Способ конвективного охлаждения труб и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к термообработке труб в защитной газовой среде и может быть использовано в различных агрегатах непрерывного действия для термической обработки труб, прутков и сортового металла. Целью изобретения является улучшение качества обработки путем повышения равномерности охлаждения. Для этого на поверхность движущегося пакета труб подают серию плоских струйных потоков охлажденного газа с направлением его в плоскости потоков под углом 45-70°с к вертикальной плоскости, проходящей через направление движения труб, при этом, углы подачи газа в смежных потоках равны по абсолютной величине и имеют противоположные знаки. Устройство для охлаждения труб содержит газоплотный корпус, рольганг, циркуляционный вентилятор, холодильник, напорные короба с щелевыми соплами. Внутри каждого щелевого сопла размещены направляющие перегородки под углом 20÷45° к плоскости поперечного сечения сопла с расстоянием между перегородками, составляющим 2÷5 ширины выходной щели сопла, а высота щелевого сопла составляет не менее 10 кратной ширины выходной его щели. 2 с.п. ф-лы, 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 цп С 21 D 9/00

Е с „" -:Д„"-4; Д

Й:,"! :М

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4236141/23-02 (22) 24.04.87 (46) 23.04.89. Бюл. ¹ 15 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт металлургической теплотехники (72) Б.Г.Подольский, А.Ф.Малец, В.М.Калганов, В.Н.Владимиров, Э.М.Ратнер, P.М.Толстиков, Г.В.Араптанов и Я.Л.Чертин (53) 621.784.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹- 761568, кл. С 21 D 9/08, .1980.

Авторское свидетельство СССР № 553939, кл. С 21 Р 9/00, 1976 °

Заявка ФРГ № 2601658, кл. С 21 D 1/74, 1977.

Заявка Японии ¹ 59-29643, кл. С 21 D 1/00, 1984. (54) СПОСОБ КОНВЕКТИВНОГО ОХЛАЛЩЕНИЯ

ТРУБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВ

ЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к термообработке труб в защитной газовой среде и может быть использовано в различных агрегатах непрерывного дейИзобретение относится к термообработке труб в защитной газовой ñðåде и может быть использовано в различных агрегатах непрерывного действия для термической и термохимической обработки труб, прутков и сорта . ваго металла . (l9)SU(11) 4 4 ),74 ствия для термической обработки труб, прутков и сортсвага металла. Целью изобретения является улучшение качества обработки путем повышения равномерности охлаждения, Для этого на поверхность движущегося пакета труб подают серию плоских струйных потоков охлажденного газа с направлением его в плоскости патсков под о углом 45-70 к вертикальной плоскости, проходящей через направление движения труб, при этом углы подачи газа в смежных патаках равны па абсолютной величине и имеют противоположные знаки. Устройства для охлаждения труб содержит газоплатный корпус ральгRHI > цыр1 .„ ля? ланныи вентилятор, холодильник. напорные короба с щелевыми соплами. Внутри каждого щелевого сопла размещены направляющие перегородки под углом о

20-45 к плоскости поперечного сечения сопла с расстоянием между перегородками, составляющим 2-5 ширины выходной щели сопла, а высота щелевага сопла составляет не менее

10-кратной ширины выхапнай ега щели. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Целью изобретения является улучшение качества обработки путем повьппения равномерности охлаждения.

На фиг. 1 изображено устройство, продольный разрез, на фиг. 2 — то же, поперечный разрез; на фиг.3— вид на участок щелеваго сопла и эле1474174

1О

15 мент пакета труб с изображением направления движения газовых потоков в поперечном сеч .нии устройства.

Устройство конвективного охлаждения труб 1, движущихся по роликам

2, установлено на термической печи за камерой 3 радиационного охлаждения.По обе стороны от обрабатываемых, труб размещены напорные короба 4, на которых установлены наклонные щелевые сопла 5 с направляющими перегородками 6, Направляющие перегородки установлены по всей высоте сопел с шагом, равным 2-5 ширинам выходной щели сопла, и под углом 20-45 к йпоскости поперечного сечения сопла.

Углы установки перегородок равны по абсолютной величине и противоположны по направлению. На боковой стенке устройства расположены газообразные окна 7, которые через отсасывающий короб 8 соединены отводящим патрубком 9 со всосом циркуляционного вентилятора 10. Верхний и нижний напорные короба соединены между собой перепускным трубопроводом 11 и через холодильник 12 присоединены к выхлопному натрубку циркуляционного вентилятора.

Способ ковективного охлаждения труб в проходной термической печи в предлагаемом устройстве осуществляется следующим образом.

Пакет обрабатываемых труб 1, двигаясь по роликам 2, из камеры радиационного нагрева поступает в устройство конвективного охлаждения, в котором за счет конвективного теплообмена производится отвод тепла от обрабатываемого металла. Нагретый от обрабатываемых труб защитный газ из зоны следования металла отбирается через гаэоотводящие окна 7, отсасывающий короб 8 и отводящий патрубок 9 и за счет энергии циркуляционного вентилятора 10 пропускается через холодильник 12, в котором происходит охлаждение газового потока с отводом тепла охлаждающей водой. Далее холодный защитный газ поступает в верхний и нижний напорные короба 4, соединенные между собой перепускным трубопроводом. Из напорных коробов 4 охлажденный защитный газ поступает в щелевые соп-. ла 5:, в которых происходит формирование плоского струйного потока, 20

55 атакующего обрабатываемые трубы 1.

Ввиду того, что щелевые сопла 5 установлены под углом 60-90 к плоскости следования труб в продольном сечении печи, угол атаки газового потока обрабатываемых труб в продольном сечении также составляет 60-90

Поступающий в щелевые сопла 5 защитный гаэ посредством направляющих перегородок 6 внутри самого сопла изменяет свое направление по отношению плоскости поперечного сечения сопла на угол 20-45, а при выходе из щелевого сопла струйный поток защитного газа атакует обрабатываемые трубы под углом 45-70, в плоскости .поперечного сечения печи.

Таким образом, благодаря предлагаемому техническому решению производится дополнительное отклонение газового потока в плоскости поперечного сечения печи, в результате чего максимальное значение скорости потока при его атаке обрабатываемого металла смещается с вершины цилиндрического выступа пакета труб в образованные между ними впадины, при этом ликвидируются застойные зоны.

Выравнивание скорости потока определяет более постоянные значения локального коэффициента теплоотдачи по периметру обрабатываемых труб, а следовательно, достигается и большая степень равномерности их охлаждения.

Для повышения равномерности охлаждения по периметру труб углы атаки холодного защитного газа в соседних струйных течениях в плоскосттг поперечного сечения печи имеют противоположные знаки. В данном случае каждая труба, входящая в пакет, со стороны натекания струйного потока подвергается обдувке по мере своего движения под углами атаки, имеющими поочередно противопложные знаки в плоскости поперечного сечения печи.

Чередование знаков угла атаки потока достигается благодаря тому, что в каждом соседнем щелевом сопле направляющие перегородки установлены под углами с противоположным знаком.

Например, в одном щелевом сопле направляющие перегородки установлены под углом 20-45 к плоскости попе речного сечения сопла, в соседних щелевых соплах эти же направляющие перегородки установлены под углом

5 1 (-20) — (-45) к площади поперечного сечения щелевого сопла.

Общепринятый наклон сопел под о углом 60-90 к плоскости следования труб в продольном сечении печи, а следовательно, и угол атаки потоком о пакета труб 60-90 в этом же сечении необходимы для организации стабильного течения газовой среды после выполнения своих функций по охлаждению металла, при этом создаются условия для беспрепятственной канализации отработанного газа через газоотводящие окна 7.

В предлагаемом устройстве струйный поток охлажденного защитного газа фактически натекает на пакет обрабатываемых труб под двумя углами атаки: в плоскости продольного сечео ния 60-90, и в плоскости поперечноо го сечения печи — 45-70, при этом плоский газовый поток по ширине печи остается неразрывным.

Нагреваясь за счет отданного ме таллом тепла, защитный газ через газоотводящие окна 7, отсасывающий короб 8 и отводящий патрубок 9 поступает на всос циркуляционного вентилятора 10, а затем этот газ отдает свое тепло в холодильнике 12 и вновь поступает в напорные короба 4.

Предлагаемые способ и устройство позволяют осуществить достаточно высокую степень равномерности охлаждения обрабатываемых труб в проходных печах, что дает воэможность соблюдения заданных технологических режимов термообработки, обеспечивающих равномерность механических характеристик металла по периметру трубы.

Кроме того, при неравномерном охлаждении металла в печи возможна дефор-. мация труб по длине, т.е. необходимы дальнейшие работы по выравниванию труб.

474174 6

Формула и зобрете ния

1. Способ конвективного охлаждения труб, включающий обдувку движущегося пакета труб потоком холодного защитного газа, о т л и ч а ю щ и йс я тем,что, с целью улучшения качества обработки путем повышения

10 равномерности охлаждения, на поверхность пакета труб подают серии плосо ких потоков газа под углом 45-70 к вертикальной плоскости, проходящей через направление движения труб, 16 при этом углы подачи rasa в смежных потоках по абсолютной величине равны и имеют противоположные знаки.

2 ° Устройство для конвективного

20 охлаждения труб, содержащее газоплотный корпус с размещенными в нем роликами рольганга, напорные короба с щелевыми соплами, установленными под углом к плоскости размещения

25 роликов, и вентилятор, нагнетательный патрубок которого соединен с напорными коробами газопроводом, и холодильник, установленный на газо" проводе, о т л и ч а ю щ е е с я д0 тем, что оно снабжено направляющими .перегородками, установленными внутри каждого щелевого сопла по всей его высоте с шагом, составляющим

2-5 ширины выходной щели сопла под углом 20-45 к вертикальной плоскос35 ти поперечного сечения сопла, при этом углы установки перегородки в смежных соплах равны по абсолютной величине .и противоположны по нап40 равлению

3. Устройство по и. 1, о т л и " ч а ю щ е е с я тем, что высота щелевого сопла составляет не менее десятикратной ширины выходной его щели °

1474174

Фиа1 (Х

Составитель Г.Максименко

Техред А.Кравчук Корректор А.Обручар Редактор Н. Гунько

Заказ 1840/23 Тираж 530 Подписное

ВНИИПИ Гасударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35; Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина,101