Способ утилизации защитного газа при термообработке металла в отделении колпаковых печей

 

Способ относится к утилизации защитного газа ,в частности, к использованию печного водорода, отходящего от колпаковых печей при высокотемпературном отжиге электротехнических сталей. Цель изобретения - экономия энергоресурсов. Нагрев последующей колпаковой печи начинают при достижении предыдущей печью, из которой отбирают отработанный водород, температуры 1050°С, что позволяет отбирать водород, не имеющий вредных примесей, и обеспечить повторное использование максимального количества водорода (расход водорода в процессе нагрева и выдержки максимальный) в течение всего периода нагрева последующей печи. Печной водород используется при нагреве последующей печи выше 1050°С и до 1200°С при выдержке 1200°С, а также при охлаждении вплоть до 250-150°С. При достижении температуры нагрева последующей печи 850°С начинают добавлять в нее свежий водород, поскольку предыдущая печь переходит на стадию охлаждения и снижения расхода свежего водорода. Компремирование отработанного водорода перед подачей в последующую печь до 60-150 кгс/м<SP POS="POST">2</SP> обеспечивает интенсивное перемешивание и сокращение времени цикла обработки и повышение ее качества. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН зи«н92ж

А1. ля }; . и

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4357029/23-02 (22) 22,10.87 (46) 07.07.89, Бюл. № 25 (71) Юго-Восточное производственнотехническое предприятие "ЮВЭнергочермет" (72) А,M.Айдинов, И.И,Чернявский, С.А.Митрофанов, В.А.Коханов, А.Т.Гриднев и В.А.Сергеев (53) 621,361.412 (088.8) (56) Эстрин Б,M. Производство и прп— менение контролируемых атмосфер.N, 1983, с, 265-267, Авторское свидетельство СССР

¹ 987345, кл. F 27 D 17/00, 1983, (54) СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ЗАЩИТНОГО ГАЗА

ПРИ ТЕРМООБРАБОТКЕ МЕТАЛЛА В ОТДЕЛЕНИИ КОЛПАКОВЫХ ПЕЧЕЙ (57) Способ относится к утилизации защитного газа, в частности к использованию печного водорода, отходящего от колпаковых печей при высокот .мпературном отжиге электротехнических сталей. Цель изобретения — экономия энергоресурсов. Нагрев последующей

Изобретение относится к способам утилизации защитного газа, в частности к использованию печного водорода, отходящего от колпаковых печей при высокотемпературном отжиге электротехнических сталей, и может быть при. менено в металлургической и машиностроительной промышленности, Цель изобретения — экономия энергоресурсов. (51) 4 Г 27 D 17/00 С 21 D 1/76

2 колпаковой печи на i, нэь"г при дсстикении предыдущей печью, иэ которой отбирают отработанный но (ород, те и(е" ратуры 1050 С, что псэв, - яет отбират., водород, не имекяций врепных t:ðèìåñåé, и обеспечить повторное использование максимального копи ества водорода (расход водорода н процессе нагрева и выдержки макси ьэ и ..нь1й) н течение всего периода нагрева последующей печи, Печной водород испольэустся при нагреве пос. те дующей печи выше

1050 С и до 1200 С, при выдержке

1200 С, а также при охлаждении вплоть

0 е до 250 — 150 С. При достижении температуры нагрева последующей печи

850 С начинают добавлять в нее свежий водород, поскольку предыдущая печь переходит на стадию охлаждения и снижения расхода свежего водорода, Компремирование отработанного водорода перед подачей в последующую печь до 60-150 кгс /м обеспечивает интенсивное перемешивание и сокращение времени цикла обработки и повышение ее качества ° 1 э.п.ф-пы, 1 ил, Нагрев последующей колпаковой печи начинают при достижении печью, иэ которой отбирают отработанный водород, температуры 1050" С. Это совмещение обеспечивает отбор печного водорода, не имеющего вредных примесей; использование максимального количества (л 60 м /ч) печного водорода, отбираемого иэ печи, в течение всего периода нагрева последующей

1492204 и. и1, г,., < течение максимально воз— можного времени (..40 ч), а следовательнэ, максимальную экономию энергорегур<ов в течение одного цикла тер5 мообработки, о

При нагреве печи ниже 1050 С отбираемый печной водород содержит вредные примеси (СО, СОо, Н О, СН ), образующиеся при разложении гидрата окиси магния и возгонке углеводородсодержащих компонентов, не удаленных с поверхности металла (полосы) при обе зжиривании. о

При нагреве печи выше 1050 С (до 15

1200 (;) и при охлаждении от 1200 С до 150 С отбираемый печной водород не г одержит вредных примесей и поэ— тому его можно повторно использовать лри нагреве стали в последующей кол- 20 паковой печи, Отсутствие вредных примесей в указанном интервале температур объясняется полным удалением из печного объема продуктов разложения гидрата 25 окиси магния и возгонкой углеводородов смазки, .

При температуре ниже 150 С металл не окисляется после распаковки печи и, следовательно, отпадает необходи- 3Q мость в использовании водорода в печи.

Эта температура является оптимальной для прекращения отбора и подачи водорода и обеспечивает сокращение цикла отжига и отсутствие окисления металла, Защитный газ в колпаковой печи, начиная с 1050 С и на период выдержки и охлаждения до 150 С, содержит 4р

100 об. Н при влажности, соответо ствующей точке росы (-20) -(-40) С.

Печной газ на выходе из такой же пео чи при нагреве до 1050 С содержит, об.7: СО 0„04 — 0,085; СО 0,05

0,65; СН 0,01 — 0,095; N< 0,1 — 1,0; влажность соответствует точке росы (+40) — (-ZO) С; Н вЂ” остальное до о, 100, По этому использование защитного газа (печного водорода), сбрасываемого из печи в интервале температур

1050-1200-150 С, для нагрева металла в последующей колпаковой лечи до

1200 С обеспечивает защиту поверхности металла от окисления, 1:омпремиравание печного водорода перед подачей в лсэследулщую печь в интервале давлений 60-150 кгс/м обеслечиээае r направленное движение газон в колпаковой печи, надежное контактирование водорода с термообI рабатываемым металлом и, тем самым, улучшает качество термообрабатываемого металла.

При давлении водорода, подаваемо-, го в печь, ниже 60 кгс/м движение газа в печи замедляется, что увеличивает расход защитного газа на печь и уменьшает производительность печи.

При давлении водорода, подаваемого в печь, выше 150 кгс/м нарушается герметичность уплотнений по периметру опорной части колпака, что приводит к утечке водорода из печи и необходимости увеличения его расхода на печь, к натеканию и подсосу кислорода воздуха во внутрь лечи, что вызывает окисление термообрабатываемого металла и образование взрывоопасной смеси внутри печи. е

Добавку свежего водорода к печному водороду, подаваемому в последующую колпаковую печь, производят при нагреве печи, начиная с температуры в ней 850 C,òàê как время нагрева о последующей печи до 850 С практически равно времени. нагрева печи, из которой отбирают печной водород от о

Э

1050 до 1200 С и выдержки при темо иературе 1200 С. При этом количество отбираемого печного водорода, подаваемого в последующую печь, составляет максимальное количество 60 м /ч для данного типа колпаковых печей.

В период, когда в печи, из которой отбирают печной водород, начинается охлаждение, количество отбираемого печного водорода резко сокращается, т,е. при охлаждении в печь подают 10-15 м /ч водорода. Поэтому, о начиная с 850 С, в последующую колпаковую печь для нагрева подают смесь газов, состоящую из 10-15 м /ч печного водорода и 50-45 м /ч свежего водорода.

Утилизация печного водорода обеспечит экономию энергоресурсов (электроэнергии, пара), материалов (катализатора, адсорбента, абсорбента, щелочей) и воды, необходимых для производства свежего газа.

На чертеже изображена схема для осуществления способа утилизации защитного газа.

На схеме обозначены две печи— лечь 1 (предыдущая) и печь 2 (после1492204

Последовательное использование тягодутьевого устройства и эжектора в стадии подачи добавочного свежего водорода позволяет использовать печной водород, и тем самым, позволяет подавать в колпаковую печь газовую

55 смесь, состоящую иэ печного и свежего водорода, подогретую до 150-200 С.

Твмпература газовой смеси опреде- . ляется по формуле дующая), которые снабжены общим коrIлектором 3 подвода свежего водорода.

Последний соединен с печью 1 трубопроводом 4, снабженным задвижкой 5, а с печью 2 — трубопроводом 6, снаб— же иным задвижкой 7, Печь 1 снабжена трубопроводом 8 для отвода водорода иэ объема печи у тановленным на нем регулирующим 10 клапаном 9 и задвижкой 10, а печь 2— трубопроводом 11 для отвода водорода из объема печи с установлеHHblM на нем регулирующим клапаном 12 и задвижкой 13.

Печь 1 соединена с печью 2 линией, включающей трубопровод 14 всасываний (который соединен с трубопроводом 8 между регулирующим клапаном

9 и задвижкой 10) с установленными на нем последовательно задвижками

15 и 16, холодильником 17, тягодутьевым устройством 18 и трубопроводом

19 нагнетания, который соединен с печью 2 двумя трубопроводами нагнетания, трубопроводом 20 с установленным на нем задвижкой 21 и трубопроводом 22, с установленными на нем последовательно задвижкой 23, эжектором 24, задвижкой 25.

Трубопровод 19 нагнетания соединен с трубопроводом 26 сбросной свечи и снабжен регулирующим клапаном

27. Эжектор 24 соединен с трубопроводом 14 всасывания между задвижками

15 и 16 трубопроводом 28 с установ35 ленным на нем задвижкой ?9 °

Коллектор 3 подвода свежего водорода соединен с трубопроводом 14 всасывания между задвижкой 16 и холодильником 17 трубопроводом 30 с установленной на нем задвижкой 31.

Тягодутьевое устройство 18 имеет байпасный трубопровод 32 с задвижкой

33, который соединяет трубопровод

19 нагнетания с трубопроводом 14 всасывания между задвижкой 16 и холодильником 17. ч, t 4 Vt1 т

+ где V V — соответственно объемы с свежего и печного водоо а Mç/, ° соответственно температуры свежего и печного а водорода, С.

Например, для Ч, = 50 м /ч, V

10 мз /ч, tñ,= 25оС, „= 800 С имеем t .м = 166 С.

Предлагаемый способ реализовали на двух колпаковых печах для высокотемпературного отжига рулонов электротехнической стали в атмосфере во дорода, установленных в листопрокатном цехе, Перед проведением экспериментальных исследований начало стадии нагрева последующей колпаковой печи 2 сово местили с температурой 1050 С колпаковой печи 1, из которой отбирали печной водород.

В первоначальный период на печах

1 и 2, предварительно продутых азотом, запорные устройства и клапаны закрыты, газодувка не работает.

В печь 1 после ее продувки азотом и включения электронагревателей (не показаны) из коллектора 3 через, трубопровод 4 и задвижку 5 подавали

60 м /ч свежего водорода.

По мере заполнения печи свежим водородом в ней повьппалось давление и после достижения 40 кгс/м включали в работу регулирующий клапан 9, который сбрасывал печной водород через трубопровод 8 и задвижку 10 на дожигание.

Перед достижением 1050 С включали электронагреватели печи 2, предварительно заполненной азотом, включали в работу тягодутьевое устройство 18, которое работало на себя через байпасный трубопровод 32, задвижку 33 и холодильник 17. Затем закрывали saдвижку 10, открывали задвижки 15 и

16, плавно прикрывали задвижку 33 и печной водород из печи 1 по трубопроводу 14 отбирали тягодутьевым устройством 18 и подавали с давлением

100 кгс/м по трубопроводу 19 на сбросовую свечу через регулирукщий клапан 27 на дожигание. о

После достиже ния 1050 С в печи 1 открывали задвижку 21, и печной водород из печи 1 по трубопроводу 20 с

Г) !!t ll. )<,г,:! );-! <, I гlt) ; ! (.f }) <,<гг(E, г 1 г<1 гг гг;- г - 1,. )- 1<.! (>!(;1)1!

:(.,! гт.! !) г >,)) .! r, : : :,.(г т)гт<г .г .,f L -"1 ,5 ! н,к!.: 1: Ttос 1< (<;" т!< «с ни<1 <70 к)>е /."т !. »(-. -}тт г< tt )Г:) г;г:; .,::It)": »tt) II IIJ71}I;)!T

1, r Гр-) fl:)

i!pl< .. >): б(! 1. / т:<е!)11<1f вс ц< tji<1f!;) ,,ri!;); t, » 1 < Jf(f}f 1 C)т» цнин В Г<ЕЧт г о в т . нп. 0 («(а (f1((I)«1 с C. = 0 )0 (, !

f Г;, т<Е 7}Е>)И 1< <;, -Tlf<(IIÂ15(ITP}I ! (<) (:}Ill I)эл(г. }()о;)1-:I(т) пе (, г

1 гг (,, 1

> !! !г . It li l

i>, > ." (> -: i ур(:) u 10 - ° ! "! !«г, г т j < !}3 П f!(. <)T РЯЭ0 jfO г,,,! :l;(,. <<Е,(it 1(Е (! ! !l!. !illÅ . .. < ll l:! !: г!3 (1<)СT C! >i г<, I >!I .I, tt <ггг));3<, .(г»!r 1 O«3(жС (O

1 >

К I },> I IIL }Н<)Г ri ВОдОрг)да, г) . 11)) ) Е «! .)! > I < г < (Г(а К ггг«)

i! 3>?!!! :I; lt . } )) !l, 1(1};р! п)алп

3})

I }31<: к!1 - I I; I () . (,»<г ггт(р,)J!

Il Ió i }.:»r !!: тj)г)й .Г})г;11 1,5 (tl Oà< .,! I(! г, b >.!>(L }. )Р» ) Чг Pt » р.:г >;тр! . 5<,,?,»! t,:ку > I, ) рубо1(P(tr?. }I I - т <)".;), !I !)О Гj)" (>О" лс (г 1(тр,! <3 (;т !!T 3 )тс<- К 1 Ор

t> «;OTÎPOÌ С»Ежнй»ОЦО})OJI Сft&(((H<) !IOH пе)11(11! 7 одородом печи ),;аслсь..;i! MIt(t1 O>I((lIC f.Op <)i (tdp Pз Tp) бOIIpO«3 OJJ 3 !г >„гс} - .. .) . !7(>С.-I

:."I< .е(г;3 )о)3 г ?."(((ерлтурой 1 50-200 С (50 М> / т С} С: Г() }3OtlО О;тЛ тЕМПЕрату, (г

:})ой 2 Г (! "l:7<;)лri ь с I 0 Г(/ ч 1(еч}}с)гг " t,:,<:)ri. (;3 тет(перл Г п<)й 1?00 ,C)

/()О Г ) !>:> "т;)Г)пя !.)оь !! }гг тт, (")5 1 (г\! )(сjiff,);! J(;!!! !<г t3 П! >IИ г !!OrlrT()1>«;11«<.1(5)! .ft «О К(-С; «l, 1 ПЕЧНЛя !

;iT>t:1еrg C I!O < бг),lс}tll: 1 TI!1(Iг i:" T;ll lг3 !IOI! 1 г<;) J) г );г(0 м /ч свеже!

3(>>1«ГР(),!tl. ° Цl!5) С(! 1 C НОС.I(fOÃI«JI <>JI 7>

<) ". « l;: l . )1 > i;l » > l . К . > 1 t 1 р у б O J! p o

Г> !т (во}т;«.в< жег о водорода к пе- ээ г:.г (1 (. ) т г) а б о Г Q. I I H o I (I! ) В 1 7<)()(it(3 „«ЗЬ!It rtf 1ПИ ТЯГ<. 1" г;»йс r}t<) 1>5, <лк;>ывали тад-! в)1,(():l!,, 1" и . 5 11,)ткр«7«1а«ти:3лдвтгжк г. !Г

,) Г}«1 t, и

=.чвог о»оперода 7) той. печи 2 осуществля«IH по тру11 через регу)1}!ру}лций клаацт)1(жку > (13 дожпгание. воцород, с тбираемый пз

ХоцЯЩЕйС Я В Э1 О ВРЕМЯ г i! (11(1 (), ), р, }г о,т у !

1 (2 и з!!(тн >и

tIP IИ t J<Л (<,!>1lнде)тия, lip(1 проведении . кс(tcp)T.!ента 7. течение 50 ч (до за«г(р}(}е»>!151 стадии ох(а>«(пения) сбраеы—

; лли по трубопровсду Я через j>ef.yJIJtj>(t»till!I(к.(лпан 3 и злцгпжку 10 на д< жпг ание (этот печной во;тород можно лт(1)«немого металла:I с окрлщенкс j>clc хода свежего водо.. »)л нг- 2780 м на печь за цикл

Г>00 ч), !

» р и у:(л и з о б р е т е н и я

1. ".посс)б i ти (!т )а(сии защ(ттно! î га)а при тер(оо6раб::гк металл» в от,,I< пении к1лпаковых пе (ей, включакщи)! г 6Ор ЗЛщнти<>ГО Гаэа ИЗ КОЛП1КОВОИ и -fit tl процессе обр,)ботки„подачу з(,ци гного газа в посл<)ду«стцую печь г!.тно цо(л»кой свежего защитнот (! } .} ) л, < т л и ч л ю шийся г л з а и л чи «(а н)т и ри температуре на гр е1 0 5 (С }: прод опж ают производить!

< (р- "еTII! )3ь(Г(ержк)т и охлаждения

О д;t(i(т! )(, } >(я температуры 250-150 С, ЗЛтЕМ С>т()ИРаЕМЬ(тт ЗЛЩптНЫй Гаэ КОМПг ремиру}от и с давлением (>0-150 кгс/м2 подают в послег,y }<)(öóþ колпаковую печь

О в пери<.п нагрева ее до 1200 С, а доб:)НКу СВЕжв(О ЗащИтНОГО ГаЗа В Эту к<.:„,«(>«)y!(> <(ечь начинают при доетижеО

rp"!перл; уры в печт! 850 С, причем

» к <честне с вежего защитного газа пепопьзуется водород, 2 ° (;!toe(6 по п. 1, о т л и ч а ю— и! }! и с я тем, что в стадии подачи д 6a««o нагретун) до 150-200 С. т " и, чт о, с кел ью повыше ни я э к он омичн; т », от б >р

1492204

Составитель К.Наумова

Техред М.Дидик Корректор О. КРавцова

Редактор А.Шишкина

Заказ 3863/43 Тирам 532 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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