RU2040751C1

RU2040751C1 - Bell-type furnace for annealing of metal in roll

Info

Publication number: RU2040751C1
Authority: RU
Inventors: Юрий Иванович Усенко; Виктор Ильич Иванов; Виктор Семенович Баздырев; Виктор Алексеевич Скачков; Вячеслав Кириллович Тарасов; Александр Васильевич Калянов
Original assignee: Юрий Иванович Усенко; Виктор Ильич Иванов; Виктор Семенович Баздырев; Виктор Алексеевич Скачков; Вячеслав Кириллович Тарасов; Александр Васильевич Калянов
Priority date: 1992-07-08
Filing date: 1992-07-08
Publication date: 1995-07-25

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: furnace has a lined heating bell furnished with torches and smoke-exhaust flues with an air ejector, heat-resistant muffle, stand with a circulating fan driven by an electric motor, and guide vanes as well as a water cooling bell, provided with a cooling water supply system with a fan, water cooling cover with holes and annular manifold with tubes. The heat- resistant muffle made in the form of truncated cone, whose larger base is directed towards the stand, with the side walls inclined to the furnace vertical axis at angle of 5 to 10 deg provides an accelerated and uniform decrease of heat content of different sections of the side surface of the roll pile during the whole period of metal cooling in the furnace. EFFECT: improved design. 2 dwg

Description

Изобретение относится к металлургической теплотехнике, а именно к колпаковым печам для термической обработки холоднокатанной стальной ленты в рулонах. The invention relates to metallurgical heat engineering, namely to bell-type furnaces for heat treatment of cold rolled steel strip in rolls.

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. Known bell furnace for annealing rolls, consisting of a metal cap lined internally with refractory bricks, an ejector, a heat-resistant muffle mounted on a stand equipped with a circulation fan with a guide apparatus, and smoke exhaust channels.

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. After the metal heating process is completed, the heating cap is removed from the stand and an air cooling cap equipped with a special fan is installed on the heat-resistant muffle of the known furnace, which supplies air to the outer surface of the side walls of the muffle and thereby accelerates the cooling process of the stack of metal rolls.

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. The disadvantage of a bell furnace in the case of using an air cooling bell is its low thermal efficiency, which is caused by low values of the heat transfer coefficient by convection from the outer surface of the heat-resistant muffle to the flows of moving air and low rates of lowering the temperature of the muffle surface.

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. The closest in technical essence to the proposed one is a bell furnace containing a lined heating hood equipped with upper and lower burner devices and a smoke exhaust system with an air ejector, a heat-resistant muffle, a stand with a circulation fan and a guide apparatus, a water cooling hood.

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. A water cooling hood equipped with a cooling water supply device and a water-cooled cover, in the lower part of the wall of which holes for spraying water are made, after removing the heating hood from the stand, is mounted on a heat-resistant muffle of a known furnace. An annular manifold is provided in the upper part of the water-cooling hood to supply water for cooling the outer surface of the side walls of the heat-resistant muffle. Thanks to the continuous casing of the water cooling hood, water vapor generated as a result of its contact with the side surface of the heat-resistant muffle rises to its upper part, where, condensing on the surface of the water-cooled cover, they again fall onto the muffle.

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. Significant disadvantages of the bell furnace in the case of using a water cooling bell are the significant unevenness of cooling the heat-resistant muffle along its height and perimeter due to warping and distortions when it covers a stack of sheet metal rolls, which leads to additional significant thermal stresses and, consequently, a decrease in the service life of the muffle , and limited (diameter and height of the muffle) heat exchange surface area.

Задачей изобретения является повышение интенсивности и равномерности охлаждения металла в печи. The objective of the invention is to increase the intensity and uniformity of cooling of the metal in the furnace.

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.In a bell furnace containing a heating bell, equipped with upper and lower burner devices and a smoke exhaust system with an air ejector, a heat resistant muffle, a stand with a circulation fan and a guiding apparatus, and a water cooling hood with a water supply device, a water-cooled lid and an annular collector according to the invention are heat resistant the muffle is made in the form of a truncated cone directed by a large base towards the stand, while the side walls of the heat-resistant muffle are inclined along 5-10 angle ^about the vertical axis of the furnace.

На фиг.1 представлена предлагаемая колпаковая печь, общий вид; на фиг.2 изображен жаропрочный муфель с колпаком водяного охлаждения, продольный разрез. Figure 1 presents the proposed bell furnace, General view; figure 2 shows a heat-resistant muffle with a water cooling cap, a longitudinal section.

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.The bell furnace consists of a lined heating cap 1, equipped with burner devices 2 and smoke exhaust channels 3 with an air ejector 4, a heat-resistant muffle 5, a stand 6 with a circulation fan 7, driven by an electric motor 8, and a guide apparatus 9, as well as a water cooling cap 10 equipped with a cooling water supply system 11 with a valve 12, a water-cooled cover 13 with holes 14 and an annular collector 15 with tubes 16. A heat-resistant muffle 5 having the shape of a truncated cone is installed Olsha base to the stand 6, and is formed with side walls inclined to the vertical axis of the furnace at an angle of ^about 5-10.

Колпаковая печь работает следующим образом. Bell furnace works as follows.

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. On the stand 6, the pile of rolls of sheet metal 17 to be heat-treated is installed in compliance with the centering and covered with a heat-resistant muffle 5. Cold blowing of the muffle space with protective gas is carried out. The circulation fan 7 is turned on and a heating cap 1 is installed on stand 6. Air is supplied under pressure to the ejector 4 and a vacuum is created in the flue channels 3. Burner devices 2 are ignited on the heating hood 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. At the end of the heating process, the heating cap 1 is removed from the stand 6 and a water cooling cap 10 is installed on the heated heat-resistant muffle 5. Open the valve 12 and through the water supply system 11 into the internal cavity of the water-cooled cover 13 and the annular manifold 15, cooling water is supplied under pressure. From the water-cooled lid 13, cooling water is sprayed through openings 14 onto the outer surface of the muffle roof 5, and from the annular collector 15 through tubes 16 it is used to cool the outer surface of the side walls of the muffle 5. By increasing the heat exchange surface between the outer side surface of the heated heat-resistant muffle 5 and the cooling flows water due to the conical shape of this surface, an intensive and uniform transfer of thermal energy from the working space of the furnace to the water washing the external surface occurs the surface of the side walls of the muffle 5. Moreover, as shown by the results of tests on the thermal model of the proposed bell furnace, the intensity of lowering the temperature level on the outer side surface of the heat-resistant muffle is 1.1-1.2 times, and the uniformity is 1.5-1.6 times higher than for the known furnace, which can further reduce the duration of the cooling period of the metal in the furnace by 1.5-2 hours

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. The implementation of a heat-resistant muffle in the form of a truncated cone, directed by a large base towards the stand, allows (regardless of the surface of the muffle, the presence of technological protrusions and welds, dents, its installation with a deviation from the vertical axis) to increase its surface area and the heat transfer rate from flows of cooling water, and therefore, to ensure an accelerated and uniform decrease in the heat content of various sections of the side surface of the muffle and, ultimately, the temperature of the side surface surface rolls throughout the entire cooling period of the metal in the furnace.

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.At an angle of inclination of the side walls of a heat resistant muffle furnace to the vertical axis ^of less than 5 is not possible to increase the uniformity of removal of thermal energy from the outer side surface of the muffle, are unwarranted contact surface area with the cooling medium of the muffle. At an angle of inclination of the side walls of a heat resistant muffle furnace to a vertical axis is greater than ^about 10 a considerable increase in the size of the heating hood and the furnace as a whole, which is impractical.

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. The increase in the intensity and uniformity of heat transfer from the heated heat-resistant muffle to the flows of the cooling zone, achieved by increasing the heat exchange surface between them due to its conical shape, allows to improve the following indicators compared to the prototype: reduce the duration of the cooling process of sheet metal in bell-type furnaces by 1.5- 2 hours by increasing the rate of removal of thermal energy from the side surface of the heat-resistant muffle, to improve the quality of heat treatment of cold rolled sheet steel for by increasing the uniformity of cooling along the height of the foot of the rolls, increase the service life of the heat-resistant muffle.

Claims

CAPERAL FURNACE FOR ANNEALING THE METAL IN ROLLS, containing a lined heating cap equipped with burner devices and a smoke exhaust system, a stand with a circulation fan and a guide apparatus, a heat resistant muffle, a water cooling cap with a water-cooled cover, an annular water supply system, and that the muffle is formed integral with the side surface has the shape of a truncated cone with a conicity of the side surface 10 May ^o, larger diameter directed towards the walls a.