Колпак ускоренного охлаждения

 

КОЛПАК УСКОРЕННОГО ОХЛАЖДЕНИЯ преимущественно стопы рулонов, содержащий цилиндрический стакан с центральным отверстием в днище и осевой вентилятор, установленный в центрапьном отверстии днища, о т . личающй.йся тем, что, с целью повмвения производительности, в днище стакана равномерно по всей его ш1О1{ади вьтолмены отверстия с суммарной ппсячадью 0,325-0,425 от площади днища. .

СОЮЗ СОЭЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (!9) (! I) 4уу> С 21 П 9/673

3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВ ГОРСКОМЪ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

t;

1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3674497/22-02 (22) 20, 12.83 (46) 07.05.85. Бюл. У 17 (72) В.И.Кусов, Н.П.Кусова, А.П.Шаповялов, А.К. Груднов, Н.И. Гуляев, А.Н.Тиньков и F..È.Hóëàòíèêîâ (71) Институт черной металлургии (53) 621.783.245(088.8) (56) 1. Антерман В.Н. Колпаковые печи. М., "Металлургия", 1965, р. IU-15 б,в.

2. Алтериан В.й. Колпаковые печи.

М., "Металлургия", 1965„ р. XV-15 а. (54) (57) КОЛПАК УСКОРЕННОГО ОХЛАЖДЕНИЯ преимущественно стопы рулонов, содержащий цилиндрический стакан с центральньм отверстием в днище и осевой вентилятор, установленный в центральном отверстии днища, о т -. л и ч а ю шийся теи, что, с целью повьаиения нроиэводительности, в днище стакана равномерно по всей его площади выполнены отверстия с суммарной ппощадьв 0,325-0,425 ог площади днища.

1154350

Изобретение отно-.èòñÿ к черной металлургии, в частности к листопрокятному производству, и совершенствует конструкцию колпаковой печи для Отжигя холоднокятяной полосовой стали.

Известия конструкция колпака ускоренного охяаждения, содержащая цилиндрический стакан, в днище которого установлены сопла для подачи

E3OJT!if или Водовоз IVIIJHbJE . форсунки f1)

Однако использование данной конструкции приводит к короблению и выходу из строя муфелей колпаковых печей, я также к попаданию влаги 15 в подмуфельное пространство через песочный затвор.

Наиболее близким по технической сущности к изооретению является конструкция колпака ускоренного 20 охлаждения, содержащая цилиндрический стакан, выполненный из листового железа, толщиной 3-5 мм. В днище стакана, в центральном отверстии, устяновпена воронка с осевым венти- 2 лятором. Охлаждение стопы в такой конструкции колпака осуществляют следуюг1им образом. После нагрева стопы рулонов до температуры рекристало лизяции, например 690-700 С, и соот-, ветствую ей выдержки нагревательный колпак снимают л осуществляют охлаж— ление стопы под муфелем. Через 2-4 ч после нячяля охлаждения муфель накрывают колпаком ускоренного охлаждения с зазором как по высоте, так и по сечению, и включают осевой вентилятор. В результате вращения рабочего колеса вентилятора в районе центрального отверстия создается разрежение.

Под действием перепада давлений меж40 ду низом и верхом по высоте стопы в кольцевой зазор между муфелем и колпаком поступает холодный окружающий воздух. При движении по кольцевому зазору снизу вверх по высоте стопы

45 воздух отбирает тепло от муфеля и через центральное отверстие в днище колпака удаляется в окружающее пространство. После охлаждения стопы рулонов под муфелем до температуры, нао пример 120-140 С по стендовой термопаре, колпак ускоренного охлаждения снимают и распаковывают садку 12) .

Основным недостатком при использо-55 вянии известной конструкции стенда является низкая производительность колпака, что обусловлено низкой производительностью осевого вентилятора, в результате чег о скорость движения воздуха по кольцевому зазору и,соответственно, передача тепла от муфеля к воздуху конвекцией недостаточно интенсивны. Тяк, производительность осевого вентилятора в известной конструкции колпака ускоренного охлаждения составляет не более 60-70Х от проектной. Вызвано это высоким гидравлическим сопротивлением ня пути горячего воздуха при его движении через центральное отверстие и воронку в окружающее пространство, так кяк в воронке установлен двигатель вентилятора с защитным кожухом, при ударе о который потоков горячего воздуха теряется их динамический напор, т.е. увеличивается гидравлическое сопротивление сети и снижается производительность осевого вентиляторя.

Цель изобретения — повышение производительности.

Поставленная цель достигается тем, что в колпаке ускоренного охлаждения преимущественно стопы рулонов, содержащем цилиндрический стакан с центральным отверстием в днище и осевой вентилятор, установленный

1 в центряльном отверстии днища, в днище стакана равномерно по всей его плог ади выполнены отверстия с суммарной площадью 0,325-0,425 от площади днища.

Расход воздуха в кольцевом зазоре между муфелем и колпаком, определяющий эффективность процесса охлаждения, последовательно возрастает в интервале отношений от 0 до 0,425.

Оптимальный интервал 0,325-0,425 в части нижней границы (0,325) был выбран исходя из того, что в этом интервале, начиная с соотношения, равного 0,325, максимальный расход воздуха через кольцевой зазор 2021 тыс.м /ч. При этом, если в интервале 0,275-0,325 ня каждые 0,001 увеличения соотношения средний расход воздуха возрастает на 50 м /ч, то в интервале соотношений начиная с

0,325 он в 5 раз меньше, т.е. со"ставляет не более 10 мз /ч и стабилизируется расход электроэнергии на питание вентилятора. В дальнейшем, при повышении соотношения с

0,425 до 0,426 расход воздуха через кольцевой зазор снижается и начинает-, 1154350 ся циркуляция воздуха через отверстия в днище колпака. Это приводит к повышенному расходу электроэнергии на работу осевого вентилятора беэ повьппения производительности процесса охлаждения.

Характер изменения расхода воздуха через кольцевой зазор и потребляемая мощность вентилятора в приграничных к оптимальному соотношению областях приведен в таблице.

Так, например, при увеличении соотношения до 0,426 расход воздуха через кольцевой зазор снижается примерно на 300 м /ч, потребляемая мощность возрастает на 3-57., так как расход воздуха через отверстия в днище колпака составляет не менее

500 мз /ч.

На фиг.1 представлен колпак уско- 2б ренного охлаждения, общий вид, на фиг.2 и 3 — кривые нагрева и охлаждения.

Предпагаемая конструкция колпака ускоренного охлаждения состоит иэ 25 цилиндрического стакана 1, выполненного из листового металла (стали) толщиной 3-5 мм, в днище 2 которого выполнено центральное отверстие 3.

В центральном отверстии 3 установлена воронка 4 с вентилятором 5. Равномерно, по всей площади днища 2 выполнены отверстия б, суммарная площадь которых составляет 0,3250,425 от площади днища. Колпак ускоренного охлаждения опирается на опоры (не показаны} .

Охлаждение стопы рулонов с использованием предлагаемой конструкции муфеля осуществляют следующим образом.

После нагрева стопы рулонов до температуры рекристаллиэаиии и соответствующей выдержки снимают нагревательный колпак и осуществляют 45 процесс -охлаждения. Через 2-4 ч охлаждения стопы рулонов под муфелем (показан пунктирои) устанавливают колпак ускоренного охлаждения и включают осевой вентилятор 5. При 50 вращЕнии его рабочего колеса в районе центрального отверстия 3 создается разрежение. Под действйем перепада давлений холодный окружающий воздух просасывается снизу вверх (по-55 каэано стрелками) по высоте стопы по кольцевому зазору между муфелем и стаканом 1 колпака. При движении по кольцевому зазору воздух, омывая муфель, отбирает от него тепло и удаляется частично через отверстия 6 в днище 2, а частично через циркуляционное отверстие 3 и далее через воронку 4 в окружающее пространство.

После охлаждения стопы рулонов до о температуры, например I 20-140 С по стендовой термопаре выключают осевой вентилятор 5, снимают колпак ускоренного охлаждения и распаковывают стопу рулонов.

Повышение эффективности охлаждения стопы рулонов с использованием предлагаемой конструкции колпака ускоренного охлаждения по сравнению с известной достигают в результате повышения производительности осевого вентилятора. В свою очередь это приводит к увеличению скорости движения воздуха по кольцевому зазору между муфелем и стаканом колпака, т.е. приводит к увеличению коэффициента теплоотдачи от муфеля к воздуху. Повьппение производительности вентилятора происходит в результате снижения гидравлического сопротивления сети в районе выхода горячего воздуха в окружающее пространство. Снижение гидравлического сопротивления достигается за счет выполнения в днище стакана отверстий, в результате чего часть горячего воздуха удаляется через них, а часть через центральное отверстие и воронку.

Увеличение проходного сечения дпя выхода горячего воздуха в окружающее пространство позволяет снизить в этих сечениях его скорость, т.е. гидравлическое сопротивление сети на этом участке.

Предлагаемую конструкцию ускоренногo охлаждения опробовали в промышленных условиях. В днище колпака известной конструкции диаметром 2800мм мощностью осевого вентиля-.îðà 4 кВт и проектной производительностью

19-2? тыс.м /ч по всей его поверхности равномерно выполняют 130 о гверстий диаметром 150 мм. При этом отношение суммарной площади отверстий к площади днища составляет

0,375. После чего формируют и отжигают етопу из трех рулонов стали 08ПС о общей массой 75 т при 690 С, снимают нагревательный колпак и через

4 ч устанавливают колпак ускоренного охлаждения. Стопу охлаждают

l 1 543 50

Разрежение, мм вод.ст.

Отношение

ПотребляеРасход воздуха, M3 / площади от верстий к площади днища мая мощность, %

N проект в районе отверстия в днище районе ентрального тверстия через кольцевой завнизу колпака . через отверстия в зор днище

4,8-4,12 0,48-0,483 2,6-2,62

0,322

0,323

0,324

l 9,0-19, 2

О 77-78

4,85-4,88 0,484-0Ä486 2,63-2,68 19,3-19,5

О 78,3-79

О 79,8-82

19,6-19, 7

4,9-4,95 0,49-0,495 2,7-2,75

0,3250,425

5-8

2,8 — 2,75

0,5-0,8

0,9-0,98

19,6-19, 7

20,6-20,7

20 4-20,5

О 83-85

0,5 88-90

3,0-3,!

8, 1-8,3

8 5-8,9

9,0-9,2

О, 426

0,428.1,0-1, !5 2 85-2,9

0,8 91-92

1,3 93-94

0,45

1, 2-1,3

2,6-2,75

2.0, 1-20,3 до 140 С по стандартной термопаре

Проведение аэродинамических исследований показывает, что разрежение в кольцевом зазоре составляет порядка 2,9-0,3 мм вод.ст., т.е, про- 5 изводительность осевого вентилятора находится на уровне 20-20,3 тыс.м /ч.

Кривые, представленные на фиг,2 и 3 показывают, что использование предлагаемой конструкции колпака ускоренного охлаждения за счет увеличения количества воздуха, просасываемого по кольцевому зазору, на 30357 по сравнению с известной конструкцией позволяет сократить. длительность охлаждения на 2 ч, т.е. повысить производительность процесса охлаждения на 3,3Я, а производительность печи по стенду примерно

HR 2X, С повышением производительности агрегатов, в частности колпаковых печей, экономия достигается эа счет сокращения условно-постоянной части расходов по переделу. Так, с повыше вием производительности стенда на

27, т.е. в 1,02 раза, условно-пост янные расходы снизятся на О,!3 р./т

При годовом объеме производства

1 млн т экономический эффект от применения предлагаемой конструкв: составит 130 тыс. руб.

tC

wo

7О

ЕУ0 ИО

ЯР

МО

ИО

60 70 80 Уд МОЮ 116 F; час1154350

t Ñ

ЯО

70О

Од

ОО

Я0

ЯО

/Ю

0

40 50 бО 70 80 9О /00 1И ЛО Г, ос

Составитель Г,Назарова

Редактор Н.Тупица Техред Л.Микеш Корректор А.Тяско, Заказ 2636/25 Тираж 553 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4