 0,02-0,04 диаметра всасывающего отверстия вентилятора. Одна из образующих сопла выполнена в виде криволинейной поверхности, переходящей во внутреннюю цилиндрическую поверхность кольцевого коллектора. На внешней стенке кольцевого коллектора выполнены отверстия. Устройство обеспечивает исключение подсоса окружающего воздуха через неплотности при незначительном гидравлическом сопротивлении на всасывающей стороне циркуляционного контура. 2 ил.

Фиг. 2