Конвекторное кольцо для отжига металла в колпаковой печи

 

Сущность изобретения: конвекторное кольцо содержит внутренние опорные кольца шириной 0,30 - 0,40 части внутреннего диаметра рулона и наружные кольца шириной 0,14 - 0,19 радиуса конвекторного кольца. Опорные ребра на их рабочей поверхности на участке между внутренним и внешним опорными кольцами имеют полусферические радиально-наклонные каналы. Грани опорных ребер на рабочей их поверхности имеют овальную форму. Применение кольца данной конструкции способствует более равномерному по сечению рулона, нагреву и охлаждению, в результате чего уменьшается слипание и сваривание витков рулона при отжиге. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к листопрокатному производству и совершенствует конструкцию конвекторных колец для отжига полосовой стали в плотно смотанных рулонах в колпачковых печах.

Известны конструкции конвекторных колец, содержащих диски с циркуляционными каналами, образованными радиальными, радиально-наклонными, спиральными ребрами или системой отверстий.

Недостатки колец со спиральными ребрами сложность их изготовления и недостаточная стойкость. Основной недостаток известных конструкций колец с радиальными и радиально-наклонными ребрами неудовлетворительное качество отжига, а именно неравномерность нагрева и охлаждения по сечению рулона в процессе отжига, вызывающих слипание и сваривание витков. Наибольшую опасность сваривания витков представляет процесс охлаждения рулонов, т.к. центральные слои рулона находятся длительное время под действием радиальных сжимающих напряжений, вследствие ускоренного охлаждения периферийных витков рулона.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является конвекторное кольцо, содержащее теплоизоляционные прокладки по периметру дисков с внутренней их стороны в циркуляционных каналах.

Недостаток такой конструкции кольца неудовлетворительное качество отжига, т.к. не обеспечивается равномерность нагрева по периметру наружной части рулона и не исключается ускоренный нагрев внутренней части рулона относительно центральной его части. Наличие в опорных ребрах отверстий не позволяет существенно улучшить теплопередачу от циркулирующего защитного газа к торцам рулонов, т.к. он недостаточно омывает поверхность рулона над опорным ребром. Торцы рулона вдоль граней опорных ребер на рабочей их поверхности находятся в неблагоприятных условиях термонапряженного состояния, т.к. представляют границу раздела участков торцов рулона с резкой интенсивностью нагрева: уменьшающейся по образующей рулона от боковых сторон к середине опорного ребра и увеличивающейся от боковой грани опорного ребра к середине открытого канала. Вдоль граней опорных ребер образуется узкая зона с высоким межвитковым давлением, способствующим свариванию в процессе отжига витков в этих сечениях рулона. Дополнительными экстремальными сечениями рулона с повышенным межвитковым давлением являются сечения вдоль середины опорных и радиальных ребер, соответствующих наибольшей разнице интенсивности их нагрева. Т.е. два контактирующих витка на длине образующей, ограниченной одним опорным и одним радиальным ребрами, подвержены свариванию в двух-четырех радиальных сечениях.

Цель изобретения уменьшение слипания и сваривания витков, а именно уменьшение образования дефектов поверхности полосы при слипании и сваривании витков, путем повышения равномерности нагрева и охлаждения периферийных и центральных областей рулона в процессе отжига.

Указанная цель достигается тем, что ширина внутренних опорных колец равна 0,3-0,40 части внутреннего диаметра рулона, а наружных колец 0,14-0,19 радиуса конвекторного кольца. Радиальные опорные ребра на их рабочей поверхности на участке между внутренними и наружными опорными кольцами имеют полусферические радиально-наклонные каналы. Грани опорных ребер на их рабочей поверхности имеют овальную форму.

На фиг. 1 представлено конвекторное кольцо, общий вид; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1.

Конструкция конвектерного кольца состоит из двух наружных 1 и двух внутренних 2 опорных колец, соединенных радиальными перегородками 3 и радиальными ребрами 4, образующими циркуляционные каналы 5 и 6. Опорные ребра имеют отверстия 7 и на рабочей их поверхности сферические проточки 8, выполненные под углом к радиусу рулона (радиально-наклонно). Проточки могут быть выполнены, например, фрезерованием. Грани опорных ребер на рабочей поверхности выполнены сферической формы. Радиальные ребра перегородки 9 расположены симметрично относительно верхних и нижних опорных колец, образуют с радиальными перегородками 3 и торцами рулонов открытые циркуляционные каналы 6. Со стороны внутренних и наружных опорных колец ребра содержат отверстия 10 и 11 в форме, например, квадратичной или биквадратичной параболы. Крепления опорных ребер 4, радиальных перегородок 3 и радиальных ребер осуществляют сваркой.

Отжиг стопы рулонов с предлагаемой конструкцией конвекторных колец осуществляют следующим образом.

На стенде формируют стопу из трех-, четырех плотно смотанных рулонов с установленными между ними конвекторными кольцами, накрывают ее муфелем, осуществляют холодную продувку подмуфельного пространства защитным газом, ставя нагревательный колпак и включают циркуляционный вентилятор, который застывает защитный газ из внутренней полости стопы рулонов и под избыточным давлением подает его в кольцевой зазор между муфелем и стопой рулонов. Нагретый от муфеля защитный газ по циркуляционным каналам 5 и 6 направляют во внутреннюю полость стопы рулонов. После нагрева до температуры отжига, например 680-700^оС, и проведения последующей выдержки, нагревательный колпак снимают и осуществляют процесс охлаждения садки до требуемой температуры, например 120-180^оС. При охлаждении защитный газ отбирает тепло как от опорных поверхностей конвекторного кольца, так и непосредственно от торцов рулона и передает его муфелю.

Кольцо работает следующим образом. Через закрытые 5 и открытые 6 радиальные циркуляционные каналы подается защитный газ. Применение внутренних и наружных опорных колец 1,2 приводит к уменьшению теплообмена между защитным газом, поступающим в циркуляционные каналы и торцами рулонов на периферийных частях рулона, т.е. нагрев происходит через экран. Это позволяет замедлить скорость нагрева периферийных частей рулона до температуры отжига и снизить скорость охлаждения этих участков после снятия колпака. Подаваемый газ по каналам 6 через отверстия 7 по сферическим каналам 8 дополнительно поступает к торцам рулонов, контактирующих с опорными ребрами, что способствует более интенсивному нагреву центральных частей рулона на этих участках. Наличие отверстий 10 и 11 в радиальных ребрах образует взаимно-регулируемые газовые потоки двух открытых циркуляционных каналов, образованных радиальными ребрами 9. Благодаря этому возрастает скорость нагрева периферийных частей рулона, уменьшается температурный перепад по сечению рулона при нагреве до температуры отжига.

При охлаждении стопы рулонов наружные и внутренние опорные кольца способствуют более медленному охлаждению торцов этих частей рулона, передавая им тепло от отстающих по охлаждению центральных частей рулона через радиальные опорные ребра.

Ширина внутренних и наружных опорных колец, соответствующих толщине намотки внутренних и периферийных частей рулона, менее подверженных слипанию и свариванию, установлены экспериментальными исследованиями. Ширина внутренних колец равна 0,30-0,40 части внутреннего диаметра рулона, а нерудных 0,14-0,19 части радиуса конвекторного кольца.

Применение опорных ребер с рабочими гранями овальной формы с радиусом кривизны равным 1/2-2/3 толщины ребра позволяет устранить резкую границу по условиям нагрева торцов рулона напротив открытых циркуляционных каналов и контактирующих с опорными ребрами, исключить сваривание витков вдоль рабочих поверхностей граней опорных ребер.

Применение предлагаемой конструкции конвекторного кольца позволяет уменьшить скорость нагрева периферийных частей рулона и ускорить нагрев центральных частей в процессе нагрева стопы рулонов до температуры отжига, снизить скорость охлаждения периферийных частей рулона и ускорить центральных частей рулона при охлаждении под муфелем. Это позволит повысить равномерность нагрева и охлаждения рулонов по их сечению, предотвратить слипание и сваривание витков, уменьшить отбраковку металла по дефекту поверхности холоднокатаных полос излом.

Формула изобретения

1. КОНВЕКТОРНОЕ КОЛЬЦО ДЛЯ ОТЖИГА МЕТАЛЛА В КОЛПАКОВОЙ ПЕЧИ, содержащее верхнее и нижнее опорные кольца, радиальные опорные ребра, образующие циркуляционные каналы, и систему отверстий, отличающееся тем, что каждое верхнее и нижнее кольцо выполнено из двух частей, наружного и внутреннего опорного кольца, при этом ширина внутренних опорных колец равна 0,3 - 0,40 внутреннего диаметра рулона, а наружных колец - 0,14 - 0,19 радиуса конвекторного кольца.

2. Кольцо по п.1, отличающееся тем, что радиальные опорные ребра на рабочей поверхности на участках между внутренними и наружными опорными кольцами имеют полусферические радиально-наклонные каналы.

3. Кольцо по п.2, отличающееся тем, что рабочие поверхности граней опорных ребер выполнены овальной формы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2