RU2052517C1

RU2052517C1 - Convector ring for annealing metal in hood-type furnace

Info

Publication number: RU2052517C1
Application number: RU93025220A
Authority: RU
Inventors: И.В. Франценюк; В.В. Рябов; Л.И. Франценюк; А.П. Коньшин; В.В. Капнин; В.А. Кляпицын; А.А. Авдиенко; В.В. Шкатов
Original assignee: Акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат"
Priority date: 1993-04-27
Filing date: 1993-04-27
Publication date: 1996-01-20

Abstract

FIELD: annealing of metals. SUBSTANCE: convector ring has inner supporting rings with the width making 0.30-0.40 of roll inner diameter and outer rings with the width making 0.14-0.19 of convector ring radius. Supporting ribs on working surface between inner and outer supporting rings are provided with hemispherical channels inclined in radial direction. Faces of supporting rib working surfaces are made oval-shaped. EFFECT: increased efficiency by providing uniform heating and cooling across roll section and, as a result, reduced agglutination and welding of roll coils in the process of annealing. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к листопрокатному производству и совершенствует конструкцию конвекторных колец для отжига полосовой стали в плотно смотанных рулонах в колпачковых печах. The invention relates to sheet rolling production and improves the design of convector rings for annealing strip steel in tightly wound coils in cap furnaces.

Известны конструкции конвекторных колец, содержащих диски с циркуляционными каналами, образованными радиальными, радиально-наклонными, спиральными ребрами или системой отверстий. Known designs of convector rings containing disks with circulation channels formed by radial, radially inclined, spiral ribs or a system of holes.

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. The disadvantages of rings with spiral ribs are the complexity of their manufacture and insufficient durability. The main disadvantage of the known designs of rings with radial and radially inclined ribs is the unsatisfactory quality of annealing, namely, the unevenness of heating and cooling along the cross section of the coil during the annealing process, causing coalescing and welding of coils. The greatest danger of welding the coils is the process of cooling coils, because the central layers of the roll are for a long time under the action of radial compressive stresses, due to the accelerated cooling of the peripheral turns of the roll.

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. The closest to the proposed technical essence and the achieved effect is a convector ring containing heat-insulating gaskets along the perimeter of the disks from the inside of them in the circulation channels.

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. The disadvantage of this design of the ring is the poor quality of annealing, because uniformity of heating around the perimeter of the outer part of the roll is not ensured, and accelerated heating of the inner part of the roll relative to its central part is not excluded The presence of holes in the supporting ribs does not significantly improve the heat transfer from the circulating protective gas to the ends of the rolls, because it does not sufficiently wash the surface of the roll above the support rib. The ends of the roll along the faces of the supporting ribs on their working surface are in adverse conditions of a thermally stressed state, since represent the interface between the sections of the ends of the roll with a sharp intensity of heating: decreasing along the generatrix of the roll from the sides to the middle of the supporting rib and increasing from the side of the supporting rib to the middle of the open channel. A narrow zone with a high inter-turn pressure is formed along the faces of the support ribs, which facilitates welding during the annealing of turns in these sections of the roll. Additional extreme sections of the coil with increased inter-turn pressure are sections along the middle of the support and radial ribs corresponding to the largest difference in the intensity of their heating. Those. two contacting coils along the generatrix, limited by one support and one radial ribs, are subject to welding in two to four radial sections.

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. The purpose of the invention is the reduction of cohesion and welding of coils, namely, the reduction of the formation of surface defects of a strip during cohesion and welding of coils by increasing the uniformity of heating and cooling of the peripheral and central regions of the coil during the annealing process.

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. This goal is achieved by the fact that the width of the inner support rings is equal to 0.3-0.40 of the inner diameter of the roll, and the outer rings of 0.14-0.19 radius of the convector ring. Radial support ribs on their working surface in the area between the inner and outer support rings have hemispherical radially inclined channels. The faces of the supporting ribs on their working surface are oval.

На фиг. 1 представлено конвекторное кольцо, общий вид; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1. In FIG. 1 shows a convection ring, general view; figure 2 section aa in figure 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. The design of the convection ring consists of two outer 1 and two inner 2 support rings connected by radial partitions 3 and radial ribs 4, forming circulation channels 5 and 6. The support ribs have holes 7 and on their working surface are spherical grooves 8 made at an angle to the radius roll (radially inclined). Grooves can be made, for example, by milling. The edges of the supporting ribs on the working surface are made spherical in shape. The radial ribs of the partition 9 are located symmetrically with respect to the upper and lower support rings, form open circulation channels 6 with the radial partitions 3 and the ends of the rolls 6. On the side of the inner and outer support rings, the ribs contain holes 10 and 11 in the form of, for example, a quadratic or biquadratic parabola. The fastening of the support ribs 4, the radial partitions 3 and the radial ribs is carried out by welding.

Отжиг стопы рулонов с предлагаемой конструкцией конвекторных колец осуществляют следующим образом. Annealing of the foot rolls with the proposed design of convector rings is as follows.

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.A stack of three, four tightly wound rolls with convector rings installed between them is formed on the stand, covered with a muffle, cold blowing of the muffle space with protective gas is carried out, the heating hood is put on and the circulation fan is turned on, which freezes the protective gas from the inner cavity of the stack of bales and under excess pressure feeds it into the annular gap between the muffle and the stack of rolls. Heated from the muffle shielding gas through the circulation channels 5 and 6 is directed into the inner cavity of the foot of the rolls. After heating to the annealing temperature, for example 680-700 ^C, and subsequent soaking of the heating cap is removed and the cooling process is carried out cages to a desired temperature, e.g. 120-180 ° ^C. Upon cooling the protective gas extracts heat from both the support surfaces convector ring, and directly from the ends of the roll and transfers it to the muffle.

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. The ring works as follows. Shielded gas is supplied through closed 5 and open 6 radial circulation channels. The use of internal and external support rings 1,2 leads to a decrease in heat transfer between the protective gas entering the circulation channels and the ends of the rolls on the peripheral parts of the roll, i.e. heating occurs through the screen. This allows you to slow down the heating rate of the peripheral parts of the roll to the annealing temperature and to reduce the cooling rate of these areas after removing the cap. The feed gas through the channels 6 through the holes 7 through the spherical channels 8 additionally arrives at the ends of the coils in contact with the support ribs, which contributes to a more intense heating of the central parts of the coil in these areas. The presence of holes 10 and 11 in the radial ribs forms mutually adjustable gas flows of two open circulation channels formed by radial ribs 9. Due to this, the heating rate of the peripheral parts of the coil increases, and the temperature difference across the coil section decreases when heated to the annealing temperature.

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. When cooling the stack of rolls, the outer and inner support rings contribute to a slower cooling of the ends of these parts of the roll, transferring heat to them from the central parts of the roll lagging behind cooling through the radial support ribs.

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. The width of the inner and outer support rings corresponding to the thickness of the winding of the inner and peripheral parts of the roll, less prone to sticking and welding, established by experimental studies. The width of the inner rings is 0.30-0.40 parts of the inner diameter of the roll, and nonmetallic 0.14-0.19 parts of the radius of the convector ring.

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. The use of supporting ribs with oval-shaped working faces with a radius of curvature equal to 1 / 2-2 / 3 of the thickness of the ribs allows us to eliminate a sharp boundary according to the conditions of heating the ends of the roll opposite the open circulation channels and in contact with the supporting ribs, and to eliminate the welding of coils along the working surfaces of the faces of the supporting ribs.

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. The application of the proposed design of the convector ring allows to reduce the heating rate of the peripheral parts of the roll and to accelerate the heating of the central parts in the process of heating the stack of rolls to the annealing temperature, to reduce the cooling rate of the peripheral parts of the roll and to accelerate the central parts of the coil when cooling under the muffle. This will increase the uniformity of heating and cooling coils over their cross-section, prevent the cohesion and welding of coils, reduce the rejection of metal according to the surface defect of cold-rolled strip fracture.

Claims

1. A convector ring for metal annealing in a bell furnace, comprising upper and lower support rings, radial support ribs forming circulation channels, and a hole system, characterized in that each upper and lower ring is made of two parts, an outer and an inner support ring, the width of the inner support rings is 0.3 - 0.40 of the inner diameter of the roll, and the outer rings are 0.14 - 0.19 of the radius of the convector ring.

2. The ring according to claim 1, characterized in that the radial support ribs on the working surface in the areas between the inner and outer support rings have hemispherical radially inclined channels.

3. The ring according to claim 2, characterized in that the working surfaces of the faces of the support ribs are oval.