Устройство охлаждения полосы в протяжной печи Советский патент 1991 года по МПК C21D1/62 

щение электродвигателем 7„ Выхлоп вентилятора через перепускной трубопровод 8 соединен через подающее окно 9 с корпусом камеры печи в ее нижней части о На трубопроводе распоожены регулирующий орган 10 и температурный компенсатор 11„ Во внутенней полости камеры охлаждения по обе стороны плоскости следования по- 10 осы по ширине камеры установлены направляющие аппараты 120 Каждый направляющий аппарат выполнен в виде перегородки 13 и примыкающего к ней конфузора -14 с прямоугольным семени- $ ем и углом раскрытия 50-80 , распооженным симметрично относительно лоскости следования обрабатываемой полосы.

Расстояние между направляющими 20 аппаратами 12 по длине камеры охлажения составляет 2-5 ширин выходного окна конфузора, а соотношение расстояния между боковыми стенками камеры и шириной выходного окна конфу- 25 зора равно 1,5-3,00

Устройство охлаждения полосы работает следующим образом

Защитный газ с выхлопа циркуляционного вентилятора 6 через перепускной трубопровод 8, подающее окно 9 нагнетается в нижнюю часть корпуса протяжной печи 1 под небольшим избыточным давлением. Направляясь вверх, защитный газ поступает на вход первого по ходу движения газа конфузора 14 о При движении защитного газа внутри- конфузора в результате сужения поперечного сечения происходит повышение скорости газового потока, о и на выходном окне конфуэора формируется настильная плоская струя газа, обдувающая обрабатываемую полосу 3 с обеих ее поверхностей. Шири30

35

на выходного окна конфузора равна проходному зазору направляющего аппарата, определяемому из условия беспрепятственного движения обрабатываемой полосы. Угол раскрытия конфузора, равный 50-80°, обеспечивает наилучшие условия для создания в камере охлаждения печи при незначительных энергозатратах плоской газовой струи защитного газа, двигающейся настильно охлаждаемой поверхности полосы 3 с необходимой скоростью. Уменьшение угла раскрытия конфузора 14 менее 50° приводит к увеличению продольных размеров направ0$

0 5

о

0

5

5

0

5

ляющих аппаратов 12, поверхность которых на значительной площади будет экранировать стенки 4 от охлаждаемой полосы 3, что снизит лучистый тепловой поток в рассматриваемой системе тел. Для компенсации этого явления потребуется увеличить конвективную составляющую теплообмена путем повышения скорости движения газового потока, т.е. за счет энергии вентилятора. В результате этого цель изобретения - повышение интенсивности охлаждения полосы при относительном снижении энергозатрат - достигнута не будет. Увеличение угла раскрытия конфузора 14 более 80° нецелесообразно, так как резко (на 20 - 30%) возрастает гидросопротивление при перетоке защитного газа через ряд последовательно установленных направляющих аппаратов 12 в камере охлаждения печи 1 из-за резкого сужения газового потока на входе и внутри направляющих аппаратовь В данном случае цель изобретения также не может быть достигнута, поскольку для преодоления повышенного гидросопротивления направляющих аппаратов необходимы дополнительные энергозатратыс При движении вдоль полосы плоской струи защитного газа .имеющей более низкую температуру, чем поверхность полосы, между ними возникает конвективный теплообмен, который носит сложный характер и складывается из двух составляющих Первая составляющая конвективного теплообмена определяется вынужденной конвекцией и связана с приданием газовой струе начальной скорости, на что затрачивается энергия циркуляционного вентилятора 6 Второй составляющей этого теплообмена является свободная конвекция, которая пропорциональна подъемной силе, возникающей в результате разности плотностей нагретых и холодных частиц потока защитного газа в непосредственной близости от поверхности полосы и окружающего объема газа. В рассматриваемом случае подъемная сила в пристенном к полосе слое совпадает по направлению с движением газового потока, в результате чего значительно (до 10-30%) повышается интенсивность теплоотдачи от поверхности полосы без использования дополнительных внешних источников энергии. Расстояние между направляющими аппаратами, равное 2-5 величинам проходного зазора направляющего аппарата, выбрано из условия организации оптимальньк по интенсивности потоков газовой среды, циркулирующих по длине печи 1, При снижении расстояния менее 2 величин проходного зазора направляющего аппарата не полностью используется возможность повышения теплоотдачи от полосы за счет свободной конвекции, так как в прилегающем к полосе пространстве не успевает сформироваться достаточный по толщине пограничный слой с более высокой температурой газа, чем в среднем объеме газа, и подъемная сила будет незначительна„ Уменьшение расстояния между направляющими аппаратами менее указанной величины приводит также к увеличению числа направляющих аппаратов, способствующих повышению гидравлического сопротивления при последовательно движении через них защитного газа по длине печи о Двигаясь далее вдоль охлаждаемой полосы, плоский поток защитного газа нагревается и за счет своей эжектнруютей способности тормозится и заполняет практически все расстояние от полосы до боковой стенки камеры охлаждения печи 1„ Достигая следующего направляющего аппарата, защитный газ делится на два потока. Часть его, равная по расходу производительности циркуляционного вентилятора 6, направляется па вход этого направляющего аппарата, вновь сужается с повышением скорости и вытекает из него в следующий участок камеры охлаждения Другая, оставшаяся часть потоки обтекает перегородки 13, примыкающие к конфузору 14, и разворачивается в противоположные стороны, образуя настильные течения вдоль поверхностных боковых водоох- лаждаемых стенок 4„ За счет уменьшения температуры газового потока в пристенном слое водоохлаждаемых поверхностей А, а следовательно, увеличения плотности газа возникает сила, направленная вниз и совпадающа с направлением основной части газа, движущегося в этом районе. Возвра- тясь к первому (со стороны выходного окна) направляющему аппарату 12, охлажденный газовый поток разворачивается на перегородках 13 и подсасывается в корень плоской струи защит2 -°

ного газа, вытекающего из выходного окна конфузора 14, охлаждая го, Угол

установки перегородок 13 относительно боковых стенок 4 выбирается из | условия обтекания потока защитного газа с минимальным гидросопротивлением и составляет 60-90°,

Таким образом, по длине камеры

охлаждения ь объемах, заключенных между соседними направляющими аппаратами, имеют место два циркулирующих потока газа,разделенных поверхностью обрабатываемой полосы и цвижушихся в противоположных направлениях с р.еа- лнзацией микротеплообменных циклов, включающих отвод тепла от полосы защитным газом и перенос его к ох- ::аждающим сгенкам печи

Соотношение расстояния между боковыми водоохлажд.земыми стенками 4 и величиной проходного зазора направляющего аппарата, равное 1,5-3, выбрано HJ условия создания благоприяткых условий для организации циркулирующего внутри этих камер потока защиты ГС гача с имап I,HO возможными скоростями, и сгпичмгаг ргпш необходимую т еплоггт-тг ; or и лосы. В заявленном днашнчинЕ ра мероъ наблюдается оптимальное соотношение потоков защитного га чл, г, .с гуилтщсго во вход- поп окно напрап ТЯННЦРГО аптрата и

обтекающего перегородки 1j с последующим ра 1} трптом на 1KU . Уменьшение величины гот ношения между боко- пыми степь. ми до величин i менее ,г от прп/v-чого затора ыправляюще- го лнпарат.ч .рпнодит к тему, что ко- лнчеетпо ч.шыгнпго г.т:п, обтекающего перегорс ль if I , | УДГ 1.;;; м. 1ЛТОЧ1Ю для гочдлшп и Kir-u-p1 f -. 1.чс нпч циркулирующего гачглип ч 1м i а , что снизит интенсивность теплообмена, и цель

изобпетения доел и; а не будет. При

увеличении ынрнны Mt y Оокопы-чи во- доохла кдагмьг-О( стонга. -LH Гюлсе 3 величин прохол ноги ас- .ра. гаправляющего аппарата 6 /r:ci иметь м i то нерацио- кальчое ра :л игепие газоиого потока л районе входного окна направляющего аппарата, laj, как рачительная часть газа разяернстся л;ч ииследующсй ре- циркуляци -. ;i неоправданно уменьшится количество caryrr iivi.i грс;:ы, поступающей на вход iianpa, ..я ;цсго аппарата, что приведет к снижсн ню скорости плоской струи, вытекаюцеЛ из него0 В результате скорость движения газового

потока будет недостаточна и интенсивность охлаждения обрабатываемой полосы уменьшится.

Таким образом, в рабочем пространстве протяжной печи по ее длине организован ряд вращающихся течений, стабильных по размеру и своему местоположению Использование в качестве дополнительной энергии движения защитного газа ,при свободной конвекции увеличивает на 5-15% интенсивность охлаждения полосы и снижает удельные энергозатраты на отвод тепла от поверхности обрабатываемой полосы. Наряду с теплообменом конвекцией в предложенном устройстве имеет место н теплоотдача от поверхности полосы водоохлаждаемым стенкам за счет излучения, особенно в начальной части камеры охлаждения печи„

После выхода струйного потока газа из последнего направляющего аппарата защитная среда отводится в отсасывающие окна 5, расположенные в верхней части печи, и поступает на всас циркуляционного вентилятора 6 для последующей подачи в рабочее пространство протяжной печиь

0

5

В результате внедрения изобретения производительность протяжной пе- чи увеличивается на 2-10% за счет интенсификации процесса охлаждения„

Формула изобретения

Устройство охлаждения полосы в - протяжной печи, содержащее камеру охлаждения с водоохлаждаемыми стенками, опорные ролики и циркултцион- ный вентилятор, отличающееся тем, что, с целью повышения интенсивности охлаждения полосы при удельном снижении энергозатрат, оно снабжено размещенными во внутренней полости камеры симметрично относительно ее оси направляющими аппаратами, каждый из которых выполнен в виде перегородки и примыкающего к ней конфузора с прямоугольным поперечным сечением и углом раскрытия 50-80°, причем расстояние между направляющими аппаратами по длине камеры охлаждения составляет 2-5 ширин выходного отверстия конфузора, а отношение расстояния между боковыми стенками камеры к шине выходного отверстия конфузора равно 1,5-3

Изобретение относится к термообработке тонколистового металла в защитной газовой среде и может быть использовано в различных агрега-ах непрерывного действия для обработки полосового мет,-ала Цель изобретеИзобретение относится к термообработке тонколистового металла в защитной газовой среде и может быть использовано в различных агрегатах непрерывного действия для обработки полосового металла, Цель изобретения - повышение интенсивности охлаждения полосы при удельном снижении энергозатрат„ На фиг о 1 представлено устройство охлаждения, продольный разрез в перпендикулярной плоскости следования полосы; на фиг. 2 - то же, в плоения - повышение интенсивности охлаждения полосы при удельном снижении энергозатрат. JTO достигается тем, что цт внутренней полоски камеры охлаждения по otij стороны плоскости следования полосы пи ее ширине установлены напрс гшчющпе аппараты, каждый из которых выполнен в виде перегороди; и примыкаюшего к ней конфу- зора с прямоугольным сеченном и углом раскрытая 50-80, расположенным симметрично относительно плоскости следоьания оОрлбэч i шаемои пс.юсы. Расстояние между щправлякизшп аппаратами по длине камеры охлаждения составляет 1-5 ширин выходного окна кснфучора, я соотношение расстояния между боковыми стенками камеры и шириной гыходного окра конфу.юр равно 1,5-30. Внедрение изобретения позволяет на 2-10% увеличить производительность протяжной печи за счет интенсификации процесса охлалления. 3 ил. кости следования полосы; на фиг. 3 - направляющие аппараты устройства в увеличенном масштабе0 Внутри многопроходной камеры охлаждения протяжной печи 1 по роликам 2 в вертикальной плоскости движется обрабатываемая полоса 3, Боковые стенки корпуса печи выполнены в виде водоохлаждаемых степок 40 В верхней части каждого прохода корпуса расположены отсасывающие окна 5, соединенные со всасом циркуляционного вентилятора 6, приводимого во вра& (Л о N СЛ -vj ьо

Г

-U

А-А

vl-jy

/

иU-±t

/

о

В- 6

1

Фиг. 2

Редактор А. Маковская

Составитель Л, Рябоконь

Техред Л. Сердюкова Корректор М. Кучерявая

Заказ 317

Тираж 397

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Фм.З

Подписное