Колпаковая печь Советский патент 1991 года по МПК C21D9/673 

Изобретение относится к металлургии, а более конкретно к колпаковым печам для термообработки металла в рулонах.

Цель изобретения - ускорение процесса охлаждения садки.

На фиг. 1 изображена колпаковая печь с охлаждающей трубой, общий вид и разрез А-А; на фиг. 2 - охлаждающая труба с полым конусом; на фиг. 3 - узел I на фиг. 1 и разрез Б-Б,

Колпаковая печь (фиг. 1) состоит из стенда 1, муфеля 2 с центральной тупиковой трубой 3, установленного на стенд охлаждающей трубы 4 (фиг. 2), размещаемой внутри тупиковой трубы, опирающейся на одну из боковых образующих тупиковой трубы и клиновидное смещающее устройство 5, приваренное под отводящим патрубком 6 и

имеющее угол наклона направляющей грани к вертикальной оси трубы 40-60°.

Один из концов патрубка размещен во внутренней полости трубы, а другой выведен за пределы муфеля и соединен с по- мощью гибкого участка 7 с желобом 8, размещенным в стенде и предназначенным для отвода охлаждающей воды.

Во внутренней полости охлаждающей трубы размещен трубопровод 9 с форсункой 10. связанной с системой подачи охлаждающей воды.

В нижней части охлаждающей трубы выполнено подпружинивающее устройство 11 рессорного типа, обеспечивающее плотный контакт охлаждающей трубы с тупиковой трубой муфеля по всей их высоте. Величина свободного хода подпружинивающего устройства равна разнице диаметров тупиковой и охлаждающей труб.

Подпружинивающее устройство включается в работу только в тех случаях, когда в результате перекоса муфеля наблюдается смещение центров тяжести муфеля и охлаждающей трубы.;

Нижняя часть охлаждающей трубы герметично перекрыта большим основанием 12 полого усеченного конуса 13 (фиг. 3). Внутренняя полость конуса через отверстие в большем основании и воздуховод 14, разме- щенный во внутренней полости охлаждающей трубы параллельно ее оси, соединена с устройством принудительной подачи охлаждающего воздуха, а через отверстия 15, равномерно расположенные по длине ок- ружности его конической боковой поверхности 16, и отверстие 17 в центре усеченного основания 18 - с кольцевой полостью, образованной наружной боковой поверхностью охлаждающей трубы и внут- ренней боковой поверхностью тупиковой трубы муфеля.

Площадь проходного сечения воздухо- зода, подводящего охлаждающий воздух, составляет 1,5-2,0 суммарной площади от- верстий в сечении на выходе. Это позволяет снизить потери давления охлаждающего воздуха в системе его подвода, создать более высокое давление воздуха в полом конусе по сравнению с атмосферой кольцевого зазора с целью получения высоких скоростей истечения в кольцевой зазор охлаждающего воздуха.

С целью уменьшения неравномерности охлаждения металла по высоте стопы 19 си- стема подачи охлаждающего воздуха, включающая циркуляционный нагнетающий вентилятор, компрессор или газодувку и воздуховод, выполнена таким образом, чтобы создать двух- рехкратное превышение давления в полом конусе над атмосферным давлением, что позволит обеспечить сверхзвуковые скорости истечения охлаждающего воздуха в кольцевой зазор, образованный охлаждающей и тупиковой трубами муфеля.

Отверстия полого конуса выполнены в виде сопел Лаваля, что позволяет реализовать избыточное давление в резервуаре для достижения сверхзвуковых скоростей исте- чения охлаждающего воздуха в кольцевой зазор.

Колпаковая печь работает следующим образом.

После окончания процессов нагрева и выдержки рулонов металла нагревательный колпак снимают и переносят на другой стенд. Через 20-30 мин во внутреннюю полость тупиковой трубы 3 муфеля 2 опускают охлаждающую трубу 4 до упора направляющей грани смещающего клиновидного устройства 5 в верхнюю часть тупиковой трубы

3муфеля 2. В полость охлаждающей трубы

4вводят трубопровод 9, подключенный к системе подачи охлаждающей воды. Гибкий прорезиненный участок 7 патрубка отвода охлаждающей воды опускают в желоб 8 стенда 1, соединенного со сливом воды. Вода поступает в трубопровод 9 через форсунку 10 в охлаждающую трубу 4, отбирает теплоту от ее стенок и через патрубок 6, гибкий участок 7 патрубка и желоб 8 удаляется в систему слива воды.

Одновременно с подачей охлаждающей воды в охлаждающую трубу 4 воздуховод 14 присоединяется к устройству принудительной подачи охлаждающего воздуха. Охлаждающий воздух поступает в полый конус 13, откуда через отверстие 17 в усеченном нижнем основании 18 и отверстия 15 в боковой конической его части 16 поступает с высокой скоростью в кольцевую полость, образованную внутренней боковой поверхностью центральной трубы 3 и наружной боковой поверхностью охлаждающей трубы 4, отбирает тепло от нагретой трубы 3, частью унося его в окружающую печь атмосферу, а частью отдавая его поверхности охлаждающей трубы 4, усиливая эффективность процесса теплообмена между охлаждающимся металлом 19 и охлаждающей водой центрального холодильника 4.

Относительное увеличение проходного сечения воздуховода 14, создание 2-3-кратного давления в полом конусе 13 по сравнению с атмосферным в кольцевом зазоре и выполнение отверстий 15 и 17 в виде сопел Лаваля позволяют обеспечивать истечение охлаждающего воздуха в нижнюю часть внутренней полости центральной трубы, усиливая процесс охлаждения отстающей при охлаждении нижней части садки.

Применение охлаждающей трубы описанной конструкции позволяет на 3-5 ч (5- 11%) сократить продолжительность охлаждения металла под муфелем колпако- вых печей как за счет непосредственного отбора теплоты от трубы муфеля и переноса его в окружающее печь пространство охлаждающим воздухом, так и за счет повыше- ния эффективности теплообмена в радиальном направлении кольцевого зазора, образованного центральной трубой муфеля и охлаждающей трубой. Движущийся турбулентный поток охлаждающего воздуха одновременно увеличивает интенсивность теплопередачи по длине окружности центральной трубы муфеля и охлаждающей трубы, увеличивая интенсивность отбора теплоты от садки. Выравнивание температурного поля по высоте при охлаждении садки за счет применения сверхзвуковых скоростей истечения охлаждающего воздуха в нижней части центральной трубы муфе- лч позволяет также сократить продолжительность охлаждения металла, повысив равномерность его охлаждения, равномерность механических свойств и качество готовой продукции.

Возможен вариант использования предлагаемого устройства, заключающийся в том. что вначале садка охлаждается только воздухом, а через 12 ч - совместным действием воздуха и воды. За счет более позднего подключения системы водяного охлаждения уменьшается опасность разрушения муфеля при аварийном просачивании охлаждающей воды на муфель и в подму- фельное пространство.

0

Формула изобретения Колпаковая печь по авт. св. № 1342931. отличающаяся тем, что, с целью ускорения процесса охлаждения садки, печь снабжена установленным на нижнем торце охлаждающей трубы полым усеченным конусом со сплошным большим основанием и размещенным вертикально внутри охлаждающей трубы воздуховодом, проходящим через большее основание конуса, при этом в меньшем основании конуса и в его конической части равномерно по окружности выполнены отверстия в виде сопел Лаваля, соединяющие полость конуса с полостью, образованной охлаждающей трубой и тупиковой трубой, при этом площадь поперечного сечения воздуховода составляет 1,5-2,0 суммарной площади отверстий на выходе из сопел Лаваля.

20

Изобретение относится к металлургической теплотехнике, в частности к колпако- вым печам для термообработки металла в рулонах. Цель изобретения - ускорение процесса охлаждения садки. Цель достигается тем, что печь снабжена установленным на нижнем торце охлаждающей трубы полым усеченным конусом со сплошным большим основанием и размещенным вертикально внутри охлаждающей трубы воздуховодом, проходящим через большее основание конуса. В меньшем основании конуса и в его конической части равномерно по окружности выполнены отверстия в виде сопел Лаваля, соединяющие полость конуса с полостью, образованной охлаждающей и тупиковой трубками. При этом площадь поперечного сечения воздуховода составляет 1,5-2,0 суммарной площади отверстий на выходе из сопел Лаваля. 3 ил.

Подбод Ьоздут

Подвод

А-А

19

.«7W

i

to

Л

#JL