Устройство для термообработки длинномерных изделий

 

Изобретение относится к металлургической промышленности. Цель изобретения - повышение экономичности. В футерованной камере размещены параллельно муфели из теплопроводного материала с каналами для транспортирования изделий в потоке контролируемой атмосферы . Муфели соединены в секции, в которых они соприкасаются участками наружной поверхности . Каждый муфель снабжен устройствами ввода и вывода изделий, причем эти устройства размещены вдоль торца каждой секции с чередованием. Устройство снабжено по крайней мере одним каналом для протока греющего теплоносителя, причем стенки канала образованы теплоизолирующим материалом и футерованной камерой. Теплоизолирующий материал заполняет рабочее пространство футерованной камеры между муфелями. В каждой паре соседних муфелей изделия движутся встречными потоками , направленная теплопередача между которыми через поверхность соприкосновения муфелей обеспечивает регенерацию теплоты охлаждаемых изделий, прошедших нагрев и выдержку. 9 ил. (Л с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s С 21 D 9/52

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4777192/02 (22) 05.01.90 (46) 07.04,92. Бюл. Ь13 (71) Московский энергетический институт (72) А.Д.Ключников, С.К.Попов, Т.А.Степанова и Г.Н,Нургатина (53) 621,783 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 11114455004400, кл. С 21 D 9/52, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ ДЛИННОМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к металлургической промышленности, Цель изобретения — повышение экономичности. В футерованной камере размещены параллельно муфели из теплопроводного материала с каналами для транспортирования изделий в потоке контролируемой атмосфеИзобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано для термообработки длинномерных изделий, например стальных прутков.

Известно устройство для безокислительного нагрева длинномерных изделий, состоящее из футерованной камеры и размещенных в ней муфелей с каналами для транспортирования изделий в потоке контролируемой атмосферы.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для термообработки длинномерных изделий, содержащее камеры нагрева и охлаждения с расположенными внутри трубчатыми муфелями, в которых транспортируются изделия в потоке контролируемой атмосферы, причем каждый муо9> . Ж<и> 1 724706 А1 ры. Муфели соединены в секции, в которых они соприкасаются участками наружной поверхности, Каждый муфель снабжен устройствами ввода и вывода изделий, причем эти устройства размещены вдоль торца каждой секции с чередованием. Устройство снабжено по крайней мере одним каналом для протока греющего теплоносителя, причем стенки канала образованы теплоизолирующим материалом и футерованной камерой.

Теплоизолирующий материал заполняет рабочее пространство футерованной камеры между муфелями. В каждой паре соседних муфелей изделия движутся встречными потоками, направленная теплопередача между которыми через поверхность соприкосновения муфелей обеспечивает регенерацию теплоты охлаждаемых изделий, прошедших нагрев и выдержку. 9 ил. фель снабжен устройствами ввода и вывода изделий, Недостаток данных устройств заключается в том, что теплота изделий, прошедших в процессе термообработки нагрев и выдержку, полностью теряется в окружающую среду при последующем охлаждении изделий.

Цель изобретения — повышение экономичности работы установки.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем футерованную камеру и размещенные в ней параллельно муфели из теплопроводного материала с каналами для транспортирования изделий в потоке контролируемой атмосферы. причем каждый муфель снабжен устройствами вво1724706 да и вывода иэделий, муфели соединены в секции, в которых каждый муфель соприкасается участками наружной поверхности не более чем с двумя муфелями, причем эти два муфеля не соприкасаются между собой; вдоль торца каждой секции устройства ввода и вывода изделий размещены с чередованием; устройство снабжено теплоиэолирующим матер алом и по крайней мере одним каналом для протока греющего теплоносителя, причем стенки канала образованы футерованной камерой и теплоиэолирующим материалом.

Теплоизолирующий материал заполняет рабочее пространство футерованной камеры, не занятое секциями муфелей и каналами для протока греющего теплоносителя.

На фиг.1 и 2 изображено устройство, продольный разрез; на фиг,2 — разрез А — А на фиг.1; на фиг.3 — разрез Б — Б на фиг.2; на фиг.4 — разрез  — В на фиг.3: на фиг.5— температурный график термообработки изделий; на фиг.6- устройство с двумя парами каналов для протока греющего теплоносителя, разрез; на фиг.7 — температурный график термообработки изделий; на фиг.8— устройство с одним каналом для протока греющего теплоносителя, разрез; на фиг.9— температурный график термообработки изделий.

Устройство состоит иэ футерованной камеры 1 с размещенными в ней секциями муфелей 2, горелочными устройствами 3, каналами 4 и 5 для протока греющего теплоносителя (дымовых газов), причем стенки каналов образованы футерованной камерой

1 и теплоизолирующим материалом 6, Для отвода отработавшего теплоносителя устройство снабжено дымозаборниками 7.

Вдоль торца каждой секции муфелей размещены с чередованием устройства 8 ввода и вывода изделий.

Для транспортирования длинномерных изделий 9 и 10 муфели снабжены каналами

11 и 12. Муфели соединены в секции, в которых каждый муфель 14 соприкасается участками наружной поверхности либо с двумя муфелями 13 и 15, причем муфели 13 и 15 не соприкасаются между собой (фиг.4), либо, если муфель размещен на границе секции, он соприкасается с одним муфелем. Такое соединение муфелей в секции обеспечивает зазор 16 между секциями (фиг.2).

Устройство работает следующим образом.

Во всех секциях по каналам 11 и 12 каждой пары соседних муфелей 13 и 14 транспортируют изделия 9 и 10 в противоположных направлениях. Направления движения изделий показаны стрелками на фиг.3. а также крестиками и точками на оси иэделий на фиг.4. В варианте устройства с одной парой каналов 4 и 5 для протока rpe5 ющего теплоносителя (фиг.2) поток изделия

9 транспортируют последовательно через зону К вЂ” от торца устройства до канала 4, через зону L — - в пределах канала 4, через зону М вЂ” между каналами 4 и 5, через зону

10 N- в пределах канала 5, через зону Р-от канала

5 до торца устройства. Поток изделий 10 транспортируют через указанные зоны в обратном направлении — от зоны P к зоне К.

Поток иэделий 9 в зоне К нагревается, 15 получая теплоту от встречного потока изделий 10 благодаря теплопередаче через поверхность соприкосновения муфелей и выполнению муфелей иэ теплопроводного материала; в зоне L- нагревается до эадан20 ного диапазона температуры выдержки Т1— от теплоносителя, протекающего по каналу

4; в зоне М вЂ” выдерживается в диапазоне температуры выдержки в практически адиабатных условиях, обеспечиваемых тем, что

25 встречный поток изделий 10 имеет примерно такую же температуру, и поэтому теплообмен между соседними муфелями в секциях пренебрежимо мал, а также тем, что рабочее пространство между секциями в

30 данной зоне заполнено теплоизолирующим материалом 6; в зоне N — дополнительно нагревается в пределах заданного диапазона температуры выдержки Т>, при этом отвод теплоты от муфелей с потоком изделий

35 9 к муфелям с потоком более холодных изделий 10 компенсируется подводом теплоты от греющего теплоносителя, протекающего по каналу 5; в зоне P — охлаждается, отдавая теплоту встречному потоку изде40 лий 10.

Поток изделий 10 подвергается такой же последовательности тепловых воздействий при его движении от зоны P к зоне К.

В пределах зон К и Р, примыкающих к

45 торцам футерованной камеры, ее рабочее пространство, не занятое секциями муфелей 2, заполнено теплоизолирующим материалом 6 частично (на высокотемпературных участках зон, фиг.1 и 2) или полно50 стью(фиг.6 и 8). В результате теплопередача через зазор 16 между соседними секциями подавляется термическим сопротивлением заполняющего этот зазор вещества: либо только твердого (теплоизолирующего мате55 риала 6), либо твердого в сочетании с газообразным.

Так как муфели выполнены из теплопроводного материала и соединены в секции, обеспечивающие теплопередачу через поверхность соприкосновения муфелей, то из1724706 делия при их транспортировании вводят в тепловой контакт, причем, благодаря высокому термическому сопротивлению между секциями в зонах К и Р, обеспечивают в плоскости, перпендикулярной направлению движения изделий, направленный теплообмен между изделиями встречных потоков с подавлением теплообмена между изделиями, относящимися к одному и тому же потоку, 10

На фиг,5 показаны реализуемые в уст- . ройстве температурные графики термообработки для потока изделий 9 (а) и для потока изделий 10 (б) в случае, когда каналы

4 и 5 расположены равноудаленно от торцов устройства, а массовый расход и теплофизические характеристики встречных потоков изделий одинаковы.

Контролируемая атмосфера, двигающаяся по каналам для транспортирования изделий, не только препятствует окислению материала, но и является в заявляемом устройстве промежуточным теплоносителем между изделием, движущимся в канале муфеля, и внутренней поверхностью канала.

Изменение скорости движения контролируемой атмосферы влияет на интенсивность теплопередачи между изделиями в каналах соседних муфелей, изменяя одновременно как скорость нагрева, так и скорость охлаждения изделий, Помимо этого, рост скорости движения защитной атмосферы обеспечивает в заявляемом устройстве снижение разности температур встречных потоков изделий на торцовых границах (в месте загрузки — выгрузки изделий), что при-. водит к увеличению глубины регенерации теплоты термообработанных изделий и, следовательно, к дополнительной экономии топлива.

Движение контролируемой атмосферы может быть, как,вариант, организовано по замкнутому контуру, включающему каналы для транспортирования изделий.

В варианте устройства с двумя парами каналов 4, 5, 17 и 18 для протока греющего теплоносителя (фиг.6) реализуется температурный график термообработки с двумя стадиями выдержки в заданных диапазонах температур Т и Т (фиг.7).

В варианте устройства с одним каналом

19 для протока греющего теплоносителя (фиг.8) реализуется температурный график термообработки, состоящий из двух стадий — нагрева и охлаждения (фиг.9).

Размещение .теплоизолирующего материала во всем рабочем пространстве футерованной камеры, не занятом секциями муфелей и каналами для протока греющего теплоносителя, исключает радиационный и конвективный теплообмен между секциями муфелей, дополнительно усиливая направленность теплообмена между встречными потоками изделий и повышая степень регенерации. теплоты охлаждаемых изделий.

Таким образом, заявляемое устройство обеспечивает реализацию различных видов термообработки: беэ выдержки, с одной или двумя стадиями выдержки, — с повышением экономичности процесса.

Осуществляемая при этом глубокая регенерация теплоты термообработанных изделий не только обеспечивает энергосбережение, но и дает экологический эффект вследствие исключения расхода технологической воды на охлаждение изделий или уменьшения теплового загрязнения производственных помещений (по сравнению с охлаждением изделий на воздухе).

Технико-экономическая эффективность заявляемого устройства по сравнению с колпаковыми или роликовыми проходными печами состоит в: снижении удельного расхода условного топлива на тонну металла от 90 — 150 до 6 — 7 кг/т (в 15 — 20 раз); исключении расхода воды на охлаждение элементов печи; снижении себестоимости термообработки металла от 29 до 10,6 руб./т.

Формула изобретения

Устройство для термообработки длинномерных изделий, преимущественно стальных прутков, содержащее футерованную камеру и размещенные в ней муфели из теплопроводного материала с каналами для транспортирования изделий в потоке контролируемой атмосферы, а также устройства загрузки и выдачи изделий, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения экономичности, оно снабжено установленной в камере по обе стороны от центральной оси устройства между муфелями теплоизоляцией, в которой выполнен по меньшей мере один вертикальный канал для теплоносителя, муфели соединены в вертикальные секции, устройства загрузки и выдачи размещены с их чередованием вдоль торца каждой секции.

1724706

1 Ф З 6

1724706

17 18

Фиг.б

2 2 22 4 ц 2 2 2

Двина усароистВа

Фиг" 5

1724706

Дпина устрой сяда

Фиг. 7

2 222 19

2 2 б Йя8

1724706

Длина усглройсмба

Фаз. Я

40

50

Составитель Н. Асеева

Техред М.Моргентал Корректор Н. Ревская

Редактор Л. Гратилло

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

Заказ 1151 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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