Устройство охлаждения полосы в протяжной печи

 

Изобретение относится к термообработке тонколистового металла в защитной газовой среде и может быть использовано в различных агрега-ах непрерывного действия для обработки полосового мет,-ала Цель изобретеИзобретение относится к термообработке тонколистового металла в защитной газовой среде и может быть использовано в различных агрегатах непрерывного действия для обработки полосового металла, Цель изобретения - повышение интенсивности охлаждения полосы при удельном снижении энергозатрат„ На фиг о 1 представлено устройство охлаждения, продольный разрез в перпендикулярной плоскости следования полосы; на фиг. 2 - то же, в плоения - повышение интенсивности охлаждения полосы при удельном снижении энергозатрат. JTO достигается тем, что цт внутренней полоски камеры охлаждения по otij стороны плоскости следования полосы пи ее ширине установлены напрс гшчющпе аппараты, каждый из которых выполнен в виде перегороди; и примыкаюшего к ней конфузора с прямоугольным сеченном и углом раскрытая 50-80, расположенным симметрично относительно плоскости следоьания оОрлбэч i шаемои пс.юсы. Расстояние между щправлякизшп аппаратами по длине камеры охлаждения составляет 1-5 ширин выходного окна кснфучора, я соотношение расстояния между боковыми стенками камеры и шириной гыходного окра конфу.юр равно 1,5-30. Внедрение изобретения позволяет на 2-10% увеличить производительность протяжной печи за счет интенсификации процесса охлалления. 3 ил. кости следования полосы; на фиг. 3 - направляющие аппараты устройства в увеличенном масштабе0 Внутри многопроходной камеры охлаждения протяжной печи 1 по роликам 2 в вертикальной плоскости движется обрабатываемая полоса 3, Боковые стенки корпуса печи выполнены в виде водоохлаждаемых степок 40 В верхней части каждого прохода корпуса расположены отсасывающие окна 5, соединенные со всасом циркуляционного вентилятора 6, приводимого во вра& (Л о N СЛ -vj ьо

СООЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1627572

А1 (5l)5 С 21 D 1/62

В Сь9 ффТЕ1ДИ- 1

Б1.1БлИ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТЬУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ll0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4638149/02 (22) 22.12.88 (46) 15.02.91. Бюл. Ф 6 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт металлургической теплотехники (72) Б.Г.Подольский, В.М.Калганов, А,Ф.Малец, В.H.Âëàäèìèðoâ, В,М„Кавтрев, В.Е.Рязанцев и С.Б.Фишман (53) 621.783,.07(088.8j (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1027237, кл. С 21 D 1/62, 1983.

Аптерман В.Н., Тымчак В.Н.

Протяжные печи. M.: Металлургия, 1969. (54) УСТРОЙСТВО ОХЛАЖДЕНИЯ ПОЛОСЫ

В ПРОТЯЖНОЙ ПЕЧИ (57) Изобретение относится к термообработке тонколистового металла в защитной газовой среде и может быть использовано в различных агрега-ах непрерывного действия для обработки полосового мст; пла Цель изобретеИзобретение относится к термообработке тонколистового металла в защитной газовой среде и может быть использовано в различных агрегатах непрерывного действия для обработки полосового мет;.лла.

Цель изобретения — повышение интенсивности охлаждения полосы при удельном снижении энергозатрат.

На фиг. 1 представлено устройство охлаждения, продольный разрез в перпендикулярной плоскости следования полосы; на фиг. 2 — то же, в плоснин — повышение интенсивности охлаждения полосы при удельном снижении энергозатрат, Это достигается тем, что в. внутренней понос" и камеры охлаждения по с с стс роны плоскости следования полосы по ее ширине установлены на пра плчющце аппараты, каждый из которых выполнен в ниде перегородки и примыкаюшего к ней конфуэора с прямсугольным сеченнем и углом раскрытия 50-8!), расположенным симметрично с гпосительно плоскости

c:!eänüàíèH сбраба!. васмой пслосы.

Расстояние между н, правляюгспля аппаратами по длине камеры охлаждения соcTавляет 2-5 шир)!í выхопногo окна конф;. ора, а соотношение ра< стояния между боковыми стенками камеры и шириной гыходного окна конфуэоре равно

1,5-30. Внедрение изобретения позволяет на 2-107 увеличить производительпость протяжной печи эа счет интевсификации процесса охлаждения.

3 ил. кости следования r!Oëîeí; на фиг. 3 направляющие аппараты устройства в увеличенном масштабе„

Внутри многопроходной камеры охлаждения протяжной печи 1 по роликам 2 в вертикальной плоскости движется обрабатываемая полоса 3, Боковые стенки корпуса печи выполнены в виде водоехлаждаемых стенок 4, В верхней части каждого прохода корпуса расположены отсасывающие окна 5, соединенные со всасом циркуляционного вентилятора 6, приводимого во вра1627572 щение электродвигателем 7. Выхлоп вентилятора через перепускной трубопровод 8 соединен через подающее окно 9 с корпусом камеры печи в ее нижней части. На трубопроводе расположены регулирующий орган 10 и температурный компенсатор 11. Во внутренней полости камеры охлаждения по обе стороны плоскости следования полосы по ширине камеры установлены направляющие аппараты 12. Каждый направляющий аппарат выполнен в виде перегородки 13 и примыкающего к ней конфузора 14 с прямоугольным сеченио ем и углом раскрытия 50-80, расположенным симметрично относительно плоскости следования обрабатываемой

15 полосы, Расстояние между направляющими 20 аппаратами 12 по длине камеры охлаждения составляет 2-5 ширин выходного окна конфузора, а соотношение расстояния между боковыми стенками камеры и шириной выходного окна конфу- 25 зора равно 1,5-3,0, Устройство охлаждения полосы работает следующим образом.

Защитный газ с выхлопа циркуляционного вентилятора 6 через перепуск- 30 ной трубопровод 8, подающее окно 9 нагнетается в нижнюю часть корпуса протяжной печи 1 под небольшим избыточным давлением. Направляясь вверх, защитный газ поступает на вход первого по ходу движения газа конфузора 14. При движении защитного газа внутри конфузора в результате сужения поперечного сечения происходит повышение скорости газового потока, 4р и на выходном окне конфуэора формируется настильная плоская струя газа, обдувающая обрабатываемую полосу 3 с обеих ее поверхностей. Ширина выходного окна конфузора Равна 45 проходному зазору направляющего аппарата, определяемому из условия беспрепятственного движения обрабатываемои полосы. Угол раскрытия конфуэора, равный 50-80, обеспечивает наилучшие условия для создания в камере охлаждения печи при незначительных энергозатратах плоской газовой струи защитного газа, двигающейся настильно охлаждаемой поверх55 ности полосы 3 с необходимой скоростью. Уменьшение угла раскрытия конфузора 14 менее 50 приводит к увеличению продольных размеров направляющих аппаратов 12, поверхность которых на значительной площади будет экранировать стенки 4 от охлаждаемой полосы 3, что cHHSHT лучистый тепловой поток в рассматриваемой системе тел. Для компенсации этого явления потребуется увеличить конвективную составляющую теплообмена путем повышения скорости движения газового потока, т.е. за счет энергии вентилятора. В результате этого цель изобретения — повышение интенсивности охлаждения полосы при относительном снижении энергозатрат — достигнута не будет. Увеличение угла раскрытия конфуэора 14 более 80 нецелесообразно, так как резко (на 20 — 303) возрастает гидросопротивление при геретоке защитного газа через ряд последовательно установленных направляющих аппаратов 12 в камере охлаждения печи 1 из-эа резкого сукепия газового потока на входе и внутри направляющих аппаратов. В данном случае цель изобретения также не может быть достигнута, поскольку для преодоления повышенного гидросопротивления направляющих аппаратов необходимы дополнительныс энергозатраты. При движении вдоль полосы плоской струи защитного газа,имеющей более низкую температуру, чем поверхность полосы, между ними возникает конвективный теплообмен, который носит сложный характер и складывается из двух составляющих. Первая составляющая конвективного теплообмена определяется вынужденной конвекцией и связана с приданием газовой струе начальной скорости, на что затрачивается энергия циркуляционного вентилятора 6.

Второй составляющей этого теплообмена является свободная конвенция, которая ропорциональна подъемной силе, возникающей в результате разности плотностей нагретых и холодных частиц потока защитного газа в непосредственной близости от поверхности полосы и окружающего объема газа.

В рассматриваемом случае подъемная сила в пристенном к полосе слое совпадает по направлению с движением газового потока, в результате чего значительно (до 10-302) повышается интенсивность теплоотдачи от поверхности полосы без использования дополнительных внешних источников энергии. Расстояние между направля162 кж);ими аппаратами, равное 2-5 величинам проходного зазора направляющего аппарата, выбрано из условия организации оптимальных по интенсивности потоков газовой среды, циркулирук)щих по длине печи 1. При сникении расстояния менее 2 величин проходного зазора направляющего аппарата не полностью используется воэможность повьппения теплоотдачи от полосы за счет свободной конвекции, так как в прилегающем к полосе пространстве не успевает сформироваться достаточный по толщине пограничный слой с более высокой температурой

rasa, чем в среднем объеме газа, и подъемная сила будет незначительна.

Уменьшение расстояния между направляющими аппаратами менее указанной величины приводит также к увеличению числа направляющих аппаратов, сncсобствующих повышению гидравлического сопротивления при последовательном движении через них защитного газа по длине печи. Двигаясь далее вдоль Охлакдаемой полосы, плоский поток защитного газа нагревается и за счет своей эжектирующей способности тормозится и заполняет практически все расстояние от поnocti до боковой стенки камеры охлаждения печи 1. Достигая следующего направляющего аппарата, защитный газ делится ла два

ПОтОКа. ЧаСтЬ его, раВНая По раСХоду производительности циркуля ционлого вентилятора 6, направлястся ла вход этого направляющего аппарата, вновь сужается с noHh)ll)BHII< h) скорости и выте)(ает из него в следующий участок камеры охлажде)!ия Другая, ОСтa)I))iaяся часть лоток Обтекает перегородки 13, примыкающие к конфузору 14, и разворачивается в противоположные стороны, образуя настильные течения вдоль поверхностных боковы:. яодоохлаждаемых стенок 4Ä 3а счет уменьшения температуры газового потока в пристенном слое водоохлаждаемых поверхностей 4, а следовательно, увеличения плотности газа возникает сила, направленная вниз и совпадающая с направлением основной части газа, движущегося в этом районе. Возвратясь к первому (со стороны выходного окна) направляющему аппарату 12, охлажденный газовый поток разворачивается на перегородках 13 и подсасывается в корень плоской струи эащит7572

6 ного газа, вытекакщего иэ выходн.) го окна конфузора 14, охлаждая (ro. Угол установки перегородок 13 Относительно боковых стенок 4 выбирается из

\ условия обтекания потока защитного газа с минимальным гидросопротивлением и составляет 60-90 о.

Таким об)разом, по длине камеры охлаждения ь. сбъемах, эаключенных между соседними направляющими аппаратами, имен!т место дна циркулирующих потока газа,раэделенных г)сверхчостью обрабятыг!аемо)1 полосы и цвижушихР ся в противоположных напрnt)nениях с реал):зацией микротеплообменных циклов, включающ))х отвод тепла от 1)слосы за)<)ит))ым газом и перело< егñ K oõ::ажда)о)зим с геш;а?1 1)е<1)), 20 Соотношение .)асстояния между боколыми водоохлажд.)емьгяи стенками 4 и величин)ой лрoxnn))or о зазора лаправ":)1,îùåãо аппа)рата, равлс е. 1, 5-3, выбрано иэ услоэ))я с о ада ш)я благопрнят25 кых условий 1)ля Организации циркулиру! 11(: ro Г())уrp

<)и H(, I (га.!;i е . - им, ..<, ло возможныt Il< (к (pocT)I: <1), (,< c . и (! I: 1<3) .. 1 t? In llеoj) хОД) мУю 1 еГ)1)<) От <,, О Г i! <:1() oh!, H së

)Г? явленном дл(i))n)«H(р» .;(ро ))аблкдается оптимлльпое с(Отношение потоков .

<)бтекающего и(?регородкk! I 3 с после, <)

35 дук<п))1

1,. ) о). пр ..-..: го эаяг;;! :,)npaвляющегo л))лараTО .I)i<)!(1)IT K т(му, что коJlk1 I(?c Tno - ))<))<1л< го l ) .л, (Г>текающего

Ii(I): 1 Ap()T).!! I < < ",дГ 1:<<," л тол )!О ,))Ji)I (О )<1Л 1!! i I< ) )

))з())))) ете)п)я i(oc) и" !О) т<) лс" бу )ет. IIpn ув. 11!чеши! )<))!

anil()p()т б;, i иметь м. Ото нерацио))Л?1 Ь<)О() P, 1:,<, .Ь «!IIО 1, 3 О<)()ГO nOTOKQ в районе nõ, H(г(Ох:)я )ядра).;ляющего аппарата, ц), ка), ),1 и) ге:)ьлая часть

Г а 3 <(p a s ):. () и с T c )I n (< ) ) i< C.-) cn) ) )ni)! eel циpку, I))r<û; i 1:солpа 1<.<, 1)!iiо )

1627572 потока будет недостаточна и интенсив-. ность охлаждения обрабатываемой полосы уменьшится.

Таким образом, в рабочем пространстве протяжной печи по ее длине организован ряд вращающихся течений, стабильных по размеру и своему местоположению. Использование в качестве дополнительной энергии движения защитного газа,при свободной конвекции увеличивает на 5-15Х интенсивность охлаждения полосы и снижает удельные энергозатраты на отвод тепла от поверхности обрабатываемой полосы. Наряду с теплообменом конвекцией в предложенном устройстве имеет место и теплоотдача от поверхности полосы водоохпаждаемым стенкам эа счет излучения, особенно в начальной части 20 камеры охлаждения печи.

После выхода струйного потока газа из последнего направляющего аппарата защитная среда отводится в отсасывающие окна 5, расположенные в

25 верхней части печи, и поступает на всас циркуляционного вентилятора 6 для последующей подачи в рабочее пространство протяжной печи, В результате внедрения изобретения производительность протяжной пе чи увеличивается на 2-107 эа счет интенсификации процесса охлаждения.

Формула и з о б р е т ения

Устройство охлаждения полосы в протяжной печи, содержащее камеру охлаждения с водоохлаждаемыми стенками, опорные ролики и циркулэционный вентилятор, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения интенсивности охлаждения полосы при удельном снижении энергозатрат, оно снабжено размещенными во внутренней полости камеры симметрично относительно ее оси направляющими аппаратами, каждый из которых выполнен в виде перегородки и примыкающего к ней конфуэора с прямоугольным поперечным сечением и углом раскрытия

50-80, причем расстояние между нап0 равляющими аппаратами по длине камеры охлаждения составляет 2-5 ширин выходного отверстия конфузора, а отношение расстояния между боковыми стенками камеры к шине выходного отверстия конфузора равно 1,5-3.

A-4

Составитель Л. Рябоконь

ТехредЛ.Сердюкова Корректор N. Кучерявая

Редактор А. Маковская

Заказ 317

Тирах 397

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, К-35, Рауаская наб., д, 4/5

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