RU2096710C1

RU2096710C1 - Bell-type furnace

Info

Publication number: RU2096710C1
Application number: RU95122524/02A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Аптерман; Н.Ф. Бахчеев; А.М. Беленький; В.Ф. Бердышев; М.С. Бронников; В.Н. Горбулин; А.А. Гостев; А.В. Зайцев; Г.П. Коростелев; М.П. Мишин; В.С. Панфилов; А.Ф. Попутников; В.Ф. Сарычев; А.И. Стариков; В.Е. Хребто
Original assignee: Акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат"; Московский государственный институт стали и сплавов (технологический университет); Акционерное общество закрытого типа "Информационные экспертные системы
Priority date: 1995-12-25
Filing date: 1995-12-25
Publication date: 1997-11-20

Abstract

FIELD: metallurgy; applicable in heat treatment of coils of sheet cold-rolled tightly coiled metal strips and bands of shells of various grades and nonferrous metals and alloys. SUBSTANCE: the offered furnace has stand, circulating fan, muffle under which coils are installed. Muffle is closed from atop with cap provided with gas burners. Installed between coils are radiation-convective converter rings with burners opposite to rings. Thermocouple with sensitive member and protective shield is located between tires of burners. EFFECT: higher efficiency. 1 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к черной и цветной металлургии и может быть использовано для термической обработки рулонов тонколистовой холоднокатанной плотносмотанной металлической полосы и ленты стали различных марок (углеродистых, легированных, жесть, автолист и т.п.), а также из цветных металлов и сплавов. The present invention relates to ferrous and non-ferrous metallurgy and can be used for heat treatment of rolls of cold-rolled thin-sheet tight-rolled metal strip and steel tape of various grades (carbon, alloyed, tin, sheet metal, etc.), as well as from non-ferrous metals and alloys.

Для термической обработки плотносмотанных рулонов широко используются колпаковые печи. На стенде печи располагают садку металла в виде стопы, состоящей из одного или несколько рулонов (3 8), поставленных один на другой. Сверху стопу накрывают муфелем из жароупорной стали, который предназначен для образования рабочего пространства изолированного от факелов горелок и продуваемого защитным газом. Для ускорения процессов нагрева и охлаждения металла в печи с помощью специальных вентиляторов, расположенных под стендом, создают принудительную циркуляцию защитного газа, который проходит через специальные конвекторные кольца (прокладки), разделяющие рулоны в стопе, и тем самым обеспечивает интенсивный конвективный теплообмен в зазоре между рулонами. Во время нагрева на стенд устанавливают нагревательный колпак, на котором имеются газовые горелки. После окончания процессов нагрева и выдержки нагревательной колпак снимается со стенда и переносится на другой, где начинается новый цикл нагрева, а на данной печи происходит процесс охлаждения салки, который заканчивается тогда, когда наиболее медленно отсасывающая часть садки достигает температуры 160^oC. Управление процессом нагрева и выдержки осуществляется регулятором, управляющим подачей топлива в горелки нагревательного колпака в соответствии с информацией, поступающей от двух термоэлектрических термометров, установленных в нагревательном колпаке и стенде [1]
Недостатком в данной колпаковой печи является перепад температур по садке (высоте стопы и по сечению рулона) и невысокая скорость нагрева металла, т.к. теплообмен между муфелем и рулонами осуществляется практически лишь конвекцией защитный газ нагревается от муфеля и передает свое тепло торцам рулонов, проходя через конвекторные кольца. Термопара, установленная в нагревательном колпаке, практически должна обеспечивать сохранность муфеля от перегрева его продуктами сгорания, но ее показания в значительной мере не отвечают реальному тепловому состоянию муфеля, т.к. она находится от него на довольно большом расстоянии и на ее показания влияет факел от горелок.For heat treatment of tightly wound rolls, bell-type furnaces are widely used. At the furnace stand, a metal cage is arranged in the form of a stack consisting of one or several rolls (3–8) placed one on top of the other. From above, the foot is covered with a muffle made of heat-resistant steel, which is designed to form a working space isolated from torches from the torches and blown with protective gas. To accelerate the processes of heating and cooling the metal in the furnace using special fans located under the stand, create a forced circulation of protective gas, which passes through special convector rings (gaskets) separating the rolls in the foot, and thereby provides intense convective heat transfer in the gap between the rolls . During heating, a heating hood with gas burners is installed on the stand. After completion of the heating and holding processes, the heating hood is removed from the stand and transferred to another, where a new heating cycle begins, and on this furnace the cooling process takes place, which ends when the most slowly suction part of the charge reaches a temperature of 160 ^o C. Control of the heating process and endurance is carried out by a regulator that controls the supply of fuel to the burners of the heating cap in accordance with the information received from two thermoelectric thermometers installed in heating hood and stand [1]
The disadvantage in this bell-type furnace is the temperature difference over the charge (foot height and over the roll section) and the low metal heating rate, because heat transfer between the muffle and the rolls is carried out almost exclusively by convection, the protective gas is heated from the muffle and transfers its heat to the ends of the rolls, passing through convector rings. The thermocouple installed in the heating hood should practically ensure the muffle is safe from overheating by combustion products, but its readings do not substantially correspond to the real thermal state of the muffle, because she is at a fairly large distance from him and the torch from the burners affects her testimony.

Известна конструкция колпаковой печи принятая за прототип, которая содержит стенд с циркуляционным вентилятором, муфель, нагревательный колпак с горелками, радиационно-конвективные конвекторные кольца, верхний экран, термоэлектрический термометр с системой автоматического регулирования расхода газа. Эта конструкция обеспечивает ускорение нагрева за счет включения в процесс теплоотдачи от муфеля радиационной составляющей теплообмена. Это достигается установкой в стопу рулонов радиационно-конвективных конвекторных колец. Установка последних обеспечивает значительное увеличение скорости нагрева садки и повышение равномерности ее прогрева [2]
Однако и данная конструкция колпаковской печи имеет существенные недостатки. Управления ведется по термопаре, установленной в нагревательном колпаке, которая не позволяет измерить его температуру. Кроме этого, горелки перегревают муфель в районах непосредственно расположенных против них это проявляется в раздувании муфеля и он выходит из строя.The known design of the bell furnace adopted for the prototype, which contains a stand with a circulation fan, a muffle, a heating cap with burners, radiation-convection convector rings, a top screen, a thermoelectric thermometer with a system for automatically controlling gas flow. This design provides acceleration of heating due to the inclusion in the process of heat transfer from the muffle of the radiation component of heat transfer. This is achieved by installing rolls of radiation-convection convection rings in the foot. Installation of the latter provides a significant increase in the heating rate of the charge and increase the uniformity of its heating [2]
However, this design of the Kolpakovo furnace has significant drawbacks. The control is carried out by a thermocouple installed in the heating cap, which does not allow to measure its temperature. In addition, the burners overheat the muffle in areas directly located against them, this is manifested in the inflation of the muffle and it breaks down.

Технической задачей изобретения является увеличение интенсивности нагрева садки и повышение срока службы муфеля. An object of the invention is to increase the heating intensity of the charge and increase the service life of the muffle.

Положительный результат достигается тем, что в колпаковой печи, содержащей стенд с циркуляционным вентилятором, муфель, нагревательный колпак с горелками, радиационно-конвективные конвекторные кольца, экран, термоэлектрический термометр с системой автоматического регулирования расхода газа, горелки располагают на 2-х, 3-х уровнях по высоте нагревательного колпака так, чтобы горелочный пояс находился напротив соответствующего радиационно-конвективного конвекторного кольца в стопе, причем между двумя ярусами горелок установлен термоэлектрический термометр с чувствительным элементом и защитным керамическим экраном в комплекте с механизмом перемещения термометра, обеспечивающим плотный контакт чувствительного элемента с муфелем после установки нагревательного колпака на стенд и отведение термометра перед подъемом колпака после окончания нагрева. A positive result is achieved by the fact that in a bell-type furnace containing a stand with a circulation fan, a muffle, a heating bell with burners, radiation-convection convector rings, a screen, a thermoelectric thermometer with an automatic gas flow control system, the burners are placed on 2, 3 levels along the height of the heating cap so that the burner belt is opposite the corresponding radiation-convection convector ring in the foot, and a thermoelectric element is installed between the two tiers of the burners ektrichesky thermometer with a sensing element and a protective ceramic screen, complete with the mechanism for moving the thermometer, providing intimate contact with the sensor element after installation of the heating muffle cap on the stand and retraction of the thermometer prior to lifting the cap after heating closure.

На чертеже 1 представлен общий вид предлагаемой колпаковой печи. Колпаковая речь содержит стенд 1 со встроенным циркуляционным вентилятором 2 и направляющим аппаратом 3, а также расположенный на стенде 1 муфель 4, уплотненный песочным затвором 5. Под муфелем 4 установлены рулоны 6. Муфель 4 закрыт сверху нагревательным колпаком 7, оборудованным газовыми горелками 8 и системой 9 эвакуации продуктов горения. The drawing 1 shows a General view of the proposed bell furnace. The bell-shaped speech includes a stand 1 with an integrated circulation fan 2 and a guide apparatus 3, as well as a muffle 4 located on the stand 1, sealed with a sand shutter 5. Rolls are installed under the muffle 4. The muffle 4 is closed on top by a heating cap 7 equipped with gas burners 8 and a system 9 evacuation of combustion products.

Рулоны 6 плотносмотанной стальной полосы, установленные один на другом, образуют стопу, закрытую сверху экраном 10. Между рулонами 6 установлены радиационно-конвективные конвекторные кольца 11. Посередине между первыми двумя ярусами горелок 8 расположен термоэлектрический термометр 12 с чувствительным элементом 13 и защитным керамическим экраном 14, сочлененный с механизмом перемещения 15. Сигнал от термоэлектрического термометра 12 поступает на вторичный регистрирующий прибор и систему управления 16, управляющую положением регулирующей заслонки 17 на подводе газа к горелкам 8. Rolls 6 of tightly-rolled steel strip mounted on top of each other form a stack closed by a screen 10. Between the rolls 6, convection convection rings 11 are installed. A thermoelectric thermometer 12 with a sensing element 13 and a protective ceramic screen 14 is located in the middle between the first two tiers of the burners 8 articulated with the movement mechanism 15. The signal from the thermoelectric thermometer 12 is fed to a secondary recording device and a control system 16 that controls the position of the regulating Onka 17 gas fed to the burner 8.

Данная колпаковая печь работает следующим образом. На стенде 1 собирается стопа из рулонов 6, между которыми устанавливаются радиационно-конвективные конвекторные кольца 11, сверху стопа закрывается крышкой экраном 10. Затем на стопу сверху устанавливают муфель 4, опорная поверхность которого опирается на стенд 1 и уплотняется, например, с помощью песочно7о затвора 5. Затем под муфель 4 начинают подавать защитный газ: вначале осуществляется продувка для удаления из-под муфеля 4 воздуха, а затем циркуляционный вентилятор 2 осуществляет ускоренное движение атмосферы под муфелем 4. После окончания продувки на стенд 1 устанавливают нагревательный колпак 7, после чего механизм перемещения 15 передвигает термоэлектрический термометр 12 до тех пор пока чувствительный элемент 13 не вступит в контакт с муфелем 4. Газ подается в горелки 8 и начинается процесс нагрева металла в печи. Если температура муфеля 4 становится выше заданной, то в соответствии с измерениями, выполняемыми термометром 12 регулятор 16 начнет с помощью регулирующей заслонки 17 изменять подачу газа к горелкам 8 (осуществляется либо позиционное, либо непрерывное регулирование). This bell furnace operates as follows. On the stand 1, a stack of rolls 6 is assembled, between which radiation-convection convector rings 11 are installed, the top is closed by a lid with a screen 10. Then, the muffle 4 is mounted on the top of the foot, the supporting surface of which rests on the stand 1 and is sealed, for example, using a sand 7o shutter 5. Then, shielding gas begins to be supplied under the muffle 4: first, a purge is carried out to remove air from the muffle 4, and then the circulation fan 2 carries out accelerated movement of the atmosphere under the muffle 4. After completion Purge the stand 1 is set heating cap 7, after which the moving mechanism 15 moves the thermoelectric thermometer 12 until the sensor 13 does not come into contact with the muffle 4. Gas is supplied to the burner 8 and the metal heating process begins in the furnace. If the temperature of the muffle 4 becomes higher than the set one, then in accordance with the measurements made by the thermometer 12, the regulator 16 will begin to change the gas supply to the burners 8 using the control valve 17 (either positional or continuous regulation is carried out).

Основные преимущества предлагаемой конструкции печи следующие. Горелки 8 в данной конструкции печи расположены против радиационно-конвективных конвекторных колец 11, что обеспечивает в начале нагрева, когда расход топлива велик и муфель 4 может перегреваться, большой теплосъем с горелочного пояса, т.к. в этом районе внутри муфеля 4, благодаря указанным конвекторным кольцам 11 имеется также большой теплосъем, т.к. торцы рулонов 6 нагреваются излучением. В течение всего периода нагрева этот теплосъем с внутренней поверхности муфеля 4 будет большим, т.к. за счет теплопроводности тепло с торцов рулона 6 будет распределяться по всему объему. The main advantages of the proposed furnace design are as follows. The burners 8 in this furnace design are located against radiation-convection convector rings 11, which ensures that at the beginning of heating, when the fuel consumption is large and the muffle 4 can overheat, a large heat removal from the burner belt, as in this region, inside the muffle 4, due to the indicated convector rings 11, there is also a large heat removal, since the ends of the rolls 6 are heated by radiation. During the entire heating period, this heat removal from the inner surface of the muffle 4 will be large, because due to thermal conductivity, heat from the ends of the roll 6 will be distributed throughout the volume.

Таким образом, расположение горелочного пояса на колпаке 7 против радиационно-конвективных конвекторных колец позволяет увеличить интенсивность подачи тепла к рулонам и исключить местный перегрев муфеля в районе горелок. Установка контактного термометра для измерения температуры муфеля в процессе нагрева и управление процессом по его показаниям позволит: получать более представительную информацию о теплопередаче под нагревательным колпаком, исключить перегрев муфеля и повысить его стойкость и длительность службы; вести процесс нагрева с максимально возможно высокой температурой муфеля (в пределах допустимого интервала температур), что обеспечит высокую интенсивность процесса теплообмена излучением между муфелем и торцами рулонов повышение производительности печи. Thus, the location of the burner belt on the cap 7 against the radiation-convection convector rings allows you to increase the intensity of heat supply to the rolls and to exclude local overheating of the muffle in the area of the burners. The installation of a contact thermometer for measuring the temperature of the muffle during heating and controlling the process according to its indications will allow: to obtain more representative information about the heat transfer under the heating cap, to exclude overheating of the muffle and to increase its durability and service life; to conduct the heating process with the highest possible temperature of the muffle (within the permissible temperature range), which will provide a high intensity of the heat transfer process by radiation between the muffle and the ends of the rolls, increasing the productivity of the furnace.

Управление по действительной температуре муфеля (защитный чехол на термометре позволяет исключить влияние омывающих продуктов сгорания на его показания) позволит управлять процессом нагрева садки, а не вести процесс в печи только с точки зрения отсутствия перегрева (хотя и эта задача при измерении температуры в печи с помощью термометра, установленного в нагревательном колпаке, выполняется неудовлетворительно на показания влияют смывающие газы, скорость их движения, глубина погружения в рабочее пространство, которая не постоянна из-за перемещения муфеля и неточности установки, изменение калорийности топлива, а так же флуктуации его давления и флуктуации величины разряжения в эжекторе и т.п.). Установка контактного термометра посредине между двумя поясами горелок позволяет объективно измерить температуру муфеля. Соответствие горелочного пояса на нагревательном колпаке и широкого (высокого) радиоационно-конвективного конвекторного кольца в садке обеспечит более щадящие условия эксплуатации муфеля в зоне горелок. Control over the actual temperature of the muffle (a protective cover on the thermometer eliminates the influence of washing products of combustion on its readings) will allow controlling the heating process of the charge, rather than conducting the process in the furnace only from the point of view of the absence of overheating (although this is also a task when measuring the temperature in the furnace using the thermometer installed in the heating cap is not performing satisfactorily the readings are affected by flushing gases, their speed, depth of immersion in the working space, which is not constant due to moving the muffle and installation inaccuracies change calorie fuel, as well as its pressure fluctuations and fluctuations of vacuum in the ejector and the like). Installing a contact thermometer in the middle between two zones of the burners allows you to objectively measure the temperature of the muffle. The correspondence of the burner belt on the heating cap and the wide (high) radiation-convection convector ring in the cage will provide more sparing conditions for the operation of the muffle in the burner zone.

Указанные преимущества данной конструкции колпаковой печи позволяет интенсифицировать процесс нагрева, повысить производительность снизить удельный расход топлива и других энергоносителей, увеличить службы дорогостоящего муфеля. The indicated advantages of this design of a bell-type furnace can intensify the heating process, increase productivity, reduce the specific consumption of fuel and other energy carriers, and increase the service of an expensive muffle.

Claims

A bell-type furnace containing a stand with a circulation fan, a heating cap with burners, a muffle, radiation-convection convector rings and a thermoelectric thermometer with a sensing element and with an automatic gas control system, characterized in that the burners are located at a height of the hood at 2 3 levels opposite the corresponding radiation -convection convector ring, and a thermometer is installed between the tiers of the burners and has a protective screen and a mechanism for moving it to ensure contact solid element with a muffle.