Колпаковая печь для отжига металла в рулонах

 

Сущность изобретения: печь состоит из футерованного нагревательного колпака, оборудованного горелочными устройствами и дымоотводящими каналами с воздушным эжектором, жаропрочного муфеля, стенда с циркуляционным вентилятором, приводимым в движение электродвигателем, и направляющим аппаратом, а также колпака водяного охлаждения, оснащенного системой подачи охлаждающей воды с вентилем, водоохлаждающей крышкой с отверстиями и кольцевым коллектором с трубками. Выполнение жаропрочного муфеля в форме усеченного конуса, направленного большим основанием в сторону стенда, и с боковыми стенками, наклоненными к вертикальной оси печи под углом 5 10°, позволяет обеспечить ускоренное и равномерное понижение теплосодержания различных участков боковой поверхности стопы рулонов на протяжении всего периода охлаждения металла в печи. 2 ил.

Изобретение относится к металлургической теплотехнике, а именно к колпаковым печам для термической обработки холоднокатанной стальной ленты в рулонах.

Известна колпаковая печь для отжига рулонов, состоящая из металлического колпака, футерованного изнутри огнеупорным кирпичом, эжектора, жароупорного муфеля, установленного на стенде, оборудованном циркуляционным вентилятором с направляющим аппаратом, и дымоотводящих каналов.

После завершения процесса нагрева металла нагревательный колпак убирают со стенда и на жароупорный муфель известной печи устанавливают колпак воздушного охлаждения, оснащенный специальным вентилятором, который осуществляет подачу воздуха на наружную поверхность боковых стен муфеля и тем самым способствует ускорению процесса охлаждения стопы рулонов металла.

Недостатком колпаковой печи в случае применения колпака воздушного охлаждения является низкая эффективность его тепловой работы, которая обусловлена низкими значениями коэффициента теплоотдачи конвекцией от наружной поверхности жароупорного муфеля к потокам движущегося воздуха и малыми скоростями понижения температуры поверхности муфеля.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является колпаковая печь, содержащая футерованный нагревательный колпак, оборудованный верхними и нижними горелочными устройствами и системой дымоотводящих каналов с воздушным эжектором, жаропрочный муфель, стенд с циркуляционным вентилятором и направляющим аппаратом, колпак водяного охлаждения.

Колпак водяного охлаждения, оборудованный устройством подачи охлаждающей воды и водоохлаждаемой крышкой, в нижней части стенки которой выполнены отверстия для распыления воды, после удаления со стенда нагревательного колпака устанавливают на жаропрочный муфель известной печи. В верхней части колпака водяного охлаждения предусмотрен кольцевой коллектор, обеспечивающий подачу воды на охлаждение наружной поверхности боковых стен жаропрочного муфеля. Благодаря сплошному кожуху колпака водяного охлаждения пары воды, образующиеся в результате ее контакта с боковой поверхностью жаропрочного муфеля, поднимаются в его верхнюю часть, где, конденсируясь на поверхности водоохлаждаемой крышки, вновь попадают на муфель.

Существенными недостатками колпаковой печи в случае применения колпака водяного охлаждения являются значительная неравномерность охлаждения жаропрочного муфеля по его высоте и периметру из-за коробления и перекосов при накрывании им стопы рулонов листового металла, что приводит к дополнительным значительным термическим напряжениям, а следовательно, снижению срока службы муфеля, и ограниченная (диаметром и высотой муфеля) площадь поверхности теплообмена.

Задачей изобретения является повышение интенсивности и равномерности охлаждения металла в печи.

В колпаковой печи, содержащей нагревательный колпак, оборудованный верхними и нижними горелочными устройствами и системой дымоотводящих каналов с воздушным эжектором, жаропрочный муфель, стенд с циркуляционным вентилятором и направляющим аппаратом и колпак водяного охлаждения с устройством подачи воды, водоохлаждаемой крышкой и кольцевым коллектором, согласно изобретению жаропрочный муфель выполнен в форме усеченного конуса, направленного большим основанием в сторону стенда, при этом боковые стены жаропрочного муфеля наклонены под углом 5-10^о к вертикальной оси печи.

На фиг.1 представлена предлагаемая колпаковая печь, общий вид; на фиг.2 изображен жаропрочный муфель с колпаком водяного охлаждения, продольный разрез.

Колпаковая печь состоит из футерованного нагревательного колпака 1, оборудованного горелочными устройствами 2 и дымоотводящими каналами 3 с воздушным эжектором 4, жаропрочного муфеля 5, стенда 6 с циркуляционным вентилятором 7, приводимым в движение электродвигателем 8, и направляющим аппаратом 9, а также колпака 10 водяного охлаждения, оснащенного системой 11 подачи охлаждающей воды с вентилем 12, водоохлаждаемой крышкой 13 с отверстиями 14 и кольцевым коллектором 15 с трубками 16. Жаропрочный муфель 5, имеющий форму усеченного конуса, установлен большим основанием на стенд 6 и выполнен с боковыми стенками, наклоненными к вертикальной оси печи под углом 5-10^о.

Колпаковая печь работает следующим образом.

На стенд 6 устанавливают с соблюдением центровки подлежащую термической обработке стопу рулонов листового металла 17 и накрывают жаропрочным муфелем 5. Осуществляют холодную продувку подмуфельного пространства защитным газом. Включают циркуляционный вентилятор 7 и на стенд 6 устанавливают нагревательный колпак 1. В эжектор 4 подают под давлением воздух и в дымоотводящих каналах 3 создается разрежение. Разжигаются горелочные устройства 2 на нагревательном колпаке 1.

По окончании процесса нагрева нагревательный колпак 1 удаляется со стенда 6 и на нагретый жаропрочный муфель 5 устанавливают колпак 10 водяного охлаждения. Открывают вентиль 12 и через систему 11 подачи воды во внутреннюю полость водоохлаждаемой крышки 13 и кольцевого коллектора 15 под давление подается охлаждающая вода. Из водоохлаждаемой крышки 13 охлаждающая вода через отверстия 14 распыляется на наружную поверхность крыши муфеля 5, а из кольцевого коллектора 15 через трубки 16 подается на охлаждение наружной поверхности боковых стен муфеля 5. Благодаря увеличению поверхности теплообмена между наружной боковой поверхностью нагретого жаропрочного муфеля 5 и потоками охлаждающей воды за счет конусообразной формы данной поверхности происходит интенсивная и равномерная передача тепловой энергии из рабочего пространства печи к воде, омывающей наружную поверхность боковых стен муфеля 5. При этом, как показали результаты испытаний на тепловой модели предлагаемой колпаковой печи, интенсивность понижения температурного уровня на наружной боковой поверхности жаропрочного муфеля в 1,1-1,2 раза, а равномерность в 1,5-1,6 раза выше, чем для известной печи, что позволяет дополнительно сократить длительность периода охлаждения металла в печи на 1,5-2 ч.

Выполнение жаропрочного муфеля в форме усеченного конуса, направленного большим основанием в сторону стенда, позволяет (независимо от состояния поверхности муфеля, наличия на ней технологических выступов и сварных швов, вмятин, его установки с отклонением от вертикальной оси) увеличить площадь его поверхности и интенсивность теплообмена с потоками охлаждающей воды, а следовательно, обеспечить ускоренное и равномерное понижение теплосодержания различных участков боковой поверхности муфеля и, в конечном итоге, температуры боковой поверхности стопы рулонов на протяжении всего периода охлаждения металла в печи.

При угле наклона боковых стен жаропрочного муфеля к вертикальной оси печи меньше 5^о не достигается повышение равномерности отвода тепловой энергии с наружной боковой поверхности муфеля, остаются зоны негарантированного контакта поверхности муфеля с охлаждающей средой. При угле наклона боковых стен жаропрочного муфеля к вертикальной оси печи больше 10^о наблюдается значительное увеличение размеров нагревательного колпака и печи в целом, что нецелесообразно.

Повышение интенсивности и равномерности теплоотдачи от нагретого жаропрочного муфеля к потокам охлаждающей зоны, достигаемое путем увеличения поверхности теплообмена между ними за счет конусообразной его формы, позволяет улучшить по сравнению с прототипом следующие показатели: сократить длительность процесса охлаждения листового металла в колпаковых печах на 1,5-2 ч за счет повышения скорости отвода тепловой энергии с боковой поверхности жаропрочного муфеля, улучшить качество термической обработки холоднокатанной листовой стали за счет повышения равномерности охлаждения по высоте стопы рулонов, увеличить срок службы жаропрочного муфеля.

Формула изобретения

КОЛПАКОВАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ОТЖИГА МЕТАЛЛА В РУЛОНАХ, содержащая футерованный нагревательный колпак, оборудованный горелочными устройствами и системой дымоотводящих каналов, стенд с циркуляционным вентилятором и направляющим аппаратом, жаропрочный муфель, колпак водяного охлаждения с водоохлаждаемой крышкой, кольцевым коллектором, и с системой подачи воды, отличающаяся тем, что муфель выполнен с цельной боковой поверхностью, имеет форму усеченного конуса с конусностью боковой поверхности 5 10^o, направленного большим диаметром в сторону стенда.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2