Устройство для термообработки длинномерных изделий

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) (11) 109 5 51) ОП ЕНИ Е ИЗОБРЕ СВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТО РСК ывода юч дш выдерающую и издеэконо тем, чт ванную л ль ла с каделий в приче и ввоСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ И ГКНТ СССР(71) Московский энергетический институт(56) Авторское свидетельство СССРМ 1145040, кл. С 21 О 9/52, 1983.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ ДЛИННОМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ(57) Изобретение относится к металлургической промышленности, Цель изобретения - повышение экономичности. Вфутерованной камере размещены параллельно муфели из теплопроводного материала с каналами для транспортированияизделий в потоке контролируемой атмосфеИзобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано для термообработки длинномерных изделий, например стальных прутков.Известно устройство для безокислительного нагрева длинномерных изделий, состоящее из футерованной камеры и размещенных в ней муфелей с каналами для транспортирования изделий в потоке контролируемой атмосфеоы.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для термообработки длинномерных изделий, содержащее камеры нагрева и охлаждения с расположенными внутри трубчатыми муфелями, в которых транспортируются изделия в потоке контролируемой атмосферы, причем каждый муры, Муфели соединены в секции, в которых они соприкасаются участками наружной поверхности, Каждый муфель снабжен устройствами ввода и вывода изделий, причем эти устройства размещены вдоль торца каждой секции с чередованием. Устройство снабжено по крайней мере одним каналом для протока греющего теплоносителя, причем стенки канала образованы теплоизолирующим материалом и футерованной камерой.Теплоизолирующий материал заполняет рабочее пространство футерованной камеры между муфелями, В каждой паре соседних муфелей изделия движутся встречными потоками, направленная теплопередача между которыми через поверхность соприкосновения муфелей обеспечивает регене рацию теплоты охлаждаемых изделий, прошедших нагрев и выдержку. 9 ил. МС: фель снабжен устройствами ввода иизделий,Недостаток данных устройств зется в том, что теплота изделий, прошв процессе термообработки нагрев ижку, полностью теряется в окружсреду при последующем охлажденилий.Цель изобретения - повышениемичности работы установки.Поставленная цель достигаетсяв устройстве, содержащем футерокамеру и размещенные в ней парамуфели из теплопроводного материаналами для транспортирования изпотоке контролируемой атмосферы,каждый муфель снабжен устройствада и вывода иэделий, муфели соединены всекции, в которых каждый муфель соприкасается участками наружной поверхностине более чем с двумя муфелями, причемэти два муфеля не соприкасаются междусобой; вдоль торца каждой секции устройства ввода и вывода изделий размещены счередованием; устройство снабжено теплоиэолирующим матерь алом и по крайней мере одним каналом для протока греющеготеплоносителя, причем стенки канала образованы футерованной камерой и теплоиэолирующим материалом.Теплоизолирующий материал заполняет рабочее пространство футерованной камеры, не занятое секциями муфелей иканалами для протока греющего теплоносителя.На фиг.1 и 2 изображено устройство,продольный разрез; на фиг,2 - разрез А - Ана фиг,1; на фиг.З - разрез Б - Б на фиг,2;на фиг,4 - разрез В - В на фиг.З; на фиг.5 -температурный график термообработки изделий; на фиг.6- устройство с двумя парамиканалов для протока греющего теплоносителя, разрез; на фиг.7 - температурный график термообработки изделий, на фиг,8 -устройство с одним каналом для протокагреющего теплоносителя, разрез; на фиг.9 -температурный график термообработки изделий.Устройство состоит иэ футерованнойкамеры 1 с размещенными в ней секциямимуфелей 2, горелочными устройствами 3, каналами 4 и 5 для протока греющего теплоносителя (дымовых газов), причем стенкиканалов образованы футерованной камерой1 и теплоизолирующим материалом 6, Дляотвода отработавшего теплоносителя устройство снабжено дымозаборниками 7.Вдоль торца каждой секции муфелей размещены с чередованием устройства 8 ввода ивывода изделий,Для транспортирования длинномерныхизделий 9 и 10 муфели снабжены каналами11 и 12, Муфели соединены в секции, в которых каждый муфель 14 соприкасается участками наружной поверхности либо с двумямуфелями 13 и 15, причем муфели 13 и 15 несоприкасаются между собой (фиг.4), либо,если муфель размещен на границе секции,он соприкасается с одним муфелем. Такоесоединение муфелей в секции обеспечиваетзазор 16 между секциями (фиг.2).Устройство работает следующим образом,Во всех секциях по каналам 11 и 12каждой пары соседних муфелей 13 и 14транспортируют изделия 9 и 10 в противоположных направлениях. Направления движения изделий показаны стрелками на фиг.З, а также крестиками и точками на оси иэделий на фиг.4. В варианте устройства с одной парой каналов 4 и б для протока греб ющего теплоносителя (фиг,2) поток изделия9 транспортируют последовательно через зону К - от торца устройства до канала 4, через зону- в пределах канала 4, через зону М - между каналами 4 и 5, через зону 10 й- в пределах канала б, через зону Р-от каналаб до торца устройства. Поток изделий 10 транспортируют через указанные зоны в обратном направлении - от зоны Р к зоне К.Поток иэделий 9 в зоне К нагревается, 15 получая теплоту от встречного потока изделий 10 благодаря теплопередаче через поверхность соприкосновения муфелей и выполнению муфелей иэ теплопроводного материала; в зоне - нагревается до эадан ного диапазона температуры выдержки Т 1 -от теплоносителя, протекающего по каналу 4, в зоне М - выдерживается в диапазоне температуры выдержки в практически адиабатных условиях, обеспечиваемых тем, что 25 встречный поток изделий 10 имеет примерно такую же температуру, и поэтому тепло- обмен между соседними муфелями в секциях пренебрежимо мал, а также тем, что рабочее пространство между секциями в 30 данной зоне заполнено теплоизолирующимматериалом 6, в зоне й - дополнительно нагревается в пределах заданного диапазона температуры выдержки Т, при этом отвод теплоты от муфелей с потоком изделий 35 9 к муфелям с потоком более холодныхизделий 10 компенсируется подводом теплоты от греющего теплоносителя, протекающего по каналу 5; в зоне Р - охлаждается, отдавая теплоту встречному потоку изде лий 10.Поток изделий 10 подвергается такойже последовательности тепловых воздействий при его движении от зоны Р к зоне К.В пределах зон К и Р, примыкающих к 45 торцам футерованной камеры, ее рабочеепространство, не занятое секциями муфелей 2, заполнено теплоизолирующим материалом 6 частично (на высокотемпературных участках зон, фиг.1 и 2) или полно стью (фиг.6 и 8). В результате теплопередачачерез зазор 16 между соседними секциями подавляется термическим сопротивлением заполняющего этот зазор вещества: либо только твердого (теплоизолирующего мате риала 6), либо твердого в сочетании с газообразным.Так как муфели выполнены из теплопроводного материала и соединены в секции, обеспечивающие теплопередачу через поверхность соприкосновения муфелей, то изизделиями, относящимися к одному и томуже потоку, 10На фиг,5 показаны реализуемые в уст- . 15 20 делия при их транспортировании вводят в тепловой контакт, причем, благодаря высокому термическому сопротивлению между секциями в зонах К и Р, обеспечивают в плоскости, перпендикулярной направлению движения изделий, направленный теплообмен между изделиями встречных потоков с подавлением теплообмена между ройстве температурные графики термообработки для потока изделий 9 (а) и для потока изделий 10 (б) в случае, когда каналы 4 и 5 расположены равноудаленно от торцов устройства, а массовый расход и тепло- физические характеристики встречных потоков изделий одинаковы.Контролируемая атмосфера, двигающаяся по каналам для транспортирования изделий, не только препятствует окислению материала, но и является в заявляемом устройстве промежуточным теплоносителем между изделием, движущимся в канале муфеля, и внутренней поверхностью канала. Изменение скорости движения контролируемой атмосферы влияет на интенсивность теплопередачи между изделиями в каналах соседних муфелей, изменяя одновременно как скорость нагрева, так и скорость охлаждения изделий, Помимо этого, рост скорости движения защитной атмосферы обеспечивает в заявляемом устройстве снижение разности температур встречных потоков изделий на торцовых границах (в месте загрузки - выгрузки изделий), что при-. водит к увеличению глубины регенерации теплоты термообработанных изделий и, следовательно, к дополнительной экономии топлива,Движение контролируемой атмосферы может быть, как,вариант, организовано по замкнутому контуру, включающему каналы для транспортирования изделий.В варианте устройства с двумя парами каналов 4, 5, 17 и 18 для протока греющего теплоносителя (фиг.6) реализуется температурный график термообработки с двумя стадиями выдержки в заданных диапазонах температур Т 1 и Т 2 (фиг,7).В варианте устройства с одним каналом 19 для протока греющего теплоносителя (фиг.8) реализуется температурный график термообработки, состоящий из двух стадий - нагрева и охлаждения (фиг.9). 25 30 35 40 45 50 55 Размещение .теплоизолирующего материала во всем рабочем пространстве футерованной камеры, не занятом секциями муфелей и каналами для протока греющего теплоносителя, исключает радиационный и конвективный теплообмен между секциями муфелей, дополнительно усиливая направленность теплообмена между встречными потоками изделий и повышая степень регенерации. теплоты охлаждаемых изделий.Таким образом, заявляемое устройство обеспечивает реализацию различных видов термообработки: беэ выдержки, с одной или двумя стадиями выдержки, - с повышением экономичности процесса,Осуществляемая при этом глубокая регенерация теплоты термообработанных изделий не только обеспечивает энергосбережение, но и дает экологический эффект вследствие исключения расхода технологической воды на охлаждение изделий или уменьшения теплового загрязнения производственных помещений (по сравнению с охлаждением изделий на воздухе).Технико-экономическая эффективность заявляемого устройства по сравнению с колпаковыми или роликовыми проходными печами состоит в: снижении удельного расхода условного топлива на тонну металла от 90 - 150 до 6 - 7 кг/т (в 15 - 20 раз); исключении расхода воды на охлаждение элементов печи; снижении себестоимости термообработки металла от 29 до 10,6 руб./т. Формула изобретения Устройство для термообработки длин- номерных изделий, преимущественно стальных прутков, содержащее футерованную камеру и размещенные в ней муфели из теплопроводного материала с каналами для транспортирования изделий в потоке контролируемой атмосферы, а также устройства загрузки и выдачи изделий, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения экономичности, оно снабжено установленной в камере по обе стороны от центральной оси устройства между муфелями теплоизоляцией, в которой выполнен по меньшей мере один вертикальный канал для теплоносителя, муфели соединены в вертикальные секции, устройства загрузки и выдачи размещены с их чередованием вдоль торца каждой секции.1724706 ЩюеРиз.Я глроист Составитель Н. Асееедактор Л. Гратилло Техред М.Моргента евск орректо од, ул. Гагарина, 1 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. аказ 1151 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5