RU61286U1

RU61286U1 - CAPPER FURNACE

Info

Publication number: RU61286U1
Application number: RU2006138281/22U
Authority: RU
Inventors: Валерий Владимирович Копцев
Original assignee: Валерий Владимирович Копцев
Priority date: 2006-10-30
Filing date: 2006-10-30
Publication date: 2007-02-27

Abstract

Полезная модель относится к металлургии, в частности, к устройствам для термообработки металлов, конкретно к газовым, одностопным и муфельным печам, отапливаемых природным газом с помощью горелок, и может быть использована для нагрева и отжига листовых металлов в рулонах. Полезная модель позволяет повысить производительность печи за счет интенсификации теплообмена и сокращения периодов нагрева, выравнивания температуры и охлаждения садки, при соблюдении условия равномерности распределения температур в металле, путем снабжения горелок 11 и 12 коническими дросселями 19, установленными в центральных суживающихся сопловых отверстиях 18 корпусов 16 на подвижных штоках 20 с приводами 21, и установки горелок верхнего яруса 11 на высоте H₁ равной 0,3-0,4 от высоты Н колпака 3, и с их ориентацией тангенциально и вниз под углом α₁ к горизонтальной плоскости, равным 5-10°, а горелок нижнего яруса 12, соответственно, на высоте H₂, равной 0,18-22 от Н, и под углом α₂, равным 3-8°, а также совмещение эжектора 30 с рекуператором 25 и выполнения его в виде теплоизолированного воздушного канала 31, по оси которого расположена подвижная штанга 34 с закрепленным на ее нижней консоли центральным телом 37, выполненном в виде двух обратных конусов 38 и 39 и установленном в сопловом канале 40, снабжения электродвигателя 6 циркуляционного вентилятора 5 преобразователем частоты 41, подключенным к выходу 49 микропроцессора 50. 2 ил.The utility model relates to metallurgy, in particular, to devices for heat treatment of metals, specifically to gas, single-stage and muffle furnaces heated with natural gas using burners, and can be used for heating and annealing sheet metals in rolls. The utility model allows to increase the productivity of the furnace due to the intensification of heat transfer and reduction of heating periods, temperature equalization and cooling of the charge, provided that the temperature distribution in the metal is uniform, by supplying the burners 11 and 12 with conical chokes 19 installed in the central tapering nozzle openings 18 of the buildings 16 on a movable shaft 20 with drive 21, and install upper burners 11 at a height H equal to _1, 0.3-0.4 of the height H of the cap 3 and with their orientation tangentially and downwardly at corner ohm α ₁ to a horizontal plane equal to 5-10 °, and the lower tier of burners 12, respectively, at a height H ₂ equal 0,18-22 from H and an angle α _2, equal to 3-8 °, and the combination of an ejector 30 with a recuperator 25 and making it in the form of a heat-insulated air channel 31, the axis of which is a movable rod 34 with a central body 37 mounted on its lower console, made in the form of two inverse cones 38 and 39 and installed in the nozzle channel 40, supplying the motor 6 circulation fan 5 frequency converter 41, connected to the output 49 of the microprocessor 50. 2 yl.

Description

Полезная модель относится к металлургии, в частности, к устройствам для термообработки металлов, конкретно к газовым, одностопным, муфельным колпаковым печам, отапливаемым природным газом с помощью горелок, и может быть использована для нагрева и отжига листовых металлов в рулонах.The utility model relates to metallurgy, in particular, to devices for heat treatment of metals, specifically to gas, single-stage, muffle bell furnaces heated by natural gas using burners, and can be used for heating and annealing sheet metals in rolls.

Известна колпаковая печь, содержащая стенд с установленными на нем муфелем и футерованным колпаком, на котором в нижней части установлены горелки, подключенные к системе подачи газа и коллектору подогретого воздуха, в верхней части колпака выполнен газоотводящий тракт, соединенный с рекуператором (см. а.с. 1028729 СССР, C 29 D 9/663, опубл. 15. 07.1893).A bell-type furnace is known, which contains a stand with a muffle mounted on it and a lined bell, on which burners are installed in the lower part, which are connected to the gas supply system and the heated air manifold, and in the upper part of the bell there is a gas exhaust duct connected to the recuperator (see a.c 1028729 USSR, C 29 D 9/663, publ. 15. 07.1893).

Известная колпаковая печь включает систему отопления с одноярусными горелками, реализующими локальный и неравномерный по высоте нагрев муфеля с высокими градиентами температур по высоте и сечению стопы рулонов. Вследствие этого имеются ограничения по интенсивности подвода тепла в период нагрева, для исключения перегрева металла, и требуются значительные затраты времени на выдержку для выравнивания температур, что снижает производительность печи. Known bell-type furnace includes a heating system with single-tier burners that realize local and uneven in height heating of the muffle with high temperature gradients in height and section of the stack of rolls. As a result of this, there are restrictions on the intensity of heat supply during the heating period to prevent overheating of the metal, and considerable time is required for exposure to equalize temperatures, which reduces the productivity of the furnace.

Регулирование теплового режима в различные периоды отжига осуществляются только изменением расхода топлива и воздуха на горелки, что не обеспечивает эффективного снижения расхода топлива и формирование устойчивых факелок, и не позволяет повысить производительность печи без риска перегрева металла.The regulation of the thermal regime at different periods of annealing is carried out only by changing the fuel and air consumption on the burners, which does not provide an effective reduction in fuel consumption and the formation of stable torches, and does not allow to increase the furnace productivity without the risk of overheating of the metal.

Известна колпаковая печь для отжига плотно смотанных рулонов, содержащая муфель, нагревательный колпак, включающий футерованный кожух с дымоотводящим отверстием в центре плоского свода, соединенным дымопроводом со струйным рекуператором, а также горелки, установленные в нижней части колпака на двух ярусах (см. а.с. 1337429 СССР, C 21 D 9663, опубл. 15.09. 1987).A bell-type furnace for annealing tightly-wound rolls is known, containing a muffle, a heating bell, including a lined casing with a smoke outlet in the center of the flat roof connected by a chimney to a jet recuperator, as well as burners installed in the lower part of the bell on two tiers (see.with 1337429 USSR, C 21 D 9663, publ. 15.09. 1987).

Известная колпаковая печь имеет двухъярусное расположение горелок и центральный сводовый отвод дымовых газов. Несмотря на более распределенный и равномерный подвод тепла к муфелю, а также более совершенную аэродинамику подколпакового пространства, известная печь имеет ограниченные возможности по повышению производительности. Это связано с тем, что в ее системе отопления используются горелки, не позволяющие регулировать параметры факелов (длину, угол раскрытия, скорость и светимость) без изменение расходов топлива и воздуха. При изменении тепловой нагрузки в период выравнивания температур снижается устойчивость работы горелок и полнота сгорания топлива. Нижние рулоны в период нагрева нагреваются медленнее, что увеличивает необходимое время для выравнивания температур по массе садки. Отсутствие регулирования Known bell furnace has a two-tier arrangement of burners and a central vault flue gas discharge. Despite the more distributed and uniform supply of heat to the muffle, as well as the more advanced aerodynamics of the under-hood space, the known furnace has limited possibilities for increasing productivity. This is due to the fact that burners are used in its heating system, which do not allow adjusting the flare parameters (length, opening angle, speed and luminosity) without changing the fuel and air consumption. When the heat load changes during the temperature equalization period, the stability of the burners and the completeness of fuel combustion decrease. The lower rolls heat up more slowly during the heating period, which increases the necessary time to equalize the temperatures according to the mass of the charge. Lack of regulation

скорости циркуляции защитного газа под муфелем приводит к несоответствию условий теплообмена в подмуфельном пространстве и от муфеля к садке. Применяемый струйный рекуператор не позволяет эффективно подогревать воздух в различные периоды отжига. Регулирование температурного и теплового режимов печи только изменением расходов топлива и воздуха не позволяет получать равномерное распределение температуры в отжигаемом металле, что, в результате, снижает производительность печи.the speed of shielding gas circulation under the muffle leads to a mismatch between the heat transfer conditions in the muffle space and from the muffle to the cage. The used jet recuperator does not allow to efficiently heat the air in various periods of annealing. Regulation of the temperature and thermal conditions of the furnace only by changing the fuel and air consumption does not allow to obtain a uniform temperature distribution in the annealed metal, which, as a result, reduces the productivity of the furnace.

Известна колпаковая печь, содержащая установленные на стенде муфель и накрывающий его футерованный нагревательный колпак с тангенциально расположенными в три яруса в нижней части горелками, а также размещенными сверху на определенной высоте нагревательного колпака и соединенными с ним тангенциальные дымоотводы, рекуператоры для нагрева воздуха (см. пат. 252665 ГДР, F 27 B 11/00, опубл. 23.12.1987).A bell-type furnace is known that contains a muffle mounted on a stand and a lined heating cap that covers it with burners tangentially arranged in three tiers in the lower part, and also tangential flues placed on top at a certain height of the heating cap and connected to it, recuperators for heating air (see pat. 252665 GDR, F 27 B 11/00, publ. 12/23/1987).

Известная колпаковая печь имеет систему отопления с горелками, расположенными тангенциально в три яруса и с тангенциально ориентированными дымоотводами, что обеспечивает рециркулируемый и более равномерный обогрев муфеля. Однако регулирование тепловой нагрузки только числом горелок по ярусам и изменением на них расходов топлива и воздуха не позволяет обеспечить максимальную равномерность нагрева металла при интенсивном подводе тепла. При этом производительность печи лимитирована условием отвода тепла от муфеля к садке (т.е. скоростью циркуляции защитного газа). Кроме того, в данной печи The known bell-type furnace has a heating system with burners located tangentially in three tiers and with tangentially oriented chimneys, which provides a recirculated and more uniform heating of the muffle. However, the regulation of the heat load only by the number of burners in tiers and the change in fuel and air consumption on them does not allow to ensure maximum uniformity of metal heating with intense heat supply. In this case, the furnace capacity is limited by the condition for heat removal from the muffle to the cage (i.e., the speed of shielding gas circulation). In addition, in this oven

увеличивается разница в скоростях нагрева верхнего и нижнего рулонов, что повышает вероятность пережога металла. Таким образом, отсутствие управляющих связей между контрольными температурами в печи и интенсивностью и равномерностью распределения подводимого тепла (расходами топлива и воздуха, количеством включенных по ярусам горелок, скоростями циркуляции защитного газа и температурами уходящих дымовых газов, подогретого воздуха и защитного газа) не позволяет организовать оптимальные тепловые, температурные и аэродинамические режимы, а также повысить производительность печи.the difference in the heating rates of the upper and lower rolls increases, which increases the likelihood of burning metal. Thus, the absence of control connections between the control temperatures in the furnace and the intensity and uniformity of the distribution of heat supplied (fuel and air consumption, the number of burners connected along the tiers, the speeds of the shielding gas circulation and the temperatures of the flue gases, heated air and shielding gas) does not allow thermal, temperature and aerodynamic modes, as well as increase the productivity of the furnace.

Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является колпаковая печь, содержащая стенд с установленными на нем муфелем и нагревательным колпаком с футеровкой, под которыми расположены циркуляционный вентилятор с электродвигателем и направляющим аппаратом, а также систему подвода защитного газа с узлами подвода, отвода и холодильниками для его охлаждения, систему отопления, включающая двухпроводные горелки, установленными в горелочных тоннелях тангенциально в два яруса в нижней части нагревательного колпака, каждая из которых содержит кожух, снабженный патрубком для подвода воздуха и охватывающий корпус, имеющий патрубок для подвода газообразного топлива и центральное суживающееся сопловое отверстие, систему подачи воздуха, включающую дутьевой вентилятор, подключенный через коллектор холодного воздуха, воздушный тракт рекуператора и коллектора подогретого воздуха к патрубкам для подвода воздуха в кожуха горелок, систему Closest to the claimed utility model is a bell furnace containing a stand with a muffle mounted on it and a heating cap with a lining, under which there are a circulation fan with an electric motor and a guide apparatus, as well as a protective gas supply system with supply, exhaust and refrigeration units for cooling it A heating system comprising two-wire burners installed in burner tunnels tangentially in two tiers at the bottom of the heating hood, each of which contains there is a casing equipped with a pipe for supplying air and enclosing a housing having a pipe for supplying gaseous fuel and a central tapering nozzle hole, an air supply system including a blower connected through a cold air manifold, the air duct of the heat exchanger and the heated air manifold to the air supply pipes in the burner housing, system

эвакуации дымовых газов, включающую дымоотвод, расположенный в верхней части нагревательного колпака и соединенный через газовый тракт рекуператора с дымоотводом, снабженным воздушным эжектором, подключенным через регулируемый вентиль к коллектору холодного воздуха, систему регулирования, включающую зональный и стендовый датчики температуры и задатчик параметров садки, подключенные к входам блока управления, выходы которого подсоединены к регуляторам расхода на патрубках горелок для подвода газообразного топлива и воздуха (см. в кн. Гусовский В.Л., Ладыгичев М.Т., Усачев А.Б. Современные нагревательные и термические печи (конструкции и технические характеристики): Справочник / Под ред. А.Б.Усачева. - М.: Машиностроение, 2001. - с.185-223).evacuation of flue gases, including a chimney located in the upper part of the heating hood and connected through the gas path of the recuperator with a chimney equipped with an air ejector connected via an adjustable valve to the cold air manifold, a control system including zone and bench temperature sensors and a cage parameter adjuster connected to the inputs of the control unit, the outputs of which are connected to flow regulators on the nozzles of the burners for the supply of gaseous fuel and air (see in the book Gusovsky VL, Ladygichev MT, Usachev AB Modern heating and thermal furnaces (designs and technical specifications): Reference book / Edited by AB Usachev. - M.: Mechanical Engineering, 2001. - p. 185-223).

Недостатком известной колпаковой печи является относительно низкая производительность, связанная с тем, что в ее системе отопления используются горелки, не позволяющие регулировать параметры факелов в различные периоды цикла отжига, без изменения расхода топлива. Для перехода из короткопламенного режима работы к длиннопламенному необходим демонтаж горелок с заменой газовых сопел или профилей закручивающих лопаток. При изменении тепловой нагрузки печи в два раза от номинальной в период выравнивания температур в садке за счет изменения расхода топлива наблюдается не оптимальная длина факела, снижается устойчивость работы горелок и полнота сгорания топлива (см. Арсеев А.В. Сжигание природного газа. - М.: Металлургиздат, 1963. - с.176-181) A disadvantage of the known bell-type furnace is its relatively low productivity due to the fact that its heating system uses burners that do not allow adjusting the parameters of the flames at different periods of the annealing cycle, without changing the fuel consumption. To switch from a short-flame operation to a long-flame operation, it is necessary to dismantle the burners with the replacement of gas nozzles or profiles of twisting blades. When the heat load of the furnace is twice as much as the nominal one during the temperature equalization in the charge due to the change in fuel consumption, the flame length is not optimal, the stability of the burners and the completeness of fuel combustion decrease (see Arseev A.V. Natural gas burning. - M. : Metallurgical Publishing House, 1963. - p.176-181)

и удлиняется цикл отжига со снижением производительности печи. Применяемая в известной печи система отопления на базе стандартных двухпроводных горелок типа ГНП, работающих в период нагрева садки в режиме плавного регулирования расхода газа, а в период выдержки использующих импульсный принцип отопления, не обеспечивает эффективное перемешивание газа с воздухом и полное сгорание топлива. При этом образуются «жесткие» и короткие факелы с неравномерным распределением температур на стенках муфеля, по высоте стопы и сечению рулонов, что приводит к нестабильности свойств отжигаемого металла. Применяемые в системе отопления нагревательного колпака двухпроводные горелки имеют узкие пределы регулирования (1:8). Поэтому, при значительной глубине регулирования горелок с тепловой нагрузкой менее 15% от номинальной, происходит обгорание сопловых каналов из-за затягивания в них факелов горения, что требует ремонта горелок и снижает производительность печи. В известной печи с тангенциальным расположением горелок, ориентированных в горизонтальной плоскости, максимум температур пламени и теплоотдачи от факелов к футеровке колпака и муфелю находится на расстоянии 7-10 калибров сопла горелки от выходных отверстий горелочных тоннелей, причем начальный угол раскрытия факелов составляет 32-44°, поэтому происходит разрушение футеровки и локальный перегрев муфеля в горелочном поясе. Кроме того, в процессе отжига рулонов стенки муфеля на уровне горелочного пояса интенсивно деформируются (см. Хаммер X. Исследование распределения and the annealing cycle lengthens with a decrease in furnace productivity. The heating system used in the well-known furnace based on standard two-wire burners of the GNP type, which operate during the heating of the charge in the continuous gas flow control mode and use the pulse heating principle during the holding period, does not provide effective mixing of gas with air and complete combustion of fuel. In this case, “hard” and short flares are formed with an uneven temperature distribution on the walls of the muffle, along the height of the foot and the cross section of the rolls, which leads to instability of the properties of the annealed metal. The two-wire burners used in the heating system of the heating hood have narrow control limits (1: 8). Therefore, with a significant depth of regulation of burners with a thermal load of less than 15% of the nominal, the nozzle channels are burned due to the tightening of the flame, which requires repair of the burners and reduces the productivity of the furnace. In a known furnace with a tangential arrangement of burners oriented in the horizontal plane, the maximum temperature of the flame and heat transfer from the flares to the lining of the cap and muffle is at a distance of 7-10 calibres of the nozzle of the burner from the outlet openings of the burner tunnels, and the initial angle of the flare opening is 32-44 ° therefore, the lining is destroyed and the muffle is overheated locally in the burner belt. In addition, during the annealing of the rolls, the muffle walls at the level of the burner belt are intensely deformed (see Hammer X. Distribution study

температур в зоне горелочного пояса нагревательного колпака // Черные металлы, 1980, №16, с.21-25). Причиной этого является более высокая температура кладки нагревательного колпака на уровне горелочного пояса, что приводит к местным перегревам и выпучиванию стенки муфеля, к изменению структуры стали, из которой изготовлен муфель, и снижению его стойкости и срока службы. При переменных режимах работы печи в период выравнивания температур регулирование тепловой нагрузки уменьшением расхода топлива на горелки не позволяет поддерживать близкие к оптимальным условия смешения топлива и воздуха (а, следовательно, и условия сгорании), обеспечивать полное сгорание топлива и равномерный нагрев садки (см. Аптерман В.Н., Двейрин Е.Г., Тымчак В.М. Колпаковые печи. - М.: Металлургия, 1965. - 235 с.), что в сумме удлиняет этот период цикла отжига и уменьшает производительность печи. При отжиге холодноканных сталей (например, марок типа 08Ю и 08кп) в известной колпаковой печи, несмотря на проведении промежуточной выдержки при 550°С, наблюдается (см. Макова Н.И., Мишин М.П. Исследование возможности экономии топлива при отжиге холоднокатаной стали в одностопных колпаковых печах // Совершенствование технологии на ОАО ММК: Сборник трудов ЦЛК ОАО ММК, вып.4. - Магнитогорск: ЦЛК ОАО ММК, 2000. - С.266-269) неравномерность нагрева стопы рулонов как по высоте, так и по сечению. Например, в период нагрева стали 08Ю температурный перепад по высоте стопы и сечению рулонов достигает 120-160°С, к концу выдержки при 550°С составляет 40-75°С, а к концу temperature in the zone of the burner belt of the heating cap // Ferrous metals, 1980, No. 16, s.21-25). The reason for this is the higher masonry temperature of the heating cap at the level of the burner belt, which leads to local overheating and bulging of the muffle wall, to a change in the structure of the steel from which the muffle is made, and a decrease in its durability and service life. Under variable operating conditions of the furnace during temperature equalization, regulation of the heat load by reducing the fuel consumption on the burner does not allow maintaining close to optimal conditions for mixing fuel and air (and, consequently, the conditions of combustion), to ensure complete combustion of the fuel and uniform heating of the charge (see. Afterman V.N., Dveirin E.G., Tymchak V.M. Bell-type furnaces. - M .: Metallurgy, 1965. - 235 p.), Which in total lengthens this period of the annealing cycle and reduces the productivity of the furnace. When annealing cold-rolled steels (for example, grades of type 08Yu and 08kp) in a well-known bell furnace, despite intermediate holding at 550 ° C, it is observed (see Makova NI, Mishin MP. Study of the possibility of fuel economy during annealing of cold-rolled steel in single-dome bell furnaces // Improving the technology at OJSC MMK: Proceedings of the Central Control Commission of OJSC MMK, issue 4. - Magnitogorsk: Central Control Commission of the OJSC MMK, 2000. - S.266-269) uneven heating of the pile of rolls both in height and in section. For example, during the heating of steel 08Yu, the temperature difference along the height of the foot and the cross-section of the rolls reaches 120-160 ° C, by the end of aging at 550 ° C it is 40-75 ° C, and by the end

выдержки при 690-710°С уменьшается лишь до 20-40°С. Данные температурные перепады обусловлены несоответствием условий теплообмена между продуктами горения и муфелем, а также между муфелем и защитным газом, который перемещается с помощью циркуляционного вентилятора с фиксированной частотой вращения. При этом одинаковая направленность (снизу вверх) потоков дымовых газов и защитного газа вдоль стенок муфеля снижает во времени перепад температуры между теплоносителями, что уменьшает передачу тепла через стенку муфеля к садке. Например, в известной колпаковой печи максимальный коэффициент теплоотдачи от факелов к муфелю достигает 200-250 Вт/(м²К), а от муфеля к защитному газу и от последнему к садке - 50-150 Вт/(м²К). В известной печи с одинарным муфелем применяемые двухпроводные горелки и циркуляционный вентилятор, работающий на фиксированной частоте вращения, не обеспечивают синхронности и максимально возможную интенсивность теплообмена в различные периоды отжига. При этом температура защитного газа в точках по высоте стопы не постоянна и он различное время находится в соприкосновении со стенкой муфеля, поэтому нижние рулоны в период нагрева греются медленнее, чем верхние, что увеличивает требуемое время на выравнивание температур и снижает производительность печи. При рекристаллизационном отжиге скорость нагрева рулонов стали лимитирована величиной и формой ферритных зерен и механическими свойствами в интервале температур 450-500°С и, например, для стали 08Ю не должна превышать 180°С/ч. В известной печи holding at 690-710 ° C decreases only to 20-40 ° C. These temperature differences are due to the mismatch between the conditions of heat exchange between the combustion products and the muffle, as well as between the muffle and the protective gas, which is moved using a circulation fan with a fixed speed. In this case, the same directivity (from bottom to top) of the flue gas and shielding gas flows along the walls of the muffle reduces in time the temperature difference between the coolants, which reduces the transfer of heat through the wall of the muffle to the cage. For example, in the well-known bell-type furnace, the maximum heat transfer coefficient from flares to the muffle reaches 200-250 W / (m ² K), and from the muffle to the shielding gas and from the latter to the charge, it reaches 50-150 W / (m ² K). In the known single-muffle furnace, the two-wire burners used and the circulation fan operating at a fixed rotational speed do not provide synchronism and the maximum possible heat exchange intensity during various annealing periods. At the same time, the temperature of the shielding gas at points along the height of the foot is not constant and it is in contact with the muffle wall for various times, therefore, the lower rolls are heated more slowly during heating than the upper ones, which increases the required time for temperature equalization and reduces the productivity of the furnace. During recrystallization annealing, the heating rate of steel coils is limited by the size and shape of ferritic grains and mechanical properties in the temperature range 450-500 ° C and, for example, for 08Yu steel should not exceed 180 ° C / h. In a famous oven

фактическая скорость нагрева на порядок ниже, так для верхнего рулона она равна 15-25°С/ч, а для нижнего рулона - 6-10°С/ч. Более интенсивный нагрев в известной печи ограничен опасностью перегрева наружных слоев в верхних рулонах, что снижает производительность печи. Кроме того, используемые в известной печи рекуператор и эжектор в дымопроводе не позволяют получить оптимальные температуры подогрева воздуха и газодинамический режим под колпаком в различные периоды нагрева и выдержки. Используемая в печи система регулирования температурного и теплового режимов, только при изменении расхода и соотношения топливо-воздух по зональной и стендовой температуре, не позволяет гибко и прецизионно регулировать температуру металла в различные периоды отжига, что снижает производительность печи. При реализации в известной колпаковой печи отжига четырех рулонов по 23 тонны, для стали марки 08кп (по ГОСТ 9045-93), нагрев производится в течение 39 часов с выдержкой при 650°С в течение 11 часов и при 690°С - в течение 16 часов. При этом наблюдается значительный перепад температур по массе стопы рулонов (до 15-30°С), повышенные удельный расход природного газа (до 48-55 кг у.т./кг) и удельный расход тепла (до 1200-1400 кДж/кг), и в итоге достигается низкая удельная производительность (до 0,4-0,9 т/ч).the actual heating rate is an order of magnitude lower, so for the upper roll it is 15-25 ° C / h, and for the lower roll - 6-10 ° C / h. A more intense heating in the known furnace is limited by the danger of overheating of the outer layers in the upper rolls, which reduces the productivity of the furnace. In addition, the recuperator and ejector used in the well-known furnace in the chimney do not allow to obtain the optimum temperature for heating the air and the gas-dynamic regime under the hood during various periods of heating and holding. The temperature and thermal control system used in the furnace, only when changing the flow rate and the fuel-air ratio according to the zonal and bench temperature, does not allow flexible and precise control of the metal temperature during various periods of annealing, which reduces the productivity of the furnace. When annealing four rolls of 23 tons each is realized in a well-known bell furnace, for steel grade 08kp (according to GOST 9045-93), heating is performed for 39 hours with holding at 650 ° C for 11 hours and at 690 ° C for 16 hours. At the same time, there is a significant temperature difference in the mass of the stack of rolls (up to 15-30 ° C), increased specific consumption of natural gas (up to 48-55 kg a.t./kg) and specific heat consumption (up to 1200-1400 kJ / kg) , and as a result, a low specific productivity is achieved (up to 0.4-0.9 t / h).

Задачей, на решение которой направлена заявляемая колпаковая печь, является повышение производительности печи за счет интенсификации теплообмена и сокращения периодов нагрева, выравнивания температур и The task to which the claimed bell-type furnace is aimed is to increase the furnace productivity by intensifying heat transfer and reducing heating periods, equalizing temperatures and

охлаждения садки, при соблюдении условия равномерного распределения температур в металле.cooling the cages, subject to the condition of the uniform distribution of temperatures in the metal.

Технический эффект от использования предлагаемой колпаковой печи достигается обеспечением интенсификации и повышением равномерности подвода тепла от системы отопления. Также повышается качество отожженного металла и стойкости муфеля и футеровки колпака, сокращается удельный расход топлива. В целом комплексная автоматизация и оптимизация процессов нагрева и охлаждения металла обеспечивают уменьшение необходимого времени на осуществление отдельных стадий цикла отжига и увеличение межремонтной компании муфеля и футеровки нагревательного колпака, что повышает производительность печи.The technical effect of using the proposed bell furnace is achieved by providing intensification and increasing the uniformity of heat supply from the heating system. The quality of the annealed metal and the resistance of the muffle and the lining of the hood are also increased, and the specific fuel consumption is reduced. In general, complex automation and optimization of metal heating and cooling processes reduce the required time for the individual stages of the annealing cycle and increase the overhaul of the muffle and the lining of the heating cap, which increases the productivity of the furnace.

Поставленная задача решается тем, что в известной колпаковой печи, содержащей стенд с установленными на нем муфелем и нагревательным колпаком с футеровкой, под которыми расположены циркуляционный вентилятор с электродвигателем и направляющим аппаратом, а также систему подачи защитного газа с узлами подвода, отвода и холодильниками для его охлаждения, систему отопления, включающую двухпроводные горелки, установленные в горелочных тоннелях тангенциально в два яруса в нижней части нагревательного колпака, каждая из которых содержит кожух, снабженный патрубком для подвода воздуха и охватывающий корпус, имеющий патрубок для подвода газообразного топлива и центральное суживающееся сопловое отверстие, систему подачи воздуха, включающую дутьевой вентилятор, подключенный через коллектор холодного воздуха, The problem is solved in that in the well-known bell-type furnace containing a stand with a muffle mounted on it and a heating bell with a lining, under which are located a circulation fan with an electric motor and a guiding apparatus, as well as a protective gas supply system with supply, exhaust and refrigeration units for it cooling system, heating, including two-wire burners installed in the burner tunnels tangentially in two tiers at the bottom of the heating hood, each of which contains leather x, provided with a pipe for supplying air and a female housing having an inlet for supplying the gaseous fuel and the central narrowing nozzle hole, the air supply system, including the blow fan is connected through the collector of cold air,

воздушный тракт рекуператора и коллектор подогретого воздуха, к патрубкам для подвода воздуха в кожухах горелок, систему эвакуации дымовых газов, включающую дымоотвод, расположенный в верхней части нагревательного колпака и соединенный через газовый тракт рекуператора с дымоотводом, снабженным воздушным эжектором, подключенным через регулируемый вентиль к коллектору холодного воздуха, систему регулирования, включающую зональный и стендовый датчики температуры и задатчик параметров садки, подключенные к входам блока управления, выходы которого подсоединены к регуляторам расхода на патрубках горелок для подвода газообразного топлива и воздуха, согласно изменению горелки снабжены коническими дросселями, установленными в центральных суживающихся сопловых отверстиях корпусов на подвижных штоках с приводами, причем горелки верхнего яруса расположены на высоте 0,3-0,4 от высоты колпака и ориентированы вниз под углом 5-10° к горизонтальной плоскости, а горелки нижнего яруса, соответственно, на высоте 0,18-0,22 и под углом 3-8°, газовый тракт рекуператора расположен внутри воздушного тракта, а эжектор совмещен с рекуператором и выполнен в виде теплоизолированного воздушного канала, имеющего патрубок с регулируемым вентилем, подключенным к коллектору холодного воздуха, проходящего по оси газового тракта рекуператора и снабженного осевой подвижной штангой, сверху которой имеется привод с регулятором перемещения, а на ее нижней консоли закреплено центральное тело, выполненное в виде двух обратных конусов, соединенных большими recuperator air duct and heated air manifold, to the air inlets in the burner covers, a flue gas evacuation system including a chimney located in the upper part of the heating cap and connected through a recuperator gas path with a chimney equipped with an air ejector connected through an adjustable valve to the manifold cold air control system, including zone and bench temperature sensors and a cage parameters dial connected to the inputs of the control unit, out which are connected to the flow regulators on the nozzles of the burners for supplying gaseous fuel and air, according to the change of the burner are equipped with conical throttles installed in the central tapering nozzle openings of the housings on the movable rods with drives, and the burners of the upper tier are located at a height of 0.3-0.4 from the cap height and are oriented downward at an angle of 5-10 ° to the horizontal plane, and the burners of the lower tier, respectively, at a height of 0.18-0.22 and at an angle of 3-8 °, the gas path of the recuperator is located inside the air path, and the ejector is combined with a recuperator and is made in the form of a thermally insulated air channel having a nozzle with an adjustable valve connected to a collector of cold air passing along the axis of the gas path of the recuperator and equipped with an axial movable rod, on top of which there is a drive with a travel regulator, and on its lower console is fixed to the central body, made in the form of two inverse cones connected by large

основаниями, и установленное в сопловом канале, образованном выходным участком воздушного канала эжектора, электродвигатель циркуляционного вентилятора снабжен преобразователем частоты с задатчиком, блок управления выполнен на базе микропроцессора, к входам которого дополнительно подключены датчик температуры уходящих газов на дымоотводе нагревательного колпака и датчики температуры защитного газа на узлах его подвода и отвода, а выходы из микропроцессора дополнительно соединены с приводами подвижных штоков горелок, с задатчиком преобразователя частоты и с регулируемым вентилем и регулятором перемещения подвижной штанги на эжекторе.foundations, and installed in the nozzle channel formed by the outlet section of the ejector’s air channel, the circulation fan motor is equipped with a frequency converter with a setpoint, the control unit is made on the basis of a microprocessor, the inputs of which are additionally connected to the flue gas temperature sensor on the flue of the heating cap and the protective gas temperature sensors on nodes of its inlet and outlet, and the outputs from the microprocessor are additionally connected to the drives of the movable rods of the burners, with a setter frequency converter and with an adjustable valve and a regulator for moving the movable rod on the ejector.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен поперечный разрез колпаковой печи со схемами ее энергогазоснабжения и регулирования, а на фиг.2 - продольный разрез печи по горелкам верхнего яруса в сечении А - А на фиг.1.The essence of the utility model is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a cross section of a bell-type furnace with diagrams of its energy supply and regulation, and Fig. 2 is a longitudinal section of the furnace along the burners of the upper tier in section A - A in Fig. 1.

Колпаковая печь содержит стенд 1 (фиг.1) с установленным на нем муфелем 2 и нагревательным колпаком 3 с футеровкой 4. Под стендом 1 расположены сообщающийся с подмуфельным пространством циркуляционный вентилятор 5 с электродвигателем 6 и направляющим аппаратом 7, а также система подачи защитного газа с узлами подвода 8, отвода 9 и холодильниками 10 для его охлаждения. Двухъярусная система отопления включает двухпроводные скоростные регулируемые горелки, соответственно, верхнего 11 и нижнего 12 ярусов (по 5-8 штук в каждом ярусе), установленные в горелочных тоннелях 13 (фиг.2) футеровки 4 The bell-type furnace contains a stand 1 (Fig. 1) with a muffle 2 mounted on it and a heating cap 3 with a lining 4. Under stand 1 there is a circulation fan 5 connected to the muffle space with an electric motor 6 and a guiding apparatus 7, as well as a protective gas supply system with nodes supply 8, outlet 9 and refrigerators 10 for cooling it. The two-tier heating system includes two-wire high-speed adjustable burners, respectively, of the upper 11 and lower 12 tiers (5-8 pieces in each tier) installed in the burner tunnels 13 (Fig. 2) of the lining 4

колпака 3 тангенциально к поверхности муфеля 2. Каждая из горелок 11 и 12 содержит кожух 14, снабженный патрубком для подвода воздуха 15 и охватывающий корпус 16, имеющий патрубок для подвода газа 17 и центральное суживающееся сопловое отверстие 18. Горелки 11 и 12 снабжены коническими дросселями 19, установленными в центральных суживающихся сопловых отверстиях 18 корпусов 16 на подвижных штоках 20 с приводами 21 (фиг.1, 2). При этом горелки верхнего яруса 11 расположены на высоте H₁, равной 0,3-0,4 от высоты Н колпака 3, и ориентированны вниз под углом α₁ к горизонтальной плоскости, равным 5-10°, а горелки нижнего яруса 12, соответственно, на высоте Н₂, равной 0,18-0,22 от Н, и под углом α₂, равным 3-8°. Система подачи воздуха включает дутьевой вентилятор 22 (фиг.1), подключенный через коллектор холодного воздуха 23, воздушный тракт 24 рекуператора 25 и коллектор подогретого воздуха 26 к патрубкам для подвода воздуха 15 (фиг.2) в кожухах 14 горелок 11 и 12. Система эвакуации дымовых газов включает дымоотвод 27 (фиг.1), расположенный в верхней части нагревательного колпака 3 и соединенный через газовый тракт 28 рекуператора 25 с дымоотводом 29. При этом газовый тракт 28 рекуператора 25 расположен внутри воздушного тракта 24. Эжектор 30 совмещен с рекуператором 25 и выполнен в виде теплоизолированного воздушного канала 31, имеющего патрубок 32 с регулируемым вентилем 33, подключенным к коллектору холодного воздуха 23, проходящего по оси газового тракта 28 рекуператора 25 и снабженного осевой подвижной штангой 34, сверху которой имеется привод 35 с регулятором перемещения the cap 3 tangentially to the surface of the muffle 2. Each of the burners 11 and 12 contains a casing 14 provided with a pipe for supplying air 15 and covering the housing 16 having a pipe for supplying gas 17 and a central tapering nozzle hole 18. The burners 11 and 12 are equipped with conical chokes 19 installed in the central tapering nozzle holes 18 of the housings 16 on the movable rods 20 with actuators 21 (Fig.1, 2). In this case, the burners of the upper tier 11 are located at a height H ₁ equal to 0.3-0.4 from the height H of the cap 3 and are oriented downward at an angle α ₁ to the horizontal plane of 5-10 °, and the burners of the lower tier 12, respectively , at a height of H ₂ equal to 0.18-0.22 from H, and at an angle α ₂ equal to 3-8 °. The air supply system includes a blower fan 22 (Fig. 1) connected through a cold air manifold 23, an air path 24 of the recuperator 25, and a heated air manifold 26 to the air inlets 15 (Fig. 2) in the casings 14 of the burners 11 and 12. The system evacuation of flue gases includes a flue 27 (figure 1) located in the upper part of the heating cap 3 and connected through the gas path 28 of the recuperator 25 to the flue 29. In this case, the gas path 28 of the recuperator 25 is located inside the air path 24. The ejector 30 is aligned with the recuperator 25 and is made in the form of a heat-insulated air channel 31 having a nozzle 32 with an adjustable valve 33 connected to a collector of cold air 23 passing along the axis of the gas path 28 of the recuperator 25 and equipped with an axial movable rod 34, on top of which there is a drive 35 with a movement regulator

36, а на ее нижней консоли закреплено центральное тело 37, выполненное в виде двух обратных конусов 38 и 39, соединенных большими основаниями, и установленное в сопловом канале 40, образованном выходным участком воздушного канала 31 эжектора 30. Электродвигатель 6 циркуляционного вентилятора 5 снабжен преобразователем частоты 41 (тиристорным или транзисторным) с задатчиком 42. Система регулирования включает (фиг.1) зональный датчик температуры 43 (термопару), установленный на поверхности футеровки 4 в средней части по высоте колпака 3, стендовый датчик температуры 44, расположенный на стенде 1 под муфелем 2, датчик температуры уходящих газов 45, установленный в дымоотводе 27 нагревательного колпака 3, датчики температуры защитного газа 46 и 47, установленные, соответственно, на узлах подвода 8 и отвода 9 защитного газа, подключенного к блоку управления 48 через входы 49 микропроцессора 50. Выходы 51 микропроцессора 50 соединены с регуляторами расхода 52 и 53 (фиг.1, 2), установленными, соответственно, на патрубках 15 и 17 (фиг.2) для подвода газа и воздуха в горелках 11 и 12, с приводами 21 подвижных штоков 20 горелок 11 и 12, с задатчиком 42 (фиг.1) преобразователя частоты 41, с регулируемым вентилем 33 и регулятором перемещения 36 подвижной штанги 34 на эжекторе 30. Вход 51 микропроцессора 50 также соединен с задатчиком параметров садки 54. На чертежах дополнительно обозначены и условно показаны: 55 - стопа, образующая садку (фиг.1); 56 - рулоны, составляющие стопу 55; 57 - конверторные кольца, укладываемые между рулонами 56; 58 - крышка, укладываемая на верхнем рулоне 56 стопы 55; 59 36, and on its lower console, a central body 37 is fixed, made in the form of two inverse cones 38 and 39 connected by large bases and installed in the nozzle channel 40 formed by the outlet section of the air channel 31 of the ejector 30. The electric motor 6 of the circulation fan 5 is equipped with a frequency converter 41 (thyristor or transistor) with a setter 42. The control system includes (Fig. 1) a zone temperature sensor 43 (thermocouple) mounted on the surface of the lining 4 in the middle part along the height of the cap 3, bench sensors to temperature 44, located on stand 1 under the muffle 2, the flue gas temperature sensor 45 installed in the chimney 27 of the heating cap 3, the protective gas temperature sensors 46 and 47 installed, respectively, on the nodes of the supply 8 and the outlet 9 of the protective gas connected to the control unit 48 through the inputs 49 of the microprocessor 50. The outputs 51 of the microprocessor 50 are connected to flow controllers 52 and 53 (Figs. 1, 2) installed, respectively, on the nozzles 15 and 17 (Fig. 2) for supplying gas and air in the burners 11 and 12, with actuators 21 of the movable rods 20 mount ok 11 and 12, with a setter 42 (Fig. 1) of the frequency converter 41, with an adjustable valve 33 and a displacement regulator 36 of the movable rod 34 on the ejector 30. The input 51 of the microprocessor 50 is also connected to the setter of the parameters of the charge 54. In the drawings are additionally indicated and conditionally shown: 55 - foot forming a cage (figure 1); 56 - rolls making up the foot 55; 57 - converter rings stacked between rolls 56; 58 - a cover stacked on the upper roll 56 of the foot 55; 59

- факела горелок 11 и 12 (фиг.2); 60 - зона рециркуляции на выходе из горелок 11 и 12; 61 - эжекционная тороидальная зона на выходе эжектора 30 (фиг.1).- torch burners 11 and 12 (figure 2); 60 - recirculation zone at the outlet of the burners 11 and 12; 61 - ejection toroidal zone at the outlet of the ejector 30 (figure 1).

Колпаковая печь работает следующим образом: на стенде 1 (фиг.1) формируют стопу 55 из нескольких поставленных друг на друга рулонов 56. Между рулонами 56 закладывают конверторные кольца 57 и сверху стопу 55 закрывают крышкой 58. Затем стопу 55 накрывают муфелем 2, а последний -нагревательным колпаком 3 с футеровкой 4. Циркуляционный вентилятор 5 приводится во вращение электродвигателем 6 и, под направляющий аппарат 7 из системы подачи защитного газа, через узел подвода 8 вводят защитный газ (азот- или водородсодержащий). В период нагрева стопы 55 отвод 9 и холодильник 10 отключены. После вентиляции подмуфельного пространства защитным газом включают горелки верхнего 11 и нижнего 12 ярусов, установленные в горелочных каналах 13 футеровки 4 колпака 3. При этом, в кожуха 14 (фиг.2) каждой горелки 11 и 12 подают воздух через патрубки 15, а в корпуса 16 - газ, через патрубки 17. С помощью электрозапальников (на чертеже не показаны) на выходах центральных суживающихся сопловых отверстий 18 корпусов 16 горелок 11 и 12 зажигают факела 59. Для регулирования параметров факелов 59 осуществляют перемещение конических дросселей 19, установленных в сопловых отверстиях 18 на подвижных штоках 20, с помощью приводов 21. При вдвигании дросселей 19 в сопловые отверстия 18, формируется профиль в виде регулируемого кольцевого сопла Лаваля с косым срезом и реализуется минимальное его The bell furnace operates as follows: on the stand 1 (Fig. 1), a stack 55 is formed of several rolls 56 stacked on top of one another. Converter rings 57 are placed between the rolls 56 and the top 55 is closed with a cover 58. Then, the stack 55 is covered with a muffle 2, and the last -heating cap 3 with lining 4. The circulation fan 5 is driven by an electric motor 6 and, under the guiding apparatus 7 from the protective gas supply system, shielding gas (nitrogen or hydrogen-containing) is introduced through the supply unit 8. During the heating of the foot 55, the tap 9 and the refrigerator 10 are turned off. After ventilation of the muffle space with shielding gas, burners of the upper 11 and lower 12 tiers are installed in the burner channels 13 of the lining 4 of the hood 3. Moreover, air is supplied through the nozzles 15 to the casing 14 (FIG. 2) of each burner 11 and 12, and into the housing 16 - gas through the nozzles 17. Using electric firing plugs (not shown) at the outputs of the central tapering nozzle openings 18 of the bodies 16 of the burners 11 and 12, the torches 59 are lit. To control the parameters of the torches 59, conical chokes 19 installed in the nozzles are moved left holes 18 on the movable rods 20, using actuators 21. When the throttles 19 are inserted into the nozzle holes 18, a profile is formed in the form of an adjustable annular Laval nozzle with an oblique cut and its minimum

проходное сечение и максимальные скорости истечения газа. Факела 59 при этом укорачиваются и имеют высокую кинетическую энергию при малом угле раскрытия 7-9°, а при обратном ходе дросселя - получаются длинные светящиеся факела 59. Поэтому, изменяя положение дросселей 19 относительно сопловых отверстий 18, можно регулировать длины, форму, светимость и скорости сверхзвуковых факелов 59. В связи с этим, горелки 11 и 12 позволяют без изменения расходов газа и воздуха перемещением дросселей 19 регулировать отопление печи с переходом от «жестких» и коротких факелов 59 - к удлиненным и «мягким» факелам 59. При этом, между конической выходной поверхностью дросселя 19 (фиг.2) и внутренней выходной поверхностью сопловых отверстий 18 корпусов 16 формируются стабильные зоны рециркуляции 60 в корнях факелов 59, обеспечивающих эффективное перемешивание газа и воздуха и высокую устойчивость пламен. Причем, при сжигании газа в горелках 11 и 12 образуются факела 59 с максимальным дожиганием и обеспечением интенсивного и равномерного нагрева садки, исключающего термодеформацию муфеля 2. Сжигание газа в скоростных горелках 11 и 12 с дроссельным регулированием позволяет в широких пределах регулировать светимость факелов 59, путем самокарбюрации и интенсифицировать теплоотдачу от факелов 59 к муфелю 2, за счет лучистого теплообмена. Система отопления на горелках 11 и 12 обеспечивает, практически при любом расходе газа, равномерный «мягкий» нагрев муфеля 2, что позволяет вести процесс термообработки садки не повышая расхода газа и не flow area and maximum gas flow rates. Flares 59 are shortened and have high kinetic energy with a small opening angle of 7-9 °, and with the reverse stroke of the throttle, long glowing flames 59 are obtained. Therefore, by changing the position of the throttles 19 relative to the nozzle holes 18, one can adjust the length, shape, luminosity and speeds of supersonic torches 59. In this regard, the burners 11 and 12 allow, without changing the flow of gas and air, by moving the throttles 19 to control the heating of the furnace from the transition from “hard” and short torches 59 to elongated and “soft” torches 59. In this case,Between the conical outlet surface of the throttle 19 (FIG. 2) and the inner exit surface of the nozzle openings 18 of the housings 16, stable recirculation zones 60 are formed at the roots of the flares 59, which ensure efficient mixing of gas and air and high flame stability. Moreover, when gas is burned in burners 11 and 12, torches 59 are formed with maximum afterburning and providing intensive and uniform heating of the charge, eliminating the thermal deformation of the muffle 2. Burning gas in high-speed burners 11 and 12 with throttle control allows wide control of the luminosity of torches 59, by self-carburation and intensify heat transfer from torches 59 to muffle 2, due to radiant heat transfer. The heating system on burners 11 and 12 provides, at almost any gas flow rate, uniform “soft” heating of the muffle 2, which allows the heat treatment of the cage to be carried out without increasing gas consumption and not

увеличивая продолжительность нагрева. Применение системы отопления на скоростных регулируемых горелках 11 и 12 с дроссельными регуляторами 19 позволяет: увеличить количество движения газов на 60-80% и теплоотдачу от факелов 59 и футеровки 4 колпака 3 на 10-20%, оптимизировать переменный тепловой и аэродинамический режимы подмуфельного пространства, сократить продолжительность периодов нагрева и выравнивания температур в цикле отжига с уменьшением на 5-9% удельного расхода топлива и с повышением производительности печи. Предлагаемая система отопления на регулируемых горелках 11 и 12 позволяет реализовать оптимальный тепловой режим в различные периоды цикла отжига: в начальный период нагрева - с максимальной тепловой нагрузкой и с «жесткими» факелами 59 (с высокими скоростями продуктов сгорания - до 380-650 м/с), а в период выравнивания температур по объему садки - с постоянно снижающейся тепловой нагрузкой и с «мягкими» факелами (с меньшими скоростями продуктов сгорания - до 60-100 м/с). Расположение горелок верхнего яруса 11 (фиг.1) на высоте H₁, равной 0,3-0,4 от высоты Н колпака 3, и ориентация их под углом α₁ к горизонтальной плоскости, равным 5-10°, а горелок нижнего яруса 12 - на высоте Н₂, равной 0,18-0,22 от Н, и под углом α₂ равным 3-8°, учитывает условия зажигания факелов 59, повышает интенсивность и равномерность нагрева муфеля 2 и стопы 55 по высоте, за счет наложения факелов 59 и оптимального распределения температур в районе горелочного пояса. При этом продукты сгорания, отпускаясь от горелок 11 и 12 вниз и increasing the duration of heating. The use of the heating system on high-speed adjustable burners 11 and 12 with throttle controllers 19 allows you to: increase the amount of gas movement by 60-80% and heat transfer from flares 59 and lining 4 of hood 3 by 10-20%, optimize the variable thermal and aerodynamic regimes of the muffle space, reduce the duration of the heating and temperature equalization periods in the annealing cycle with a 5–9% decrease in specific fuel consumption and with an increase in furnace productivity. The proposed heating system for adjustable burners 11 and 12 allows you to realize the optimal thermal regime in different periods of the annealing cycle: in the initial heating period - with maximum heat load and 59 "hard" flares (with high speeds of combustion products - up to 380-650 m / s ), and during the period of temperature equalization over the volume of the charge — with a constantly decreasing heat load and with “soft” flares (with lower speeds of the combustion products - up to 60-100 m / s). The location of the burners of the upper tier 11 (Fig. 1) at a height H ₁ of 0.3-0.4 from the height H of the cap 3, and their orientation at an angle α ₁ to the horizontal plane of 5-10 °, and the burners of the lower tier 12 - at a height of H ₂ equal to 0.18-0.22 from H, and at an angle α ₂ equal to 3-8 °, takes into account the ignition conditions of torches 59, increases the intensity and uniformity of heating of the muffle 2 and foot 55 in height, due to overlapping torches 59 and the optimal temperature distribution in the area of the burner belt. In this case, the combustion products, releasing from the burners 11 and 12 down and

тангенциально вдоль стенок муфеля 2 и колпака 3, увеличивают равномерность нагрева садки и препятствуют своим избыточным давлением подсосу воздуха через уплотнения (на чертеже не обозначены), что улучшает качество металла при отжиге и способствует росту производительности печи. Интенсивность теплообмена достигается в результате увеличения температуры и степени черноты факелов 59 у поверхности муфеля 2. Направление факелов 59 горелок 11 и 12, установленных в предложенном диапазоне высот H₁ и Н₂, с ориентацией тангенциально к поверхности муфеля 2 и вниз под оптимальными углами α₁ и α₂ к горизонтальной плоскости, соответственно, на верхнем и нижнем ярусах, обеспечивает размещение высокотемпературной части факелов 59 в нижней части надмуфельного пространства, создание факелов 59, обладающих эффектом «настильности», и равномерное обтекание наружной поверхности муфеля 2 по высоте. При этом снижается до минимума температурный перепад по ширине и высоте садки и устраняется местный перегрев муфеля 2 и поверхности стопы 55 в области горелочного пояса. Также улучшаются условия зажигания горелок верхнего 11 и нижнего 12 ярусов, за счет наложения их факелов 59 и, одновременно, сокращается расход топлива за счет более интенсивного конвективного теплообмена и сокращения времени нагрева. Расположение горелок 11 верхнего яруса на высоте H1 меньше 0,3 и больше 0,4 от высоты Н колпака 3 и ориентация их вниз под углами α1 к горизонтальной плоскости меньше 5° или больше 10°, а также расположение горелок 12 нижнего яруса на высоте Н2 меньше 0,18 и tangentially along the walls of the muffle 2 and the hood 3, they increase the uniformity of the charge heating and prevent their suction from sucking air through the seals (not indicated in the drawing), which improves the quality of the metal during annealing and contributes to an increase in furnace productivity. The heat transfer rate is achieved by increasing the temperature and the degree of blackness of the torches 59 at the surface of the muffle 2. The direction of the torches 59 burners 11 and 12 installed in the proposed range of heights H ₁ and H ₂ , with the orientation tangential to the surface of the muffle 2 and down at optimal angles α ₁ and α ₂ to the horizontal plane, respectively, on the upper and lower tiers, provides for the placement of the high-temperature part of the torches 59 in the lower part of the muffle space, the creation of torches 59 with the effect of “flatness”, and uniform flow around the outer surface of the muffle 2 in height. In this case, the temperature difference across the width and height of the cage is minimized and local overheating of the muffle 2 and the surface of the foot 55 in the region of the burner belt is eliminated. The ignition conditions of the burners of the upper 11 and lower 12 tiers are also improved, due to the imposition of their torches 59 and, at the same time, fuel consumption is reduced due to more intense convective heat transfer and a reduction in heating time. The location of the burners 11 of the upper tier at a height H1 is less than 0.3 and more than 0.4 from the height H of the cap 3 and their orientation downward at an angle α1 to the horizontal plane is less than 5 ° or more than 10 °, as well as the location of the burners 12 of the lower tier at a height of H2 less than 0.18 and

больше 0,22 от высоты Н колпака 3 и ориентация их вниз под углами α2 к горизонтальной плоскости меньше 3° и больше 8°, не обеспечивает повышение производительности печи. Изменение высоты и ориентировки горелок 11 и 12 меньше нижнего и больше верхнего заявленных пределов, приводит к снижению теплообмена между факелами 59 горелок 11, 12 и муфелем 2, ухудшению условий зажигания факелов 59, снижению интенсивности и равномерности нагрева муфеля 2. Так как повышение интенсивности теплообмена достигается в результате размещения высокотемпературной части факелов 59 в нижней части муфеля 2, с обеспечением «настильного» равномерного обтекания его наружной поверхности, то отклонение от заявляемых значений H1, H2, α1 и α2 не позволяет реализовать положительные эффекты и повысить производительность печи. Комплексное выполнение горелок 11 и 12 с дроссельным регулированием, обеспечивающим регулируемые высокие скорости факелов 59, и их оптимальные расположение и ориентацию, позволяют получить растянутые «мягкие» зоны горения, реализующие интенсивный комбинированный прямой и косвенный направленный теплообмен от факелов 59 к муфелю 2, что снижает температурный уровень в районе горелочного пояса и удовлетворяет условиям равномерного обогрева стенки муфеля 2 и нагрева стопы 55 рулонов 56. Прямой направленный лучистый теплообмен от футеровки 4, в сочетании с интенсивной конвекцией от высокоскоростных факелов 59 позволяет повысить средний коэффициент more than 0.22 from the height H of the cap 3 and their orientation downward at angles α2 to the horizontal plane of less than 3 ° and more than 8 °, does not provide an increase in furnace productivity. Changing the height and orientation of the burners 11 and 12 is less than the lower and greater than the upper declared limits, leads to a decrease in heat transfer between the torches 59 of the burners 11, 12 and the muffle 2, worsening ignition conditions of the torches 59, reducing the intensity and uniformity of heating of the muffle 2. Since the increase in heat transfer intensity is achieved by placing the high-temperature part of the torches 59 in the lower part of the muffle 2, providing a "uniform" uniform flow around its outer surface, then the deviation from the declared values of H1, H2, α1 and α2 is not It allows one to realize the positive effects and to improve productivity of the furnace. The complex implementation of the burners 11 and 12 with throttle control, providing adjustable high speeds of the torches 59, and their optimal location and orientation, allows to obtain stretched “soft” combustion zones that realize an intense combined direct and indirect directed heat transfer from torches 59 to the muffle 2, which reduces temperature level in the region of the burner belt and satisfies the conditions for uniform heating of the muffle wall 2 and heating of the foot 55 of the rolls 56. Direct directed radiant heat transfer from the lining 4, in s convection with intense convection from high-speed torches 59 allows you to increase the average coefficient

теплоотдачи до 350-400 Вт/(м²К). При этом тепловая мощность горелок 11 и 12 равномерно выделяется по поверхности муфеля 2 и согласуется со степенью равномерности нагрева садки, причем, чем равномернее нагревается металл, тем больше может быть принята тепловая мощность. Кроме того, высокие кинетические энергии факелов 59 в наибольшей степени расходуются на циркуляцию дымовых газов и интенсификацию конвективного теплообмена в надмуфельном пространстве. Предложенная система отопления печи с горелками 11 и 12 позволяет повысить: стабильность характеристик факелов 59, глубину регулирования по нагрузке и коэффициенту расхода воздуха, равномерность температуры и газового состава факелов 59 по периметру муфеля 2 с возможностью регулирования интенсивности горения, а также стойкость огнеупоров футеровки 4 и горелочных тоннелей 13 колпака 3. Условия сжигания топлива в горелках 11 и 12 обеспечивают интенсивный подвод теплоты и равномерное распределение температуры по высоте колпака 3 при высокой полноте сгорания топлива, что повышает производительность печи. Отклонение от заявляемых диапазонов значений Н₁, H₂ и α₁, α₂ не позволяет достичь положительных эффектов и повысить производительность колпаковой печи. В процессе сжигания топлива происходит подвод воздуха, который подается дутьевым вентилятором 22 через коллектор холодного воздуха 23 в воздушный тракт 24 рекуператора 25. Воздух, нагретый дымовыми газами в рекуператоре 25, поступает в коллектор подогретого воздуха 26 и распределяется через патрубки для подвода воздуха 15 в кожухах 14 по heat transfer up to 350-400 W / (m ² K). In this case, the thermal power of the burners 11 and 12 is evenly released on the surface of the muffle 2 and is consistent with the degree of uniformity of the charge heating, moreover, the more evenly the metal is heated, the more heat capacity can be received. In addition, the high kinetic energies of torches 59 are spent to the greatest extent on the circulation of flue gases and the intensification of convective heat transfer in the supermuffle space. The proposed heating system of the furnace with burners 11 and 12 allows to increase: the stability of the characteristics of the torches 59, the depth of regulation of the load and the coefficient of air flow, the uniformity of the temperature and gas composition of the torches 59 around the perimeter of the muffle 2 with the possibility of controlling the intensity of combustion, and the resistance of the refractories of the lining 4 burner tunnels 13 of the hood 3. The conditions for burning fuel in the burners 11 and 12 provide an intensive supply of heat and a uniform temperature distribution over the height of the hood 3 with a high othe combustion of fuel, which increases the productivity of the furnace. Deviation from the claimed ranges of values of H ₁ , H ₂ and α ₁ , α ₂ does not allow to achieve positive effects and improve the performance of the bell furnace. In the process of burning fuel, air is supplied, which is supplied by the blower fan 22 through the cold air collector 23 to the air duct 24 of the recuperator 25. Air heated by flue gases in the recuperator 25 enters the heated air collector 26 and is distributed through the air inlets 15 in the casings 14 to

горелкам 11 и 12, что интенсифицирует процесс горения топлива и снижает его недожог. Дымовые газы эвакуируются через дымоотвод 27, расположенный в верхней части колпака 3, в газовый тракт 28 рекуператора 25 и удаляются в дымоотвод 29, с помощью эжектора 30. Расположение газового тракта 28 рекуператора 25 внутри его воздушного тракта 24 и совмещение эжектора 30 с рекуператором 25 позволяет повысить интенсивность теплообмена между дымовыми газами и воздухом, увеличить температуру подогрева воздуха и повысить производительность печи. При этом воздух подается в теплоизолированный воздушный канал 31, проходящий по оси газового тракта 28 рекуператора 25, через патрубок 32 с регулирующим вентилем 33. Регулирование кратности эжекции дымовых газов в воздух осуществляется при изменении расхода воздуха через вентиль 33 и передвижении, с помощью штанги 34 с приводом 35 и регулятором перемещения 36, центрального тела 37, закрепленного на нижней консоли штанги 34. Так как центральное тело выполнено в виде двух обратных конусов 38 и 39, соединенных большими основаниями, то на выходе из соплового канала 40, образованного выходным участком воздушного канала 31 эжектора 30, формируется эффективная эжекционная тороидальная зона 61, способствующая реализуемой эвакуации дымовых газов из под колпака 3 и повышению теплообмена в рекуператоре 25. Циркуляционный вентилятор 5 засасывает защитный газ контролируемого состава из центральной полости стопы 55 и подает его вверх вдоль стенки муфеля 2. За счет установки горелок на определенной высоте (H₁ и Н₂) и их ориентации вниз под burners 11 and 12, which intensifies the process of burning fuel and reduces its underburning. Flue gases are evacuated through the chimney 27 located in the upper part of the hood 3 into the gas path 28 of the recuperator 25 and are removed into the chimney 29 using an ejector 30. The location of the gas path 28 of the recuperator 25 inside its air path 24 and the combination of the ejector 30 with the recuperator 25 allows increase the heat exchange between flue gases and air, increase the temperature of air heating and increase the productivity of the furnace. At the same time, air is supplied to the heat-insulated air channel 31, passing along the axis of the gas path 28 of the recuperator 25, through the pipe 32 with a control valve 33. The regulation of the flue gas ejection into the air is carried out by changing the air flow through the valve 33 and moving, using the rod 34 s the drive 35 and the displacement controller 36, the central body 37, mounted on the lower console of the rod 34. Since the central body is made in the form of two inverse cones 38 and 39 connected by large bases, then at the exit of the nozzle of the channel 40, formed by the outlet section of the air channel 31 of the ejector 30, an effective ejection toroidal zone 61 is formed, which facilitates the evacuation of flue gases from under the hood 3 and increases heat transfer in the recuperator 25. The circulation fan 5 draws in protective gas of a controlled composition from the central cavity of the foot 55 and feeds it up along the wall of the muffle 2. Due to the installation of burners at a certain height (H ₁ and H ₂ ) and their orientation down under

определенными углами (α₁ и α₂), между дымовыми газами и защитным газом реализуется интенсивный и равномерный теплообмен через муфель 2. В периоды нагрева стопы 55 и выравнивании температуры по высоте и ширине рулонов 56, обеспечивается соответствие интенсивности подвода теплоты к муфелю 2 от горелок 11 и 12 и интенсивности отвода теплоты от муфеля 2 к защитному газу. При этом реализуют частоту вращения электродвигателя 6 циркуляционного вентилятора 5, с помощью преобразователя частоты 41, с установкой частоты от задатчика 42. При достижении заданной температуры отжига стопы 55 производят отключение горелок 11 и 12, снимают колпак 3, подключают через отвод 9 холодильники 10 и производят контролируемое охлаждение рулонов 56 охлажденным защитным газом. Уменьшение частоты вращения электродвигателя 6 циркуляционного вентилятора 5 с помощью преобразователя частоты 41, в соответствии с темпом охлаждения стопы 55, позволяет снизить расход электроэнергии на привод и повысить производительность печи. Регулирование теплового, температурного и аэродинамического режимов печи в цикле отжига осуществляется (фиг.1) при подаче управляющих сигналов с зонального датчика температуры 43, определяющего среднюю по высоте температуру футеровки 4 колпака 3, со стендового датчика температуры 44, фиксирующего температурный режим на стенде 1 под муфелем 2 рядом с нижним рулоном 56, с датчика температуры уходящих газов 45 на дымоотводе 27 и с датчиков температуры защитного газа 46 и 47, регистрирующих начальную его температуру на узле подвода 8 и выходную температуру - на узле отвода 9 (в период охлаждения defined angles (α ₁ and α ₂ ), between the flue gases and the shielding gas an intensive and uniform heat exchange is realized through the muffle 2. During the periods of heating of the stack 55 and the temperature equalization in height and width of the rolls 56, the intensity of heat supply to the muffle 2 from the burners is consistent 11 and 12 and the intensity of heat removal from the muffle 2 to the protective gas. In this case, the rotational speed of the electric motor 6 of the circulation fan 5 is realized, using the frequency converter 41, with the frequency set from the setter 42. Upon reaching the predetermined annealing temperature of the foot 55, the burners 11 and 12 are turned off, the cap 3 is removed, the coolers 10 are connected through the outlet 9 and produced controlled cooling of coils 56 with chilled shielding gas. Reducing the speed of the electric motor 6 of the circulation fan 5 using the frequency converter 41, in accordance with the cooling rate of the stack 55, allows to reduce the energy consumption for the drive and increase the productivity of the furnace. The regulation of the thermal, temperature and aerodynamic regimes of the furnace in the annealing cycle is carried out (Fig. 1) by applying control signals from a zone temperature sensor 43, which determines the average height temperature of the lining 4 of cap 3, from a bench temperature sensor 44, which fixes the temperature on stand 1 under the muffle 2 next to the lower roll 56, from the flue gas temperature sensor 45 on the chimney 27 and from the shielding gas temperature sensors 46 and 47, recording its initial temperature at the supply unit 8 and the output temperature Aturu - on branch node 9 (during cooling

садки), на блок управления 48 через входы 49 микропроцессора 50. Блок управления 48, выполненный на базе микропроцессора 50 (16 - разрядного) и содержащий контроллеры, аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи (на чертежах не показаны), позволяют формировать исполнительные сигналы по заданному алгоритму с дискретным или линейным изменений заданий через градиенты температур, задаваемые датчиком температуры 43-47. С выходов 51 микропроцессора 50 исполнительные сигналы поступают на регуляторы расходов воздуха и газа 52 и 53 и на приводы 21 подвижных штоков 20, осуществляя, соответственно, регулирование производительности горелок 11 и 12 и параметров их факелов 59, на задатчик 42 преобразователя частоты 41, приводя в соответствии интенсивности подвода и отвода теплоты от муфеля 2 в периоды нагрева и выравнивания температуры садки и регулируя скорость циркуляции защитного газа под муфелем 2 в периоды охлаждения, а также на регулируемый вентиль 33 и регулятор перемещения 36 подвижной штанги 34 на эжекторе 30, осуществляя регулируемую эвакуацию дымовых газов в соответствии с изменением тепловой нагрузки печи. В качестве регуляторов расхода 53 горячего воздуха нагретого до температуры 350-390°С, установленных на футерованных воздухопроводах (на чертежах не обозначены), которые соединяют коллектор подогретого воздуха 26 с патрубками для подвода воздуха 15 горелок 11 и 12, могут использоваться регулирующие дроссели из жаропрочной стали (см. Каплан В.Г. Наладка и эксплуатация печей для нагрева металла. - М.: Металлургия, 1965. - С.366). С cages), to the control unit 48 through the inputs 49 of the microprocessor 50. The control unit 48, made on the basis of the microprocessor 50 (16-bit) and containing controllers, analog-to-digital and digital-to-analog converters (not shown in the drawings), allows generating executive signals according to a given algorithm with discrete or linear task changes through temperature gradients specified by the temperature sensor 43-47. From the outputs 51 of the microprocessor 50, the executive signals are supplied to the air and gas flow controllers 52 and 53 and to the drives 21 of the movable rods 20, respectively, regulating the performance of the burners 11 and 12 and the parameters of their torches 59, to the adjuster 42 of the frequency converter 41, leading to the intensity of the supply and removal of heat from the muffle 2 during periods of heating and leveling the temperature of the charge and adjusting the speed of circulation of the protective gas under the muffle 2 during cooling periods, as well as to the adjustable valve 33 and the regulator escheniya 36 movable rod 34 in the ejector 30, carrying a controlled evacuation flue gases in accordance with a change in the heat load of the furnace. As regulators of the flow rate of 53 hot air heated to a temperature of 350-390 ° C installed on lined air ducts (not indicated in the drawings) that connect the heated air collector 26 to the air inlets 15 of burners 11 and 12, control chokes made of heatproof can be used steel (see Kaplan VG. Adjustment and operation of furnaces for heating metal. - M .: Metallurgy, 1965. - P.366). FROM

целью обеспечения взрывобезопасности рекуператора 25 с разогретым теплоизолированным воздушным каналом 31 при погасании горелок 11 и 12, производится быстрое закрытие регуляторов расхода газа 52 и осуществляется вентиляция надмуфельного пространства и газового тракта 28 рекуператора 25 при открытых регуляторах расхода воздуха 53 и регулируемом вентиле 33, так, чтобы концентрационные границы зажигания смеси топливо-воздух не превышали пределы ее взрываемости. Например, при использовании в качестве топлива природного газа и разогреве канала 31 до температуры 400-500°С, содержание газа в газовом тракте 28 рекуператора 25 не должно превышать 2-3% (см. Арсеев А.В. Сжигание природного газа. - М.: Металлургиздат, 1963. - С.58). Для учета исходных характеристик садки (марки стали, геометрических размеров рулонов 56 и стопы 55, степени смотки рулонов 56 и других) и режимов отжига, на вход 51 микропроцессора 50 подают сигналы с задатчика параметров садки 54. Использование преобразователя частоты 41, управляемого с микропроцессора 50 от сигналов датчиков температуры 43-47, позволяет плавно регулировать число оборотов на валу электродвигателя 6 с циркуляционным вентилятором 5 и производить непрерывную подстройку теплового и аэродинамического режимов печи к плотности защитного газа и адаптировать скорость и кратность его циркуляции с условиями подвода теплоты от горелок 11 и 12 в период нагрева и выравнивания температур по стопе 55 рулонов 56, а в период охлаждения садки - с темпом ее охлаждения.In order to ensure the explosion safety of the recuperator 25 with the heat-insulated air channel 31 when the burners 11 and 12 go out, the gas flow controllers 52 are quickly closed and the muffle space and the gas path 28 of the recuperator 25 are ventilated with open air flow controllers 53 and an adjustable valve 33, so that the concentration limits of ignition of the fuel-air mixture did not exceed its explosive limits. For example, when using natural gas as fuel and heating the channel 31 to a temperature of 400-500 ° C, the gas content in the gas path 28 of the recuperator 25 should not exceed 2-3% (see Arseev A.V. Burning of natural gas. - M .: Metallurgizdat, 1963. - P.58). To take into account the initial characteristics of the charge (steel grade, geometrical sizes of rolls 56 and foot 55, the degree of winding of rolls 56 and others) and annealing modes, the input 51 of the microprocessor 50 is fed with signals from the adjuster of the charge 54. Using a frequency converter 41 controlled from microprocessor 50 from the signals of temperature sensors 43-47, it allows you to smoothly adjust the speed on the shaft of the electric motor 6 with a circulation fan 5 and to continuously adjust the thermal and aerodynamic modes of the furnace to a density protective of gas, and adapt his speed and the multiplicity of circulation with the conditions for supplying heat from the burners 11 and 12 in the heating period and temperature equalization of the stack 55 of rolls 56 and a cooling period of cages - with its cooling rate.

Регулируемая циркуляция защитного газа (с переключением Adjustable shielding gas circulation (with switching

циркуляционного вентилятора 5 на большее число оборотов), позволяет усилить теплоотдачу к садке и, благодаря этому, увеличить установленную мощность горелок 11 и 12 или, с помощью скоростных факелов 59, интенсифицировать конвективный теплообмен. Причем, с учетом меньшего времени нагрева, потребление энергии на отжиг сокращается до минимума. Предлагаемая многофункциональная система регулирования позволяет осуществлять непрерывный или позиционный контроль температуры в печи путем следующих режимов регулирования: тактовым управлением мощности горелок 11 и 12 (количеством включения горелок по принципу «включение/выключение» или с тактовым включением по кругу или по ярусам); плавным изменением производительности горелок 11 и 12, путем изменения расходов топлива и воздуха с помощью регуляторов 52 и 53; изменением характеристик факелов 59 горелок 11 и 12, с помощью перемещения конических дросселей 19; регулирования расходов и скоростей защитного газа под муфелем 2, с помощью циркуляционного вентилятора 5, управляемого от преобразователя частоты 41, с изменением числа оборотов на валу электродвигателя 6; регулированием разряжения и аэродинамики под колпаком 3, в соответствии с производительностью горелок 11 и 12, с помощью эжектора 30 при изменении на него расхода холодного воздуха и при перемещении центрального тела 37. Таким образом, заявляемая колпаковая печь, включающая предложенную систему регулирования, позволяет осуществить прецизионное регулирование теплового, температурного и аэродинамического режима отжига, с повышением circulation fan 5 by a larger number of revolutions), allows to increase heat transfer to the charge and, due to this, increase the installed power of the burners 11 and 12 or, using high-speed flares 59, to intensify convective heat transfer. Moreover, taking into account the shorter heating time, the energy consumption for annealing is reduced to a minimum. The proposed multifunctional control system allows continuous or positional control of the temperature in the furnace by the following control modes: clockwise control of the power of the burners 11 and 12 (the number of burners on the principle of "on / off" or with the clock on in a circle or in tiers); a smooth change in the performance of the burners 11 and 12, by changing the flow of fuel and air using the regulators 52 and 53; changing the characteristics of the torches 59 burners 11 and 12, by moving conical chokes 19; regulating the costs and speeds of the protective gas under the muffle 2, using a circulation fan 5, controlled from the frequency converter 41, with a change in the number of revolutions on the shaft of the electric motor 6; by regulating the discharge and aerodynamics under the cap 3, in accordance with the performance of the burners 11 and 12, using the ejector 30 when changing the flow of cold air and moving the central body 37. Thus, the inventive bell-type furnace, including the proposed control system, allows for precision regulation of thermal, temperature and aerodynamic annealing, with increasing

производительности и с надежной защитой от нежелательных перегревов металла.performance and with reliable protection against unwanted metal overheating.

При реализации в заявленной печи режима отжига для стали марки 08кп (по ГОСТ 9045-93) садки из четырех рулонов по 23 тонны каждый, включающим нагрев до температуры 720°С, с последующим охлаждением до 150 С, общая продолжительность цикла отжига, по сравнению с отжигом в печи конструкции ОАО «Институт Стальпроект» (см. Артемьев В.В., Воловик И.С., Попутынков А.Ф. Особенности конструирования колпаковых муфельных и безмуфельных печей для светлого отжига стали в контролируемых атмосферах // Труды 4 конгресса прокатчиков, Магнитогорск, 16-19 октября 2001, т.1. - М.: Черметинформация, 2002. С.155-157) аналогичной прототипу, снизилась с 39 до 36 часов, включая снижение с 11 до 9 часов при выдержке при 600°С и снижение с 16 до 15 часов при выдержке при 690°С. В том числе на 5 часов сократилась продолжительность периода охлаждения, за счет интенсификации циркуляции защитного газа при частотном регулировании электродвигателя 6 циркуляционного вентилятора 5. При этом перепад температур по массе садки 5-10°С, что обеспечивает высокую равномерность нагрева. Снижение температурного перепада по высоте стопы 55 в первый период отжига реализуется за счет повышения скорости нагрева нижнего рулона 56 стопы 55 и за счет снижения скорости нагрева верхнего рулона 56, а в период выравнивания температур по стопе 55 обеспечивается равенство скоростей нагрева верхнего и нижнего рулонов 56. Предложенные технические When the annealing regime is implemented in the inventive furnace for steel 08kp (according to GOST 9045-93), cages of four rolls of 23 tons each, including heating to a temperature of 720 ° C, followed by cooling to 150 C, the total duration of the annealing cycle, compared with annealing in a furnace of the design of OJSC Institute of Steelproject (see Artemyev V.V., Volovik I.S., Poputynkov A.F. Design Features of bell-shaped muffle and muffle-free furnaces for light annealing of steel in controlled atmospheres // Transactions of 4 Congress of Rollers, Magnitogorsk, October 16-19, 2001, vol. 1. - M .: Chermetinformation, 2002. S.155-157) similar to the prototype, decreased from 39 to 36 hours, including a decrease from 11 to 9 hours when holding at 600 ° C and a decrease from 16 to 15 hours when holding at 690 ° C. Including, the duration of the cooling period was reduced by 5 hours due to the intensification of the shielding gas circulation during frequency regulation of the electric motor 6 of the circulation fan 5. Moreover, the temperature difference in the mass of the charge was 5-10 ° C, which ensures high uniformity of heating. Reducing the temperature difference in the height of the foot 55 in the first annealing period is realized by increasing the heating rate of the lower roll 56 of the foot 55 and by reducing the heating speed of the upper roll 56, and during the temperature equalization of the foot 55, the heating rates of the upper and lower rolls 56 are equal. Suggested technical

решения способствуют снижению неравномерности нагрева рулонов 56 при значительном сокращении (на 7-10%) общей продолжительности отжига. В результате температурный перепад по высоте стопы 55 в процессе нагрева не превышает 50-80°С, а к концу выдержки - не более 10-30°С, причем производительность печи повышается на 5-10%, экономия топлива составляет 5-12%, расход электроэнергии на привод электродвигателя 6 снижается на 4-6% и на 3-5% увеличивается выход листа категории весьма глубокой вытяжки (по ГОСТ 9045-80). Дополнительным эффектом более точного ведения теплового и температурного режимов и снижении локального перегрева металла в заявляемой колпаковой печи, является повышение чистоты поверхности отжигаемой полосы, за счет снижения отложения углерода до 1 мг/м², окисления легированных и обезуглероживания углеродистых сталей. Кроме того, благодаря более высокой точности проведения рекристаллизационного отжига, достигается более однородная микроструктура металла с высокой воспроизводимостью механических свойств и повышение относительного удлинения при разрыве. Предложенная колпаковая печь может использоваться для модернизации технологического оборудования при отжиге рулонного проката, путем замены горелок 11 и 12 и элементов футеровки 4 горелочного пояса нагревательного колпака 3 действующих колпаковых печей, либо с сохранением защитной атмосферы (4-5% Н₂ и 95-96% N₂), либо - с переходом на водородную.solutions contribute to reducing the unevenness of heating of the rolls 56 with a significant reduction (by 7-10%) of the total duration of annealing. As a result, the temperature difference along the height of the foot 55 during heating does not exceed 50-80 ° C, and by the end of the exposure - no more than 10-30 ° C, and the productivity of the furnace increases by 5-10%, fuel economy is 5-12%, the energy consumption for driving the electric motor 6 is reduced by 4-6% and the output of a sheet of a very deep drawing category is increased by 3-5% (according to GOST 9045-80). An additional effect of more accurate management of thermal and temperature conditions and a decrease in local overheating of the metal in the inventive bell furnace is to increase the surface cleanliness of the annealed strip by reducing carbon deposition to 1 mg / m ² , oxidizing alloyed and decarburizing carbon steels. In addition, due to the higher accuracy of recrystallization annealing, a more uniform metal microstructure with high reproducibility of mechanical properties and an increase in elongation at break are achieved. The proposed bell furnace can be used to modernize technological equipment during annealing of rolled steel, by replacing the burners 11 and 12 and the elements of the lining 4 of the burner belt of the heating cap 3 operating bell furnaces, or while maintaining a protective atmosphere (4-5% H ₂ and 95-96% N ₂ ), or - with the transition to hydrogen.

Таким образом, заявляемая колпаковая печь обеспечивает повышение удельной производительности отжига рулонов 56 листовой стали до 0,2-0,4 т/ч за счет:Thus, the inventive bell-type furnace provides an increase in the specific productivity of annealing of rolls of 56 sheet steel to 0.2-0.4 t / h due to:

- снижения времени периодов нагрева и выравнивания температур, при более эффективной работе нагревательного колпака 3, достигаемой применением скоростных горелок 11 и 12 с их оптимальными расположением и ориентацией и обеспечением высокой нагревательной способности;- reducing the time of heating periods and temperature equalization, with more efficient operation of the heating cap 3, achieved by the use of high-speed burners 11 and 12 with their optimal location and orientation and ensuring high heating ability;

- высоконвективного теплообмена, совместно реализуемого с помощью скоростных горелок 11 и 12 и с пропорциональным регулированием кратности циркуляции защитного газа под муфелем 2, осуществляемым частотным приводом электродвигателя 6 циркуляционного вентилятора 5;- highly convective heat exchange, jointly implemented using high-speed burners 11 and 12 and with proportional regulation of the frequency of circulation of the protective gas under the muffle 2, carried out by a frequency drive of the electric motor 6 of the circulation fan 5;

- экономии топлива в период нагрева (удельный расход природного газа снижается до 39-40 кг у.т./т, а удельный расход тепла до 1360-1410 КДж/ кг) и электроэнергии на привод циркуляционного вентилятора 5, в периоды выравнивания температур и охлаждения;- fuel economy during the heating period (the specific consumption of natural gas is reduced to 39-40 kg equivalent / t, and the specific heat consumption is up to 1360-1410 KJ / kg) and electricity to drive the circulation fan 5, during periods of temperature equalization and cooling ;

- повышения теплотехнического к.п.д., путем более эффективного подогрева воздуха в рекуператоре 25;- increase the heat engineering efficiency by more efficient heating of the air in the heat exchanger 25;

- прецезионнго регулирования теплового, температурного и аэродинамического режимов, путем поддержания оптимальных условий подвода теплоты и скоростей циркуляции защитного газа в различные периоды отжига;- precision regulation of thermal, temperature and aerodynamic regimes by maintaining optimal conditions for supplying heat and shielding gas circulation speeds during various annealing periods;

- повышения равномерности распределения температур по массе садки, путем достижения максимальных перепадов температур между «горячей» и «холодной» точками менее чем 10 К и снижения перегрева внешних витков и кромок полосы, несмотря на высокую подводимую тепловую мощность;- increase the uniformity of temperature distribution by weight of the charge, by achieving maximum temperature differences between the "hot" and "cold" points of less than 10 K and reduce overheating of the external turns and edges of the strip, despite the high heat input;

- увеличения стойкости муфеля 2 и футеровки 4 колпака 3, с ростом их межремонтной компании.- increase the resistance of the muffle 2 and the lining 4 of the hood 3, with the growth of their overhaul company.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявляемая колпаковая печь, работоспособна и устраняет недостатки, имеющие место в прототипе. Соответственно, заявляемая колпаковая печь может быть применена в металлургии, с целью повышения производительности, а, следовательно, соответствует условию «промышленной применимости».Based on the foregoing, we can conclude that the inventive bell-type furnace is efficient and eliminates the disadvantages that occur in the prototype. Accordingly, the inventive bell-type furnace can be used in metallurgy in order to increase productivity, and, therefore, meets the condition of "industrial applicability".

Claims

A bell furnace containing a stand, with a muffle mounted on it and a heating cap with a lining, and a circulating fan with an electric motor and a guide apparatus located under the stand, as well as a protective gas supply system with supply, exhaust and refrigeration units for cooling it, a heating system including two-wire burners installed in the burner channels tangentially in two tiers at the bottom of the heating hood, each of which contains a casing equipped with a pipe for supplying air and a rolling case having a nozzle for supplying gaseous fuel and a central tapering nozzle hole, an air supply system including a blower fan connected through a cold air collector, an air duct of a recuperator and a heated air collector, to air nozzles in the burner housings, a flue gas evacuation system including a chimney located in the upper part of the heating hood and connected through the gas path of the recuperator with a chimney equipped with an air ejector connected through an adjustable valve to the collector of cold air, a control system including zone and bench temperature sensors and a cage parameters dial connected to the inputs of the control unit, the outputs of which are connected to flow controllers on the nozzles of the burners for supplying gaseous fuel and air, characterized in that the burners are equipped with conical chokes installed in the central tapering nozzle openings of the housings on movable rods with actuators, and the burners of the upper tier laid at a height of 0.3-0.4 from the height of the cap and oriented downward at an angle of 5-10 ° to the horizontal plane, and the burners of the lower tier, respectively, at a height of 0.18-0.22 and at an angle of 3-8 °, the gas path of the recuperator is located inside the air path, and the ejector is combined with the recuperator and is made in the form of a heat-insulated air channel having a nozzle with an adjustable valve connected to the collector of cold air passing along the axis of the gas path of the recuperator and equipped with an axial movable rod, on top of which there is a drive with a moving regulator, and on its lower console a central body is fixed, made in the form of two inverse cones connected by large bases and installed in the nozzle channel formed by the outlet section of the ejector air channel, the circulation fan electric motor is equipped with a frequency converter with a setpoint, the control unit is based on the microprocessor to the inputs of which an exhaust gas temperature sensor is additionally connected on the chimney of the heating cap and protective temperature sensors gas at the nodes of its inlet and outlet, and the exits from the microprocessor are additionally connected to the drives of the movable rods of the burners, with the setpoint of the frequency converter and with an adjustable valve and a regulator for moving the movable rod on the ejector.