PL216112B1

PL216112B1 - Multi-zone furnace for annealing, and the method to conduct the annealing

Info

Publication number: PL216112B1
Application number: PL386938A
Authority: PL
Inventors: Leszek Kobus
Original assignee: Przed Techniki Cieplnej Piecoserwis Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date: 2008-12-29
Filing date: 2008-12-29
Publication date: 2014-02-28
Also published as: PL386938A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest piec wielostrefowy do selektywnego wyżarzania, szczególnie wlewków stalowych.The present invention relates to a multi-zone furnace for selective annealing, particularly of steel ingots.

Znane procesy odprężającego wyżarzania realizuje się w piecu tunelowym pracującym przeciwprądowo, to znaczy że wlewki na wózkach poruszają się w kierunku przeciwnym do przepływu spalin i powietrza.Known stress annealing processes are carried out in a countercurrent tunnel kiln, that is, ingots on carriages move in the opposite direction to the flow of exhaust gas and air.

Praktyka wykazuje, że każdy lub prawie każdy wyżarzany wytop mieszczący się na jednym wózku wymaga innej krzywej wyżarzania, czasami podobnej, a czasami znacznie różniącej się. Problem ten teoretycznie można by rozwiązać, gdyby dało się prowadzić wyżarzanie każdego wytopu umieszczonego na wózku oddzielnie według indywidualnie programowanej krzywej wyżarzania.Practice shows that each or almost every annealed melt that fits on one carriage requires a different annealing curve, sometimes similar, and sometimes significantly different. This problem could theoretically be solved if it was possible to anneal each melt placed on the cart separately according to an individually programmable annealing curve.

Celem wynalazku jest konstrukcja pieca wielostrefowego umożliwiająca wyżarzanie każdego wytopu załadowanego na jednym wózku według właściwego dla tego typu wytopu krzywej wyżarzania, przy utrzymaniu ciągłości produkcji charakterystycznej dla pieca tunelowego.The object of the invention is the construction of a multi-zone furnace enabling annealing of each melt loaded on one cart according to an annealing curve appropriate for this type of melt, while maintaining the production continuity characteristic of a tunnel furnace.

Cel ten osiągnięto według wynalazku, konstruując piec posiadający strefy: podgrzewczą. wyrównawczą i studzenia, w którym ogrzewanie, nawiew powietrza i odprowadzenie spalin realizowane jest współprądowo z kierunkiem przepychania wózków ze wsadem, w jego strefie podgrzewczej usytuowana jest instalacja palnikowa strefy podgrzewczej, a w strefie wyrównawczej usytuowana jest instalacja palnikowa strefy wyrównawczej, wyposażone w palniki szybkowypływowe, które zabudowane są w przestrzeniach pomiędzy wózkami i umieszczone na przemian: u góry i u dołu pieca; w strefie wyrównawczej usytuowana jest instalacja chłodzenia strefy wyrównawczej wyposażona w doprowadzenia powietrza i dysze, a w strefie studzenia usytuowana jest instalacja chłodzenia strefy studzenia wyposażona w doprowadzenia powietrza i dysze, które zabudowane są w przestrzeniach pomiędzy wózkami i umieszczone na przemian: u góry i u dołu pieca; w strefie wyrównawczej i studzenia usytuowane są w sklepieniu odciągi spalin i powietrza. W obszarach obejmujących jeden wózek lub parę wózków zainstalowane są automatyczne układy regulacji temperatury, obejmujące sterowanie pracą palników, doprowadzeń powietrza oraz odprowadzenia spalin i powietrza.This object has been achieved according to the invention by constructing a furnace having preheat zones. equalization and cooling, in which heating, air supply and flue gas removal are carried out in co-current with the direction of pushing through the carts with the charge, in its heating zone the burner installation of the heating zone is located, and in the equalizing zone there is the burner installation of the equalizing zone, equipped with quick-flow burners they are built in the spaces between the trolleys and placed alternately: at the top and bottom of the furnace; in the equalizing zone there is a equalizing zone cooling system equipped with air inlets and nozzles, and in the cooling zone there is a cooling zone cooling system equipped with air inlets and nozzles, which are installed in the spaces between the carriages and placed alternately: at the top and bottom of the furnace; in the equalizing and cooling zones there are exhaust and air extractors in the roof. In areas with one or a pair of carriages, automatic temperature controls are installed, including burner control, air supply, and exhaust and air exhaust.

Piec według wynalazku oraz opisano dokładniej, posługując się rysunkiem, na którym fig. 1 przedstawia przekrój podłużny pieca i przykładowe krzywe wyżarzania, fig. 2 przedstawia przekrój poprzeczny pieca w strefie podgrzewczej. fig. 3 przedstawia przekrój poprzeczny pieca w strefie studzenia, a fig. 4 przedstawia przekrój poprzeczny pieca w strefie wyrównawczej. Na fig. 1 pokazano przykładowe krzywe wyżarzania 11, 12, i 13.The furnace according to the invention and is described in more detail with reference to the drawing, in which Fig. 1 shows a longitudinal section of the furnace and exemplary annealing curves, Fig. 2 shows a cross-section of the furnace in the preheating zone. Fig. 3 is a cross-section of the furnace in the cooling zone and Fig. 4 is a cross-section of the furnace in the equalizing zone. Fig. 1 shows exemplary annealing curves 11, 12, and 13.

Piec wielostrefowy stanowi tunel, w którym znajdują się wózki piecowe 10. Na każdym wózku załadowany jest jeden wytop 9 o masie ok. 30 Mg. Wlewki korzystnie jest układać z przekładkami, co umożliwia kontakt wlewka ze spalinami ze wszystkich stron oraz w taki sposób żeby pomiędzy stosami wlewków za sąsiadującymi ze sobą wózkami pozostawić wolną przestrzeń o szerokości około 500 mm, ponieważ na stykach wózków zainstalowane są osobno:The multi-zone furnace is a tunnel with furnace carriages 10. Each cart is loaded with one melt 9 weighing approx. 30 Mg. The ingots are preferably arranged with spacers, which allows the ingot to be in contact with the flue gas on all sides and in such a way that there is a free space of about 500 mm between the stacks of ingots behind the adjacent carriages, because the following are installed at the contacts of the carriages:

- palniki szybkowypływowe 14 w strefie podgrzewczej 1, czyli tam gdzie na pewno należy wlewki podgrzewać i wytrzymywać w zadanej temperaturze,- high-flow burners 14 in the heating zone 1, i.e. where the ingots must be heated and held at a given temperature,

- palniki szybkowypływowe 15 oraz dysze doprowadzenia powietrza chłodzenia 16 w strefie wyrównawczej 2, czyli tam gdzie wlewki można zarówno podgrzewać jak i studzić zależnie od zadanej krzywej wyżarzania, oraz- high-speed burners 15 and cooling air supply nozzles 16 in the equalizing zone 2, i.e. where the ingots can both be heated and cooled depending on the preset annealing curve, and

- dysze doprowadzenia powietrza chłodzenia 17 w strefie studzenia 3, czyli tam gdzie na pewno należy wlewki studzić z zadaną szybkością.- cooling air supply nozzles 17 in the cooling zone 3, i.e. where the ingots must be cooled down at a given rate.

Spaliny, a raczej mieszanina spalin i powietrza, odciągane są z pieca sukcesywnie przez odciągi spalin 8 w ilości zadanej przez automatyczny system sterowania. Do cyklicznego (co ok. 3 h) przetaczania zestawu wózków przez piec stosowany jest zapychacz hydrauliczny zlokalizowany pod poziomem pieca, zsynchronizowany w pracy automatycznej z pozostałymi urządzeniami transportowymi pieca, czyli przesuwnicami, podawaczami, przeciągarką linową oraz z przednim i tylnym zamknięciem pieca.The flue gas, or rather the mixture of flue gases and air, are drawn from the furnace successively by flue gas extractors 8 in the amount set by the automatic control system. For cyclical (approx. Every 3 hours) rolling of a set of trolleys through the furnace, a hydraulic clamp is used, located below the furnace level, synchronized in automatic operation with other furnace transport devices, i.e. shifting, feeders, cable winch and with the front and rear furnace closure.

Eksploatację pieca według wynalazku przedstawiono poniżej.The operation of the furnace according to the invention is illustrated below.

Wózek piecowy 10 z wlewkami z jednego wytopu 9, najlepiej ustawionymi w stos z przekładkami, co umożliwia kontakt wlewka ze spalinami ze wszystkich stron, wprowadzany jest przez zapychacz na pierwszą pozycję w piecu, przesuwając wszystkie kolejne wózki w piecu o jedną pozycję. Wlewki na tym wózku powinny być wyżarzane np. według krzywej 11. Palniki szybkowypływowe 14 zlokalizowane na początku pierwszego wózka, sterowane automatycznie dostarczają taką samą ilość ciepła,The kiln carriage 10 with the ingots from a single melt 9, preferably stacked with spacers, which allows the ingot to contact the flue gas from all sides, is brought through the plug to the first position in the furnace, moving all subsequent carriages in the furnace one position. The ingots on this trolley should be annealed, for example, according to the curve 11. Quick-flow burners 14 located at the beginning of the first trolley, automatically controlled, provide the same amount of heat,

PL 216 112 B1 żeby temperatura wlewków na pierwszym wózku zmieniała się według zadanej krzywej 11. Spaliny wytworzone przez palniki przepływają wzdłuż tunelu pieca w kierunku zgodnym z ruchem wózków.In order for the temperature of the ingots on the first carriage to vary according to the preset curve 11. The exhaust gases produced by the burners flow along the tunnel of the kiln in the direction of the movement of the trolleys.

Może się zdarzyć, że wlewki znajdujące się na drugim wózku powinny być wyżarzane np. według krzywej 12, a wlewki z wózka trzeciego np. według krzywej 13. Wówczas palniki szybkowypływowe znajdujące się na początku tych pozycji dostarczają wymaganą ilość ciepła, stosownie do zadanej krzywej wyżarzania 12 lub 13. To oznacza, że każdy wytop załadowany na jeden wózek piecowy może być wyżarzany według własnej krzywej, bez oddziaływania na wlewki znajdujące się na wózkach sąsiednich. Oczywiście zakres tych zmienności krzywych wyżarzania musi się zawierać w technicznie rozsądnych granicach, czyli nie przekracza 100°C.It may happen that the billets on the second trolley should be annealed, for example, according to curve 12, and the billets from the third trolley, eg according to the curve 13. Then, rapid flow burners at the beginning of these positions provide the required amount of heat, according to the given annealing curve 12 or 13. This means that each melt loaded on one kiln cart can be annealed according to its own curve, without affecting the ingots on adjacent carriages. Of course, the range of these variations in the annealing curves must be within technically reasonable limits, i.e. not exceeding 100 ° C.

Podobnie jest realizowany proces w strefie wyrównawczej 2, z tą różnicą, że wlewki w tej strefie mogą być grzane przez palniki 15 lub studzone przez dysze 6 stosownie do zadanej krzywej wyżarzania 11, 12 lub 13.Similarly, the process is carried out in the equalizing zone 2, with the difference that the ingots in this zone can be heated by burners 15 or cooled by nozzles 6 according to a given annealing curve 11, 12 or 13.

W strefie studzenia 3 znajdują się tylko dysze powietrza studzenia 7 na stykach wózków, przez które dozowane jest powietrze niezbędne do programowego studzenia wlewków i spalin płynących tunelem.In the cooling zone 3 there are only cooling air nozzles 7 at the contacts of the trolleys, through which the air necessary for the program cooling of the billets and exhaust gases flowing through the tunnel is dosed.

Wolne przestrzenie na stykach wózków, do których wprowadzane są spaliny z palników szybkowypływowych oraz powietrze studzenia z dysz szybkowypływowych umożliwiają ujednorodnienie temperatury gazów przed ich kontaktem wlewkami. To oznacza, że gazy nie będą zbyt gorące ani zbyt zimne w kontakcie z wlewkami, co jest szczególnie ważne w czasie studzenia, aby nie doprowadzić do niebezpiecznych naprężeń termicznych we wlewkach.The free spaces at the contacts of the trolleys, into which fumes from high-speed burners and cooling air from quick-flow nozzles are introduced, allow the gas temperature to be homogenized before their contact with ingots. This means that the gases will not be too hot or too cold in contact with the ingots, which is especially important during cooling in order not to lead to dangerous thermal stresses in the ingots.

Piec wielostrefowy jest zautomatyzowany, wyposażony w sterownik swobodnie programowalny, umożliwiający rozbudowę systemu i połączenie z zakładową siecią zewnętrzną. Temperatury i przepływy są sterowane automatycznie na każdym wózku oddzielnie, a ich wzajemne oddziaływanie jest kompensowane przez system. Temperatura zadana na wózku steruje ilością ciepła dostarczanego przez palniki i/lub ilością powietrza studzenia dostarczanego przez dysze szybkowypływowe oraz ilością spalin odciąganych z danej pozycji. Krzywa wyżarzania zataczanych do pieca wlewków jest prowadzona z klawiatury komputera lub biblioteki programów. System transportowy pieca i wokół pieca jest również zautomatyzowany i cykl zapychania wymaga tylko zainicjowania przez obsługę, po spełnieniu określonych warunków początkowych.The multi-zone furnace is automated, equipped with a freely programmable controller, enabling the expansion of the system and connection to the company's external network. Temperatures and flows are automatically controlled on each trolley separately, and their interaction is compensated by the system. The setpoint temperature on the trolley controls the amount of heat supplied by the burners and / or the amount of cooling air supplied by the high-speed nozzles and the amount of exhaust gas drawn from a given position. The annealing curve of the staggered ingots is drawn from the computer keyboard or the program library. The transport system of the furnace and around the furnace is also automated and the clogging cycle only needs to be initiated by the operator, once certain initial conditions are met.

Zaletą oferowanego rozwiązania jest to, że nie odprowadza się z pieca spalin o wysokiej temperaturze (800-900°C). Odciąga się tylko spalin z powietrzem o temperaturze 250-300°C, a rekuperator jest niepotrzebny, ponieważ podgrzane powietrze spalania pobiera się z kolektora odciągowego w miejscu gdzie zawartość tlenu wynosi około 19%.The advantage of the offered solution is that no high-temperature exhaust gases (800-900 ° C) are removed from the furnace. Only the exhaust gases are extracted with air at a temperature of 250-300 ° C, and a recuperator is unnecessary because the heated combustion air is taken from the exhaust manifold at a point where the oxygen content is about 19%.

Claims

1. A multi-zone furnace for selective annealing, especially of steel billets, with zones: heating, equalizing and cooling, in which heating, air supply and exhaust gas discharge are carried out in co-current with the direction of pushing through the carts with the charge, characterized in that in the heating zone (1) the burner installation of the heating zone (4) is located, and the burner installation of the equalizing zone (5) is located in the equalizing zone (2), equipped with quick-flow burners (14) and (15), which are installed in the spaces between the carriages (9) and located alternately: at the top and bottom of the stove; in the equalizing zone (2) there is a equalizing zone cooling system (6) equipped with air inlets and nozzles (16), and in the cooling zone (3) there is a cooling zone cooling system (7) equipped with air inlets and nozzles (17), which are built in the spaces between the carriages (9) and placed alternately: at the top and bottom of the furnace; in the equalizing (2) and cooling (3) zones there are exhaust and air extractors (8) located in the roof.

2. The multi-zone furnace according to claim 1 The method of claim 1, characterized in that in the areas including one carriage (9) or a pair of carriages (9), automatic temperature control systems are installed, including the control of the operation of the burners (14) and (15), the air supply (6) and (7) and the exhaust gas discharge and air (8).