RU2087815C1

RU2087815C1 - Ring furnace

Info

Publication number: RU2087815C1
Application number: RU93010880A
Authority: RU
Inventors: Г.В. Араптанов; А.В. Федоров; Н.И. Хухарев; Б.Н. Хухарев; Ю.К. Шарнин
Original assignee: Акционерное общество Первоуральский Новотрубный завод"
Priority date: 1993-03-01
Filing date: 1993-03-01
Publication date: 1997-08-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: ring furnace includes working chamber bounded by walls provided with charge and delivery ports; furnace is also provided with suspended arch and rotary hearth. Inner stepped wall of furnace is mounted of hearth and rotates together with it. Article to be heated is placed on cradle of supports which forms imaginary taper surface at inclination from vertical axis. EFFECT: reduced heating time due to all-round supply of heat and consequently reduced amount of scale; reduced overall dimensions and mass of charging-discharging machines; increased capacity of furnace. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к кольцевым печам для нагрева трубной заготовки или длинномерных изделий и может быть использовано в металлургии и машиностроении. The invention relates to ring furnaces for heating a pipe billet or lengthy products and can be used in metallurgy and mechanical engineering.

Известна конструкция кольцевых печей [1] где трубная заготовка укладывается на горизонтальный под радиально в один или несколько рядов по ширине печи. По наружному и внутреннему краю пода установлены водяные затворы, создающие возможность поддерживать избыточное давление на поду. Стены печей неподвижны. Широкое рабочее пространство требует тяжелых и габаритных загрузочно-разгрузочных машин. Использование площади пода неэффективно. Нижняя часть заготовки, лежащая на поду, отстает в нагреве и требует дополнительного времени для выравнивания температур по сечению. Пространство, замыкаемое внутренними стенами, редко используется для установки оборудования, из-за тяжелых температурных условий. A known design of ring furnaces [1] where the pipe billet is laid on a horizontal under radially in one or more rows along the width of the furnace. Water gates are installed along the outer and inner edges of the hearth, making it possible to maintain excess pressure on the hearth. The walls of the furnaces are motionless. A wide working space requires heavy and overall loading and unloading machines. Using the hearth area is inefficient. The lower part of the workpiece lying on the hearth lags behind in heating and requires additional time to equalize the temperature over the cross section. The space enclosed by the internal walls is rarely used for equipment installation, due to severe temperature conditions.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является кольцевая печь [2] Цель изобретения увеличение производительности достигается увеличением емкости печи, которая реализуется новым способом укладки заготовок. На поду, с определенным шагом устанавливаются вертикальные опоры. На эти опоры, наклонно к поду, укладываются заготовки с выходом верхнего конца за вертикальную опору. The closest technical solution, selected as a prototype, is a ring furnace [2] The purpose of the invention is the increase in productivity is achieved by increasing the capacity of the furnace, which is implemented in a new way of laying blanks. On the hearth, with a certain step, vertical supports are installed. On these supports, obliquely to the bottom, workpieces are laid with the exit of the upper end beyond the vertical support.

На фиг.1 описания [2] видно, что у внутренней стены выступающие за опору (консольные) концы заготовок загруженного ряда проектируются на заготовки загружаемого ряда. Figure 1 of the description [2] shows that at the inner wall protruding beyond the support (cantilever) ends of the blanks of the loaded row are designed on the blanks of the loaded row.

Отсюда следует, что при выбранном угловом шаге опор можно загружать заготовки определенной длины. Превышение этой длины вынудит садить заготовку через шаг. Емкость печи будет падать. It follows that with the selected angular pitch of the supports, workpieces of a certain length can be loaded. Exceeding this length will force the workpiece to land through a step. The capacity of the furnace will fall.

Другой недостаток предложенного способа укладки состоит в том, что при достижении пластичного состояния консольный конец заготовки будет загибаться вниз под влиянием своего веса. Особенно на это будут влиять остановки агрегата. Another disadvantage of the proposed method of laying is that when the plastic state is reached, the cantilever end of the workpiece will bend down under the influence of its weight. This will be especially affected by unit shutdowns.

Целью изобретения является повышение производительности печи за счет роста эффективности нагрева, связанного со всесторонним подводом тепла к заготовке, а также увеличение емкости печи и уменьшение габаритов загрузочно-разгрузочных машин, связанное с уменьшением ширины рабочего пространства. The aim of the invention is to increase the productivity of the furnace due to the increase in heating efficiency associated with a comprehensive supply of heat to the workpiece, as well as an increase in the capacity of the furnace and a decrease in the size of loading and unloading machines, associated with a decrease in the width of the working space.

Указанная цель достигается тем, что вместе с подом 3 вращается и внутренняя стена печи 4, рабочая поверхность которой наклонена под углом α ≥ 10^o к вертикали. В этой стене, с определенными по периметру кладки и по вертикали шагами, устанавливаются опоры 2, на которые опирается своей боковой поверхностью заготовка 1.This goal is achieved by the fact that together with the hearth 3, the inner wall of the furnace 4 rotates, the working surface of which is inclined at an angle α ≥ 10 ^o to the vertical. In this wall, with steps defined along the perimeter of the masonry and vertically, supports 2 are mounted on which the workpiece 1 rests on its lateral surface.

Опоры 2 выполнены таким образом, что удерживают заготовку 1 в вертикальной радиальной плоскости, в которой лежит ось заготовки. Опора 2 представляет собой камень из высокоогнеупорного материала, не реагирующего с окалиной, и может заменяться при горячих остановках. Своим нижним концом заготовка опирается на под 3. Сопоставительный анализ позволяет сделать вывод, что заявляемая кольцевая печь отличается от прототипа тем, что внутренняя стена 4, наклонная к вертикали под углом a ≥ 10^o и вращающаяся с подом 3, позволяет укладывать на нее через опоры 2 заготовку 1 и организовать всесторонний подвод тепла к заготовке. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".The supports 2 are made in such a way that they hold the workpiece 1 in a vertical radial plane in which the axis of the workpiece lies. The support 2 is a stone made of highly refractory material that does not react with scale and can be replaced during hot shutdowns. The workpiece rests on its lower end under 3. Comparative analysis allows us to conclude that the inventive ring furnace differs from the prototype in that the inner wall 4, inclined to the vertical at an angle a ≥ 10 ^o and rotating with a hearth 3, allows laying on it through supports 2 blank 1 and organize a comprehensive supply of heat to the blank. Thus, the claimed technical solution meets the criterion of "novelty."

Анализ известных технических решений элементов конструкций кольцевых печей позволяет сделать вывод об отсутствии в них решений, сходных с заявляемой кольцевой печью, и признать заявляемое решение соответствующим критерию "существенные отличия". Analysis of the known technical solutions of structural elements of ring furnaces allows us to conclude that they do not have solutions similar to the claimed ring furnace, and to recognize the claimed solution as meeting the criterion of "significant differences".

Сущность изобретения поясняется чертежом, где показан разрез печи. The invention is illustrated by the drawing, which shows a section of the furnace.

Кольцевая печь, в которую загружается заготовка 1, опирающаяся на опоры 2, содержит под 3 и вращающуюся вместе с ним внутреннюю боковую стену 4, наружную стену 5. The annular furnace into which the billet 1 is loaded, resting on the supports 2, contains under 3 and the inner side wall 4 rotating with it, the outer wall 5.

Кольцевой канал, образованный стенами, перекрывается сводовыми плитами 6, опирающимися на неподвижную стену 5 и через литой уголок 7 на внутренние стойки 8 каркаса. Зазоры между вращающимся подом 3 и наружной стеной 5, а также между вращающейся внутренней стеной 4 и сводовыми плитами 6 уплотняются водяными затворами 9, содержащими неподвижные ножи 10 и подвижные ножи 11. The annular channel formed by the walls is blocked by vaulting plates 6, resting on a fixed wall 5 and through a cast corner 7 on the inner racks 8 of the frame. The gaps between the rotating hearth 3 and the outer wall 5, as well as between the rotating inner wall 4 and the arch plates 6 are sealed with water gates 9 containing fixed knives 10 and movable knives 11.

Количество рядов опор 2 по длине заготовок выбирается по сортаменту трубопрокатного агрегата. Их может быть два или три ряда. Верхний конец заготовки может выступать за верхний ряд опор 2. Заготовка перед загрузкой в печь должна быть установлена под тем же углом a к вертикали, под которым она прислоняется к опорам 2. The number of rows of supports 2 along the length of the workpieces is selected according to the assortment of the tube rolling unit. They can be two or three rows. The upper end of the workpiece may protrude beyond the upper row of supports 2. The workpiece must be installed at the same angle a to the vertical at which it leans against supports 2 before being loaded into the furnace.

Заготовка, находящаяся в исходном положении перед печью, берется загрузочной машиной (не показана) и загружается в печь через окно загрузки 12. В это время нагретая заготовка машиной выгрузки (не показана) выдается из печи через окно выгрузки. The preform in the initial position in front of the furnace is taken by the loading machine (not shown) and loaded into the furnace through the loading window 12. At this time, the heated preform by the unloading machine (not shown) is discharged from the furnace through the unloading window.

Затем подина поворачивается на угол, равный постоянному шагу заготовки, и цикл загрузки-выгрузки повторяется. Then the hearth is rotated at an angle equal to the constant step of the workpiece, and the cycle of loading and unloading is repeated.

Окно выдачи 13 отделяется от зоны с нагретой заготовкой перегородкой (не показана). The dispensing window 13 is separated from the zone with the heated workpiece by a partition (not shown).

Вращающаяся внутренняя стена 4 печи с установленными опорами 2 позволяет установить под небольшим углом a ≥ 10^o к вертикали заготовку (в дальнейшем "вертикальное" расположение). Такое расположение заготовки создает меньший изгибающий момент для консольного верхнего конца заготовки, чем при "горизонтальном" с опорой на вертикальный выступ [2]
Если сравнить два способа расположения заготовок "горизонтальный" и "вертикальный" при равных диаметрах заготовок, равных консольных длинах l, равных углах наклона a к горизонтали ("горизонтальное" расположение) и вертикали ("вертикальное" расположение), то изгибающие моменты, действующие на консольные концы заготовок весом G кг, будут:

.The rotating inner wall 4 of the furnace with mounted supports 2 allows you to set the workpiece at a small angle a ≥ 10 ^o to the vertical (hereinafter “vertical” arrangement). This arrangement of the workpiece creates a lower bending moment for the cantilever upper end of the workpiece than with a "horizontal" bearing on a vertical ledge [2]
If we compare the two ways of arranging the workpieces “horizontal” and “vertical” with equal diameters of the workpieces, equal cantilever lengths l, equal angles of inclination a to the horizontal (“horizontal” arrangement) and vertical (“vertical” arrangement), then the bending moments acting on the cantilever ends of the workpieces weighing G kg will be:

.

Если угол отклонения от вертикали и горизонтали α ≈ 10^o, изгибающий момент при "вертикальном" расположении заготовки примерно в 6 раз меньше, чем при "горизонтальном".If the angle of deviation from the vertical and horizontal α ≈ 10 ^o , the bending moment with the "vertical" location of the workpiece is approximately 6 times less than with the "horizontal".

Это существенно снижает возможность искривления верхнего, консольного конца заготовок при "вертикальном" расположении с достижением пластичного состояния металла. Особенно это скажется в случае непредвиденных, различной длительности остановок агрегата. This significantly reduces the possibility of curving the upper, cantilever end of the workpieces with a "vertical" location with the achievement of the ductile state of the metal. This will be especially true in case of unforeseen, various duration of unit shutdowns.

Предлагаемое расположение заготовок, когда их проекция на под l'= l•sin10^o= 0,173l дает следующие теплотехнические и конструктивные возможности:
а) сокращается время нагрева изделий за счет всестороннего подвода тепла к заготовке;
б) уменьшается количество окалины при нагреве заготовок;
в) увеличение диаметра внутренней стены увеличивает емкость печи;
г) ширина пода вместо 5-6 и более метров уменьшается до 1,2:1,5 м, что позволяет увеличить диаметр внутренней стены, на которую опираются заготовки;
д) минимальная ширина рабочего пространства печи даст возможность уменьшить габариты загрузочно-выгрузочных машин;
е) увеличение диаметра внутренней стены печи увеличивает площадь, замыкаемую ею. При конструктивно большой толщине внутренней стены уменьшается излучение через нее. Оба этих фактора создают возможность размещения там дополнительного оборудования и его нормальной эксплуатации.The proposed location of the workpieces, when their projection on the under l '= l • sin10 ^o = 0,173l gives the following thermotechnical and structural possibilities:
a) reduced heating time of products due to the comprehensive supply of heat to the workpiece;
b) the amount of scale decreases when heating the workpieces;
c) an increase in the diameter of the inner wall increases the capacity of the furnace;
d) the width of the hearth instead of 5-6 or more meters is reduced to 1.2: 1.5 m, which allows to increase the diameter of the inner wall, on which the workpieces rest;
d) the minimum width of the working space of the furnace will make it possible to reduce the dimensions of loading and unloading machines;
e) an increase in the diameter of the internal wall of the furnace increases the area closed by it. With a structurally large thickness of the inner wall, radiation through it decreases. Both of these factors make it possible to place additional equipment there and its normal operation.

Источники информации
1. В.Н.Григорьев. Кольцевые печи для нагрева металла. М. Металлургиздат, 1958 г.Sources of information
1. V.N.Grigoriev. Ring furnaces for heating metal. M. Metallurgizdat, 1958

2. Описание изобретения к а.с. N 846968. 2. Description of the invention to and.with. N, 846968.

Claims

1. An annular furnace containing a working chamber with loading and delivery windows, bounded by walls, rotating under, a vault, supports for products, characterized in that the inner wall of the furnace is placed on a rotating hearth, supports for products are fixed in rows in height, and the vault is made suspended.

2. The furnace according to claim 1, characterized in that the inner wall is made in the form of a truncated cone with an angle of inclination to the vertical of at least 10 ^o .