RU24543U1 - Печь для отжига металла в контролируемой атмосфере - Google Patents

Abstract

1. Печь для отжига металла в контролируемой атмосфере, содержащая теплоизоляционный колпак, муфель, стенд с установленной на нем садкой отжигаемого металла, вентилятор и теплообменник, закольцованные трубопроводами циркуляции защитного газа с подмуфельным пространством печи в единый замкнутый контур, нагреватель, отличающаяся тем, что муфель жестко смонтирован на колпаке печи посредством установочных стяжек и объединен с ним в единое целое промежуточным теплоизоляционным наполнителем, теплообменник дополнительно закольцован во второй контур циркуляции дымовых газов, и к теплообменнику подключен дополнительный вентилятор подачи холодного воздуха, а к контуру циркуляции защитного газа подключен трубопровод подпитки контура защитным газом.2. Печь для отжига металла, по п.1, отличающаяся тем, что вентилятор циркуляции защитного газа установлен перед теплообменником внутри трубопровода циркуляции защитного газа.3. Печь для отжига металла, по п.1, отличающаяся тем, что трубопровод подпитки контура защитным газом подключен к контуру через вентилятор циркуляции защитного газа.4. Печь для отжига металла, по п.1, отличающаяся тем, что нагреватель отделен от теплообменника трубопроводом.5. Печь для отжига металла, по пп.1, 4, отличающаяся тем, что вентилятор подачи холодного воздуха в теплообменник подключен к теплообменнику со стороны нагревателя.6. Печь для отжига металла, по п.1, отличающаяся тем, что контур циркуляции дымовых газов выполнен замкнутым и снабжен вентилятором их циркуляции, установленным перед нагревателем в трубе контура.7. Печь для отжига металла, по п.1, отличающаяся тем, что контур циркуляции дым�

Description

Печь для отжига металла в контролируемой атмосфере

Предполагаемая полезная модель относится к устройствам для отжига металла в контролируемой атмосфере, к печам для отжига с циркуляцией защитного газа., например, бунтов стальной проволоки, или рулонов стальной ленты. Область применения - металлургия, машиностроение/

Известны печи, описанные, например, в книге Колпаковые печи, авторы В.Н. Аптерман, Е.Г. Двейрин, В.М. Тымчак, Металлургия, М, 1965, стр. 13-15, 69-71,203-207 (1), в книге Современные нагревательные и термические печи (конструкции к технические характеристики), Справочник, Машиностроение, М., 2001, стр. 185-207 (2), а также, например, в патентах РФ № 1671714, МПК С 21 D 9/663, 1991 (3) и № 2040751, МПК F 27 В 11/00, 1998 (4).

Во всех известных технических решениях конструктивное выполнение печей одинаково как для отжига рулонов стальной полосы, так и для термообработки бунгов стальной проволоки.

Известная современная колпаковая печь содержит нагревательный колпак, муфель, стенд, или основание печи, нагревательное устройство в виде газовой горелки, радиационной трубы или электронагревателя, якорь, или шпульки для установки на них садки отжигаемого металла, вентилятор для циркуляции защитного газа, систему или элементы подачи защитного газа в под муфельное пространство и отвода из него, рекуператор. Двигатель вентилятора и часть трубопроводов расположены в под стендовой яме.

Основной недостаток известных печей - их громоздкость: требование подстендового пространства для циркуляционного вентилятора, наличие сложного оборудования водяного охлаждения муфеля и садки, сложные газоподающие и отводящие системы, громоздкое грузоподъемное оборудование, задействование лишних площадей.

За прототип принята схема печи для отжига, описанная в книге В.Н.Аптермана, С.Г. Двейрина, В.М.Тымчака «Колпаковые печи, Металлургия, М., 1965, стр. 133 - 134, рис. VI - 15 (5).

Известная конструкция печи содержит теплоизоляционный колпак, муфель, стенд с установленной на нем садкой отжигаемого металла, систему подогрева садки в виде теплообменника подачи горячего защитного газа с встроенным в него нагревателем, в виде радиантных труб, и вентилятора циркуляции горячего защитного газа, соединенных замкнутым контуром, а также систему охлаждения, в виде холодильника (теплообменника подачи холодного защитного газа), вентилятора циркуляции холодного защитного газа и воздуходувку, также соединенных отдельным замкнутым контуром. Оба контура через систему клапанов попеременно (в зависимости от режима работы - нагрев / охлаждение) подключаются к соответствующим подводящим и отводящим каналам колпаковОй печи. От холодильника отходит труба для вывода нагретого воздуха.

Недостатки устройства - его громоздкость и повышенная металлоемкость: колпак + муфель + садка, требование наличия дополнительной системы охлаждения в виде трубопроводов вывода горячего защитного газа и подачи холодного, а также холодильника и вентиляторов. Вся система трубопроводов, вентиляции, нагрева и охлаждения занимает много рабочего .пространства цеха.

К недостаткам можно отнести и излишнюю трудоемкость процесса замены защитной атмосферы внутри печи перед отжигом, увеличенные энергозатраты.

Технической задачей предполагаемой полезной модели является создание универсальной конструкции печи для отжига металла в контролируемой атмосфере защитного газа, способной к быстрой переналадке при малой массе обрабатываемого металла, упрощение конструкции, снижение энергозатрат, автоматизация процесса термообработки, минимальная загрузка кранового оборудования, сбережение цеховых площадей.

Предлагаемая конструкция печи для отжига металла решает поставленные задачи за счет совмещения муфеля с колпаком, введения одноконтурной системы нагрева и охлаждения металла. Введение дополнительного контура рекуперации отработанных газов и подачи части их на дополнительный подогрев газовоздушной смеси снижает энергозатраты на подогрев защитного газа.

Печь предлагаемой конструкции отличается компактностью, возможностью отжига садки металла небольшой массы, быстрым переключением с нагрева на охлаждение в пределах одного контура, быстрой переналадкой одной марки металла на другую, использованием отработанных газовоздушных смесей на дополнительный нагрев защитного газа, быстрой сменой воздушной атмосферы.

Процесс изменения температуры под муфелем легко управляется путем манипуляции режимами работы нагревательных и охладительных устройств, а так как садки могут быть относительно невелики по массе, материал можно отжигать по индивидуальной программе и эффективно работать даже при малых партиях металла.

Печь для отжига металла в контролируемой атмосфере содержит теплоизоляционный колпак, муфель, стенд с установленной на.нем садкой отжигаемого металла, вентилятор и теплообменник, закольцованные трубопроводами циркуляции защитного газа с под муфельным пространством печи в единый замкнутый контур, нагреватель. второй контур циркуляции дымовых газов, и к теплообменнику, дополнительно подключен дополнительный вентилятор подачи холодного воздуха, а к контуру циркуляции защитного газа подключен трубопровод подпитки контура защитным газом. Вентилятор циркуляции защитного газа установлен перед теплообменником внутри трубопровода циркуляции защитного, газа., Трубопроводтюдпитки контура защитным газом подключен к контуру че- рез вентилятор циркуляции защитного газа. -Нагреватель отделен от теплообменника трубопроводом, а к теплообменнику со стороны нагревателя подключен дополнительный вентилятор подачи холодного воздуха. Второй контур циркуляции дымовых газов выполнен замкнутым и снабжен вентилятором их циркуляции, установленным перед нагревателем в трубе контура. Второй контур циркуляции дымовых газов дополнительно снабжен рекуператором подачи чистого воздуха. Рекуператор подачи чистого воздуха одним трубопроводом соединен с теплообменником циркуляции защитных газов и системой утилизации дымовых газов, а вторым трубопроводом соединен с нагревателем и воздуходувкой. В своде колпака выполнен сквозной канал, в котором встроен выходной патрубок высотой равной 5-10 диаметрам его канала. Дополнительный вентилятор подачи холодного воздуха подключен к теплообменнику циркуляции защитного газа или непосредственно, или через трубопровод, соединяющий нагреватель с теплообменником, или встроен непосредственно в нагреватель. Заявителю и авторам не известны аналогичные.конструкции печей для отжига металла в контролируемой атмосфере, включающие отличительные признаки заявляемой конструкции печи для отжига металла в контролируемой атмосфере, что позволяет считать предлагаемую конструкцию печи соответствующей критериям «новизны и «существенные отличия, т.е. заявляемая конструкция полезной модели соответствует изобретательскому уровню. Сущность предлагаемой полезной модели и ее отличия от прототипа поясняются на прилагаемой технологической схеме. Обозначения на схеме: Теплоизоляционный колпак 1, установочные стяжки 2, муфель 3, стенд 4, садка 5 металла, нагреватель 6 в виде газогорелочного узла, вентилятор 7 и теплообменник 8 циркуляции защитного газа, трубопроводы 9 и 10 циркуляции защитного газа, вентилятор 11 подачи холодного воздуха в виде воздуходувки, трубопроводы 12,13,14 и 15, вентилятор 16, сквозной канал 17, патрубок 18, трубопровод 19, каналы в основании стенда 20 и 21, шпулька 22, теплоизоляционный наполнитель 23, рекуператор 24, трубы 25 и 26, 27 и 28, воздуходувка 29, вентиль 30, под муфельное пространство 31.

новочных стяжек 2 муфелем 3, стенд 4, с размещенной на его основании, на шпульке 22, садкой 5 отжигаемого металлаГПространство между наружным кожухом колпака 1 и муфелем 3 заполнено наполнителем - волокнистым теплоизоляционным материалом 23. В своде колпака 1 выполнен сквозной канал 17 в котором установлен патрубок 18 высотой равной 5-10 диаметрам канала патрубка 18. Имеются один замкнутый контур циркуляции защитного газа., другой контур для циркуляции дымовых газов. Первый включает трубопроводы 9 и 10, закольцованные, через высокотемпературный теплообменник 8 подогрева защитного газа и каналы 20 и 21 в основании стенда 4, с под муфельным пространством 31 печи. Внутри выходной ветви трубопровода 9, перед теплообменником 8, установлен циркуляционный вентилятор 7, соединенный с трубопроводом 19 подпитки контура защитным газом.

Через теплообменник 8 проходит и другой контур - контур циркуляции дымовых газов. Предлагаются два варианта выполнения последнего, и их совмещение. По первому варианту контур выполйен замкнутым и содержит газогорелочный узел 6 и теплообменник 8, закольцованные через трубы 13,14 и 15. Контур снабжен вентилятором 16 циркуляции дымовых газов, установленным перед газогорелочным v том 6 в трубе 1 vomypa.

По второму варианту коьгур циркуляции дымовых газов дополнительно снабжен рекуператором 24 (теплообменное устройство для подогрева чистого воздуха), через который проходят две ветви трубопроводов: одна включает трубы 14, 25, 26, другая трубы 27 и 28. Через трубы 14, 25 рекуператор 24 соединен с теплообменником 8, через трубу 27 с газогорелочным узлом 6, через трубу 26 соединен с системой утилизации дымовых газов, через трубу 28 с воздуходувкой 29.

К теплообменнику 8 через трубы 12 и 13 подключен дополнительный вентилятор 11 подачи холодного воздуха в виде воздуходувки, установленной на трубе 12. Воздуходувка 11 может быть подключена к теплообменнику 8 или непосредственно, или соединена с теплообменником 8 через трубу 13 (на схеме), или встроена непосредственно в газогорелочный узел 6. Работа печи.

Садку 5 металла устанавливают на шпульку 22, затем накрывают колпаком 1,-создавая герметичность с основанием стенда 4. В под муфельное пространство 31 печи, через трубу 19 вентилятором 7, по контуру циркуляции защитного газа, через теплообменник 8 и входные отверстия 20 в основании 4 стенда, загоняют защитный газ и вытесняют из него, через канал 17 и патрубок 18, воздух. После заполнения контура защитным газом перекрывают трубу 19, а также патрубок 18 вентилем 30. Нагретая от газогорелочного узла 6, газовоздушная смесь, по трубе 13 контура циркуляции дымовых газов, направляется в теплообменник 8, в котором циркулирующий по другому контуру защитный газ, нагревают до требуемой температуры и направляют по трубопроводу 10 и каналы 20, в основании стенда 4, в под муфельное пространство 31 печи, где газ начинает циркулировать вокруг садки 5 металла, нагревая ее. Охлажденный циркулирующий газ из под муфельного пространства 31 печи по внутрен

Claims (10)

1. Печь для отжига металла в контролируемой атмосфере, содержащая теплоизоляционный колпак, муфель, стенд с установленной на нем садкой отжигаемого металла, вентилятор и теплообменник, закольцованные трубопроводами циркуляции защитного газа с подмуфельным пространством печи в единый замкнутый контур, нагреватель, отличающаяся тем, что муфель жестко смонтирован на колпаке печи посредством установочных стяжек и объединен с ним в единое целое промежуточным теплоизоляционным наполнителем, теплообменник дополнительно закольцован во второй контур циркуляции дымовых газов, и к теплообменнику подключен дополнительный вентилятор подачи холодного воздуха, а к контуру циркуляции защитного газа подключен трубопровод подпитки контура защитным газом.

2. Печь для отжига металла, по п.1, отличающаяся тем, что вентилятор циркуляции защитного газа установлен перед теплообменником внутри трубопровода циркуляции защитного газа.

3. Печь для отжига металла, по п.1, отличающаяся тем, что трубопровод подпитки контура защитным газом подключен к контуру через вентилятор циркуляции защитного газа.

4. Печь для отжига металла, по п.1, отличающаяся тем, что нагреватель отделен от теплообменника трубопроводом.

5. Печь для отжига металла, по пп.1, 4, отличающаяся тем, что вентилятор подачи холодного воздуха в теплообменник подключен к теплообменнику со стороны нагревателя.

6. Печь для отжига металла, по п.1, отличающаяся тем, что контур циркуляции дымовых газов выполнен замкнутым и снабжен вентилятором их циркуляции, установленным перед нагревателем в трубе контура.

7. Печь для отжига металла, по п.1, отличающаяся тем, что контур циркуляции дымовых газов дополнительно снабжен рекуператором подачи чистого воздуха.

8. Печь для отжига металла, по пп.1 и 7, отличающаяся тем, что рекуператор подачи чистого воздуха одним трубопроводом соединен с теплообменником циркуляции защитных газов и системой утилизации дымовых газов, а вторым трубопроводом соединен с нагревателем и воздуходувкой.

9. Печь для отжига металла, по п.1, отличающаяся тем, что в колпаке выполнен сквозной канал, в который встроен патрубок высотой, равной 5-10 диаметрам канала патрубка.

10. Печь для отжига металла, по пп.1, 4, 9, отличающаяся тем, что дополнительный вентилятор подачи холодного воздуха подключен к теплообменнику или непосредственно, или через трубопровод, соединяющий нагреватель с теплообменником, или встроен непосредственно в нагреватель.