Устройство для термообработки длинномерных изделий Советский патент 1992 года по МПК C21D9/52 

Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано для термообработки длинномерных изделий, например стальных прутков.

Известно устройство для безокислительного нагрева длинномерных изделий, состоящее из футерованной камеры и размещенных в ней муфелей с каналами для транспортирования изделий в потоке контролируемой атмосферы.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для термообработки длинномерных изделий, содержащее камеры нагрева и охлаждения с расположенными внутри трубчатыми муфелями, в которых транспортируются изделия в потоке контролируемой атмосферы, причем каждый муфель снабжен устройствами ввода и вывода изделий.

Недостаток данных устройств заключается в том, что теплота изделий, прошедших в процессе термообработки нагрев и выдержку, полностью теряется в окружающую среду при последующем охлаждении изделий.

Цель изобретения - повышение экономичности работы установки.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем футерованную камеру и размещенные в ней параллельно муфели из теплопроводного материала с каналами для транспортирования изделий в потоке контролируемой атмосферы, причем каждый муфель снабжен устройствами ввоVI

ю

XI

О О

да и вывода изделий, муфели соединены в секции, в которых каждый муфель соприкасается участками наружной поверхности не более чем с двумя муфелями, причем эти два муфеля не соприкасаются между собой; вдоль торца каждой секции устройства ввода и вывода изделий размещены с чередованием; устройство снабжено теплоизолирующим материалом и по крайней мере одним каналом для протока греющего теплоносителя, причем стенки канала образованы футерованной камерой и теплоизолирующим материалом.

Теплоизолирующий материал заполняет рабочее пространство футерованной ка- меры, не занятое секциями муфелей и каналами для протока греющего теплоносителя.

На фиг.1 и 2 изображено устройство, продольный разрез; на фиг,2 - разрез А - А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б - Б на фиг,2; на фиг.4 - разрез В - В на фиг.З; на фиг.5 - температурный график термообработки изделий; на фиг.6 - устройство с двумя парами каналов для протока греющего теплоноси- теля, разрез; на фиг.7 - температурный график термообработки изделий; на фиг,8 - устройство с одним каналом для протока греющего теплоносителя, разрез; на фиг.9 - температурный график термообработки из- делий.

Устройство состоит из футерованной камеры 1 с размещенными в ней секциями муфелей 2, горелочными устройствами 3, каналами 4 и 5 для протока греющего тепло- носителя (дымовых газов), причем стенки каналов образованы футерованной камерой

Iи теплоизолирующим материалом 6. Для отвода отработавшего теплоносителя устройство снабжено дымозаборниками 7. Вдоль торца каждой секции муфелей размещены с чередованием устройства 8 ввода и вывода изделий.

Для транспортирования длинномерных изделий 9 и 10 муфели снабжены каналами

IIи 12. Муфели соединены в секции, в которых каждый муфель 14 соприкасается участками наружной поверхности либо с двумя муфелями 13 и 15, причём муфели 13 и 15 не соприкасаются между собой (фиг.4), либо, если муфель размещен на границе секции,

он соприкасается с одним муфелем. Такое соединение муфелей в секции обеспечивает зазор 16 между секциями (фиг.2).

Устройство работает следующим обра- зом.

Во всех секциях по каналам 11 и 12 каждой пары соседних муфелей 13 и 14 транспортируют изделия 9 и 10 в противоположных направлениях. Направлениядвижения изделий показаны стрелками на фиг.З, а также крестиками и точками на оси изделий на фиг.4. В варианте устройства с одной парой каналов 4 и 5 для протока греющего теплоносителя (фиг.2) поток изделия 9 транспортируют последовательно через зону К - от торца устройства до канала 4, через зону L - в пределах канала 4, через зону М - между каналами 4 и 5, через зону

N-впределах канала 5, через зонуР-от канала 5 до торца устройства. Поток изделий 10 транспортируют через указанные зоны в обратном направлении - от зоны Р к зоне К.

Поток изделий 9 в зоне К нагревается, получая теплоту от встречного потока изделий 10 благодаря теплопередаче через поверхность соприкосновения муфелей и выполнению муфелей из теплопроводного материала; в зоне L- нагревается до заданного диапазона температуры выдержки Ti - от теплоносителя, протекающего по каналу 4; в зоне М - выдерживается в диапазоне температуры выдержки в практически адиабатных условиях, обеспечиваемых тем, что встречный поток изделий 10 имеет примерно такую же температуру, и поэтому теплообмен между соседними муфелями в секциях пренебрежимо мал, а также тем, что рабочее пространство между секциями в данной зоне заполнено теплоизолирующим материалом 6; в зоне N - дополнительно нагревается в пределах заданного диапазона температуры выдержки Ti, при этом отвод теплоты от муфелей с потоком изделий 9 к муфелям с потоком более холодных изделий 10 компенсируется под водом теплоты от греющего теплоносителя, протекающего по каналу 5; в зоне Р - охлаждается, отдавая теплоту встречному потоку изделий 10.

Поток изделий 10 подвергается такой же последовательности тепловых воздействий при его движении от зоны Р к зоне К.

В пределах зон К и Р, примыкающих к торцам футерованной камеры, ее рабочее пространство, не занятое секциями муфелей 2, заполнено теплоизолирующим материалом 6 частично (на высокотемпературных участках зон, фиг.1 и 2) или полностью (фиг.б и 8). В результате теплопередача через зазор 16 между соседними секциями подавляется термическим сопротивлением заполняющего этот зазор вещества: либо только твердого (теплоизолирующего материала 6), либо твердого в сочетании с газообразным.

Так как муфели выполнены из теплопроводного материала и соединены в секции, обеспечивающие теплопередачу через поверхность соприкосновения муфелей, то изделия при их транспортировании вводят в тепловой контакт, причем, благодаря высокому термическому сопротивлению между секциями в зонах К и Р, обеспечивают в плоскости, перпендикулярной направле- нию движения изделий, направленный теплообмен между изделиями встречных потоков с подавлением теплообмена между изделиями, относящимися к одному и тому же потоку,

На фиг.5 показаны реализуемые в устройстве температурные графики термообработки для потока изделий 9 (а) и для потока изделий 10 (б) в случае, когда каналы 4 и 5 расположены равноудаленно от тор- цов устройства, а массовый расход и тепло- физические характеристики встречных потоков изделий одинаковы.

Контролируемая атмосфера, двигающаяся по каналам для транспортирования из- делий, не только препятствует окислению материала, но и является в заявляемом устройстве промежуточным теплоносителем между изделием, движущимся в канале муфеля, и внутренней поверхностью канала. Изменение скорости движения контролируемой атмосферы влияет на интенсивность теплопередачи между изделиями в каналах соседних муфелей, изменяя одновременно как скорость нагрева, так и скорость ох- лаждения изделий. Помимо этого, рост скорости движения защитной атмосферы обеспечивает в заявляемом устройстве снижение разности температур встречных потоков изделий на торцовых границах (в месте загрузки - выгрузки изделий), что прит водит к увеличению глубины регенерации теплоты термообработанных изделий и, следовательно, к дополнительной экономии топлива.

Движение контролируемой атмосферы может быть, как .вариант, организовано по замкнутому контуру, включающему каналы для транспортирования изделий.

В варианте устройства с двумя парами каналов 4, 5, 17 и 18 для протока греющего теплоносителя (фиг.6) реализуется температурный график термообработки с двумя стадиями выдержки в заданных диапазонах температур Ti и Т2 (фиг.7).

В варианте устройства с одним каналом 19 для протока греющего теплоносителя (фиг.8) реализуется температурный график термообработки, состоящий из двух стадий - нагрева и охлаждения (фиг.9).

Размещение теплоизолирующего материала во всем рабочем пространстве футерованной камеры, не занятом секциями муфелей и каналами для протока греющего теплоносителя, исключает радиационный и конвективный теплообмен между секциями муфелей, дополнительно усиливая направленность теплообмена между встречными потоками изделий и повышая степень регенерации теплоты охлаждаемых изделий.

Таким образом, заявляемое устройство обеспечивает реализацию различных видов термообработки: без выдержки, с одной или двумя стадиями выдержки, - с повышением экономичности процесса.

Осуществляемая при этом глубокая регенерация теплоты термообработанных изделий не только обеспечивает энергосбережение, но и дает экологический эффект вследствие исключения расхода технологической воды на охлаждение изделий или уменьшения теплового загрязнения производственных помещений (по сравнению с охлаждением изделий на воздухе).

Технико-экономическая эффективность заявляемого устройства по сравнению с колпаковыми или роликовыми проходными печами состоит в: снижении удельного расхода условного топлива на тонну металла от 90 - 150 до 6 - 7 кг/т (в 15 - 20 раз); исключении расхода воды на охлаждение элементов печи; снижении себестоимости термообработки металла от 29 до 10,6 руб./т.

Формула изобретения Устройство для термообработки длинномерных изделий, преимущественно стальных прутков, содержащее футерованную камеру и размещенные в ней муфели из теплопроводного материала с каналами для транспортирования изделий в потоке контролируемой атмосферы, а также устройства загрузки и выдачи изделий, отличающееся тем, что, с целью повышения экономичности, оно снабжено установленной в камере по обе стороны от центральной оси устройства между муфелями, теплоизоляцией, в которой выполнен по меньшей мере один вертикальный канал для теплоносителя, муфели соединены в вертикальные секции, устройства загрузки и выдачи размещены с их чередованием вдоль торца каждой секции.

9ШШ

sAJT

///

//////////// JtJ

Изобретение относится к металлургической промышленности. Цель изобретения - повышение экономичности. В футерованной камере размещены параллельно муфели из теплопроводного материала с каналами для транспортирования изделий в потоке контролируемой атмосферы. Муфели соединены в секции, в которых они соприкасаются участками наружной поверхности. Каждый муфель снабжен устройствами ввода и вывода изделий, причем эти устройства размещены вдоль торца каждой секции с чередованием. Устройство снабжено по крайней мере одним каналом для протока греющего теплоносителя, причем стенки канала образованы теплоизолирующим материалом и футерованной камерой. Теплоизолирующий материал заполняет рабочее пространство футерованной камеры между муфелями. В каждой паре соседних муфелей изделия движутся встречными потоками, направленная теплопередача между которыми через поверхность соприкосновения муфелей обеспечивает регенерацию теплоты охлаждаемых изделий, прошедших нагрев и выдержку. 9 ил. (Л с

90IfrZll

2226 Фиъ.8