SU1765215A1 - Способ отжига рулонов в колпаковых печах - Google Patents

Description

защитный газ засасываетс  из внутренней полости стопы рулонов и под избыточным давлением подаетс  в кольцевой зазор между муфелем и стопой рулонов. Защитный газ нагреваетс  и по каналам конвекторных колец вновь на врем  измен ют направление циркул ции защитного газа, т.е. его подают из кольцевого зазора во внутреннюю полость стопы рулонов и далее по каналам конвекторных колец в кольцевой зазор. Периодическое изменение направлени  циркул ции защитного газа осуществл ют от начала нагрева до конца охлаждени . При движении по каналам конвекторных колец защитный газ передает тепло торцам рулонов . Часть тепла излучением передаетс  от муфел  на наружные боковые поверхности рулонов и верхнюю торцовую поверхность верхнего рулона стопы. Стопу рулонов нагревают до температуры отжига, осуществл ют выдержку, снимают нагревательный колпак и производ т охлаждение металла под муфелем до требуемой температуры. Известный способ предполагает проведение одной выдержки, например, при 660- 700°С или двух, одной при 550-580°С и другой при 660-700°С.

Недостатками известного способа  вл ютс  неравномерность механических свойств рулонов по высоте стопы и низка  производительность печи.

Неравномерность механических свойств рулонов вызвана неравномерностью их нагрева по высоте стопы. Скорость нагрева верхнего рулона выше, чем скорость нагрева нижнего рулона. В резуль- тате верхний рулон находитс  не менее, чём на 6-10 ч больше при температурах отжига, чем нижний рулон. Обусловлено это р дом причин.

Во-первых, если нижний рулон стопы получает тепло излучением от муфел  только через наружную боковую поверхность, то верхний рулон - как через боковую поверхность , так и через верхнюю торцовую поверхность. Скорость нагрева в осевом направлении , т.е. через торцы рулонов, на пор док выше, чем в радиальном направлении.

Во-вторых, до достижени  в подмуфель- ном пространстве температуры выдержки в период подачи защитного газа в кольцевой зазор между муфелем и стопой рулонов вдоль т орцов нижнего рулона циркулирует защитный газ с минимальной температурой , вдоль торцов верхнего рулона стопы - с максимальной температурой. Периодическое изменение направлени  циркул ции защитного газа в этом период отжига не позвол ет снизить неравномерность нагрева по высоте стопы. При подаче защитного газа во внутреннюю полость стопы рулонов к торцам верхнего рулона поступает газ с меньшей температурой, чем к нижнему . Но так как верхний рулон получает дополнительно тепло излучением через верхний торец, то скорость его нагрева не ниже скорости нагрева нижнего рулона стопы .

В-третьих, на снижение скорости нагрева нижнего рулона в период до достижени  выдержки существенное вли ние оказывает то, что стенд печи нагреваетс  вместе с нижним рулоном стопы.

Низка  производительность печи вызвана тем, что дл  снижени  неравномерности нагрева по сечению и высоте стопы требуетс  проведение длительной выдержки . Температурные перепады по сечению и

высоте стопы достигают в процессу отжига 80-100°С, тогда как дл  получени  требуемых ГОСТами механических свойств необходимо , чтобы к концу отжига температурный перепад не превышал 1020°С .

Целью предлагаемого технического решени   вл етс  повышение механических свойств отжигаемых рулонов и производительности печи.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что периодическое изменение направлени  циркул ции защитного газа начинают по достижении в подмуфельном пространстве температуры выдержки 550--600°С и осуществл ют его с периодом, равным 2-3 ч, при этом подачу газа до температуры 550-600°С ведут во внутреннюю полость стопы.

Сущность изобретени  по сн етс  чертежом , где на фиг.1 и фиг. 2 представлены

температурные кривые нагрева и охлаждени  стопы рулонов соответственно с использованием известного и предлагаемого способов отжига. Крива  1 - температура нижнего рулона в точке 1; крива  2 - температура среднего рулона в точке 2; крива  3 - температура верхнего рулона в точке 3; крива  tcr - температура в подмуфельном пространстве.

Способ отжига рулонов в колпаковых печах, преимущественно плотносмотанных рулонов, включает нагрев и охлаждение рулонов путем подачи защитного газа в под- муфельное пространство и периодическое

изменение направлени  его циркул ции.

Отличительным от прототипа признаком  вл етс  то, что периодическое изменение направлени  циркул ции защитного газа начинают по достижении температуры в подмуфельном пространстве 550-600°С и

осуществл ют его с периодом, равным 2-3 часа, при этом подачу газа до температуры 550-600°С ведут во внутреннюю полость стопы.

Анализ известных технических решении и предлагаемого сходных признаков у них не обнаружил. Следовательно, за вленное техническое решение обладает существенными отличи ми.

Предлагаемый способ отжига рулонов реализуют следующим образом. На стенде формируют стопу рулонов, накрывают ее муфелем, заполн ют под муфельное пространство защитным газом и включают циркул ционный вентил тор. Вентил тор включают таким образом, что он всасывает защитный газ из кольцевого зазора между муфелем и стопой рулонов и подает его снизу вверх во внутреннюю полость стопы рулонов . Далее устанавливают на стенд нагревательный колпак и осуществл ют нагрев стопы рулонов по требуемому технологическими услови ми режиму отжига. При достижении в подмуфельном пространстве температуры 550-600°С измен ют направление вращени  крыльчатки вентил тора, т.е. измен ют направление циркул ции защитного газа. В этом случае защитный газ из внутренней полости стопы рулонов через стенд подают в кольцевой зазор между муфелем и стопой рулонов и далее по каналам конвекторных колец вновь во внутреннюю полость. Через 2-3 ч работы по такой схеме циркул ции защитного газа снова измен ют направление циркул ции на обратное. Периодическое изменение направлени  циркул ции защитного газа в дальнейшем осуществл ют до конца охлаждени  стопы рулонов под муфелем.

Повышение механических свойств отжигаемых рулонов при использовании предлагаемого способа достигают за счет подачи защитного газа во внутреннюю полость стопы рулонов до момента достижени  в подмуфельном пространстве температуры 550-600°С. При такой схеме циркул ции вдоль торцов нижнего рулона стопы движетс  защитный газ максимальной температурой, вдоль торцов верхнего рулона - с минимальной температурой. В результате возрастает скорость нагрева нижнего рулона, т.е. снижаетс  температурный перепад по высоте стопы. Соответственно повышаетс  равномерность механических свойств отжигаемых рулонов.

Необходимость в периодическом изменении направлени  циркул ции защитного газа по достижении температуры 550- 600°С получена на основе экспериментальных данных, представленных в табл.1.

Согласно этим данным, при достижении в подмуфельном пространстве температуры 550-600°С существенно ухудшаютс  качественные параметры нагрева нижнего рулона стопы. По сечению нижнего рулона резко возрастает температурный перепад, вызванный перегревом наружных витков из-за коэффициента радиальной теплопроводности . Несоответствие между тепловым пото0 ком, подающим на наружные витки рулона, и количеством тепла, передаваемым в радиальном направлении, приводит к их перегреву , т.е. к ухудшению механических свойств по длине отжигаемых полос.

5 Из табл.1 следует, что изменение направлени  циркул ции защитного газа при температуре 550-600°С позвол ет снизить температурный перепад по сечению нижнего рулона, т.е. позвол ет улучшить механи0 ческие свойства отожженного рулона.

Повышение производительности печи при использовании предлагаемого способа обеспечивают за счет подачи защитного газа во внутреннюю полость стопы до темпе5 ратуры 550-600°С и изменени  направлени  циркул ции защитного газа с периодом равным 2-3 ч.

Подача защитного газа из кольцевого зазора через стенд во внутреннюю полость

0 стопы рулонов позвол ет нагревать стенд наиболее гор чим газом. Чем быстрее нагреваетс  стенд, тем ваше температура газов , участвующих в теплообмене с нижним рулоном. Повышение скорости нагрева

5 нижнего рулона приводит к сокращению длительности выдержки дл  обеспечени  требуемой равномерности нагрева по высоте стопы, т.е. приводит к повышению производительности печи.

0 Изменение направлени  циркул ции защитного газа с периодом, равным 2-3 ч позвол ет свести к минимуму температурный перепад по торцевой поверхности рулонов , т.е. по толщине намотки. В результате

5 сокращаетс  длительность выдержки дл  выравнивани  температур по сечению рулонов , т.е. повышаетс  производительность печи.

Оптимальную длительность периода

0 циркул ции защитного газа в том или ином направлении нашли опытным путем, исход  из услови  минимизации температурного перепада по торцевой поверхности рулонов . В качестве начального распределени 

5 температур брали распределение температур после достижени  в подмуфельном пространстве температуры 550-600°С. Температуру торцевой поверхности измер ли с помощью термопар, заложенных в рулоны на глубину 50 мм от торца в трех

точках по толщине намотки. Данные опытных исследование представлены в табл.2.

Из полученных данных следует, что оптимальна  длительность периода циркул ции составл ет 2-3 ч. При этом температурный перепад по торцевой поверхности не превышает 20-30°С. Если период циркул ции меньше 2 ч, то температурный перепад увеличиваетс  до 50-70°С. В этом случае на величину температурного перепада определ ющее значение оказывает теплопередача излучением на торцевую поверхность по наружному периметру рулона.

При увеличении длительности периода циркул ции более 3 ч величина температурного перепада также возрастает до 40-50°С и выше. Увеличение температурного пер е- пада св зано, в основном, с тем, что пои подаче защитного газа во внутреннюю полость резко возрастает скорость нагрева внутренних витков при сравнительно высокой скорости нагрева наружных витков.

Предлагаемый способ отжига рулонов опробовали в промышленных услови х. Стенд колпаковой печи оборудовали осевым вентил тором, сформировали на стенде стопу из 3-х рулонов из стали марки 08Ю общей массой 82 т. Стопу накрыли муфелем, подали в подмуфельное пространство защитный газ, включили осевой вентил тор и установили нагревательный колпак. До достижени  в подмуфельном пространстве температуры 550°С осевой вентил тор подавал защитный газ во внутреннюю полость стопы рулонов. При достижении 550°С изменили направление циркул ции защитного газа на 2,5 ч в обратную сторону и т.д. до конца отжига. Дл  сравнени  отожгли стопу из трех рулонов данной плавки с использованием известного способа.

Температурные кривые нагрева стопы рулонов с использованием известного и предлагаемого способов приведены соответственно на фиг. 1 и 2.

Результаты исследований показывают, что длительность нагрева при использовании предлагаемого способа сократилась на 6 ч, длительность охлаждени  на 2 ч, т.е. производительность печи повысилась, в среднем, на 5%.

При использовании известного способа температурный перепад по высоте стопы в процессе нагрева составл л 80-120°С, а к концу выдержек 30-40°С. При отжиге стопы рулонов по предлагаемому способу температурный перепад в процессе нагрева

не превышал 40-60°С, к концу выдержек 20°С, т.е. равномерность нагрева рулонов по высоте стопы повысилась в 1,5-2 раза. Повышение равномерности нагрева приводит к соответствующему повышению механических свойств отжигаемых рулонов.

Из данных табл.3 следует, что высока  неравномерность нагрева рулонов по высоте стопы приводит к необходимости увеличени  выдержки при температурах отжига.

В результате наблюдаетс  особенно дл  верхнего рулона стопы чрезмерный рост зерен феррита. По их границам выдел ютс  крупные включени  цементита, что в конечном итоге ухудшает пластические свойства

листа. Так, использование предлагаемого способа по сравнению с известным позвол ет повысить выход листа высоких категорий выт жки на 5,2%.

Таким образом, использование предложенного способа отжига рулонов в колпако- вых печах в сравнении с прототипом позвол ет повысить механические свойства отжигаемых рулонов и производительность печи. Выход листа высших групп выт жки

увеличиваетс  на 5,2%, производительность колпаковых печей повышаетс  на 5%. Способ отжига может быть использован дл  отжига холоднокатаной полосовой стали в плотносмотанных рулонах в колпаковых одностопных печах.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ отжига рулонов в колпаковых печах, преимущественно плотносмотанных

   рулонов, включающий нагрев и охлаждение рулонов путем подачи защитного газа в под- муфельное пространство и периодическое изменение направлени  его циркул ции, о т- личающийс  тем, что, с целью повышени 

   механических свойств отжигаемых рулонов и производительности печи, периодическое изменение направлени  циркул ции защитного газа начинают по достижении температуры в подмуфельном пространстве

   550-600°С и осуществл ют его с периодом, равным 2-3 ч, при этом подачу газа до температуры 550-600°С ведут во внутреннюю полость стопы.

   Температура по толщине намотки нижнего рулона стопы,°С

   Числитель, температура при подаче защитного газа во внутреннюю полость; знаменатель, периодическое изменение направлени  циркул ции защитного газа.

   Таблица 2

   Числитель, защитный газ подаетс  в кольцевой зазор между муфелем и стопой рулонов; знаменатель, защитный газ подаетс  во внутреннюю полость стопы рулонов.

   Таблица 3