Опорный элемент нагревательной печи Советский патент 1991 года по МПК C21D9/00 

ц

фиг.1А

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для изготовления водоохлаждаемых опорных устройств нагревательных печей.

Цель изобретения - снижение потерь тепла после разрушения слоя теплоизоляции.

На фиг.1 дан водоохлаждаемый опорный элемент, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Опорный элемент содержит водоохлаж- даемую трубу 1, металлический экран 2, охватывающий трубу 1 с небольшим зззором (2-5 мм) и имеющий определенным образом расположенные места 3 приварки к водоох- лаждаемой трубе, слой 4 огнеупорной теплоизоляции. ;

Опорный элемент работает следующим образом.

Опорный элемент находится в рабочем пространстве печи, температура которого достигает 1350°С, и служит опорой для нагреваемых стальных заготовок. Вследствие низкого коэффициента теплопроводности слоя 4 теплоизоляции наружная ее поверхность, находящаяся в теплообмене с рабочим пространством, имеет температуру, близкую к температуре печи, По трубе 1 циркулирует вода, интенсивно охлаждающая ее, и поэтому температура трубы составляет 80-100°С при применении технической воды и около 400°С при испарительном охлаждении.

В условиях, характерных для первого периода работы печи после ремонта, когда не нарушена целостность слоя 4 теплоизоляции, тепловые потери, связанные с уносом тепла охлаждающей водой, невелики, так как невелика разность температур между печью и тепловоспринимающей поверхностью опорного элемента, каковой служит наружная поверхность слоя теплоизоляции.

В дальнейшем процессе эксплуатации печи слой теплоизоляции постепенно разрушается. В местах, лишенных теплоизоляции, тепло от излучения кладки печи и печных газов, а также конвекции последних воспринимается металлическим экраном 2, который во избежание перегрева и разрушения снабжен перемычками 3, представляющими собой места приварки экрана к водоохлаждаемой трубе. Таким образом, экран 2 находится в теплообмене с водоохлаждаемой трубой 1 не только излучением, но и теплопроводностью в местах их приварки. Благодаря дополнительному отводу тепла от экрана предотвращается его перегрев, обеспечивается его работоспособность.

По мере разрушения слоя теплоизоляции эффективность наличия экрана с точками стока тепла возрастает, достигая значительных величин.

Температурное поле экрана зависит от

его толщины, размеров сварных контактов (мест стока тепла теплопроводностью), расстояния между ними.

Математическая модель теплопередачи

0с использованием ЭВМ, созданная для данной конструкции опорного элемента, позво- ляет выбрать оптимальное расстояние между точками стока тепла от экрана с точки зрения уменьшения тепловых потерь с ох5 лаждающей водой и обеспечения длительного срока его службы.

Размеры сварных контактов могут быть равны 5-20 мм, а толщина экрана 1-5 мм. При размере сварных контактов (точек

0 стока тепла) менее 5 мм повышается температура экрана и, следовательно, снижается срок его службы. В интервале 5-20 мм по размеру сварных контактов сток тепла теплопроводностью настолько эффективен, что

5 обеспечивается оптимальная температура экрана как с точки зрения его срока службы, так и снижения потерь тепла опорным элементом. При увеличении размера сварных контактов более 20 мм резко уменьшается фактическая площадь экрана (площадь

0 сварных контактов, имеющих температуру около 100°С, возрастает по квадратичной зависимости) и снижается его температура. Это приводит к снижению эффективности экрана. Размер сварных контактов в преде5 лах 5-20 мм является также оптимальным с точки зрения практического выполнения устройства с применением дуговой электросварки.

При толщине экрана менее 1 мм снижа0 ется его прочность. Увеличение толщины эк- рана свыше 5 мм нецелесообразно, так как увеличивается его металлоемкость, возрастает трудоемкость изготовления.

Экран может быть выполнен цельным

5 или состоящим из отдельных пластинок квадратной формы, между которыми предусматриваются зазоры по 2-3 мм для компенсации температурных расширений. Пластинки могут быть овальными или пло0 скими. В случае применения плоских пластинок они устанавливаются на цилиндрическую водоохлаждаемую опору тангенциально так, что ось каждой пластинки совпадет с образующей водоохлаждае5 мой опоры. Точка стока тепла создается в месте пересечения двух диагоналей квадратной пластины.

Предлагаемый опорный элемент обеспечивает экономию топлива на нагревательных печах за счет снижения тепловых потерь с водой, охлаждающей опорные элементы, повышение равномерности нагрева металла за счет ликвидации подстуживания его опорами.

Формула изобретения Опорный элемент нагревательной печи, содержащий водоохлаждаемую трубу

со слоем теплоизоляции, отличающийся тем, что, с целью снижения теплопотерь при разрушении слоя теплоизоляции, он снабжен металлическим экраном, размещенным между трубой и слоем теплоизоляции и соединенным с трубой металлическими перемычками.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для изготовления водоохлаждаемых опорных устройств нагревательных печей. Цель изобретения - снижение потерь тепла после разрушения слоя теплоизоляции. Опорный элемент содержит водоохлаждаемую трубу 1, металлический экран 2, охватывающий трубу 1 с небольшим зазором (2-5 мм) и соединенный с ней перемычками 3, слой огнеупорной теплоизоляции 4. 2 ил

pte2