Система ускоренного охлаждения муфельных колпаковых печей Советский патент 1982 года по МПК F27D9/00 C21D9/673 

1

Изобретение относится к устройствам для ускоренного охлаждения металла под муфелем колпаковых печей и может быть использовано в металлургической и других отраслях промьшленности.

Известна колпаковая печь, оборудованная системой ускоренного охлаждения садки в атмосфере защитного газа под муфелем печи. К таким системам относятся воздушные колпаки с вентиляторами, позволяющие сократить время охлаждения на 10-15%, орошаемые водой и ребристые муфели, сокращающие время охлаждения при 45-50%, водоохлаждаемые конвекторные кольца и другие 1 .

Однако применение таких систем охлаждения ограничено сравнительно небольшим сроком службы охланадающих труб, подверженныхв процессе отжига сильным термическим ударам.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является

система охлазадения защитного газа с вынесенным из рабочего пространства теплообменником, содержащая холодильник, вентилятор для осуществления принудительной циркуляции защитного газа между подмуфельным пространством печи и холодильником, фильтры охлаждающей воды и охлаждаемого газа, систему водяных и газовых трубопроводов, вентили и дроссельные клапаны; одна такая система обслуживает один стенд колпаковой печи С23.

К недостаткам такой системы относятся тяжелые условия работы, заключающиеся в прерывистом графике работы и высокой температуре циркулирующего газа на входе в холодильник, что приводит к большим термическим напряжениям в холодильнике в начале процесса охлаждения и выходу его из строяi малый коэффициент испол1 зования системы, простаивающей в периоды нагрева и вьщержки металла под колпаком, в начале процесса охлаждепия садки, а также во время загрузки и разгрузки стенда а также невозможность интенсифицировать процессы нагрева и охлаждеНИИ с.адки, а также сократить удельный расход энергии на нагрев металла за счет осуществления массообмена газовыми средами между нагре ваемой и охлаждаемыми садками. Цель изобретения - ускорение про цессов нагрева и охлаждения металла в колпаковых печах и сокрах ение удельного расхода энергии на его нагрев. Указанная цель достигается тем, что известная система ускоренного охлачдения муфельных печей колпаковых печей, содержащая трубопроводы, дроссельные клапаны, циркуляционный вентилятор, холодильник, вход которого связан трубопроводами через дроссельные клапаны с подмуфельным пространст.вом, а выход - через циркуляционный вентилятор - с трубопроводами устройства подвода защитного газа и выхлопные патрубки, сна жена смесителем, вход которого связан трубопроводами через дроссельные клапаны с подмуфельными простра ствами нескольких печей, а выход с холодильником, и дополнительным вентилятором, вход которого связан с выходом смесителя через холодильник, а выход - трубопроводами через дроссельные клапаны - с устройством подвода защитного газа. Кроме того, на входе и выходе устройства подвода задщтного газа установлены температурные датчики, а на каждом выхлорном патрубке установлен газоанализатор . Использование одной системы для охлаждения нескольких стендов колпаковых печей обеспечивает непрерыв ный график работы холодильника и циркуляционного вентилятора практически при неизменных и более низких, чем при работе с одним стендом, температурах, что позволяет избежать тепловых ударов и термических напряжений, повысить срок службы охлаждающего оборудования. Оборудование системы дополнитель ным вентилятором и обводными каналами с дроссельными клапанами позво ляет за счет использования теп.па охлаждаемого металла сократить продолжительность процесса нагрева ме талла и расход энергии,а за счет Crin жения температуры газа ня входе в холодильник уменьшить продолжительность процесса охлаждения садки, повысить срок службы и улучшить условия эксплуатации холодильника защитного газа. С целью определения оптимального для всей системы времени работы контура циркуляции, организованного дополнительным вентилятором, на подходяощх к стендам и отводящих трубопроводах предусмотрены температурные датчики. Сигналом на отключение дополнительного контура циркуляции является превьппение температуры газа на выходе из печи над температурой газа на ее входе. На выхлопном патрубке стенда с целью экономии защитного газа при гарантированном качестве поверхности отожженного металла предусмотрена установка газоанализатора, по показаниям которого автоматически закрывается дроссельный клапан на .ВЫХЛОПНОМ патрубке. На чертеже представлена система ускоренного охлазэдения под муфелем колпаковых печей. Система включает смеситель 1, вход которого связан трубопроводами через дроссельные клапаны 2-4 с выходящими из подмуфельных пространств стендов А, В и С патрубками, а выход - через холодильник 5 защитного газа, вентилятор 8 и дроссельные клапаны 7-9 - с входящими в подму-.. фельные пространства стендов патрубками. Система также имеет дополнительный вентилятор 10, вход которого связан с выходом смесителя 1, а выход трубопроводами через дроссельные клапаны 11-13 с трубопроводами системы подвода в рабочие пространства печей защитного газа. Выхлопные патрубки стендов оборудованы дроссельными клапанными вентилями 14-16 и газоанализаторами. 17-19. На подводящих к рабочему пространству стендах и отводящих патрубках установлены температурные датчики 20-22 и 23-25,соответственно. На трубопроводе подачи охлаждающей воды перед холодильником установлен водяной фильтр 26 и последовательно соединенные с ним дроссельная заслонка 27 и счетчик 28 расхода воды. Холодильник 5 оборудован манометром 29 для аварийного отключения подачи воды. Вход вен тилятора 6 связан через дроссельную заслонку 30 с патрубком подвод газа. В случае обслуживания трех стендов, на одном из которых, (стенд А осуществляется нагрев садки, а на двух других (стенды В и С) - охлаждение, система работает следующим образом. Вентилятор 6, создавая разряжение на выходе из холодильника 5, осуществляет циркуляцию защитного газа по замкнутому циклу: дроссельные клапаны 8 и 9, стенды В и С, клапаны 3 и 4, смеситель 1, холодильник 5, вентилятор 6. Вентили 15 и 16 на выхлопных патрубках закрыты. Циркулирующий газ, отбирая тепло у садки, отдает его водоохлаж даемым элементам холодильника. На стенде А в начале процесса нагрева клапан 14 на выхлопной тру бе открыт, а клапаны 7 и 2 закрыты Включают дополнительный вентилятор 10, который, отбирая часть нагретого в охля ждаю1цихся садках газа, после смесителя I, через открытый клапан 1, посылает его в подмуфел ное пространство стенда А и далее через выхлопной патрубок - на свеч Это происходит до тех пор, пока, следуя сигналу с газоанализатора 1 при отсутствии примесей в составе газа, клапан 14 закроется, а клапа 2 откроется. После этого газ циркулирует по контуру: дополнительный вентилятор 10, клапан 11, стенд А, клапан 2, смеситель I. Но сигналу датчиков температуры 20 и 23 при до стижении температуры t t клапан 2 и 11 закрьшаются, клапан 7 о.ткрывается, дополнительный вентилятор 10 выключается. Но окончании процессов нагрева и выдерйски металла на стенде А открывается клапан 2, начинается процесс ускоренного охла5едения садки по контуру: вентилятор 6, клапан 7 стенд А, клапан 2, смеситель 1, холодильник 5. На стенде Б после око чания процесса охлаждения в начале процесса нагрева включается дополнительный вентилятор 10, закрываются клапаны 8 и 3, открываются клапа ны 12 и 15 и далее, как было показано выше. 64 Подпитка системы газом осуществляется централизованно через дроссельную заслонку 30. Охлаждающая вода непрерывно циркулирует по контуру, включающему: счетчик 28, дроссельную заслонку 27, фильтр 26, холодильник 5, слив. Для аварийного отключения воды, в случае попадания ее в газовую магистраль предусмотрена установка манометра 29, по сигналу которого при резком повышении давления автоматически закроется заслонка 27. Расчеты показывают, что применение системы ускоренного охлаждения металла под муфелем колпаковь1х печей для работы с двумя и больше стендами и использование в них тепла охлаждаемой садки для предварительного нагрева другой цирку.Щ1рукищм защитным газом, минуя холодильник, позволяет не менее, чем на 10% сократить продолжительность нагрева метапла, на 5-7% снизить удельный расход энергии, повысить коэффициент использования и срок службы оборудования.для скоростного охлаждения садки колпаковых печей. Формула изобретения 1. Система ускоренного охлаждения муфельных колпаковых печей, содержащая трубопроводы, дроссельные клапаны, циркуляционный вентилятор, холодильник, вход которого связан трубопроводами через дроссельные клапаны jC подмуфельным пространством, а - через циркуляционный вентилятор - с трубопроводами устройства подвода защитного газа и выхлопные патрубки, отличающаяся тем, что, с целью ускорения процессов нагрева и охлазздения металла и сокращения удельного расхода энергии, система снабжена смесителем, вход которого связан трубопроводами через дроссельные клапаны с подмуфельными пространствами нескольких печей, а выход - с холодильником, И дополнительным вентилятором, вход которого связан с выходом смесителя через холодильник, а выход - трубопроводами через дроссельные клапаны - с устройством подвода защитного газа. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью

регулирования времени работы контура Щ1ркуляции, на входе и выходе устройства подвода защитного аза установлены температурньш датчики.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью регулирования количества отходящих газов, на каждом выхлопном патрубке установлен газоанализатор..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Аптерман В.Н. Двейрин Е.Г. Тымчак В.М. Колпаковые печи. М.,

Металлургия, 1965, с. 114-135.

2.Системы ускоренного охлаждения рулонов стальной полосы. Экспрессинформация ЦНИИТЭИЧМ, сер„ 13, Металлургические печи, вып. № 3, 1977, с. 32.

(IggM tayf ffff Йыаоп