Способ герметизации протяжной электропечи и протяжная электропечь

 

Изобретение касается непрерывной термообработки проката и может быть использовано в печах выпрямляющего отжига электротехнической полосы с электроизоляционным покрытием. Целью изобретения является повышение качества обрабатываемого металла, сокращение расхода защитного газа и снижение вредных выбросов в окружающее пространство. Способ герметизации печи заключается в задании избыточного давления газовой среды в камере сушки, равным 10-50% от величины избыточного давления защитного газа в камере нагрева, в подводе через входной печной проем в зону сущки воздуха в количестве 20-70% от количества защитного газа. V/ подаваемого в печь, и в отводе газовой смеси из средней части камеры сушки в циркуляционный контур в количестве 40- 60% от общего количества отведенной газовой смеси по длине камеры сушки. Печь включает камеру 3 сушки, камеру 4 нагрева , камеру 5 регулируемого охлаждения и камеру 6 нерегулируемого охлаждения. Герметизация печи достигается за счет оснащения ее концевыми 8 и промежуточным 12 коллекторами с щелевыми соплами 9 и 13 соотвественно, объединенными в общий циркуляционный контур. Концевые и промежуточный коллекторы соединены с выхлопным патрубком циркуляционного вентилятора , к входу которого подведены газоотводящие каналы 15 и основной газоотводящий канал 16. В камере 4 нагрева около промежуточного коллектора 12 расположен газоотбойник 17, отвода газа из циркуляционного контура производится через сбросный трубопровод 18. Для повыщения качества сущки основной отводящий газовый канал 16 размещен на расстоянии 0,3-0,7 длины камеры сущки от ее начала, а площадь его входного сечения составляет 40- 60% от суммарной площади отводящих каналов . Кроме того, входные кромки отводящих газовых каналов 15, 16 размещены на расстоянии 0,05-0,3 высоты печного пространства от поверхности нагревательных элементов 7 до оси печи. 2 с. и 2 з. п. ф-лы, 1 ил. 1U16 5 18 L / & сл ю со СП 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ соцИАлистических

РЕСПУБЛИК (su 4 F 27 В 9/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, g

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ I .., 14 1б 15 18 (21) 3915488/22-02 (22) 26.06.85 (46) 07.03.87. Бюл. № 9 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт металлургической теплотехники (72) Б. Г. Подольский, В. М. Кал га нов, А. Ф. Малец, А. Г. Коробов, В. M. Кавтрев, В. E. Рязанцев и С. Б. Фишман (53) 621.783.231 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 617668, кл. F 27 В 9/04, 1967.

Авторское свидетельство СССР № 945204, кл. С 21 D 9/56, 1980. (54) СПОСОБ ГЕРМЕТИЗАЦИИ ПРОТЯЖНОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ И ПРОТЯЖНАЯ

ЭЛЕКТРОПЕЧЬ (57) Изобретение касается непрерывной термообработки проката и может быть использовано в печах выпрямляющего отжига электротехнической полосы с электроизоляционным покрытием. Целью изобретения является повышение качества обрабатываемого металла, сокращение расхода защитного газа и снижение вредных выбросов в окружающее пространство. Способ герметизации печи заключается в задании избыточного давления газовой среды в камере сушки, равным 10 — 50% от величины избыточного давления защитного газа в камере нагрева, в подводе через входной печной проем в зону сушки воздуха в количестве

20 — 70% от количества защитного газа, „„SU„„1295180 A1 подаваемого в печь, и в отводе газовой смеси из средней части камеры сушки в циркуляционный контур в количестве 40—

60% от общего количества отведенной газовой смеси по длине камеры сушки. Печь включает камеру 3 сушки, камеру 4 нагрева, камеру 5 регулируемого охлаждения и камеру 6 нерегулируемого охлаждения.

Герметизация печи достигается за счет оснащения ее концевыми 8 и промежуточным

12 коллекторами с щелевыми соплами 9 и 13 соотвественно, объединенными в общий циркуляционный контур. Концевые и промежуточный коллекторы соединены с выхлопным патрубком циркуляционного вентилятора, к входу которого подведены газоотводящие каналы 15 и основной газоотводящий канал 16. В камере 4 нагрева около промежуточного коллектора 12 расположен газоотбойник 17, отвода газа из циркуляционного контура производится через сбросный трубопровод 18. Для повышения качества сушки основной отводящий газовый канал 16 размещен на расстоянии 0,3 — 0,7 длины камеры сушки от ее начала, а площадь его входного сечения составляет 40—

60% от суммарной площади отводящих каналов. Кроме того, входные кромки отводящих газовых каналов 15, 16 размещены на расстоянии 0,05 — 0,3 высоты печного пространства от поверхности нагревательных элементов 7 до оси печи. 2 с. и 2 з. и. ф-лы, 1 ил.

1295180

Изобретение относится к непрерывной термообработке проката и может быть исполь зовано в агрегатах выпрямляющего отжига элекгротехнической полосы с электроизоляционным покрытием, Цель изобретения -- повышение качест5 ва обрабатываемого металла, сокращение расхода защитного газа и снижение вредных выбросов в окружаюгцее пространство.

На чертеже схематически изображена предлагаемая печь. 10

Протяжная печь для непрерывной термообработки движущейся но роликам 1 полосы 2 содержит камеру 3 сушки электроизоляционного покрытия, камеру 4 нагрева, камеру 5 регулируемого охлаждения и ка>1еру 6 нерегулируемого охлаждения.

Нагрев печи осуществляется электронагревателями 7. На ее входном проеме уст

На границе камеры сушки и камеры нагрева размещен дополнительный коллектор 12 с промежуточным щелевым соплом 13. Концевые и дополнительный коллекторы соединены с выхлопным патрубком циркуляцлонного вентилятора 14, а к его входу 1и>две.1сны 1азоотводящие каналы 15 и основной газоотводяший канал 16. B камере нагрева около дополнительного коллектора расположен газоотбойник 17. Отвод газа из циркуля-ционного контура производится через сбросной трубопровод 18. Регулировка режима герметизации протяжной печи нроизводитс» дроссельными органами 19. На входе печи размещен входной тамбур 20 и пережим 2!.

Способ герметизации протяжной печи

35 и работа печи oc) í1åñònëÿê, T следующим образом.

Обрабатываемая полоса 2 с нанесен lbDI на нее жидким электроизоляционным покрытием через входной печной проем поступает в камеру 3 сушки электроизоляционного 1!окрытия. Далее полоса проходит камеру 4 нагрева, в которой происходит нагрев ее до

800 — 850 С и выдержка, при этом реализуется технологический процесс термообработки — вьшрямляющий отжиг. В камере

6 регулируемого охлаждения производится охлаждение полосы до 100 — -150 С. Б камеру нерегулируемого охлаждения через трубопровод 1! подается защитный газ, который противотоком движению обрабать.— ваемой полосы 2 следует через все техш>ло50 гические камеры протяжной печи, Камера 3 сушки электроизоляционного покрытия уплотняется со стороны входного проема и со стороны камеры 4 нагрева плоскими газовыми струями, выгекающими из ц1елевых сопел 9, установленных на концевых коллекторах 8, и из промежуточного 11 елевого сопла 13, размещенного на дополнительном коллекторе 12.

Давлсние газовой среды, т.е. избыточное давление газовой среды в печном пространстве, в камере сушки электроизоляционного покрытия устанавливается равным 10 — 50О от величины давления за.цитного газа в камере нагрева.

Давление газовой среды в камере сушки электроизоляционного покрытия; равное 10—

50Я or величины давления защитного газа в камере нагрева, выбрано из условий организации гарантированного перетока защитного газа из камеры нагрева в камеру сушки, исключающего проникновение токсичных продуктов, выделяющихся при сушке покрытий, в камеры нагрева и охлаждения. Снижение давления газовой среды в камере сушки электроизоляционного покрытия менее Оо от давления защитного газа в камере нагрева нецелесообразно, поскольку в данном случае увеличение перепада давления между камерой нагрева и камерой сушки вызывает повыц1 HHb!H переток газа из камеры нагрева в камеру сун1ки, что приводит к увеличению расхода защитного газа на агрегат, т.е, к ухудшению его технико-экономических показателей. Увеличение давления газовой среды в камере сушки более 50О4

01 ьеличины давления защитного газа в камере нагрева приводит к снижению перепада давлений между камерами нагрева и сушки ниже допустимого, прн этом могут возникнуть перетекания токсичных продуктов из камеры сушки 13 камеры нагрева и охлаждения за счет внутрипечных конвективных токов газа и а счет турбулентного газообмен;, между смежными камерами.

Газ к каждому коллектору подводится от напорного патрубка циркуляционного венгилятора 14, на который подается газовая среда, отведенная из рабочего пространства камеры сушки электроизоляционного покрытия 3 посредством рассредоточенных 1!о ее длине газоотводящих каналов 15 и основного газоотводяшего канала !6, размещенного на расстоянии 0,3 — -0,7 от длины камеры сушки.

Защитный газ из камеры 4 нагрева проходит через струйнук> завесу, вытекающую из промежуточного сопла 13, теряет свое давление и поступает в камеру 3 сушки электроизоляционного покрытия. Уплотняющие газовые струи, вытекающие из щелевых сопел

9, выполняя свои герметизирующие функции за счет эжекции, подсасывают окруж i!о1ций воздух и подают его и камеру 3 сушки электроизоляционного покрытия, при этом концентрация паров ортофосфорной кислоты над поверхностью полосы снижается и интенсивность процесса ушки возрастаеT.

Наличие гарантированного подсоса окру>ка1ощего воздуха в количестве 20 — 70Я от количества защитного I аза, подаваемого в печь, через входной проем в камеру сушки электроизоляционного покрытия совершенно исклк1чает вредные выбросы (пары ортофосфорной кислоты) в окружа1ощее простран1295180 ство из печи. Подвод воздуха в камеру сушки в количестве 20 — 70/> от расхода защитного газа, подаваемого в печь, определяется условиями разбавления газовой среды в камере сушки и отвода ее за пределы печи., При уменьшении количества подводимого в камеру сушки воздуха ниже 20Я от общего расхода защитного газа на печь концентрация паров воды и ортофосфорной кислоты над полосой увеличивается, что ухудшает интенсивность сушки покрытий и приводит к снижению производительности агрегата.

Увеличение количества воздуха подводимого в камеру сушки более 70Я от расхода защитного газа на печь приводит к повышенным теплопотерям со сбросным газом.

Эффективность газодинамического уплотнения входного проема печи увеличена за счет использования входного тамбура 20 и пережима 21. Газовая среда, находящаяся во внутреннем пространстве камеры 3 сушки электроизоляционного покрытия, состоит из защитного газа, воздуха и, выделяющихся в процессе сушки паров воды и ортофосфорной кислоты, отводится через циркуляционный контур за пределы печи через сбросной трубопровод 18. Отведенная из печного агрегата газовая среда может быть направлена на газоочистку и систему регенерации защитных свойств, после чего ее можно будет вновь подавать в печь.

Отвод газовой смеси от поверхности обрабатываемой полосы 2 в камере 3 сушки электроизоляционного покрытия производится рассредоточенно по всей длине камеры через газоотводящие каналы 15 (количество их может быть от четырех и более в зависимости от длины камеры) и основной газоотводящий канал 16, причем поперечный размер их равен ширине обрабатываемой полосы. Ввиду того, что основной газоотводящий канал 16 размещен на расстоянии

0,3 — 0,7 от длины камеры сушки, а площадь его входного сечения составляет 40 — 60Я от суммарной плошади отводящих каналов 15, достигнута равномерная канализация паров ортофосфорной кислоты от поверхности обрабатываемой полосы 2 за пределы камеры 3 сушки электроизоляционного покрытия. Это обеспечивает максимальную интенсивность процесса сушки покрытия.

Локальный отвод из средней части камеры сушки 40 — 60Я газовой смеси от ее общего отведенного количества выбран из условий максимального выделения паров ортофосфорной кислоты и влаги в средней части камеры сушки. Уменьшение локального отвода газовой смеси ниже 40@> от ее общего отведенного количества вызывает увеличение концентрации паров над полосой и снижение интенсивности процесса сушки в рассматриваемой зоне камеры сушки. Увеличение локального отвода газовой смеси выше 60О от ее общего отведенного количества нецелесообразно, поскольку в камере сушки воз5

55 никают интенсивные, организованные газовые потоки от границ камеры к ее середине, которые обдувают электронагреватели, при этом температура сбросного газа увеличи вается, что не экономично.

Размещение основного отводящего канала на расстоянии 0,3 — 0,7 от длины камеры сушки определено условиями максимальной канализации продуктов, выделяемых при сушке электроизоляционного покрытия, от поверхности обрабатываемой полосы. В соответствии с технологическим процессом сушки электроизоляционного покрытия, нанесенного на полосу интенсивное выделение паров ортофосфорной кислоты, начинается при температуре полосы 250 С и достигает своего максимального значения при нагреве полосы до 400 С, с дальнейшим увеличением температуры (до 500 С) интенсивность вы— деления ортофосфорной кислоты с поверхности полосы резко снижается. Максимальная температура полосы на выходе камеры сушки электроизоляционного покрытия составляет 550 — 600 С. Размещение основного отводящего канала на расстоянии 0,3 — 0,7 от длины камеры сушки соответствует наиболее интенсивному выделению паров ортофосфорной кислоты с поверхности обрабатываемой полосы; т.е. при температуре полосы 250 — 500 С. При размещении основного отводящего канала на расстоянии меньшим 0,3 от длины камеры сушки газовые потоки, насыщенные парами ортофосфорной кислоты, начинают перемещаться в низкотемпературной зоне слабого выделения кислотных паров, что ухудшает процесс сушки покрытия. При размещении основного отводящего канала на расстоянии большим

0,7 от длины камеры сушки также, как и в предыдущем случае, газовые потоки, насыщенные парами ортофосфорной кислоты, перемещаются в высокотемпературной зоне слабого выделения кислотных паров, при этом процесс сушки покрытия замедляется.

Выбор площади входного сечения основ ного отводящего канала в пределах 40 — 60О от суммарной площади отводящих каналов определяется условием равномерной канализации паров ортофосфорной кислоты по длине камеры сушки, уменьшение площади входного сечения основного отводящего канала ниже 40Я от суммарной площади отводящих каналов вызывает соответствующее уменьшение расхода отведенной газовой смеси, а это вызывает увеличение концентрации паров ортофосфорной кислоты над полосой и снижает интенсивность процесса сушки.

Увеличение площади входного сечения основного отводящего канала более 60Я от суммарной площади отводящих каналов приводит к соответствующему увеличению расхода отведенной газовой смеси из камеры сушки, что вызывает нежелательные орга1295180

55 низованные газовые потоки от границ камеры сушки к ее середине, которые обдувают электронагреватели, а это приводит к увеличению температуры сбросного газа и ухудшает термический КПД печи.

Размещение входных кромок всех газоотводяших каналов на расстоянии 0,05—

0,3 высоты печного пространства от поверхности нагревательных элементов 7 к оси печи дает возможность уменьшить контакт отводяшейся от поверхности обрабатываемой полосы газовой смеси с нагревательными элементами.

Размещение входных кромок отводящих каналов на расстоянии 0,05 — 0,3 высоты печного пространства от поверхности нагревательных элементов к оси печи определяется условиями возможно меньшего контакта нагревательных элементов с газовым потоком, отводяшимся на камеры сушки. Уменьшение расстояния от входных кромок отводящих каналов до поверхности нагревательных элементов менее 0,05 высоты печного пространства приводит к интенсивной обдувке поверхности нагревателей газовой смесью, при этом температура сбросного газа увеличивается с возрастанием теплопотерь. Увеличение расстояния от входных кромок отводящих каналов до поверхности нагревательных элементов более 0,3 высоты печного пространства нецелесообразно, поскольку в данном случае может иметь место механический контакт отводяших каналов с поверхностью обрабатываемой полосы, что не желательно.

При выполнении своих герметизируюших функций плоская газовая струя, вытекающая из промежуточного сопла 13, эжектирует зашитный газ камеры 4 нагрева и направляет его в камеру 3 сушки электроизоляционного покрытия, что затрудняет реализацию заданного газодинамического режима печи. Для предотврашения этого около дополнительного коллектора 12 установлен газоотбойник 17, а полость, расположенная между ними, соединена трубопроводом с выхлопным патрубком циркуляционного вентилятора 14. Газовая среда в количестве, необходимом для восполнения подсосов в плоскую завесу, вытекающую из промежуточного шелевого сопла 13, от циркуляционного вентилятора 14 подается в полость, заключенную между дополнительным коллектором 12 и газоотбойником 17, откуда вытекает в виде плоского течения с малой скоростью и эжектируется разделительной газовой завесой, препятствуя черезмерному поступлению защитного газа из камеры 4 нагрева в камеру 3 сушки электроизоляционного покрытия.

Пример. За счет отвода газовой смеси из циркуляционного контура через сбросной трубопровод 18 с помощью установленного на нем дроссельного органа 19 в рабочем пространстве камеры 3 сушки электроизоляционного покрытия создают давление га5

40 зовой среды, составляющее ЗОЯ от величины давления защитного газа в камере 4 нагрева. Одновременно через входной печной проем за счет эжекции газовых струй завесы, вытекающих из шелевых сопел 9, в рабочее пространство камеры 3 сушки электроизоляционного покрытия подается воздух в количестве 45@> от расхода зашитного газа, подводимого к печи. Из камеры 4 нагрева через газовую завесу, вытекающую из промежуточного шелевого сопла 13, за счет перепада давлений газа в камерах в камеру 3 сушки электроизоляционного покрытия поступает зашитный газ в количестве, равном расходу защитного газа на печь за исключением потерь через выходной газовый затвор 10 и неплотности камер нагрева и охлаждения.

Газовая среда, включающая защитный газ, воздух и выделившиеся в процессе сушки пары ортофосфорной кислоты и воды, за счет энергии циркуляционного вентилятора 14 отводят из камеры 3 сушки электроизоляционного покрытия, причем из средней ее части (на расстоянии 0,3 — 0,7 длины камеры от ее начала) отводят 50Я от обшего количества отведенной газовой смеси. Оставшееся количество газовой смеси равномерно отводят по длине камеры сушки электроизоляционного покрытия. Отвод газовой смеси из циркуляцонного контура в количестве равному расходу защитного газа, поступившему из камеры 4 нагрева в камеру 3 сушки электроизоляционного покрытия, выделившимся в процессе сушки парам воды и ортофосфорной кислоты, окружающего воздуха, подведенного через входной проем, производится за счет энергии газа, приводимого в движение циркуляционным вентилятором через сбросной трубопровод 18 за пределы агрегата.

Надежная индивидуальная газодинамическая герметизация камеры сушки электроизоляционного покрытия дает возможность снизить давление газовой среды в ее рабочем пространстве до уровня 10 — 50Я от величины давления зашитного газа в камере нагрева. Это дает возможность гарантированного перетока зашитного газа из камеры 4 нагрева в камеру 3 сушки электроизоляционного покрытия, исключающего проникновение паров ортофосфорной кислоты в камеру нагрева. Наличие паров кислоты в камере нагрева существенно ухудшает качество обрабатываемой полосы. Кроме того, понижение давления газовой среды в камере сушки электроизоляционного покрытия дает возможность значительно снизить токсичные выбросы в окружающее пространство через различные неплотности печного агрегата: места ввода электронагревателей, узлы уплотнения приводных роликов, неплотности в корпусе печи и т.д.

Изобретение позволяет за счет надежной герметизации камеры сушки электро1

7 изоляционного покрытия сократить общий расход защитного газа на весь печной агрегат. Благодаря заданным подсосам воздуха через входной проем в печное пространство и пониженному давлению газовой среды в камере сушки электроизоляционного покрытия практически полностью исключены выбросы в окружающее пространство токсичных продуктов, выделяемых при сушке покрытий. Отработанные сбросные газы могут быть направлены на газоочистку и систему регенерации. Ввиду того, что из камеры нагрева в камеру сушки электроизоляционного покрытия перетекает гарантированное количество защитного газа, возможность попадания ортофосфорной кислоты в камеру нагрева исключается, а это улучшает качество обрабатываемой полосы.

Использование изобретения обеспечивает за счет повышения герметичности печного пространства сокращение расхода защитного газа на агрегат на 20 — 30Я; за счет предотвращения поступления паров ортофосфорной кислоты из камеры сушки в камеру нагрева повысится качество обрабатываемой электротехнической полосы на 5—

10о. Кроме того, практически полностью ликвидированы выбросы токсичных веществ в окружающую среду, что существенно улучшает экологическую обстановку в помещении цеха.

Формула изобретения

1. Способ герметизации протяжной электропечи,.включающий организацию скоростного потока газовой среды на границе камер нагрева, сушки и охлаждения, отличающийся тем, что, с целью повышения качест295180 ва обрабатываемого металла, сокращения расхода защитного газа и снижения вредных выбросов, избыточное давление газовой среды в камере сушки устанавливают равным !Π— 50Я от величины избыточного давления защитного газа в камере нагрева, через входной печной проем в зону сушки подводят воздух в количестве 20 — 70Я от количества защитного газа, подаваемого в печь, а отвод газовой смеси из средней части ка1р меры сушки в циркуляционный контур производят в количестве 40 — 60Я от общего количества отведенной газовой смеси по длине камеры сушки.

2. Протяжная электропечь, включающая камеры сушки, нагрева, охлаждения, нагревательные элементы, уплотняюшие элементы, отличающаяся тем, что она снабжена концевыми и промежуточными коллекторами с щелевыми соплами, объединенными в общий циркуляционный контур, расположенными по длине камеры сушки отводящими газовыми каналами с основным каналом и газоотбойником, установленным в камере нагрева у промежуточного коллектора, при этом концевые коллекторы установлены при входе в камеру сушки, а промежуточный — на сты25 ке камер сушки и нагрева.

3. Печь по и. 2, отличающаяся тем, что входные кромки отводящих газовых каналов размещены на расстоянии 0,05 — 0,3 высоты печного пространства от поверхности нагревательных элементов к оси печи.

4. Печь по п. 2, отличающаяся тем, что основной отводящий газовый канал размещен на расстоянии 0,3 — 0,7 длины камеры сушки от ее начала, а площадь его входного сечения составляет 40 — 60 б от суммарной площади отводящих каналов.

Составитель Ю. Усатый

Редактор М. Бланар Техред И. Верес Корректор Т. Колб

Заказ 554/44 Тираж 544 Г1одписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! 13035, Москва, 7K — 35, Раугиская наб., д. 4, 5

Г1роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. !1роектная, 4