Способ охлаждения рулонов стальной полосы

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Свветских Социалистических Республик(22) Заявлено 26.11,79 (21) 2842951/22-02 С 21 О 1/613.С 21 0 9/67 с присоединением заявки йо(23) Приоритет Государственный комитет Ссср по дедам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения 4/РИнститут черной металлургии Министерства чернейметаллургии СССР(54) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ РУЛОНОВ. СТАЛЬНОЙПОЛОСЫ Изобретение относится к процессам термообработки рулонов в колпаковых печах и может быть использовано в металлургической и других отраслях промышленности.Известен способ охлаждения рулонов стальной полосы, включающий подачу охлаждаемого газа под муфель колпаковой печи, который с помощью вейтилятора циркулирует вокруг рулонов полосы 1.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ ускоренного охлаждения рулонов стальной полосы, который осущест вляют следующим образом, На стенде формируют стопу из 3-4 рулонов.Для устойчивости стопы и для создания контура циркуляции защитного газа между рулонами устанавливают конвек торные кольца. Стопу накрывают муфелем и с целью удаления воздуха начинают холодную продувку подмуфельного пространства защитным газом под давлением 50-80 мм вод.ст.Длительность холодной 25 продувки длится около часа. После этого включают циркуляционный вентилятор устанавлйвают нагревательный колпак ,и в течение 2-8 ч производят горячую продувку дляудаления испарений от ВО смазки, остающейся на поверхности металла после прокатки.По окончаниигорячей продувки вентиль газоотводнойтрубы закрывают, но защитный газ продолжает поступать под муфель черезвходной клапан в течение всего процесса отжига. Защитный газ циркуляционным вентилятором засасывают из внутренней полости стопы рулонов,а затемчерез диффузоры направляющего аппарата и выхлопную щель выбрасываютв кольцевой зазор между муфелем истопой рулонов. Защитный газ нагревают от муфеля, который получаеттепло от нагревательного колпака ипод действием избыточного давлениянаправляют по каналам конвекторныхколец во внутреннюю полость стопы,т.е.на всас циркуляционного венти"лятора. При своем движении черезканалы конвекторных колец защитныйгаэ передает тепло конвекцией торцамрулонов. После нагрева стопы рулоновдо требуемой температуры отжига нагревательный колпак снимают и начинают процесс охлаждения. Сразупосле снятия нагревательного колпакаоткрывают дроссельную заслонку ичасть защитного газа 20-25от всего объема, циркулируемого в подму 885297фельном пространстве, непрерывно, за счет перепада давления или используя второй вентилятор отбирают и пропускают через холодильник, где его температуру понижают до 50 С или ниже, до температуры охлаждающей воды; Охлаждаемый защитный газ подают под муфель, смешивая его с общим объемом защитного газа, циркулирующего в системе. Циркулируя через каналы конвек торных колец защитный газ отбирает 1тепло от рулонов и передает его час тично муфелю и частично холодильникуПри достижении требуемой температуры охлаждения-стопы рулонов поступление частичного потока защитного га эа в холодильник перекрывают дроссельной заслонкой, отключают циркуляционный вентилятор, снимают муфель и распаковывают стопу рулонов 2).Основными недостатками известных 20 способов охлаждения рулонов являются низкая производительность процесса охлаждения и низкое качество отжига.В холодильниках охлаждают 20-25от всего объема защитного газа, цир кулирующего в системе до температуры не ниже 30-50 С, Смешивание этой час оти защитного газа при температуре 30-50 о С с основным объемом, циркулирующим в системе, не позволяет существенно снизить температуру всего объема газа, а следовательно, и ускорить процесс охлаждения рулонов. Так, например, длительность охлаждения стопы рулонов массой 55 т.составляет 22 ч, т.е. достаточно велика,35Низкая стойкость трубок холодильника, охлаждаемых водой, приводит к тому, что в подмуфельное пространство попадает вода в виде пара, чтоприводит к окислению поверхности,по явлению цветов побежалости, т.е. к ухудшению качества отжига. Этому способствует также и то, что при охлаж- . дении защитного газа уменьшается его объем, т.е. снижается давление, а, следовательно возможен подсос воздуха в подмуфельное пространство.Цель изобретения - повышение производительности за счет ускорения процесса .охлаждения и повышения ка чества металла.Поставленная цель достигается тем, что в способе охлаждения рулонов стальной полосы, включающем подачу охлаждаемого защитного газа под муфель колпаковой печи, защитный гаэ перед подачей предварительно подвергают сжатию 2,0-2,5 ати.Отжиг стопы рулонов с использованием способа охлаждения осуществляют следующим образом. 60На стенде формируют стопу из 3-4 рулонов, накрывают ее муфелем, открывают входной и выхлопной патрубки защитного газа и осуществляют холодную продувку подмуфельного простран ства. Через 1-1,5 ч холодную продувкузаканчивают,включают циркуляционныйвентилятор, ставят нагревательныйколпак и в течение 2-.8 ч осуществляют продувку подмуфельного пространства. После этого выхлопной патрубокзащитного газа перекрывают, а входнойпатрубок оставляют открытым с целью,покрытия потерь защитного газа черезйеплотности,. В процессе нагрева циркуляционный вентилятор, засасывает газиз внутренней полости стопы рулонов ипод избыточным давлением 50-80 мм вод.стчерез выхлопную щель выбрасываютего в кольцевой зазор между муфелем истопой рулонов. Защитный гаэ нагрева:ют от муфеля и через каналы конвекторных колец вновь направляют во внутреннюю полость стопы рулонов, т.е.осуществляют замкнутую циркуляцию.При смывании рулонов защитный газпередает им тепло. После нагрева рулонов до температуры отжига нагревательный колпак снимают и начинаютпроцесс охлаждения.В процессе охлаждения открываютдроссельную заслонку и от цеховоймагистрали по трубопроводу подают вкомпрессор холодный защитный газ при30-50 С, где производят его сжатиедо давления не ниже 2,5 ати. Сжатыйзащитный газ направляют к печи и через сопланапример, цилиндрическиеили конические) установленные, например, между звеньями направляющего аппарата циркуляционного вентилятора, дросселируют в подмуфельноепространство. При дросселировании(истечении) температура защитногогаза понижается, а следовательно,снижается и температура всего объемазащитного газа, циркулирующего в подмуфельном пространстве. Защитный газотбирает тепло от рулонов и передает.его муфелю. При охлаждении стопырулонов до требуемой температуры распаковки, подачу части защитного газачерез сопла прекращают, отключаютциркуляционный вентилятор и снимаютмуфель,Удаление избытка защитного газа,истекающего из сопел в подмуфельноепространство, осуществляют, например,двумя путями, Частично открывают выхлопной патрубок защитного газа на стенде печи, или через специальный трубопровод вновь возвращают в цеховую магистраль (резервуар). Через сопла обычно дросселируют 20-25 В защитного газа от всего объема, циркулирующего в подмуфельном пространстве, так как такое количество позволяет обеспечить высокую проиэводительность охлаждения при оптимальных затратах на охлаждение рабочей. камеры компрессора,.расхода электроэнергии и т. п.Возможен и второй вариант, когда для получения высоких скоростей ох40 45 Формула изобретения 50 55 60 лаждения, диктуемых технологическимипотребностями, в /одмуфельное пространство дросселируется (истекает)весь объем защитного газа, циркулирующего в системе.Защитный гаэ сжимают в компрессоре не ниже чем до 2,5 ати по следующим причинам. Известно, что при:истечении газов запас статическогодавления и часть внутренней энергиипреобразуется в скоростной напор,при этом температура газа претерпевает существенные изменения,Если давление инертного газа(РИ ) и давление окружающей среды(РоКр ) куда истекает газ, связаны соотношением Рн= 1,1 Рокр р тотемпература практически не изменяется. Для сущестненного падения температуры истекающего газа необходимо, чтобы Рн (1,7-1,9) Рокр Температура истекающего газа падает до техпор, пока соотношение между давлением газа и окружающей среды не станет равным Рд= ( 1,7-19) РокрВ этом случае температура газа дос-.тигает минимального значения, Придальнейшем увеличении соотношения,т.е. при Р, ) (1,7 - 1,9) Ро температура газа не изменяется, скорость истечения остается постоянной,и увеличивается только плотность идавление в истекающей струе.Давление в зоне нагнетания циркуляционных вентиляторов, куда истекает защитный гаэ через сопла, лежит в пределах 25-40 мм вод.ст. Поэтому для охлаждения защитного газапри дросселировании (истекании) иэсопел до минимально ноэможной (критической) температуры необходимо,чтобы его давление было равнымРН = (1,7-1,9) х(1,025-1,040) = 2 ати.С учетом потерь, давление придвижении защитного газа от компрессора к печи минимальное, и должносоставлять не менее Рн = 2,5 ати.При этом температура защитного газа. на выходе из сопел составляет2ТИ К+1 фгде Т - температура на выходе иэсопла, КГТ =323 К - температура защитного газаНперед дросселированием;к .- показатель степени адиабаты;т.е. Т = 50 фСср- =(,фйТ= ЬХЪ - 269 Куф+4 Следовательно, температура истекающего иэ сопла защитного газа понизится дощ 269 - 273 = - 4 С Таким образом, н известном способе20 - 25защитного газа от всегообъема циркулирующего в подмуфельном пространстве охлаждается до30-50 ОС, н предлагаемом до -4 С. Охлаждение защитного газа н предлагаемом способе за счет дросселирования (истечения) с избыточным давлением через сопла по сравнению с известным, где охлаждение произво. дится в холодильниках, охлаждаемых водой, позволяет практически исключить попадание влаги в подмуфельное пространство печи, т.е.исключить окисление поверхности рулонон,появление цветов побежалости. По сравнению с известным способом, исключается подсос воздуха в подмуфельное пространство за счет уменьшения объема защитного газа при его охлаждении.В 20 подмуфельное пространство непрерывнопоступает охлаждаемый защитный газ, поэтому. регулируя дроссельной заслонкой на выхлопном патрубке всегда добиваются постоянного объема в подму фельном пространстве. Кроме того, приувеличении давления частичного потока защитного газа свыше 2,5 ати., посту" пающего от компрессора в подмуфельное пространство через цилиндрические и конические сопла, температура его не будет понижаться ниже -4 С, а будет повышаться давление в.истекающей среде, а следовательно, и н подмуфельном пространстве, т.е.подсос З 5 воздуха через затвор муфеля будетисключен. Таким образом, предлагаемый способ охлаждения рулонов стальной полосы позволяет повысить производительность печи не менее чем на 5 эа счет ускорения процесса охлаждения и существенно повысить качество отожженного металла. Способ охлаждения рулонов стальной полосы, включающий подачу охлаж"даемого защитного газа под муфельколпаковой печи, о т л ич а ю щ и йс я тем,что, с целью повышения производительности за счет ускоренияпроцесса охлаждения и повышения качества металла, защитный гаэ передподачей предварительно подвергаютсжатию 2,0-2,5 ати.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Аптерман В.Н. Колпаковые печи.М.,Металлургия , 1965, с.114-118.2. Экспресс- информация ЦНИИЧМ,Серия 13. Вып.Р З.М., 1977, с.9-16,