SE425799B - Anordning for nedsvalning av metallemnen - Google Patents

Description

sno1994-6 Ämnen, stänger eller liknande svalnas normalt på en s.k. svalbädd, vilken utgörs av ett i huvudsak rektangulärt, horisontellt upplag av avsevärd yta, där var- ma ämnen, stänger eller liknande förs på i en ände och medelst en rasteranordning eller liknande transporteras, tvärs deras längsriktning, över bädden under luftsval- ning, samt avlägsnas från bädden i motstående ände. Vid denna typ av svalbäddar, d.v.s. den konventionella typen, är det i stort ej möjligt att på ett ekonomiskt sätt tillvarataga svalningsvärmet. Detta beror på att värmeöverföringen från ämne, stång etc. till omgivande medium, luften, är relativt långsam vid fri, men även vid forcerad, luftsvaining, vilket medför långsam svalning, varför stora svalbäddsytor erfordras då ämnena transporteras över bädden med jämn hastighet. Den stora ytan medverkar till dyra anordningar för tillvaratagandet samt låga verkníngsgrader p.g.a. låg energitäthet. K 7 V Det har visat sig att mycket god och jämn värmeöverföring kan uppnås i en s.k. fluidiserad bädd. Principiellt utgörs en fluidiserad bädd av en behållare, till del fylld med fasta, mindre partiklar, där genom inblåsning av gas, vanligen genom behållarens botten, merparten av partiklarna hålls svävande, varvid de svävande par- tiklarna och gasen tillsammans utgör ett system med många av en fluids.egenskaper.

^Naturligtvis krävs vissa betingelser för att fluidisering skall uppnås och upprätt- hållas. Värmeöverförïngen sker mellan bädden, d.v.s. de svävande partiklarna och ga- sen, och i bädden förefintliga föremål med från bäddens temperatur avvikande tempe- ratur. Av denna anledning används fluidiserade bäddar bl,a. för värmebehandling av exempelvis stora, smidda detaljer av stål, där man är beroende av välkontrollerad och jämn värmning och kylning bl.a. för att detaljerna ej skall slå sig.

Fluidiserade bäddar kan även användas som "svalbäddar" för svalning av gjutna eller varmbearbetade, exempelvis varmvalsade produkter, i samband med exem- pelvis stâltillverkning. Härvid uppnås, jämfört med svalbäddar för fri eller force- rad luftsvalning, d.v.s. konventionella svalbäddar, ett flertal fördelar såsom mins- ~ kad bäddstorlek, p.g.a. snabbare värmeöverföring, och bättre miljö i anslutning till _ bädden. Vidare ges möjlighet till styrning av svalningsförloppet. Härvid kan samma materialegenskaper, som vid konvnetionell svalning, uppnås på kortare tid.

Den minskade bäddstorleken medför att energitätheten_blir hög samtidigt som utrustningen för tillvaratagande av svalningsvärmet blir relativt måttlig till sin omfattning. Den goda, snabba, värmeöverföringen kan utnyttjas vid energiomvand- lingen i samband med tillvaratagandet. I Kända är fluidiserade bäddar för svalning av bl.a. varmvalsad tråd, där tråden läggs ut i ringar på en transportör och medelst-denna transporteras genom bädden, vilken innefattar rör för transport av ett energíupptagande medium.

I Medan den principiella lösningen att, under tillvaratagande av svalnings- värmet, svalna ovan nämnda gjutna eller varmvalsade produkter i en fluidiserad bädd är relativt enkel, föreligger en industriellt användbar lösning ännu ej. Det är så- ledes förknippat med avsevärda problem att åstadkomma en fungerande svalbädd av det- ta slag. 8001994-6 Sålunda måste nämnda rör anordnas så att värmeöverföringen till dessa blir god samtidigt som rören ej får störa bädden så att värmeöverföringen mellan bädd och produkter försämras. Rören måste också vara skyddade från mekanisk åver- kan av nämnda produkter. Vidare måste bädden, inklusive nämnda rör, anordnas så att åtkomligheten i bädden blir god, vilket erfordras exempelvis vid fel på trans- portanordningen eller för att avlägsna eller rätta till felaktigt transporterade ämnen eller liknande.

Föreliggande uppfinning avser en anordning där bl.a. ovannämnda problem eliminerats.

Uppfinningen hänför sig således till en anordning för nedsvalning av metallämnen, stänger och liknande samt för tillvaratagande av dessas svalningsvärme, vilken anordning innefattar en fluidiserad bädd, där fasta partiklar är avsedda att uppbäras av en gas, en i huvudsak horisontellt anordnad transportör, anordnad att transportera nämnda ämnen, stänger eller liknande genom bädden, samt rör för trans- port av ett energiupptagande medium såsom vatten och/eller ånga, där nämnda rör förefinns mellan i anordningens botten anordnade distributorer eller liknande gas- intag till bädden och nämnda transportör.

Uppfinningen karakteriseras av att åtminstone ett galler eller motsvarande förefinns mellan rören och transportören, där gallret är anordnat att dels skydda rören för exempelvis felaktigt transporterade ämnen etc., dels att sönderslå luft- bubblor i massan av partiklar, varvid en jämnare värmeöverföring mellan bäddmaterial och rören erhålles.

Nedan beskrivs uppfinningen närmare I anslutning till bifogade ritningar, där ~fig. l visar ett vertikalt snitt genom en schematiskt visad första ut- föringsform av en anordning enligt uppfinningen, parallellt med den riktning, i vilken ämnen, stänger eller liknande är avsedda att transporteras genom anordningen, -fig. 2 visar ett horisontellt snitt A-A enligt fig. l, -fig. 3 visar ett vertikalt snitt genom en schematiskt visad andra ut~ föringsform av en anordning enligt uppfinningen, parallellt med den riktning, i vilken ämnen, stänger eller liknande är avsedda att transporteras genom anordningen och -fig. 4 visar ett horisontellt snitt B-B enligt fig. 3.

Den i fig. l schematiskt visade anordningen, innefattande en fluidiserad bädd, innefattar en undre del l och en övre del 2, där nämnda delar l, 2 omsluter huvuddelen av bädden. Bädden har i ett horisontellt snitt ett exempelvis i huvudsak rektangulärt eller kvadratiskt tvärsnitt. Nämnda delar l, 2 utgör härvid en i huvudsak parallellepipedisk enhet l, 2.

Nämnda enhet l, 2 är till del fylld med fasta, mindre partiklar 3, vilka är avsedda att hållas svävande medelst en bärgas, som vanligen introduceras soo1994-67 4 vid bäddens, delens l, botten 4, såsom markeras med pilar i fig. l. I företrädes- vis bäddens tak 5, delens 2 överyta 5, förefinns utsläpp 6 för bärgas, vilken passerat genom bädden, såsom markeras med pilar i fig. l. l För transport av produkter eller detaljer 7, avsedda att behandlas i bädden, förefinns en transportanordning 8 av lämpligt slag anordnad att vid en öppning 9, exempelvis i form av en horisontell spalt 9 i en av nämnda enhets l, 2 vertikala ytterväggar l0, införa produkter 7 i bädden, transportera dessa genom bädden samt avlägsna dessa ur bädden genom enöppningen9 motsvarande öppning ll i en annan, företrädesvis den öppningen 9 innefattande väggen l0 motstående ytter- vägg l2, såsom visas i fig. l. 7 _ Nämnda produkter 7 utgörs här av långsträckta produkter såsom ämnen, stänger eller liknande, vilka är avsedda att transporteras genom bädden tvärs deras längsriktning, såsom antyds i fig. 2, där ett ämne 7 eller liknande markerats.

I anslutning till bäddens botten H förefinns gasinsläpp l3 i.form av s.k. distributorer l3 eller liknande. Varje distributor l3 innefattar en fördel- ningskammare lå samt en ovansida l5 utgörande en perforerad skiljevägg l5 mellan distributorn l3 och bädden, genom vilken skiljevägg IS gas introduceras i bädden. _ Mellan nämnda gasinsläpp l3, distributorer l3, och nämnda transporten- ordning förefinns rör l6 för transport av ett energiupptagande medium, såsom vatten och/eller ånga, anordnade. Nämnda rör l6 är företrädesvis anordnade såsom schema- tiskt visas i fig. l och 2, d.v.s. i fram- och återgående slingor i ett i huvud- sak horisontellt plan. l fig. I har två horisontella slingarrangemang inritats.

Naturligtvis kan flera sådana arrangemang användas. Vidare kan arrangemangen av slingor förbindas med varandra eller separeras från varandra vad avser energi- upptagande medium. I fig. 2 är, såsom ett exempel, slingorna separerade från varand- ra, d.v.s. varje horisontellt slingarrangemang har ett eget inlopp I7 och ett eget utlopp l8 för energiupptagande medium. Rören l6 är företrädesvis anordnade att atransportera det energiupptagande mediet, exempelvis vatten, enligt motströms- principen, d;v.s. i en riktning genom bädden, som i relation till nämnda produk- ters 7 transportriktning genom bädden är den motsatta, såsom visas i fig. 2.

Naturligtvis skall rörsystemets/ns omfattning avpassas med hänsyn till tonnaget, som per tidsenhet är avsett att passera genom bädden, m.m.

Mellan nämnda rör 16 och nämnda transportör 8 förefinns anordnat ett eller flera företrädesvis i huvudsak horisontellt/-a nät l9, galler 19 eller mot- 'svarande. Nämnda nät l9 är avsett och anordnat att dels skydda nämnda rör l6, exempelvis för felaktigt transporterade produkter, dels sönderslå eventuella luft- bubblor i massan av partiklar 3, varvid en jämnare värmeöverföríng mellan bädd- materlalet, partiklarna 3, och rören l6 samt mellan bäddmaterialet och produkterna 7 erhålls. Medelst nämnda nät l9 elimineras således den eventuella störande effekt på flödet av gas och partiklar 3 i bädden, som rören 16 kan åstadkomma. 8001994-6 s Nämnda övre del 2 är anordnad att avlägsnas, avlyftas, från resten av anordningen, där nämnda övre del 2 företrädesvis i sin helhet är anordnad ovanför nämnda transportörs horisontella plan, i vilket produkter 7 transporteras. Den övre delen 2 kan naturligtvis tänkas sammansatt av flera delar, vilka avlägsnas tillsammans eller var för sig.

I anslutning till bäddens botten 4, exempelvis något ovanför nämnda distributorer I3, förefinns ett eller flera avtappningshål 20 anordnade, medelst vilket eller vilka de fasta partiklarna 3 i erforderlig omfattning snabbt kan ut- tömmas ur anordningen när dess nämnda övre del 2 skall avlyftas. Varje avtappnings- hål 20 är anordnat att öppnas och tillslutas med en ventil 2l av lämpligt slag, markerat streckad i fig. 2.

I fig. 3 och Ä visas en andra utföringsform av en anordning enligt upp- finningen, där bädden delats i två zoner 22, 23 parallellt med nämnda produkters 7 längsriktning medelst en mellanvägg Zh eller liknande med en öppning 25 i anslut- ning till transportanordningen. I fig. 3 och Å har ej transportanordning, produkter, bäddmaterial och avtappningshål inritats. Varje zon 22, 23 har en separat övre del 26, 27, där varje övre del företrädesvis är anordnad att vid behov avlägsnas separat och där varje del 26, 27 är försedd med utsläpp 28, 29 för bärgas.

Varje zon 22, 23 är företrädesvis försedd med ett separat system av rör 30, där rören 30 är anordnade sinsemellan parallella och parallellt med nämnda pro- dukters 7 längsriktning. Via en tilloppsledning 31 och ett för rören 30 gemensamt gavelstycke 32 är energiupptagande medium avsett att tillföras till rören 30 vid bäddens ena sida 33 och via en motsvarande gavel 3fi och en avloppsledning 35 vid bäddens sidan 33 motstående sida 36 är energiupptagande medium avsett att avlägsnas ur bädden, såsom visas i fig. Å. Zonernas 22, 23 system av rör 30 för energiupp- tagande medium är anordnade att vid behov förbindas medelst en förbindelseledning 37, varvid systemen kommer att kunna arbeta i serie.

Funktionen hos anordningen enligt uppfinningen är följande.

Varma ämnen 7 eller liknande transporteras genom bädden medelst transport- anordningen 8. Härvid avger ämnena en del av sitt värmeinnehâll till partiklarna 3 och bärgasen med hög effektivitet. Genom i huvudsak partiklarnas rörelser i bädden överförs företrädesvis huvuddelen av detta värmeinnehåll till nämnda energibärande medium via rören I6 i bäddens undre del tillika med hög effektivitet. Värmeinne- hållet, energíinnehållet, i nämnda medium kan utnyttjas utanför bädden för lokal- uppvärmning, elproduktion eller dylikt. Medelst nätet/-n 19 skyddas, som nämnts, rören I6 samtidigt som eventuella luftbubblor sönderslås, vilket medverkar till en jämn, hög värmeöverföring mellan partiklarna å ena sidan och rören och ämnena å den andra. i e Då så erfordras, exempelvis för att rätta till feltransporterade ämnen eller för att inspektera i bäddens undre del förefíntliga anordningar och detaljer, avtappas partiklar genom hålen 20, företrädesvis sedan flödet av bärgas avstängts.

Härvid avlyfts den övre delen 2, varefter åtkomiigheten med travers eller liknande ”är mycket god då rören l6 förefinns under transportören 8.

Den huvudsakliga funktionen hos anordningen enligt utföringsformen enligt fig. 3 och 4 är i stort densamma. Genom indelningen i zoner, vilka natur- ligtvis kan vara fler än två, och ett för varje zon separat system av rör 30 ges möjlighet till styrning av svalningsförloppet för nämnda.produkter 7. Rören med energiupptagande medium kyler ju bädden i sin zon och genom reglering och lämpligt val av medíets temperatur och genomströmning per tidsenhet kan varje zons tempera- tur regleras. Zonernas längd vinkelrätt mot rörens längsriktníng kan också varieras sinsemellan, vilket ökar graden av reglerbarhet.

Ovan har två utföringsformer av en anordning enligt uppfinningen beskri- vits. Medelst uppfinningen elimineras ett flertal problem. Genom rörens l6, 30 placering i bäddens undre del uppnås mycket god åtkomlighet i bädden. Vidare upp- nås medelst nätet/-n l9 en jämn fördelning av partiklar och bärgas över horison- tella tvärsnitt i bädden, vilket medför jämn värmeöverföring och hög verkningsgrad.

Vidare skyddas genom nätets/-ns placering rören 16, 30. Genom att bäddens övre del/-ar 2, 26, 27 utformats avlyftbar/-a kan stilleståndstiden vid fel förkortas väsentligt, vilket naturligtvis är betydelsefullt. i Anordningen lämpar sig också mycket väl för de fall ett styrt svalnings- *förlopp önskas. Syftet är härvid oftast att åstadkomma en direkt värmebehandling av material i nämnda produkter.

Med en anordning enligt uppfinningen uppnås således hög verkningsgrad, driftsäkerhet och tillgänglighet.

Naturligtvis kan ett flertal utföringsfiormer och förändringar tänkas utan att uppfinningstanken därför frångås.

Sålunda kan ett flertal rör- och zonarrangemang tänkas. Den i fig. 3 och 4 visade utföringsformen utgör en för många tillämpningar föredragen utförings- form. Härvid hålls rörsystemet i zonen 23 på en lägre temperaturnivå än zonen 22- i syfte att erhålla lämplig temperatur på de produkter, som lämnar bädden, Zonen 23 med dess rörarrangemang utgör i detta fall förvärmningsenhet alternativt kokare för det energiupptagande mediet. Zonen 22 med dess rörarrangemang hålls vid en högre temperatur och utgör härvid kokare alternativt överhettare, där det energi- upptagande mediet förs till zonen 22 efter att ha passerat zonen 23. Funktionen hos resp. zon väljs med hänsyn till det energiupptagande mediet och önskad energi- nivå hos mediet då detta lämnar zonen 22. För svalning av ämnen och produktion av 7 8001994-6 ånga från återvinningssystemet är en tvåzonsanordning enligt fig. 3 och Å iämpiig.

Vid produktion av varmvatten räcker en zon.

Naturligtvis kan nämnda öppningar 9, ii placeras så att de ligger ovan- för bäddens övre nivå Zå, varvid nämnda produkter skaii föras ned i bädden på dess ingångssida och upp ur bädden på dess utgångssida.

Vidare kan den genom utsiäppen 6, 28, 29 utströmmande bärgas återföras tiii bädden såsom markerats streckat och med pilar i fig. 3. Härvid kan energi- innehåilet i bärgasen utnyttjas bl.a. för reglering av bäddtemperaturen. Dessutom kan från bädden avrykt bäddmateriai återföras.

Uppfinningen skaii såiedes ej anses begränsad till ovan angivna utförings- former utan kan varieras inom dess av bifogade patentkrav angivna ram.

Claims (1)

1. 8Û0i994-6 Patentkrav Anordning för nedsvalning av metallämnen, stänger och liknande samt för tillvaratagande av dessas svalníngsvärme, vilken anordning innefattar en fluidise- rad bädd, där Fasta partiklar är avsedda att uppbäras av en gas, en i huvudsak ho- risontellt anordnad transportör, anordnad att transportera nämnda ämnen, stänger »eller liknande genom bädden, samt rör för transport av ett energiupptagande medium såsom vatten och/eller ånga, där nämnda rör förefinns mellan i anordningens botten anordnade distributorer eller liknande gasintag till bädden och nämnda transportör, k ä n n e t e c k n a d nav, att åtminstone ett galler (l9) eller motsvarande före- finns mellan rören (i6,30) och transportören (8), där gallret (19) är anordnat att dels skydda rören (l6,30) för exempelvis felaktigt transporterade ämnen (7) etc., dels att sönderslå lüftbubblor i massan av partiklar (3), varvid en jämnare värme- överföring mellan bäddmaterial (3) och rören (16,30) erhålles.