CS213313B2 - Tunnel furnace for annealing the steel charges particularly the silicon steel - Google Patents

Description

Vynález se týká tunelové pece k žíhání vsázek . oceli, zejména křemíkové oceli. Jednotlivé svitky z křemíkové oceli se ukládají na samostatné vozíky, na kterých se dopravují do vstupní komory, z ní potom do tunelové pece a do výstupní komory, přičemž jednotlivé vdzíky za sebou následují v časovém intervalu asi sedmdesáti minut. Křemíková ocel se žíhá ve vodíkové atmosféře, ve které se zahřívá na teplotu až 635 °C, přičemž použitý vodík se potom regeneruje v cirkulační soustavě. Pro správný průběh žíhacího procesu je nezbytné pročistit, odvzdušnit vstupní komoru tím, že · se z ní vzduch vytlačí dusíkovou atmosférou, která se potom nahradí vodíkovou atmosférou. Tento úkon se musí opakovat při každém zavážení dalšího· vozíku, přičemž výměna plynů trvá vždy deset až dvanáct minut, takže celkem je třeba k nahrazení vzduchu vodíkem dvaceti čtyř minut. U dosud známých pecí tohoto druhu, které se používají již řadu let, se přivádí do vstupní komory přímo vodík z běžných zdrojů plynného vodíku, kterým se vytlačuje vzduch a vytváří se vodíková atmosféra, přičemž· použitý vodík se potom vypouští do atmosféry. Zařízení k provádění takového známého postupu je velmi jednoduché, protože nejsou kladeny žádné · velké nároky na přesné ovládání a vstup2 ní atmosféra se příliš · neliší od atmosféry v tunelové pecí. Avšak již dříve bylo zjištěno, že při tomto známém postupu dochází v některých případech k vytváření a hromadění kysličníku uhelnatého, který má za následek snížení kvality žíhaných předmětů.

U tunelové pece podle vynálezu se odebírá vodík z cirkulující atmosféry a k této cirkulující atmosféře se přidává vodík ze zdroje vodíku. U příkladného · provedení zařízení na žíhání oceli, opatřeného oběhovou soustavou, dosahuje · množství cirkulujícího plynu 1132,7 metrů krychlových za hodinu, přičemž množství vodíku · potřebného k pročišťování činí asi 142 m3, · ' které se · přivádí rychlostí asi 680 m³ za hodinu v časovém intervalu asi dvanácti minut. To vyvolává určité problémy, protože současně je · třeba zajistit stálý tlak v tunelové peci. Avšak podle vynálezu je i přes nutnost rychlého · odvádění. vodíku ze soustavy tento problém vyřešen.

Tunelová pec k · žíhání vsázek oceli, zejména křemíkové oceli, ve vodíkové atmosféře, na niž se vynález vztahuje, obsahuje vstupní komoru s vnitřními dveřmi k jejímu uzavření oproti hlavní žíhací komoře a s vnějšími dveřmi k jejímu uzavření oproti vnějšímu ovzduší, dále výstupní komoru · s vnitřními dveřmi k jejímu uzavření oproti hlavní žíhací komoře a s vnějšími dveřmi k jejímu uzavření oproti vnějšímu ovzduší, ojgány k pohybu jednotlivých · vsázek periodický·· těmito komorami a hlavní žíhací komorou, cirkulační vodíkovou soustavu k cirkulování vodíku touto pecí, kterážto soustava obsahuje zdroj vodíku, regenerační-ústrojí k regeneraci vodíku, orgán k dodávání vodíku z tohoto zdroje do hlavní žíhací komory a tlaková čidla k řízení proudu vodíku z jeho zdroje do hlavní žíhací komory, jakož i orgány ke spojení hlavní žíhací komory s regeneračním ústrojím. Podstata vynálezu pak spočívá v tom, že k tunelové peci jsou připojena potrubí, vedoucí z místa před výstupním koncem regeneračního ústrojí, uvažováno ve směru pohybu vsázek, ke vstupní komoře a výstupní komoře a tato potrubí jsou opatřena orgány k řízení proudu vodíku k příslušným komorám.

Tyto orgány v každém potrubí k řízení proudu vodíku do příslušných komor obsahují výhodně dmychadlo, průtokoměr a orgán k udržování dané rychlosti proudu.

Nový účinek vynálezu spočívá kromě jiného především v tom, že zdrojem vodíku, užívaného· k pročišťování komor, je recirkulovaný vodík ze žíhací atmosféry a · nikoli zvláštní zdroj vodíku, jak tomu je u známých zařízení.

Dosud nebylo· známo, že · by bylo možno· . použít částečně znečištěného pecního plynu jako zdroje vodíku k pročišťování komor, aniž by se porušila tlaková rovnováha v hlavní žíhací komoře tunelové peci. Podle vynálezu je vodík přiváděný do komor alespoň částečně znečištěn. To je zcela nová a důležitá okolnost, která nebyla nasnadě z dále uvedených důvodů.

V· hlavní komoře nebo v žíhací části tunelové pece podle vynálezu · se tedy používá vodíkové atmosféry. Je známo, že takováto · atmosféra se znečistí například vlhkostí · ze svitků oceli, kysličníkem uhelnatým a jinými kysličníky ze svitků jakož i z· povlakových látek na svitcích oceli. Dovolí-li se, aby se znečišťující látky hromadily v žíhací atmosféře, .bude žíhání neúplné, což může mít za následek . horší jakost výrobku. Tak například převýší-li znečištění kysličníkem uhelnatým asi 1,5 °/o, nastane nepříznivý růst zrn a výrobek zkřehne.

Z těchto· důvodů musí být atmosféra hlavní · komory pece plynule cirkulována regeneračním orgánem, v němž se plyn nejen čistí, ale kde se též suší, což je nákladnější.

Jakožto alternativa k regeneraci přichází v · úvahu přivádění čistého, suchého vodíku z alternativního zdroje. Zkušenost však ukázala, že i když regenerace, zejména sušení, je nákladné, je přece jen regenerace · méně nákladná než opatření a · dodávání čistého suchého vodíku do hlavní žíhací komory tunelové pece. Nutno · totiž uvážit, že žádná pec není plynotěsná, takže je třeba předpokládat určitý · únik atmosféry z pecí. Takovýto únik musí · být kompensován a pro · tuto kompenzaci lze použít pouze čistého vodíku ze zvláštního zdroje. V souvislosti s tímto únikem vzniká však požadavek, že tlak v tunelové peci musí být udržován na konstantní hodnotě, například 75 mm vodního sloupce. Protože pokles tlaku v peci je ukazatelem úniku plynu, je třeba odpovídajícího přívodu čistého suchého vodíku, aby se tlak v peci udržoval na konstantní hodnotě a tím vyrovnal únik plynu.

Se zřetelem k požadavku, že tlak v peci musí být udržován na relativně konstantní výši, nenapadlo· by žádného odborníka záměrně porušit rovnováhu soustavy. Podle vynálezu se však odvádí v určitých intervalech značné množství částečně znečištěného cirkulujícího plynu z tlakově vyvážené soustavy v · místě ležícím před výstupním koncem regeneračního · ústrojí, uvažováno ve směru pohybu vsázek, a tohoto plynu se používá k pročišťování vstupní a výstupní komory pece.

Zařízení znázorněné na výkrese, jež zobrazuje výhodné provedení vynálezu, naznačuje odebírání částečně znečištěného vodíku z cirkulační soustavy v místě ležícím před orgánem provádějícím nákladné sušení.

Jak již bylo· uvedeno, cirkuluje v uvažovaném příkladě 1132,7 m³ vodíku za hodinu, kdežto množství vodíku potřebného k pročišťování činí téměř 142 m3, · a . ten se · přivádí rychlostí asi 680 m3 za hodinu po· dobu asi 12 minut. Je tedy zřejmé, že podle vynálezu se odstraní značné množství znečištěného pecního plynu z recirkulační soustavy v poměrně krátké době, aniž se sníží konstantní tlak v peci.

Tento· tlak v peci se udržuje tím, že se současně přivádí stejné množství čistého suchého vodíku do cirkulující vodíkové atmosféry, tj. do hlavní komory tunelové peci ze zvláštního zdroje vodíku, jak bude podrobněji popsáno v dalším.

Pročišťování znečištěným plynem a nikoliv čistým suchým vodíkem přináší podstatné úspory. Protože pročišťovací plyn se vypouští do ovzduší, je výhodnější vypouštět do ovzduší znečištěný plyn a přivádět do recirkulační plynové soustavy, která musí být udržována čistá, čistý, suchý vodík. Vynálezem se tedy značně sníží celkové náklady na čištění plynu a zejména sušení. Tímto způsobem se vyloučí náklady na čistý suchý vodík pro účely pročišťování a, což je velmi důležité, neporuší se žádaná tlaková rovnováha v hlavní žíhací komoře, přestože recirkulující plyn se po přítržích odchyluje do komor. Protože se komor nepoužívá k žíhání, předehřívání a podobně, nemá pročišťování částečně znečištěným vodíkem žádné nepříznivé účinky, ba naopak, ve srovnání s použitím čistého· vodíku k pročišťování má využití znečištěného vodíku, který je k dispozici, za následek takové úspory, jež opodstatňují změnu existující tunelové pece ve smyslu vynálezu.

Podle vynálezu je jednak dosahováno· vyš213313 ší kvality oceli u vyžíhaných předmětů a jednak- je také snižována spotřeba vodíku.

Příklad provedení zařízení podle vynálezu je schematicky zobrazen na výkrese, znázorňujícím ' zařízení ve schematickém podélném svislém řezu.

Zařízení podle vynálezu sestává z tunelové pece 2, která má vstupní komory 4, hlavní komoru 6 a výstupní komoru 8. V-stupní komora 4 je opatřena vnějšími dveřmi 10 a vnitřními dveřmi 12, které ji odděluj . od hlavní komory 6. Výstupní komora 8 je rovněž opatřena vnějšími dveřmi 14 a vnitřními · dveřmi 16, které ji oddělují od hlavní komory 6. Celou tunelovou pecí 2 je vedena kolejová dráha 18, která pokračuje ještě na obou stranách za vnějšími dveřmi 10, 14 vstupní komory 4 a výstupní komory 8. Po kolejové dráze 18 pojíždějí dopravní vozíky C, na kterých jsou uloženy svitky S pásové křemíkové oceli. Dopravní vozíky C jsou zasouvány do vstupní komory 4 tunelové pece 2 první pístnicí 20 prvního hydraulického válce 22, přičemž ze vstupní komory 4 do hlavní komory 6 tunelové pece 2 jsou vozíky C zasouvány pomocí druhé pístnice 24 druhého hydraulického válce 26. Z výstupní komory 8 jsou dopravní vozíky C vysouvány pomocí třetí pístnice 28 třetího hydraulického válce 30. Hlavní komora 6 tunelové pece 2 je vyhřívána některým ze známých topných ústrojí.

Vodík je přiváděn do hlavní komory 6 tunelové pece 2 ze zdroje 32 vodíku přívodním potrubím 34, do kterého je vřazen první redukční ventil 36 prd regulaci tlaku přiváděného vodíku. Do prvního· redukčního ventilu 36 ještě vede z hlavní komory 6 pomocné potrubí 38, aby se tlak v hlavní komoře 6 udržovat mírně nad hodnotou okolního · atmosférického tlaku, · přibližně o 750 Pa. Vodík je odebírán z hlavní komory 6 a veden chladicím a · Čisticím ústrojím 40 a sušicím ústrojím 42 a vrací se zpět do hlavní komory 6 tunelové pece 2. Dusík pro odvzdušňování tunelové pece 2 je přiváděn ze zdroje 44 dusíku druhým přívodním potrubím 46 s ventilem 48, přičemž do vstupní komory 4 je přiváděn třetím přívodním potrubím 50 s ventilem 52 a do výstupní komory 8 je přiváděn čtvrtým přívodním potrubím 54 s ventilem 56. Tyto části zařízení jsou známé a používané a také způsob žíhání oceli v těchto částech zařízení je běžný.

Zařízení je podle vynálezu zdokonaleno tím, že na cirkulační soustavu s chladicím a čisticím ústrojím 40 a také se sušicím ústrojím 42 je napojeno odebírací potrubí 58, které se dělí do dvou větví, z nichž první větev 60 je vedena do vstupní komory 4 a druhá větev 62 je vedena do výstupní komory 8. První větev 60 obsahuje dva ventily 64, 65, první dmychadlo 66 a první průtokoměr 68; podobně druhá větev 62 obsahuje dva ventily 70, 71, druhé dmychadlo 72 a druhý průtokoměr 74. Obě dmychadla mohou být libovolného druhu, avšak při zkouškách se., nejlépe osvědčila Ro-ots XA Gas Pumps, vyrábě ná firmou Dresser Iindustríes lne. Také průtokoměry 68, 74 mohou být libovolného typu, ale pro dané účely se osvědčil Waukee Flo-Meter, vyráběný firmou VaukeeEnginnering Cornpany.

Při provozu · zařízení podle vynálezu se nejprve za nepřítomnosti vsázky a při uzavřených vnitřních dveřích 12, 16 naplní hlavní komora 6 nejprve dusíkem a potom vodíkem, přičemž při prvním plnění dusíkem se v podstatě provede odvzdušnění vnitřního prostoru. Po otevření vnějších dveří 10 vstupní komory 4 je uveden v činnost první hydraulický válec 22, .aby posunul dopravní vozík C se svitkem S plechu z křemíkové oceli do vstupní komory 4. Vstupní vnější dveře 10 se potom · zavřou, otevře se · ventil 52 a třetím přívodním potrubím 50 se provede odvzdušnění vstupní komory 4, v níž vzduch je nahrazen a vytlačen dusíkem, . načež se ventil 52 třetího přívodního potrubí 50 uzavře. První průtokoměr 68 v první větvi 60 se nastaví na požadovaný průtok vodíku a po otevření ventilů 64, 65 a uvedení dmychadla 66 do činnosti se začne přivádět · do vstupní komory 4 vodík, který z ní vytlačí dusík. Protože tento· vodík je přiváděn z oběhové soustavy, jejíž součástí je také hlavní komora 6 tunelové pece 2, musí být do oběhové soustavy opět ve stejném množství přiváděn další vodík, což je umožněno schopností prvního· redukčního ventilu 36 reagovat na změny tlaku a otevřít se, jakmile tlak- · v . hlavní . · komoře 6 poklesne. Jekmile je odvzdušňování dokončeno, první dmychadlo 66 se zastaví a oba ventily 64, 65 se zavřou. Potom se otevřou vnitřní dveře 12 a dopravní vozík C se pomocí druhého hydraulického válce 26 zasune do hlavní komory 6 tunelové pece 2. Po zasunutí vozíku C se vnitřní dveře 12 zavřou a vnější dveře 10 se znovu otevřou, aby se do vstupní komory 10 mohl dopravit další dopravní vozík C, po jehož umístění uvnitř vstupní komory 4 se vnější dveře 10 zavřou. Operace se stále opakuje, dokud není hlavní komora 6 tunelové pece 2 zaplněna dopravními vozíky C, přičemž po zasunutí posouvá * poslední dopravní vozík C předchozí dopravní vozíky C směrem k přednímu konci hlavní komory 6 tunelové pece 2.

Po naplnění hlavní komory 6 dopravními vozíky C se dosáhl normální provozní polohy v tunelové peci 2 1 při přerušení provozu tunelové pece 2 zůstává její hlavní komora 6 naplněna dopravními vozíky C. V další fázi procesu se otevřou alespoň vnější dveře 10 a další dopravní vozík C se dopraví do vstupní komory 4. Po uzavření vnějších dveří a vnitřních dveří 12 vstupní komory 4 a také vnitřních dveří 16 a vnějších dveří 14 výstupní komory 8 se otevřou ventily 52, 58, aby se vzduch ve vstupní komoře 4 · a ve výstupní komoře 8 nahradil přiváděným dusíkem, přičemž po provedeném odvzdušnění se oba ventily 52, 56 opět zavřou. Dalším úkonem je otevření ventilů 64, 65, 70, 71 při současném nastavení průtokoměrů 68, 74 na požadovaný průtok a uvedení obou dmycha213313 del 66, 72 v činnost, takže obě komory 4, 8 se naplní vodíkem. Po snížení tlaku v hlavní komoře 6 tunelové pece 2, způsobeném odebráním části vodíku z oběhové soustavy, otevře první redukční ventil 36 přívod čerstvého vodíku do oběhové soustavy, přičemž vodík je přiváděn ve stejném množství a stejnou rychlostí jako je odváděn do vstupní komory 4 a do výstupní komory 8. Vnitřní dveře 12 vstupní komory 4 a vnitřní dveře 16 výstupní komory 8 se potom otevřou a dopravní vozík C ze vstupní komory 4 je zasunut do hlavní komory 6, čímž se současně vysune nejpřednější dopravní vozík C s vyžíhaným svitkem S plechu do výstupní komory 8. Vnitřní dveře 12 vstupní komory 4 a vnitrní dveře 16 výstupní komory 8 se pak opět zavřou a vstupní komora 4 i výstupní komora 8 se naplní dusíkem. Po otevření vnějších dveří 14 výstupní komory 8 se z ní vysune dopravní vozík C pomocí třetího hydraulického válce 30, zatímco na opačné straně se po otevření vnějších dveří 10 zasune do vstupní komory 4 další dopravní vozík C. Tento cyklus jednotlivých úkonů se potom opakuje.

Vodík procházející chladicím a čisticím ústrojím 46 a také sušicím ústrojím 42 se chladí, čistí a také suší podobně jako před obvyklým použitím. V příkladném provedení zařízení podle vynálezu se nová vsázka ukládá na dopravní vozík C každých přibližně sedmdesát minut a výměna vzduchu za dusík a dusíku za vodík trvá v obou komorách přibližně deset až dvanáct minut, přičemž množství vodíku spotřebovaného pro každé vytvoření vodíkové atmosféry v obou komorách 4, 8 činí asi nejméně 5 % cirkulujícího množství vodíku. Zatímco činnost zařízení podle vynálezu byla popisována pro ruční ovládání celého procesu, je pochopitelné, že v praktickém provedení jsou ovládací prvky upraveny pro automatický provoz. Protože však ovládání zařízení není vynálezem řešeno, není podrobněji popisováno ani zobrazováno. Ostatní žíhací operace zůstávají stejné jako u dosud známých postupů.

Popsaný příklad provedení zařízení podle vynálezu může být ještě v rozsahu předmětu vynálezu obměňován.

Claims (2)

1, Tunelová pec к žíhání vsázek oceli, zejména křemíkové ocelí ve vodíkové atmosféře, obsahující vstupní komoru s vnitřními dveřmi к jejímu uzavření oproti hlavní žíhací komoře a s vnějšími dveřmi к jejímu uzavření oproti vnějšímu ovzduší, dále výstupní komoru s vnitřními dveřmi к jejímu uzavření oproti hlavní žíhací komoře a s vnějšími dveřmi к jejímu uzavření oproti vnějšímu ovzduší, orgány к pohybu jednotlivých vsázek periodicky těmito komorami a hlavní žíhací komorou, cirkulační vodíkovou soustavu к cirkulování vodíku touto pecí, kterážto soustava obsahuje zdroj vodíku, regenerační ústrojí к regeneraci vodíku, orgán к dodávání vodíku z tohoto zdroje do hlavní žíhací komory a tlaková čidla к řízení proudu vodíku z jeho zdroje do hlavVYNÁLEZU ní žíhací komory, jakož i orgány ke spojení hlavní žíhací komory s regeneračním ústrojím, vyznačená tím, že к tunelové peci jsou připojena potrubí (58, 60, 62), vedoucí z místa ležícího před výstupním koncem chladicího a čisticího ústrojí (40) a sušicího ústrtojí (42) uvažováno ve směru pohybu vsázek, ke vstupní komoře (4) a výstupní komoře (8) a tato potrubí jsou opatřena orgány (64, 55, 66, 68; 70, 71, 72, 74) к řízení proudu vodíku к příslušným komorám (4, 8).

2. Tunelová pec podle bodu 1, vyznačená tím, že orgány v každém potrubí první a druhé větve (60, 62) к řízení proudu vodíku do příslušných komor (4, 8) obsahují dmychadlo (66, 72), průtokoměr (68, 74) a orgán к udržování dané rychlosti proudu.

1 list výkresů