RU2194777C2

RU2194777C2 - Convector ring

Info

Publication number: RU2194777C2
Application number: RU2001101510A
Authority: RU
Inventors: Р.С. Тахаутдинов; В.Л. Корнилов; А.И. Антипенко; М.П. Мишин; Н.И. Малова; В.Н. Горбулин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат"
Priority date: 2001-01-15
Filing date: 2001-01-15
Publication date: 2002-12-20

Abstract

FIELD: devices for thermal treatment of ferrous and nonferrous metals, particularly, annealing of rolled coils in bell-type furnaces. SUBSTANCE: convector ring for annealing of metal coils has disc with central hole and supporting ribs forming circulating channels from ring periphery to central hole. Diameter of central hole equals to 0.35-0.40 of inner diameter of annealed coil. Length of supporting ribs on side of central hole is limited by circumference of diameters of 0.92-0.96 of inner diameter of annealed coil. Convector ring is installed under upper coil. EFFECT: higher efficiency of bell-type furnaces, reduced consumption of energy carriers, higher stability of convector rings. 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для термической обработки черных и цветных металлов, а именно к отжигу рулонов проката в колпаковых печах. The invention relates to devices for heat treatment of ferrous and non-ferrous metals, namely to annealing of rolled coils in bell furnaces.

Известна конвекторная плита в виде кольца для отжига рулонов, содержащая промежуточный диск с центральным отверстием и изогнутые опорные ребра, при этом опорные ребра образуют циркуляционные каналы от периферии кольца до центрального отверстия и расположены так, что ширина опорных ребер равна ширине образуемых ими циркуляционных каналов и опорные ребра на одной стороне кольца соответствуют циркуляционным каналам на противоположной стороне кольца (патент США 3386721). A convection plate in the form of a ring for annealing rolls is known, comprising an intermediate disk with a central hole and curved support ribs, while the support ribs form circulation channels from the periphery of the ring to the central hole and are arranged so that the width of the support ribs is equal to the width of the circulation channels formed by them and the support the ribs on one side of the ring correspond to the circulation channels on the opposite side of the ring (US patent 3386721).

Недостатками известной конвекторной плиты являются сложность в изготовлении, низкая эксплуатационная стойкость, так как опорные ребра с одной стороны конвекторной плиты соответствуют циркуляционным каналам на противоположной стороне плиты. Кроме того, известная конвекторная плита исключает возможность перераспределения циркуляционных потоков защитной среды под муфелем колпаковой печи по высоте стопы отжигаемых рулонов для достижения равномерного прогрева одновременно верхних и нижних рулонов. The disadvantages of the known convection plate are the difficulty in manufacturing, low operational stability, since the supporting ribs on one side of the convector plate correspond to the circulation channels on the opposite side of the plate. In addition, the well-known convection cooker eliminates the possibility of redistributing the circulation flows of the protective medium under the muffle of the bell furnace along the height of the foot of the annealed rolls to achieve uniform heating of the upper and lower rolls simultaneously.

Наиболее близким аналогом является конвекторное кольцо для отжига рулонов, содержащее диск и радиальные опорные ребра, образующие циркуляционные каналы от периферии кольца до центрального отверстия, при этом ребра выполнены в виде П-образных полок, расположенных с обеих сторон диска в шахматном порядке, в опорных ребрах выполнены отверстия, расположенные на участке (0,45-0,50) - (0,70-0,75) радиуса кольца, на диске выполнены кольцевые гофры соответственно на тех же участках конвекторного кольца (авт. св. СССР 1325095). The closest analogue is a convector ring for annealing rolls containing a disk and radial support ribs forming circulation channels from the periphery of the ring to the central hole, the ribs being made in the form of U-shaped shelves staggered on both sides of the disk in support ribs holes were made located in the section (0.45-0.50) - (0.70-0.75) of the radius of the ring, ring corrugations were made on the disk, respectively, in the same sections of the convector ring (ed. St. USSR 1325095).

Недостатком ближайшего аналога является сложность в изготовлении, низкая эксплуатационная стойкость из-за смятия П-образных полок и невозможность перераспределения циркуляционных потоков защитной среды под муфелем колпаковой печи по высоте стопы отжигаемых рулонов для достижения равномерного прогрева одновременно верхних и нижних рулонов. Последнее обуславливает существенное отставание во времени прогрева нижнего рулона стопы и, как следствие, низкую производительность колпаковой печи, высокие удельные затраты энергоносителей, низкую рентабельность производства. The disadvantage of the closest analogue is the difficulty in manufacturing, low operational stability due to crushing of U-shaped shelves and the inability to redistribute the circulation flows of the protective medium under the muffle of the bell furnace over the height of the foot of the annealed rolls to achieve uniform heating of the upper and lower rolls simultaneously. The latter leads to a significant lag in time of heating the lower roll of the foot and, as a result, low productivity of the bell furnace, high unit costs of energy, low profitability of production.

Технической задачей предлагаемого изобретения является перераспределение циркуляционных потоков защитной среды под муфелем колпаковой печи по высоте стопы отжигаемых рулонов для достижения равномерного прогрева одновременно верхних и нижних рулонов, повышение за счет этого производительности колпаковой печи, снижение расхода энергоносителей и экономию материальных затрат за счет повышения эксплуатационной стойкости конверторных колец, в конечном счете повышение рентабельности. The technical task of the invention is to redistribute the circulating flows of the protective medium under the muffle of the bell furnace over the height of the foot of the annealed rolls to achieve uniform heating of the upper and lower rolls at the same time, increase the productivity of the bell furnace at the same time, reduce energy consumption and save material costs by increasing the operational stability of the converter rings ultimately increase profitability.

Техническая задача достигается тем, что в конвекторном кольце, содержащем диск с центральным отверстием и опорными ребрами, образующими циркуляционные каналы от периферии конца до центрального отверстия, диаметр центрального отверстия составляет 0,35-0,40 внутреннего диаметра отжигаемого рулона, при этом длина опорных ребер со стороны центрального отверстия ограничена окружностью диаметром 0,92-0,96 от внутреннего диаметра отжигаемого рулона. The technical problem is achieved in that in a convector ring containing a disk with a central hole and supporting ribs forming circulation channels from the periphery of the end to the central hole, the diameter of the central hole is 0.35-0.40 of the inner diameter of the annealed roll, while the length of the supporting ribs from the side of the Central hole is limited by a circle with a diameter of 0.92-0.96 from the inner diameter of the annealed roll.

Перераспределение потоков циркулирующей под муфелем защитной среды достигается установкой предлагаемого конвекторного кольца под верхним рулоном стопы, состоящей из 3-5 рулонов, при этом ускоряется прогрев отстающего нижнего рулона стопы. The redistribution of flows of the protective medium circulating under the muffle is achieved by installing the proposed convector ring under the upper roll of the foot, consisting of 3-5 rolls, while warming up the lagging lower foot roll is accelerated.

Диаметр центрального отверстия опорного диска предлагаемого конверторного кольца составляет 0,35-0,40 внутреннего диаметра отжигаемых рулонов. При изменении этой величины до значения менее 0,35 будет происходить чрезмерное диафрагмирование потока защитной среды, проходящей через осевую полость стопы рулонов, что приведет к отставанию прогрева верхнего рулона стопы и снижению производительности процесса отжига. При увеличении этого соотношения более 0,40 происходит снижение эффективности перераспределения потока защитной среды и ускорение прогрева нижнего рулона будет недостаточно эффективным. The diameter of the Central hole of the supporting disk of the proposed Converter ring is 0.35-0.40 of the inner diameter of the annealed rolls. When this value is changed to a value of less than 0.35, excessive diaphragmation of the flow of the protective medium passing through the axial cavity of the foot of the rolls will occur, which will lead to a lag in the heating of the upper roll of the foot and reduce the performance of the annealing process. With an increase in this ratio of more than 0.40, the efficiency of the redistribution of the flow of the protective medium decreases and the acceleration of heating of the lower roll will not be effective enough.

Длина опорных ребер со стороны центрального отверстия ограничена окружностью диаметром 0,92-0,96 от внутреннего диаметра отжигаемого рулона. При увеличении этого соотношения более 0,96 возникает вероятность сползания внутренних витков рулонов и перекрытия циркуляционных каналов конвекторного кольца, что не обеспечивает равномерный прогрев верхних и нижних рулонов. Уменьшение этой величины менее 0,92 приведет к увеличению длины опорного ребра, в результате свес ребер за пределы внутреннего диаметра отжигаемого рулона увеличится и неизбежно повысится вероятность потери формы конвекторного кольца из-за тепловой деформации, что не позволит выполнить техническую задачу изобретения. The length of the supporting ribs from the side of the Central hole is limited by a circle with a diameter of 0.92-0.96 from the inner diameter of the annealed roll. With an increase in this ratio of more than 0.96, there is a likelihood of slipping of the inner turns of the rolls and overlapping of the circulation channels of the convector ring, which does not provide uniform heating of the upper and lower rolls. Reducing this value to less than 0.92 will increase the length of the supporting rib, as a result of the overhang of the ribs beyond the inner diameter of the annealed roll will increase and the probability of losing the shape of the convector ring due to thermal deformation will inevitably increase, which will not allow to fulfill the technical task of the invention.

На фиг. 1 показано конвекторное кольцо, вид сверху; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1. Конвекторное кольцо содержит диск 1 с центральным отверстием 2, опорные ребра 3, расположенные симметрично с обеих сторон диска 1 и представляющие собой сегменты, приваренные к диску 1. За пределами диска 1 между верхними и нижними опорными ребрами 3 расположены малые сегменты 4 (фиг. 2), придающие жесткость периферийной части конвекторного кольца. Опорные ребра 3 образуют открытые радиальные каналы 5 для прохождения защитной среды. In FIG. 1 shows a convector ring, a top view; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 - section BB in FIG. 1. The convector ring contains a disk 1 with a central hole 2, support ribs 3 located symmetrically on both sides of the disk 1 and representing segments welded to the disk 1. Outside of the disk 1, small segments 4 are located between the upper and lower support ribs 3 (FIG. . 2), giving rigidity to the peripheral part of the convector ring. The supporting ribs 3 form open radial channels 5 for the passage of the protective medium.

Конвекторное кольцо работает следующим образом (для стадии нагрева). The convector ring operates as follows (for the heating stage).

Через каналы 5, образуемые опорными ребрами 3 и торцами двух рулонов (верхним и нижним), в направлении от периферии к центру нагнетается защитная среда - теплоноситель. Защитная среда нагревается за счет излучения и конвекции, так как применяется циркуляция защитной среды, от стенок муфеля. При прохождении защитной среды по каналам 5 происходит турбулизация потока за счет неровностей, образованных витками смотанных рулонов со стороны торцов. Турбулизированный поток защитной среды передает тепло опорным ребрам 3 и торцам рулонов. Опорные ребра 3 передают тепло торцам рулонов теплопроводностью. На стадии охлаждения (нагревательный колпак снят) конвекторное кольцо работает следующим образом. Турбулизированный поток защитной среды, проходящий через каналы 5, образованный ребрами 3 и торцами двух рулонов, в направлении от периферии к центру за счет конвекции, воспринимает тепло от нагретых рулонов и конвекторных колец и отдает тепло охлаждаемому внешней средой муфелю. Опорные ребра 3 воспринимают тепло от торцов нагретых рулонов теплопроводностью и отдают тепло циркулирующей вдоль опорных ребер защитной среде, которая отдает тепло охлаждаемому внешней средой муфелю. Through the channels 5, formed by the supporting ribs 3 and the ends of the two rolls (upper and lower), a protective medium is injected in the direction from the periphery to the center - the coolant. The protective medium is heated by radiation and convection, since the circulation of the protective medium from the walls of the muffle is used. When the protective medium passes through channels 5, the flow is turbulized due to irregularities formed by turns of coiled rolls from the ends. The turbulized flow of the protective medium transfers heat to the supporting ribs 3 and the ends of the rolls. The supporting ribs 3 transfer heat to the ends of the rolls with thermal conductivity. At the cooling stage (the heating cap is removed), the convector ring operates as follows. The turbulent flow of the protective medium passing through the channels 5, formed by the ribs 3 and the ends of the two rolls, in the direction from the periphery to the center due to convection, receives heat from heated rolls and convector rings and gives off heat to the muffle being cooled by the external environment. The supporting ribs 3 absorb heat from the ends of the heated coils by thermal conductivity and give off the heat to the protective medium circulating along the supporting ribs, which gives off heat to the muffle being cooled by the external environment.

Claims

A convector ring containing a disk with a central hole and supporting ribs forming circulation channels from the periphery of the ring to the central hole, characterized in that the diameter of the central hole is 0.35-0.40 of the inner diameter of the annealed roll, while the length of the supporting ribs from the central side the hole is bounded by a circle with a diameter of 0.92-0.96 from the inner diameter of the annealed roll, while the convector ring is installed under the upper roll.