Устройство конвективного охлаждения протяжной печи

 

Изобретение касается термообработки тонколистового металла в защитной газовой среде. Цель изобретения - повышение надежности за счет предотвращения подсосов окружающего воздуха в рабочее пространство печи. Устройство конвективного охлаждения протяжкой печи включает циркуляционный вентилятор, всасывающий патрубок, холодильник, напорные короба с отверстиями. На всасывающем отверстии вентилятора соосно закреплен кольцевой коллектор, кольцевая полость которого соединена трубопроводом с напорными струйными коробами. На торцовой части коллектора под углом 10-30° к смежной с ним стенке печного агрегата на расстоянии от нее 0,2-0,4 диаметра всасывающего отверстия вентилятора установлено кольцевое щелевое сопло калибром 0,02-0,04 диаметра всасывающего отверстия вентилятора. Одна из образующих сопла выполнена в виде криволинейной поверхности, переходящей во внутреннюю цилиндрическую поверхность кольцевого коллектора. На внешней стенке кольцевого коллектора выполнены отверстия. Устройство обеспечивает исключение подсоса окружающего воздуха через неплотности при незначительном гидравлическом сопротивлении на всасывающей стороне циркуляционного контура. 2 ил.

„„SU „„1601144 А 1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН щ) С 21 D 1/767

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21 ) 44 39 79 8/2 7-02 (22) 26.04.88 (46) 23.10.90. Бюл. N - 39 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт металлургической теплотехники (72) В.Г.Подольский, В.Н.Аптерман, В.М.Калганов, А.Ф.Малец, В.Н.Владимиров, Л,В.Дьяков, А.И.Добронравов и В.А.Кувшинов (53) 621.783 (088.8) (56) Аптерман В.Н., Тымчак, В.М. Протяжные печи. — H. Металлургия, 1969, с. 172. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНВЕКТИВНОГО

ОХЛАЖДЕНИЯ ПРОТЯЖНОЙ ПЕЧИ (57) Изобретение касается термообработки тонколистового металла в защитной газовой среде. Цель изобретения — повышение надежности за счет . предотвращения подсосов окружающего воздуха в рабочее пространство печи.

Устройство конвективного охлаждения протяжкой печи включает циркуляционный вентилятор, всасывающий патруИзобретение относится к термообработке тонколистового металла в защитной газовой среде и может -быть использовано в агрегатах непрерывного действия для термической и термохимической обработки полосового металла.

Цель изобретения — повышение надежности за счет предотвращения подсосов окружающего воздуха в рабочее пространство печи.

2 бок, холодильник, напорные короба с отверстиями. На всасывающем отверстии вентилятора соосно закреплен кольцевой коллектор, кольцевая полость которого соединена трубопроводом с напорными струйными коробами. На торцовой части коллектора под углом 10-30 к смежной с ним о стенке печного агрегата на. расстоянии от нее 0,2-0,4 диаметра всасывающего отверстия вентилятора установлено кольцевое щелевое сопло калибром 0,02-0,04 диаметра всасывающего отверстия вентилятора. Одна иэ образующих сопла выполнена в виде криволинейной поверхности, переходящей во внутреннюю цилиндрическую по-верхность кольцевого коллектора. На внешней стенке кольцевого коллектора выполнены отверстия. Устройство обеспечивает исключение подсоса окружающего воздуха через неплотности при незначительном гидравлическом сопротивлении на всасывающей стороне циркуляционного контура. 2 ил.

На фиг.1 представлено устройство, общий вид, на фиг.2 — узел I на фиг.1.

Внутри камеры протяжной печи I в вертикальной плоскости движется обрабатываемая полоса 2. По обе стороны от полосы расположены напорные короба 3 с соколовыми отверстиями 4.

На всасывающем отверстии циркуляционного вентилятора 5 соосно закреплен кольцевой коллектор 6, имеющий внешнюю 7 и внутреннюю 8 поверхности, 1601144

10 которые образуют кольцевую полость. (Кольцевая полость коллектора с помощью трубопровода 9 и дроссельного органа 10 соединена с напорным коробом. На торцовой части коллектора размещено кольцевое щелевое сопло

11, направленное под углом 10-30 к смежной с ним стенке печного агрегата. Одна из образующих 12 щелевого сопла выполнена в виде криволинейной поверхности. Щелевое сопло расположено на расстояний от стенки печи внутрь печного объема, равном 0,20,4 диаметра всасывающего отверстия вентилятора. На внешней стенке кольцевого коллектора на участке, прилегающем к крепежному фланцу 13 со стороны рабочего пространства печи, размещены отверстия 14, На входной части кольцевого коллектора закреплена спрямляющая решетка 15. Циркуляционный вентилятор приводится во вращение электродвигателем 16. Вход холодильника 17 по газовому тракту через компенсатор 18 соединен с выхлопом вентилятора, а его выходt через подводящий канал 19 с напорными коробами, Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Защитнья газ посредством циркуляционного . вентилятора 5 нагнетается в холодильник 17 охлаждается в нем, а затем через подводящий канал 19 посту. пает s напорные короба 3, откуда в виде струйных течений, вытекающих из отверстий 4, обдувает обрабатываемую полосу 3, обеспечивая отвод тепла от металла. Нагретый поток защитного газа по камере печи 1 направляется в сторону всасывающего окна кольцевого коллектора 6. Попадая в зону действия полого конусообразного струйного течения, формируемого на выходе кольцевого щелевого сопла 11, всасываемый поток защитного газа надежно экранируется от поверхности прилегающих стенок камеры протяжной печи 1 и находящихся в этом районе конструктивных элементов (роликов, сварных швов, датчиков и другой арматуры). По мере движения газа внутри полого конусообразного струйного течения по направлению к образующей 12 щелевого сопла 11 за счет сужения скорость всасываемого потока значительно воз15

55 растает с одновременным уменьшением внутри него статического давления до отрицательных значений (относительно величины атмосферного давления воздуха), т.е. до появления области разрежения.

Угол наклона кольцевого щелевого сопла 10-30 к смежной с ним стенке печного агрегата выбран из условия формирования на выходе щелевого сопла полого конусообразного струйного течения г аз а с центр альным углом раскрытия (угол между линиями, проходящих через точки с максимальными значениями скоростей, в расходящихся струйных течениях в плоскости, лежащей на высоте полого конусообразного о струйного течения), равным 120-160 обеспечивающее наилучшие условия для плавного безударного сужения потока и локализации области разрежения защитного газа на всасывающем отверстии кольцевого коллектора.

Уменьшение угла наклона щелевого сопла относительно смежных с ним стенок печи (менее 10 )приводит к снижению толщины газового объема между полым конусообразным струйным течением и плоскостью стенок печи, что способствует неоправданному увеличению скоростей газа в пристенном слое "прилипанию" струйного течения к стенкам печи за счет его расши" рения и образованию на прилегающих поверхностях области разрежения. Ввиду наличия на стенках печи микротрещин возможен подсос воздуха из атмосферы и в результате не повышается надежность.

Увеличение угла наклона кольцевого щелевого сопла относительно смежо ных с ним стенок (более 30 ) приводит к тому, что на его выходе формируется полое конусообразное струйное течение газа с центральным углом раскрытия менее 1200. В результате этого увеличивается высота полого конусообразного струйного течения, а значит возрастает и протяженность области разрежения всасываемого защитного газа в осевом направлении кольцевого коллектора, заключенная внутри этого полого конусообразного струйного течения. Так как ширина рабочего пространства печи в большинстве современных печей не превышает 4-5 диаметров всасываюшего отверстия вентилятора, то не исключа5 16011 ется возможность взаимодействия об-; ласти разрежения с противоположной

I стенкой печной камеры, имеющей микротрещины. Кроме того, при указанных

5 углах наклона щелевого сопла значительно возрастают гидравлические потери на всасывающей части вентилятора, чак как полое конусообразное струйное течение черезмерно экранирует поверхность для всасывания печной газовой среды.

Плавно обтекая криволинейную поверхность образующей 12 кольцевого сопла 11, поток защитного газа всасывается через спрямляющую решетку

15 и по внутреннему сечению кольцевого коллектора 6 поступает на вход циркуляционного вентилятора 5.

Спрямлякицая решетка 15 служит для .20 предотвращения передачи раскручивающего импульса от вращающего колеса

45 вентилятора газовому потоку,.поступающему в решетку со стороны печного объема, что обеспечивает значительное 25 уменьшение размеров области разрежения (за счет снижения скоростей потока на входе коллектора), и локализации ее в пределах действия полого конусообразного струйного течения.

Кроме того, при движении всасываемого потока защитного газа через полое конусообразное струйное течение и криволинейную поверхность образующей 12 обеспечивается плавное безударное сужение газа с наименьшим гидравлическим сопротивлением. Дня предотвращения подсосов воздуха на участке от вентилятора 5 до камеры печи 1, где наблюдается наибольшее разрежение, кольцевой коллектор выполнен с двумя стенками 7 и 8 с образованием кольцевой полости, в которую подается с избыточным давлением охлажденный защитный газ па .перепускному тру бопроводу 9 от напорного короба 3. Расход перепускаемого газа регулируется с помощью дроссельного органа 10 в пределах

7-12Х от производительности вентилятора 5. Двигаясь по кольцевому зазору коллектора 6 между двумя стенками 7 и 8 в сторону печного объема, защитный газ охлаждает их, а затем вытекает в двух íаправле- 55 ниях: через кольцевое щелевое сопла

11 и ряд отверстий 14, размещенных на окружности внешней поверхности

7 кольцевого коллектора 6 в пропор44 6 ции 3".1 соответственно от расхода газа, подаваемого на кольцевой коллектор. Вытекая из кольцевого щелевoro сопла 6, расположенного под углом 10-30 к смежным с ним стен-кам печи, защитный газ образует полое конусообразное струйное течение, внутри которого размещается спектр скоростей всасываемого потока печного нагретого газа с надежной изоляцией области разрежения этого спектра от стенок агрегата. Калибр кольцевого щелевого сопла 0,02-0,04 диаметра всасывающего отверстия вентилятора выбран из условия формирования оптимального по размеру полого конусообразного струйного течения, необходимого для локализации области разрежения всасываемого газа внутри этого струйного течения на достаточном расстоянии от стенок печного агрегата. При уменьшении калибра щелевого сопла менее 0,02 диаметра всасываемого отверстия вентилятора на выходе из щелевого сопла имеет место полое конусообразное струйное течение с недостаточной кинетической энергией для локализации области разрежения всасываемого потока печного газа в пределах этого полого конуса.

В этом случае область разрежения соприкасается с прилегающими стенками печи, что приводит к подсосам воздуха через неплатнасти. При увеличении калибра кольцевого щелевого сопла более 0,04 диаметра всасывающего отверстия вентилятора наблюдается формирование черезмерно сильного полого конусообразного струйного течения, которое приводит к смещению спектра скоростей всасывающего потока в осевом направлении кольцевого коллектора и смыканию области разрежения с противапалсжной стенкой рабочего объема печи, Кроме того, значительно возрастают гидравлические потери при всасываиии печного защитного газа вследствие повышения турбулентногс обм:.на с внутренними слоями полога конусообразного струйного течения, движущимися в противоположном направлении.

Другая ч caü газа, поступающая в кольцевой коллектор 6, вытекает через стгерсти, 14, попадает в зону присоединения колья.вага кал.- .ектара к крепежному фланцу !3, ахлажцает егQ и па кольцевому зазору с незначи1601144

: тельным избыточным давлением относи тельно печной атмосферы подается в область печного объема, прилегающую к кольцевому коллектору б. Распрост. раняясь от него в радиальных на5 правлениях, защитный газ создает зону с некоторым повышенным давлением (близким к печному давлению. газа) и отделяет стенки, камеры печи от действия, полого конусообразного струйного течения, предотвращая подсосы воздуха через возможные неплотности стенок печи.

Установка щелевога сопла на рас- 1 стоянии от стенок печного агрегата внутрь печного объема 0,2-0,4 всасывающего отверстия вентилятора выбрано из условия создания на прилегающих стенках печного агрегата зоны газовой 20 среды с некоторым повышенным давлением газа, исключающей подсосш окружающего воздуха через микронеплот" ности

При установке кольцевого щелевого. сопла на расстоянии от стенки печного агрегата менее 0,2 диаметра всасывающего отверстия вентилятора толщина .зоны газовой среды с повышенным дав. лением недостаточна и полое конусо- 30 образное струйное течение смыкается с поверхностью стенок печи, что может привести к возникновению .на поверхности стенки печи области разрежения„

Установка щелевого сопла от стенок печного агрегата более 0,4 диаметра всасывающего отверстия вентилятора способствует смещению полого конусообразного струйного течения р осевом направлении от кольцевого коллектора 4(j в сторону противоположной стенки. камеры печи, Это приводит к смыканию зоны разрежения всасываемого потока со стенками, имеющими микронеплотности, возрастает также и гидросопротивление циркуляционного контура устройства из-за уменьшения площади для прохода вовнутрь полого конусообразного течения печного газа. (В предлагаемом устройстве предотвращаются подсосы окружающего воздуха через неплотности при незначительном гидравлическом сопротивлении на всасывающей части циркуляционного контура.

Формула изобретения

Устройство для конвективного охлаждения протяжной печи, содержащее циркуляционный вентилятор, всасывающий патрубок, холодильник, напорные короба с отверстиями, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышес ния надежности эа счет предотвращения подсосов окружающего воздуха в рабочее пространство печи, оно снабжено размещенным соосно всасывающему патрубку циркуляционного вентилятора кольцевым коллектором, внутренний диаметр которого равен диаметру всасывающего отверстия вентилятора, при этом кольцевая полость этого коллектора соединена с напорными коробами, а торцовая часть коллектора

1 выполнена в виде кольцевого щелевого сопла, ширина выходного отверстия которого составляет 0,02-0,04 диаметра всасывающего отверстия вентилятора, причем на наружной поверхности кольцевого сопла выполнены отверстия, а внутренняя поверхность с торцовой стороны выполнена скругленной.

1б01144

4Ьг. 1

Составитель Н.Асеева

Редактор Н.Гунько Техред Л. Сердюкова Корректор Л.Бескид

Заказ 3247 Тираж 515 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101