CS269321B1

CS269321B1 - Continuous firnace for thermal treatment of materials especially metallic or ceramic ones

Info

Publication number: CS269321B1
Application number: CS885483A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Ing Zuna
Original assignee: Zuna Zdenek
Priority date: 1988-08-05
Filing date: 1988-08-05
Publication date: 1990-04-11
Also published as: CS548388A1

Abstract

Problém využiti teple akumulovaného ve vaézce k předehřevu veézky při jejím tepelném zpracováni v průběžných pecích při takových teplotách, při kterých jeou etévejlcl konatrukSnl uspořádáni pro využiti tepla akumulovaného ve vsázce k tomuto účelu nepoužitelná, řeěl průběžná pec, vybavená alespoň jedním cirkulačním okruhem, který sestává nejmáně ze dvou tepelných výměníků, epojovaciho^potrubi a cirkulačního čerpadla. Aleepoň Jeden z tepelných výměníků ja uaietěn^v ohřevo-. vá ěástl průběžná pece a aleepoň Jeden z tepelných výměníků je umístěn v chladicí části průběžná pece. Nucená cirkulace teplonosná látky Je zabezpečována cirkulačním čerpadlem. Pro zvýěeni tepelné účinnosti systému je možno průběžnou pec vybavit více cirkulačními okruhy.The problem of using heat accumulated in a tray to pre-heat the shroud at her by heat treatment in continuous furnaces at temperatures at which they are etévejlcl konatrukSnl arranged for use heat accumulated in the charge to this unusable for the purpose, it was continuous furnace equipped with at least one circulating oven circuit that consists of at least two heat exchangers, ducting pipes and circulation pump. Aleepoň Jeden heat exchangers are heat-sealed. your furnace was running, and one from the heat exchangers is placed in the cooling part of a continuous furnace. Forced circulation heat transfer agent Provides circulation pump. To increase thermal efficiency system can be equipped with a continuous furnace more circulating circuits.

Description

Vynález se týká průběžné pece pro tepelné zpracováni materiálů, zejména kovových nebo keramických, e nejméně jedním cirkulačním okruhem naplněným teplonosnou látkou.The invention relates to a continuous furnace for the heat treatment of materials, in particular metallic or ceramic materials, with at least one circulation circuit filled with a heat transfer medium.

Průběžné pece pro tepelné zpracováni materiálů, zejména kovových nebo keramických, jsou uspořádány tak, že v některých z jejich části se provádí ohřev vsázky, zatímco v jiných jejich čáatech ee provádí ochlazování vsázky. Jsou známy průběžné pece pro tepelné zpracováni materiálů, zejména kovových nebo keramických, s nejméně jedním cirkulačním okruhem, který je neplněn teplonosnou látkou e který se skládá z kondenzáteru, výparniku a spojovacího potrubí, přičemž výparník je umístěn v té části pece, v níž probíhá ochlazování vsázky a kondenzátor je umístěn v té části pece, v níž probíhá ohřev vsázky. Tyto průběžné pece využívají tepla akumulovaného ve vsázce k předehřevu vsázky. K cirkulaci teplonosné látky v jejich cirkulačních okruzích dochází vlivem rozdílu výěek hladin v jednotlivých částech těchto cirkulačních okruhů. Tento rozdíl výšek hladin vzniká následkem varu teplonosné látky v některých částech těchto cirkulačních okruhů, konkrétně v jejich výparnících, a její následné kondenzace v jiných částech těchto cirkulačních okruhů, konkrétně v kondenzétorech. Podmínkou vzniku cirkulace teplonosné látky tedy je, aby docházelo k varu teplonosné látky ve výparniku a ke kondenzaci par teplonosné látky v kondenzátoru. Protože se teplonosná látka nachází v celém cirkulačním okruhu pod stejným tlakem, je teplota varu teplonosné látky stejná, jako teplota její kondenzace. Teplo je tedy možné odčerpávat pouze ze vsázky, jejíž teplota je vyšší než teplota varu teplonosné látky, a předávat teplo je možné pouze vsázce, jejíž teplote je nižší než teplota varu teplonosné látky. Tato skutečnost je závažným nedostatkem stávajícího konstrukčního uspořádáni průběžných peci. Pro využití dostatečně velké části zbytkového tepla akumulovaného ve vsázce by u stávajícího konstrukčního uspořádáni průběžných peci bylo žádoucí, aby se teplota varu teplonosné látky nacházela přibližně uprostřed teplotního intervalu mezi počáteční teplotou vsázky a jmenovitou teplotou pece. Protože převážná větělna průběžných peci precuje se jmenovitými teplotami od 700 do 950 °C, je potřebná teplota varu teplonosné látky přibližně mezi teplotami 400 a 500 °C. V této oblasti teplot však žádné vhodné látky teplotu varu za technicky únosných tlaků nemají. V oblasti nižších teplot je možné nalézt dostatečně stabilní a neagresivní látky s teplotami varu přibližně kolem 200 °C, což je pro dané použití nedostatečné. V oblasti vyšších teplot mají nejnlžší teploty varu alkalické kovy, a sice nej nižší teplotu varu má z nich draslík, který se za normálního tlaku vaří při teplotě 776 °C. Tato teplota je však naopak pro většinu průběžných peci příliš vysoká. Při požadovaném rozdílu teplot mezi teplotou vsázky s teplotou povrchu výparniku v daném místě pece cca 100 °C je prakticky využitelné pouze teplo s potenciálem vyšším než 850 °C. Stávající konstrukční uspořádáni průběžných peci pro tepelné zpracováni materiálů, zejména kovových nebo keramických, s nejméně jedním cirkulačním okruhem, naplněným teplonosnou látkou, js tedy pro převážnou většinu aplikací nepoužitelné nebo dovoluje využít jen malou část tepla akumulovaného ve vsázce.Continuous furnaces for the heat treatment of materials, in particular metallic or ceramic materials, are arranged in such a way that in some parts of them the charge is heated, while in others their parts ee performs charge cooling. Continuous furnaces are known for the heat treatment of materials, in particular metal or ceramic, with at least one circulation circuit which is unfilled with a heat transfer medium and which consists of a condenser, an evaporator and a connecting pipe, the evaporator being located in the part of the furnace in which cooling takes place. charge and the condenser is located in the part of the furnace where the charge is heated. These continuous furnaces use the heat accumulated in the charge to preheat the charge. The circulation of the heat transfer medium in their circulation circuits occurs due to the difference in the level rise in the individual parts of these circulation circuits. This difference in level heights is due to the boiling of the heat transfer medium in some parts of these circulation circuits, in particular in their evaporators, and its subsequent condensation in other parts of these circulation circuits, in particular in the condensers. The condition for the circulation of the heat transfer medium is therefore that the heat transfer medium boils in the evaporator and the vapors of the heat transfer medium condense in the condenser. Because the heat transfer medium is under the same pressure in the entire circulation circuit, the boiling point of the heat transfer medium is the same as its condensation temperature. Thus, heat can only be extracted from a charge whose temperature is higher than the boiling point of the heat transfer medium, and heat can only be transferred to a charge whose temperature is lower than the boiling point of the heat transfer medium. This fact is a serious shortcoming of the current structural arrangement of continuous furnaces. In order to utilize a sufficiently large portion of the residual heat accumulated in the charge, in the current design of continuous furnaces, it would be desirable for the boiling point of the heat transfer medium to be approximately in the middle of the temperature range between the initial charge temperature and the nominal furnace temperature. Since the majority of the continuous furnace processors with nominal temperatures from 700 to 950 ° C, the boiling point of the heat transfer medium between approximately 400 and 500 ° C is required. In this temperature range, however, no suitable substances have a boiling point at technically tolerable pressures. In the lower temperature range, it is possible to find sufficiently stable and non-aggressive substances with boiling temperatures of about 200 ° C, which is insufficient for the given application. In the higher temperature range, alkali metals have the longest boiling points, namely potassium, which boils at 776 ° C under normal pressure. However, this temperature is too high for most continuous furnaces. With the required temperature difference between the charge temperature and the evaporator surface temperature at a given furnace location of approx. 100 ° C, only heat with a potential higher than 850 ° C is practically usable. The existing design of continuous furnaces for the heat treatment of materials, in particular metallic or ceramic, with at least one circulation circuit filled with heat transfer medium is therefore unusable for the vast majority of applications or allows only a small part of the heat accumulated in the charge to be used.

Tyto nevýhody odstraňuje průběžná pec pro tepelné zpracováni materiálů, zejména kovových nebo keramických, s nejméně jedním cirkulačním okruhem, naplněným teplonosnou látkou, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že do cirkulačního okruhu jeou zapojeny nejméně dva tepelné výměníky a cirkulační čerpadlo, přičemž alespoň jeden z tepelných výměníků je umístěn v ohřevové části průběžné pece a alespoň jeden z tepelných výměníků je umístěn v chledicí části průběžné pece.These disadvantages are eliminated by a continuous furnace for the heat treatment of materials, in particular metal or ceramic, with at least one circulation circuit filled with a heat transfer medium according to the invention, the essence of which consists in connecting at least two heat exchangers and a circulation pump to the circulation circuit. one of the heat exchangers is located in the heating part of the continuous furnace and at least one of the heat exchangers is located in the cooling part of the continuous furnace.

Výhoda vynálezu spočívá v tom, že umožňuje využiti odpadního tepla akumulovaného ve vsázce 1 při takových teplotách vsázky, při kterých je již odpadní teplo nevyužitelné stávajícím konstrukčním uspořádáním. Další výhoda vynálezu spočívá v tom, že se značně rozšiřuje výběr vhodných teplonosných látek, je tedy možno provádět tento výběr podle hledisek ceny, bezpečnosti a chemlckofyzikálních vlastnosti teplonosných létsk.The advantage of the invention is that it makes it possible to use the waste heat accumulated in the charge 1 at such charge temperatures at which the waste heat is no longer usable by the existing design. Another advantage of the invention is that the selection of suitable heat transfer agents is greatly expanded, so that this selection can be made in terms of cost, safety and chemical-physical properties of heat transfer airplanes.

Příklad provedení vynálezu je na výkresu, kde je schematicky znázorněna průběžná pec s jedním cirkulačním okruhem.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing, where a continuous furnace with one circulation circuit is schematically shown.

CS 269 321 BlCS 269 321 Bl

Průběžné pec 1, určená k žíhání ložiskových kroužků, ee jmenovitou teplotou 800 °C, je vybavena cirkulačním okruhem 2, který je naplněn teplonoenou látkou. Teplonosnou látkou je e výhodou roztavený kov. Cirkulační okruh 2 se skládá ze dvou tepelných výměníků 5, které jsou vzájemně propojeny dvěma větvemi spojovacího potrubí 3, přičemž je v jedné z těchto větví zapojeno cirkulační čerpadlo 4. Tepelné výměníky 5 jsou vyrobeny ve tvaru plochých sálavých panelů, které jsou tvořeny dvěma na sobě položenými a po obvodu k sobě plynotěsně přivařenými tvarovanými plechy. Tyto plechy tak mezi sebou vytvářejí plochou komoru, do niž úatí na dvou mlatech spojovací potrubí 3 cirkulačního okruhu 2. Tato komora je jako součást cirkulačního okruhu 2 naplněna teplonoenou látkou. 3eden z tepelných výměníků 5 je umístěn v ohřevové části 7 průběžné pece 1 a druhý je umletšn v chladicí části 8 průběžné pece 1.The continuous furnace 1, intended for annealing bearing rings, with a nominal temperature of 800 ° C, is equipped with a circulation circuit 2, which is filled with a heat-treated substance. The heat transfer medium is preferably a molten metal. The circulation circuit 2 consists of two heat exchangers 5 which are interconnected by two branches of a connecting pipe 3, a circulation pump 4 being connected in one of these branches. The heat exchangers 5 are made in the form of flat radiant panels which are formed by two laid and gas-tightly welded shaped sheets to each other. These plates thus form a flat chamber between them, into which the connecting pipe 3 of the circulation circuit 2 is fed on two threshers. This chamber is filled with a heat-carrying substance as part of the circulation circuit 2. One of the heat exchangers 5 is located in the heating part 7 of the continuous furnace 1 and the other is ground in the cooling part 8 of the continuous furnace 1.

V tepelném výměníku 5, který je umístěn v ohřevové části 7 průběžné pece 1, je teplo proudící od teplonoené látky předáváno stěně tepelného výměníku 5, odkud je potom sáláním přenášeno na povrch vsázky 6. Tim dochází k předehřevu vsázky 6 teplem od proudící teplonoené látky, která se tím ochlezuje. V tepelném výměníku 5, který je umístěn v chladicí čáati 8 průběžné pece 1, je teplonoené látka naopak zahřívána teplem, které ee sáláním přenáší z horké vsázky 6 na stěny tepelného výměníku 5. Proudící teplonosná látka se zahřívá od těchto stěn, zatímco vsázka 6 se sáláním ochlazuje. Cirkulační čerpadlo 4 čerpá teplonosnou látku z tepelného výměníku 5 ohřevové části 7 průběžné pece 1, kde se tato teplonosná látka ochladila předehřevem vsázky 6, do tepelného výměníku 5 chladicí části 8 průběžné pece 1, kde se teplonoené látka zahřívá chlazením vaázky 6. Odtud pak tato teplonoené látka proudí apojovacím potrubím 3 do tepelného výměníku 5 ohřevové částí 7 průběžné pecs 1, kde odevzdá zpět svoje teplo při předehřevu vsázky 6, s cyklus se opakuje* Protože je clrkulece teplonoené látky v cirkulačním okruhu 2 zajišťována cirkulačním čerpadlem 4, byla teplonoené látka zvolena tak, že její teplota varu je vyšší než jmenovitá teplota pece.In the heat exchanger 5, which is located in the heating part 7 of the continuous furnace 1, the heat flowing from the heat exchanger is transferred to the wall of the heat exchanger 5, from where it is radiated to the surface of the charge 6. This preheats the charge 6. which is thus cooled. In the heat exchanger 5, which is located in the cooling section 8 of the continuous furnace 1, the heat transfer medium, on the other hand, is heated by heat which is radiated from the hot charge 6 to the walls of the heat exchanger 5. The flowing heat transfer medium is heated from these walls. radiates. The circulation pump 4 pumps the heat transfer medium from the heat exchanger 5 of the heating part 7 of the continuous furnace 1, where this heat transfer medium has been cooled by preheating the charge 6, to the heat exchanger 5 cooling part 8 of the continuous furnace 1, where the heat transfer medium is heated by cooling the batch 6. the heat-carrying substance flows through the connecting pipe 3 to the heat exchanger 5 of the heating part 7 of the continuous furnace 1, where it transfers its heat during preheating of the charge 6, the cycle is repeated. so that its boiling point is higher than the nominal temperature of the furnace.

Popsaný příklad provedení je vhodný zejméne pro průběžné pece e řízenou atmosférou, lze jej všek využít pro průběžné pece vůbec. Pro zvýšení tepelné účinnosti je možné průběžnou pec vybavit více cirkulačními okruhy.The described exemplary embodiment is suitable in particular for continuous furnaces with a controlled atmosphere, it can all be used for continuous furnaces at all. To increase the thermal efficiency, it is possible to equip the continuous furnace with several circulation circuits.

Claims

P S E D Μ E T INVENT

Continuous furnace for heat treatment of material, in particular metal or ceramic, with at least one circulation circuit filled with heat transfer medium, characterized in that at least two heat exchangers (5) and a circulation pump (4) are connected to the circulation circuit (2), at least one of the heat exchangers (5) is located in the heating part (7) of the continuous furnace (1) and at least one of the heat exchangers (5) is located in the cooling section (8) of the continuous furnace (1).