Способ охлаждения рулонов стальной ленты в колпаковых печах Советский патент 1992 года по МПК C21D1/74 C21D9/673 F27D17/00 

Изобретение относится к процессу термообработки рулонов стальной ленты в кол- паковых печах и может быть использовано в металлургической и машиностроительной областях промышленности.

Известен способ охлаждения рулонов стальной полосы, включающий подачу охлажденного газа под муфель колпаковой печи, который с помощью подового вентилятора циркулирует вокруг рулонов.

Недостатками известного способа является низкая производительность печи и ограниченное применение его, а также ненадежность. В холодильниках охлаждают 20-25% объема защитного газа, циркулирующего в системе, до температуры не ниже 30-45°С. Смещение этой части защитного газа с основным объемом, циркулирующим в системе, не позволяет существенно снизить температуру всего объема газа и ускорить процесс охлаждения рулонов. Способ

может использоваться только на низкотемпературных колпаковых печах с температурой до 900°С. Частот из строя выходят лопасти крыльчатки вентилятора, электродвигатель и уплотнение вала, что ведет к простоям, снижает производительность печи и увеличивает расход энергоресурсов.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ охлаждения в кол- паковой электропечи для отжига металла, включающий подачу защитного газа через эжектирующее устройство в печь, циркуляцию его по внутреннему контуру, в результате чего газ омывает внутреннюю поверхность металла и, проходя между наружной поверхностью садки и муфелем, газ отдает тепло поверхности муфеля, а затем поступает в побудитель циркуляции Отвод печного газа осуществляется по отводу, расположенному в стенде.

Se

Ј

VJ СЛ Ю VI 00 XI

Недостатками этого способа являются значительный расход энергоресурсов (защитного газа) и низкая производительность печи, т.к. циркулирующий печной газ, двигающийся по замкнутому контуру сверху вниз в печи, охлаждается медленно, отбор тепла от него осуществляется теплопроводностью через муфель в окружающую среду и эжектирующим свежим газом, подаваемым эжектором.

Цель изобретения - снижение расхода защитного газа и повышение производительности печи.

Поставленная цель достигается тем, что в способе охлаждения рулонов стальной ленты, преимущественно в колпаковых печах, включающем подачу защитно го газа через эжектор в подмуфельное пространство и его отвод, выдержку, охлаждение рулонов, причем согласно изобретению, после окончания процесса выдержки газ из подму- фельного пространства в течение периода охлаждения направляют во внешний контур циркуляции, охлаждают его до начальной температуры защитного газа, компримиру- ют до давления 1500-1800 кгс/м и подают в смеситель эжектора, причем давление смеси газов из внутреннего и внешнего контуров циркуляции на 5-15 кгс/м2 выше давления в печи.

Создание внешнего контура циркуля- циии для отбора горячего печного защитного газа, который не соединен с существующей линией отбора, гарантирует герметичность конструкции, т.к. исключает , подсос воздуха в печь через существующую линию отвода газа из печи.

Работа внешнего контура циркуляции не связана с работой существующей линиям отбора водорода из печи на свечу дожигания, следовательно, давление в печи регулируется дроссельной заслонкой на существующей линии отвода и поддерживается в заданном режиме независимо от того, каким образом подается в печь водород, через работающий внешний контур циркуляции или под собственным давлением без работающего контура циркуляции. Таким образом обеспечивается герметичность и поддерживается заданное давление в пе- чи,что сокращает расход защитного газа на печь,

Компримирование печного водорода до давления 1500-1800 кгс/м2 перед их подачей в печь через эжектирующее устройство обеспечивает интенсификацию процесса теплообмена в цикле охлаждения, что сокращает время охлаждения термообрабаты- ваемого металла и, тем самым, повышает

1 производительность печи и сокращает расход защитного газа.

При давлении смеси газов, подаваемых в печь, ниже 1500 кгс/м снижается коэффициент эжекции, что приводит к увеличению количества подлежащего охлаждению циркулирующего защитного газа, электроэнергии, потребляемой газодувкой, размеров холодильника и расходу воды на него.

При давлении смеси газов, подаваемых в печь, выше 1800 кгс/м2 температура смеси газов на выходе из эжектора будет высокой, т.е. объем циркулирующего защитного газа в печи будет значительным в связи с максимальным коэффициентом эжекции, что не позволяет быстро отобрать температуру от охлаждаемого металла и приводит к увеличению времени охлаждения.

Поддержание давления смеси газов, выходящих из эжектора, на 5-15 кгс/м2 выше давления в печи, обеспечивает направленное движение защитного газа в колпаковой печи, надежное контактирование его с тер- мообрабатываемым металлом, что сокр ащает расход защитного газа.

При разности давлений в печи и смеси газов, подаваемых через эжектор, менее 5 кгс/м2 замедляется движение газов в печи, что снижает процесс теплообмена и

приводит к увеличению расхода защитного газа.

При разности давления в печи и смеси газов, подаваемых через эжектор, более 15 кгс/м2 нарушается герметичность уплотнений по. периметру опорной части колпака, что приводит к утечке газа из печи и увеличивает его расхода для компенсации этих потерь, образуется подсос воздуха во внутрь печи, что снижает качество термообрабатываемого металла за счет его окисления.

Отжиг рулонов стальной ленты с использованием способа охлаждения осуществляется следующим образом.

На Подставку стенда с конвекторным кольцом устанавливают рулон, накрывают сверху футерованным нагревательным колпаком и включают электронагреватели, при этом вентиль на линии подачи азота в печь

открывают и включают в работу регулирующий клапан на линии отвода газа из печи.

Полость под колпаком одновременно с нагревом продувают азотом до заданной температуры.

После окончания продувки начинают подавать в печь через эжектор свежий защитный газ (водород), который поддерживает под колпаком заданное давление и контактирует с термообрабатываемым металлом и который затем через регулирующий клапан на линии отвода направляется на сброс или на свечу дожигания, или в атмосферу,

После завершения нагрева и выдержки металла печь переводят в режим охлаждения - отключают электронагреватели, уменьшают объем подводимого в печь свежего защитного газа (например, с 60 до 10-15 м3/ч) и постепенно в течение всего периода охлаждения обеспечивают поддержание заданного давления в печи регулирующим клапаном на линии отвода печного газа из печи.

Этот же объем газа (10-15 м3/ч) постоянно отводят из печи (неорганизованно - через неплотности печи организованно - через регулирующей клг.пан на линии отвода газа). Затем включают внешний контур циркуляции, содержащий соединенные между собой последовательно дополнительную линию отвода горячего печного газа из печи, холодильник, тягодутьевое устройство и трубопровод нагнетания, один конец которого жестко соединен с тягодуть- евым устройством, а другой - подвижно с эжектором.

Подвижный конец заканчивается соплом, которое устанавливается в приемной камере зжектора. Производительность внешнего контура циркуляции печного защитного газа превышает объемный расход свежего защитного газа на печь в процессе всего цикла охлаждения.

При работающем, тягодутьевом устройстве во внешнем контуре циркулирует, например, 400 м /ч охлажденного печного защитного газа, который прежде чем попасть снова в печь, охлаждают до начальной температуры защитного газа и компримиру- ют до давления 1500-1800 кгс/м . Затем охлажденный печной защитный газ подают из внешнего контура циркуляции в печь через эжектирующее устройство. Энергией струи этого газа из нижней зоны печи равномерно по всему объему печи отбирают горячий печной защитный газ, который в эжектирующем устройстве смешивается с охлажденным эжектирующим печным защитным газом и, тем самым, температура всего объема защитного газа, циркулирующего в подколпаковом пространстве, снижается. Давление смеси газов, полученной в смесителе эжектора, на выходе из него поддерживают в пределах на 5-15 кгс/м2 выше давления в печи. Эжектирующее устройство сообщает определенный запас энергии полученной смеси газов и проталкивает ее во внутреннюю полость рулона и через каналы конвекторного кольца в меж- витковое пространство рулона, В результате работы внутреннего контура циркуляции рулон охлаждается как с внешней стороны движущимся сверху вниз газом, так и с внутренней стороны от охлажденных газов, по5 ступающих из эжектирующего устройства. При прохождении охлажденных газов между витками рулона снизу вверх газ нагревается, отбирая тепло у рулонов стальной ленты.

10 Выходя из рулона, смесь защитного газа попадает в объем печи и движется сверху вниз между внешней стороной рулона и внутренней поверхностью колпака, одновременно направляется во внешний и внут15 ренний контуры циркуляции, а именно:

1.Под действием разрежения, создаваемого эжектирующим устройством, одна часть объема газа (например, 720 м3/ч горя. чего печного защитного газа - водорода) 0 направляется в приеммную камеру эжектора, смешивается с охлаждаемый печным за- щитным газом из внешнего контура циркуляции и отдает ему свое тепло, охлаждается и направляется для охлаждения на 5 рулон, затем снова попадает в объем печи, и далее цикл циркуляции во внутреннем контуре повторяется,

2,Под действием разрежения, создаваемого тягодутьевым устройством, другая

0 часть объема газа (например, 400 м /ч горячего печного защитного газа), равная производительности контура, направляется во внешний контур циркуляции на охлаждение,

5 После охлаждения и компримирования печной защитный газ тягодутьевым устройством опять подается в эжектор для создания внутреннего контура циркуляции. Охлажденный печной защитный газ смеши0 вается с горячим печным защитным газом из внутреннего контура в приемной камере зжектора, отдает ему свое тепло, охлаждается и направляется для охлаждения на рулон, затем снова подается в объем печи, и

5 далее циклы циркуляции (как по внешнему, так и по внутреннему контурам) повторяются до температуры металла, равной температуре распаковки (t 220°C).

В процессе работы взаимосвязанных

0 контуров циркуляции, но обособленных между собой технологическими линиями, в печь постоянно подается 10-15 м3/ч свежего защитного газа по отдельной линии. П р и м е р. В эжекторы по отдельным

5 линиям одновременно подают 12,5 м3/ч свежего водорода ( кгс/м2 и t-20°C) и 400 м3/ч охлажденного печного водорода скомпримироеанного до давления кгс/м2 и , обеспечивая при этом давление на выходе из эжектора, равмое 60 кгс/м2 (т.е. на 5-15 кгс/м2 выше давления в печи). Энергией струи охлажденного печного водорода в приемной камере эжектора создают разрежение, которое обеспечивает подсос 720 м3/ч горячего печного водорода с t 740°C.

После смешивания в эжекторе полученную таким образом смесь газов в количестве 1132,5 м3/ч (с кгс/м2 и t 482°C) подают после эжектора в печь и обеспечивают охлаждение металла в диапазоне от 1150 до 220°С. Время охлаждения металла в печи составляет 58 ч.

Благодаря использованию способа охлаждения рулонов стальной ленты достигается стабильное перемешивание и выравнивание температур газов в объеме печи, создаются условия достаточного теплообмена, многоразового использования и надежного контакта охлажденного защитного газа с охлаждаемым металлом и, тем самым, обеспечивается минимальный температурный перепад по сечению рулона, что значительно сокращает время охлаждения и повышает производительность печи за

счет интенсификации процесса теплообмена в цикле охлаждения печи.

Аналогичным образом изобретение может быть использовано на муфельных кол- паковых печах. При этом перед установкой колпака на стенд устанавливают муфель.

Формула изобретения Способ охлаждения рулонов стальной

ленты в колпаковых печах, включающий подачу защитного газа через эжектор в под- муфельное пространство и его отвод, выдержку, охлаждение рулонов, отличающий- с я тем, что, с целью снижения расхода

защитного газа и повышения производительности печи, после окончания выдержки газ из подмуфельного пространства в течение периода охлаждения направляют во внешний контур циркуляции, охлаждают до начальной

температуры защитного газа, компримируют до давления 1500-1800 кгс/м2 и подают в смеситель эжектора, причем давление смеси газов из внутреннего и внешнего контуров циркуляции поддерживают на 515 кгс/м2 выше давления печи.

Сущность изобретения: способ включает подачу защитного газа через эжектор в подмуфельное пространство и его отвод, выдержку, после окончания которой газ из подмуфельного пространства в течение периода охлаждения направляют во внешний контур циркуляции, охлаждают до начальной температуры защитного газа, компримируют до давления 1500-1800 кгс/м и подают в смеситель эжектора, при этом давление смеси газов из внутреннего и внешнего контуров циркуляции на 5-15 кгс/М2 выше давления в печи, затем охлаждают рулоны.