RU2092581C1

RU2092581C1 - System for regulation of protective atmosphere of furnace

Info

Publication number: RU2092581C1
Application number: RU95114926/02A
Authority: RU
Inventors: А.М. Айдинов; В.Н. Калинин; М.А. Дердеров; А.Л. Тарасов; С.В. Трусов; А.П. Южаков; В.С. Ковалевский; Г.А. Цейтлин; А.Г. Духнов; Д.Д. Шишлов; Л.М. Новиков
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "ЮВЭнергочермет"; Акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат"
Priority date: 1995-08-21
Filing date: 1995-08-21
Publication date: 1997-10-10

Abstract

FIELD: chemical-thermal treatment of steel. SUBSTANCE: this is intended for use in electric furnaces with controlled protective atmosphere, such as in bell-type furnaces for high-temperature annealing of electrical-sheet steel in nitrogen-hydrogen atmosphere. Device has working medium pipeline with gas blower and regulating valve, injector with injection manifold and injected medium pipeline in which additionally installed is throttle valve. Injection manifold of injector is connected by pipeline having regulating valve with injected medium pipeline before throttle valve inlet. This widens range of adjustment of relation of protective atmosphere components from 5% to 95% both as to hydrogen and nitrogen, ensures flexible regulation at any period of furnace operation without resetting of system. Fine adjustment of component ratio in nitrogen-hydrogen mixture improves magnetic properties and quality of surface of electrical-sheet steel. EFFECT: high efficiency.

Description

Изобретение относится к химико-термической обработке стали и предназначено для применения в электропечах с контролируемой защитной атмосферой, например, в колпаковых печах высокотемпературного отжига электротехнической стали в азото-водородной атмосфере. The invention relates to chemical-thermal treatment of steel and is intended for use in electric furnaces with a controlled protective atmosphere, for example, in bell-type furnaces for high-temperature annealing of electrical steel in a nitrogen-hydrogen atmosphere.

Известна система получения и распределения эндогаза, содержащая последовательно соединенные трубопроводом смеситель с вентилем, компрессор, эндогенератор, печь для химико-термической обработки и регулятор состава газа. Она снабжена нуль-регулятором с вентилем, соединенным с печью и с компрессором, и прибором для измерения давления, соединенным с вентилем нуль-регулятора и с вентилем смесителя через исполнительный механизм [1]
Недостатками известной системы являются:
1. Схема не обеспечивает плавное регулирование содержания компонентов "газ воздух" в широком диапазоне.A known system for producing and distributing endogas, comprising a mixer with a valve, a compressor, an endogenerator, a furnace for chemical-thermal treatment and a gas composition regulator, connected in series with a pipeline. It is equipped with a null regulator with a valve connected to the furnace and with the compressor, and a pressure measuring device connected to the null regulator valve and to the mixer valve through the actuator [1]
The disadvantages of the known system are:
1. The scheme does not provide smooth control of the content of gas-air components in a wide range.

2. Расположение клапана 2 на общем газовоздушном коллекторе исключает возможность раздельной подачи газа и воздуха в компрессор и, тем самым, не достигается как раздельная подача компонентов в печь, так и необходимое соотношение компонентов (например, 1 17). 2. The location of valve 2 on a common gas-air manifold eliminates the possibility of separate supply of gas and air to the compressor and, therefore, both separate supply of components to the furnace and the required ratio of components (for example, 1 17) are not achieved.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является установка с инжекционным смесителем высокого давления, содержащая трубопровод инжектируемой среды (газа), трубопровод рабочей среды (воздуха), регулятор давления, фильтр воздуха, регулятор сброса избытка воздуха, регулирующий кран, воздуходувку с электродвигателем, инжекционный смеситель с встроенным в него пропорционирующим клапаном, импульсную трубку и горелку. Closest to the proposed device is a plant with a high-pressure injection mixer, containing an injection medium (gas) pipe, a medium (air) pipe, a pressure regulator, an air filter, an excess air regulator, a control valve, an electric blower, an injection mixer with a built-in into it a proportional valve, impulse tube and burner.

Воздуходувка, забирая воздух из окружающей среды, подает его в инжекционный смеситель. За счет разрежения, создаваемого воздухом, в смеситель подсасывается газ и смешивается с воздухом. Готовая газовоздушная смесь поступает в горелку. Регулирование и установка соотношения газа и воздуха производится при помощи клапана, а регулирование производительности установки краном 6 [2]
Недостатком известного устройства является:
1. Конструкция сложна в изготовлении и неудобна в эксплуатации, требует дополнительных энергозатрат, так как давление инжектируемой среды должно быть высоким и практически близким и равным давлению инжектирующей рабочей среды в связи с высоким перепадом давления (значительное гидравлическое сопротивление) на пропорционирующей устройстве инжектора.The blower, taking air from the environment, delivers it to the injection mixer. Due to the vacuum created by air, gas is sucked into the mixer and mixed with air. The finished gas-air mixture enters the burner. Regulation and installation of the ratio of gas and air is performed using the valve, and the regulation of the performance of the installation by crane 6 [2]
A disadvantage of the known device is:
1. The design is difficult to manufacture and inconvenient to operate, requires additional energy consumption, since the pressure of the injected medium must be high and almost close and equal to the pressure of the injecting working medium due to the high pressure drop (significant hydraulic resistance) on the proportional device of the injector.

2. Конструктивные особенности пропорционирующего устройства не обеспечивают тонкого регулирования и не позволяют иметь широкие пределы регулирования соотношения "газ воздух" (1-2, 5-6). 2. The design features of the proportional device do not provide fine control and do not allow to have wide limits on the regulation of the gas-air ratio (1-2, 5-6).

3. Практически не поддается автоматизации, так как пропорционирующее устройство имеет две степени свободы (вращается как вокруг собственной оси, так и имеет возвратно-поступательное движение в вертикальной плоскости). 3. It is practically not amenable to automation, since the proportional device has two degrees of freedom (rotates both around its own axis and has a reciprocating movement in a vertical plane).

Сущность изобретения заключается в том, что в установке регулирования соотношения компонентов защитной атмосферы, содержащей трубопровод рабочей среды с газодувкой и регулирующим краном, инжектор с нагнетательным коллектором и трубопровод инжектируемой среды, согласно изобретению, на трубопроводе инжектируемой среды дополнительно установлен дроссельный клапан, а нагнетательный коллектор инжектора соединен линией с регулирующим клапаном с трубопроводом инжектируемой среды перед входом дроссельного клапана. The essence of the invention lies in the fact that in the installation for regulating the ratio of the components of the protective atmosphere, containing a working medium pipeline with a gas blower and a control valve, an injector with a discharge manifold and an injected medium pipe, according to the invention, an additional butterfly valve is installed on the injected medium pipe, and an injector discharge manifold connected by a line with a control valve to the pipeline of the injected medium in front of the inlet of the throttle valve.

Технический эффект от применения установки заключается в расширении диапазона регулирования компонентов защитной атмосферы в печи, в результате чего повышается качество поверхности и магнитные свойства отжигаемой электротехнической стали. Кроме того, гибкость регулирования в любой период отжига не требует переналадки установки. The technical effect of the installation is to expand the control range of the components of the protective atmosphere in the furnace, which increases the surface quality and magnetic properties of the annealed electrical steel. In addition, the flexibility of regulation at any annealing period does not require readjustment of the installation.

Дополнительная установка дроссельного клапана на трубопроводе инжектируемой среды обеспечивает тонкую регулировку расхода среды (например, азота) и, вследствие этого, позволяет получить на выходе из инжектора заданное содержание другого компонента (например, водорода). Additional installation of a throttle valve on the pipeline of the injected medium provides fine adjustment of the flow rate of the medium (for example, nitrogen) and, as a result, allows to obtain at the outlet of the injector a predetermined content of another component (for example, hydrogen).

Линия соединения трубопровода инжектируемой среды с нагнетательным коллектором инжектора и установка на ней регулирующего клапана позволяет в сочетании с дроссельным клапаном регулировать содержание азота в смеси в нагнетательном коллекторе в соотношении 15:1 (или от 95% до 5%), сокращая при этом подачу водорода, и обеспечить заданный расход азото-водородной смеси после инжектора. The line connecting the pipeline of the injected medium with the injection manifold of the injector and the installation of a control valve on it allows, in combination with a throttle valve, to regulate the nitrogen content in the mixture in the discharge manifold in a ratio of 15: 1 (or from 95% to 5%), while reducing hydrogen supply, and provide a given flow rate of the nitrogen-hydrogen mixture after the injector.

На чертеже изображена технологическая схема установки регулирования соотношения компонентов защитной атмосферы. The drawing shows a process diagram of an installation for regulating the ratio of the components of the protective atmosphere.

Установка имеет трубопровод 1 рабочей (инжектирующей) среды с газодувкой 2 и регулирующим краном 3, инжектор 4 с нагнетательным коллектором 5, трубопровод 6 инжектируемой среды, на котором дополнительно установлен дроссельный клапан 7. Нагнетательный коллектор 5 инжектора 4 соединен линией 8 с регулирующим клапаном 9 с трубопроводом инжектируемой среды 6 перед входом дроссельного клапана 7. The installation has a pipeline 1 of the working (injecting) medium with a gas blower 2 and a control valve 3, an injector 4 with a discharge manifold 5, a pipe 6 of the injected medium, on which an additional throttle valve 7. The discharge manifold 5 of the injector 4 is connected by a line 8 to a control valve 9 s the pipeline of the injected medium 6 in front of the inlet of the throttle valve 7.

Установка работает следующим образом. Installation works as follows.

Рабочая среда (например, водород), взятая из цехового коллектора и скомпримированная газодувкой 2, подается в инжектор 4, например, с давлением 10-20 кПа. The working medium (for example, hydrogen) taken from the workshop collector and compressed by gas blower 2 is supplied to the injector 4, for example, with a pressure of 10-20 kPa.

Энергией струи инжектирующего водорода в инжектор 4 подсасывается инжектируемая среда (например, азот). Регулирующий кран 3 и дроссельный клапан 7 при этом открыты, а регулирующий клапан 9 закрыт. В нагнетательный коллектор 5 поступает азото-водородная смесь с содержанием водорода от 50% до 70% при заданной производительности установки и рабочем давлении в печи. The energy of the jet of injecting hydrogen into the injector 4 draws in the injected medium (for example, nitrogen). The control valve 3 and the throttle valve 7 are open, and the control valve 9 is closed. A nitrogen-hydrogen mixture with a hydrogen content of 50% to 70% is supplied to the discharge manifold 5 at a given plant capacity and operating pressure in the furnace.

Регулирование содержания водорода от 50% до 70% в смеси после инжектора 4 осуществляется автоматически за счет изменения давления водорода регулирующим краном 3. The regulation of the hydrogen content from 50% to 70% in the mixture after the injector 4 is carried out automatically by changing the pressure of hydrogen control valve 3.

Дальнейшее увеличение содержания водорода от 70% до 95% осуществляется автоматически за счет изодромного сокращения расхода азота, поступающего в инжектор 4 через дроссельный клапан 7, который автоматически прикрывается и, тем самым, сокращает подачу азота в инжектор 4, обеспечивая повышение содержания водорода в азото-водородной смеси до 95%
Регулирование содержания водорода от 50% до 5% осуществляют регулирующим краном 3, который автоматически прикрывается, а открывается регулирующий клапан 9 на линии 8 и в сочетании с дроссельным клапаном 7 на трубопроводе 6 обеспечивают увеличение содержания азота в нагнетательном коллекторе 5.A further increase in the hydrogen content from 70% to 95% is carried out automatically due to the isodromic reduction of the flow of nitrogen entering the injector 4 through the throttle valve 7, which is automatically closed and, thereby, reduces the supply of nitrogen to the injector 4, providing an increase in the hydrogen content in the nitrogen hydrogen mixture up to 95%
Regulation of the hydrogen content from 50% to 5% is carried out by a control valve 3, which automatically closes, and opens the control valve 9 on line 8 and, in combination with a throttle valve 7 on line 6, provide an increase in the nitrogen content in the discharge manifold 5.

При этом, насколько сокращается расход водорода, настолько увеличивается расход азота через регулирующий клапан 9. Таким образом, содержание водорода в смеси после инжектора 4 сокращается до 5% а содержание азота соответственно увеличивается до 95% за счет его поступления как через дроссельный клапан 7, так и через регулирующий клапан 9, тем самым обеспечивается заданная производительность установки и заданное содержание азота в смеси. At the same time, as the hydrogen flow rate decreases, the nitrogen flow rate through the control valve 9 increases. Thus, the hydrogen content in the mixture after injector 4 is reduced to 5% and the nitrogen content accordingly increases to 95% due to its flow through the throttle valve 7, so and through the control valve 9, thereby providing a given installation capacity and a given nitrogen content in the mixture.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет расширить диапазон регулирования соотношения компонентов защитной атмосферы в печи от 5% до 95% как по водороду, так и по азоту; обеспечивает гибкость регулирования состава атмосферы в любой период работы печи без переналадки системы в процессе отжига. Thus, the proposed installation allows you to expand the range of regulation of the ratio of the components of the protective atmosphere in the furnace from 5% to 95% both for hydrogen and nitrogen; provides the flexibility to control the composition of the atmosphere at any time during operation without changing the system during the annealing process.

В результате тонкого регулирования состава компонентов в азото-водородной смеси повышаются магнитные свойства и качество поверхности электротехнической стали при отжиге в колпаковых печах. As a result of fine-tuning the composition of components in a nitrogen-hydrogen mixture, the magnetic properties and surface quality of electrical steel increase upon annealing in bell-type furnaces.

Claims

A furnace atmosphere control system comprising a gas blower with a working medium pipe and a control valve, an injected medium pipe and an injector with a discharge manifold connected to the furnace, characterized in that the system is equipped with a throttle valve installed on the injected medium pipe, and the injector discharge manifold is connected via a pipeline line with a control valve and an injection medium pipe in front of the inlet of the throttle valve.