Способ утилизации защитного газа при термообработке металла в отделении колпаковых печей


C21D1/76 - Изменение физической структуры черных металлов; устройства общего назначения для термообработки черных или цветных металлов или сплавов; придание ковкости металлам путем обезуглероживания, отпуска или других видов обработки (цементация диффузионными способами C23C; поверхностная обработка металлов, включающая по крайней мере один процесс, предусмотренный в классе C23, и по крайней мере другой процесс, охватываемый этим подклассом, C23F 17/00; однонаправленное отвердевание эвтектики или однонаправленное разделение эвтектик C30B)

 

Изобретение относится к утилизации защитного газа, в частности к использованию печного водорода, отходящего от колпаковых печей при высокотемпературном отжиге электротехнической стали. Способ включает отбор защитного газа из колпаковой печи в период высокотемпературной выдержки, подачу отработанного защитного газа в другую печь (или другие печи) в период ее охлаждения с давлением, равным давлению исходного защитного газа перед подачей его в печь. Объем подаваемого отработанного защитного газа превышает в определенном соотношении объем исходной защитной атмосферы, подаваемой в период охлаждения. Отбор газа на утилизацию осуществляют на сбросе отработанного защитного газа после холодильника печи. Способ сокращает цикл высокотемпературного отжига в среднем на 16 ч и расход свежей защитной атмосферы, расход энергоресурсов на производство свежей защитной атмосферы и улучшает качество поверхности термообрабатываемой стали. 1 ил.

Изобретение относится к утилизации защитного газа, в частности к использованию печного водорода, отходящего от колпаковых печей при высокотемпературном отжиге электротехнической стали.

Известен способ отжига электротехнических сталей в колпаковых печах в атмосфере защитного газа, по которому защитный газ после прохождения через колпаковую печь или сбрасывается в воздушный бассейн, или сжигается на свече (Эстрин Б.М. Производство и применение контролируемых атмосфер. -М.: Металлургия, 1973, с. 150-155).

Недостатком этого способа является потеря защитного газа, производство которого требует значительных энергозатрат с использованием дорогостоящего и сложного технологического оборудования. Это приводит к повышенному расходу энергоресурсов и сложности процесса.

Наиболее близким к изобретению является способ утилизации защитного газа, включающий использование водородной атмосферы после отжига в колпаковых печах. Водородную атмосферу отбирают из колпаковых печей при нагреве от 800 до 1200oC и снижении температуры до 200oC, затем очищают, смешивают с высокочистым азотом и подают в другую печь (авт.св. N 987345, СССР, МКИ F 27 D 17/00, 1983).

Недостатки способа: Выполнение процесса требует сложного и дорогостоящего оборудования для очистки водорода от вредных примесей (O2, CO2 и H2O) и значительных расходов электроэнергии и материалов.

Кроме того, в интервале температур от 0o до 1050oC в утилизируемом печном водороде содержатся вредные примеси, например CO и CH4, от которых также необходима очистка, не предусмотренная в данном способе, и которая также требует значительных энергозатрат.

Данный способ не предусматривает сокращения цикла отжига стали, следовательно, это не обеспечивает экономии свежего (исходного) защитного газа.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в способе утилизации защитного газа при термообработке металла в отделении колпаковых печей, включающем отбор защитного газа из колпаковой печи в процессе термообработки, подачу отработанного защитного газа в другую печь и сброс части отработанного защитного газа, согласно изобретению отбор отработанного защитного газа начинают в период высокотемпературной выдержки и подают в другую печь (или другие печи) в период ее охлаждения с давлением равным давлению исходного защитного газа перед подачей его в печь, а объем подаваемого отработанного защитного газа превышает в 1,5 - 3 раза объем исходной защитной атмосферы, подаваемой в период охлаждения, причем отбор на утилизацию осуществляют на сбросе отработанного защитного газа после холодильника печи.

Отбор отработанного защитного газа на утилизацию в период высокотемпературной выдержки позволяет использовать отработанный защитный газ без очистки его от примесей, т.к. при температуре выше 1100oC в защитной атмосфере отсутствуют вредные примеси CO2, CO и CH4.

Полная замена свежей защитной атмосферы в период охлаждения на отработанную в периоде высокотемпературной выдержки позволяет снизить расход свежей атмосферы в отделении колпаковых печей и, в результате, - расход энергоресурсов на производство свежей атмосферы.

Печная водородная атмосфера, взятая из колпаковой печи в период высокотемпературной выдержки на стадии рафинирования металла (очистка от примесей) от температуры 1100oC до конца высокотемпературной выдержки, состоит из (об. %): N2 - До 0,4 H2O - До 0,5 (т.т.р. 2oC) H2 - Остальное до 100 При использовании этой атмосферы в качестве свежего водорода в период охлаждения состав атмосферы в объеме печи равен (об.%): N2 - До 0,5 H2O - До 0,6 (т.т.р. 0oC) H2 - Остальное до 100 Вышеуказанные составляющие печной защитной атмосферы при их повторном использовании не влияют отрицательно на магнитные свойства стали, а, наоборот, способствуют улучшению качества поверхности и уменьшению возможности цементации электротехнической стали.

Увеличение количества N2 до 0,5% не влияет на качество охлаждения садки.

Увеличение количества влаги H2O до 0,6% (т.т.р. 0oC) положительно влияет на процессы, протекающие во время охлаждения, и доокисляет восстановленный кремний в периоде высокотемпературной выдержки. Это, в конечном итоге, улучшит качество поверхности термообрабатываемой стали.

Кроме того, применение отработанной защитной атмосферы с повышенной влажностью исключает применение специальных увлажнителей, что полностью исключит цементацию или науглероживание отжигаемого металла, которые отрицательно влияют на качество металла при сухой атмосфере печи.

Подача отработанного защитного газа в другую печь (или другие печи) в период ее охлаждения с давлением, равным давлению исходной защитной атмосферы, позволяет осуществить процесс охлаждения без нарушения рециркуляции газа в печи и не допустить дополнительных подсосов воздуха в печь, кроме того, это обеспечивает получение заданной термообрабатываемой стали и ускорение процесса охлаждения.

Уменьшение объема подаваемого отработанного защитного газа менее 1,5 объема исходной защитной атмосферы, подаваемой в период охлаждения, не дает возможности существенного сокращения процесса охлаждения и цикла термообработки в целом.

Превышение объема более чем в три раза может нарушить технологический регламент термообработки стали (превышение скорости охлаждения), что приведет к ухудшению ее качества.

Место отбора утилизируемого защитного газа на сбросе после холодильника печи обеспечивает необходимую температуру отбираемого газа (до 48oC) и, тем самым, позволяет сократить время охлаждения печи в среднем на 16 часов и процесс охлаждения в целом.

Таким образом, технический результат от применения заявляемого способа состоит в сокращении цикла охлаждения и процесса высокотемпературного отжига в целом и, следовательно, в экономии расхода энергоресурсов, т.к. в определенное время (30 - 60 часов) происходит полное прекращение подачи свежей атмосферы и замена ее на отработанную.

Кроме того, снижается расход энергоресурсов на производство свежей атмосферы и улучшается качество поверхности термообрабатываемой стали.

Заявляемый способ применим в отделении колпаковых печей с количеством от 2-х до 12-ти печей и более.

На чертеже изображена циклограмма работы 4-х колпаковых печей отжига электротехнической стали.

Пример осуществления способа.

На циклограмме (см. чертеж) изображена работа 4-х печей, каждая из которых находится в определенном периоде термической обработки.

Из циклограммы видно, что на отрезке времени 0 - 20 ч печь 3 находится в периоде выдержки, а печь 2 - в периоде охлаждения.

Из печи 3 начинают отбор отработанного защитного газа в количестве 60 м3/ч и подают в печь 2 с давлением, равным давлению исходного защитного газа перед подачей его в печь. Отбор отработанного газа осуществляют на сбросе из печи 3 после холодильника печи, т.е. температура подаваемого в печь 2 на утилизацию защитного газа составляет до 48oC. Период выдержки составляет 30 часов, а период охлаждения - 89 часов, т.е. в течение 30 часов в периоде охлаждения подается отработанный защитный газ и прекращается подача исходной свежей атмосферы.

Печь 1 входит в период высокотемпературной выдержки через 60 часов после начала работы. Отбираемую отработанную атмосферу из печи 1 подают в печь 3 в течение всего периода высокотемпературной выдержки (30 часов), а затем в печь 3 подают отработанную защитную атмосферу из печи 4, которая в это время переходит в период высокотемпературной выдержки, т.е. в печь 3 отработанный защитный газ поступает в течение 60 часов в количестве 30 м3/ч, а подача свежей защитной атмосферы в печь 3 прекращена.

Кроме того, из печи 4 одновременно подают отработанный защитный газ в печь 1, которая также находится в периоде охлаждения, в количестве 30 м3/ч в течение 30 часов.

Из печи 2 в период ее высокотемпературной выдержки подают отработанный газ в печи 1 и 4.

Таким образом, в периоды охлаждения печей подается отработанный защитный газ в количестве 45 м3/ч [(1,5 - 3,0)15=22,5 - 45]
печь 1 - 60 часов за один период;
печь 2 - 30 часов за один период;
печь 3 - 60 часов за один период;
печь 4 - 30 часов за один период.

Таким образом, подача отработанного защитного газа в периоды охлаждения колпаковых печей сокращает цикл высокотемпературного отжига в среднем на 16 часов, в результате чего сокращается расход свежей защитной атмосферы и, следовательно, достигается снижение расхода энергоресурсов на производство свежей защитной атмосферы, кроме того, использование способа улучшит качество поверхности термообрабатываемой электротехнической стали.


Формула изобретения

Способ утилизации защитного газа при термообработке металла в отделении колпаковых печей, включающий отбор защитного газа из колпаковой печи в процессе термообработки, подачу отработанного защитного газа в другую печь и сброс части отработанного защитного газа на свечу, отличающийся тем, что отбор отработанного защитного газа начинают в период высокотемпературной выдержки и подают в другую печь или другие печи в период ее охлаждения с давлением, равным давлению исходного защитного газа перед подачей его в печь, а объем подаваемого отработанного защитного газа превышает в 1,5 - 3 раза объем исходной защитной атмосферы, подаваемой в период охлаждения, причем отбор на утилизацию осуществляют на сбросе отработанного защитного газа после холодильника печи.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к печам для нагрева металла перед прокаткой, в частности, непрерывнолитых слитков

Изобретение относится к устройствам котла-утилизатора отходящего тепла горячих газов печи для плавления материала во взвешенном слое, в частности, плавильной печи с псевдоожиженным слоем

Изобретение относится к металлургии, а более точно, к способу и устройству для удаления отходящих газов из дуговой электропечи и к дуговой электропечи

Изобретение относится к металлургии, химической промышленности, тепло- и электроэнергетике и может быть использовано для утилизации тепла химических процессов, ведущихся с отводом горячих газов из реактора

Изобретение относится к вентиляции и может быть использовано для улавливания загрязненных конвективных потоков от открытых загрузочных проемов, в частности, дуговых сталеплавильных печей

Изобретение относится к электрическим установкам, в частности к электротермическому оборудованию для получения особо чистых порошков окислов металлов из порошкообразного, жидкого и гранулированного сырья

Изобретение относится к оборудованию для термической обработки металлов и сплавов и может быть использовано преимущественно для рекристаллизационного и сфероидизирующего отжига, а также закалки калиброванной стали из межкритического интервала температур (МКИ), используемой при изготовлении высокопрочных крепежных изделий методом холодной объемной штамповки (ХОШ) без завершающей термической обработки

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к способам получения холоднокатаной электротехнической изотропной стали

Изобретение относится к термической обработке материалов

Изобретение относится к удалению старых красок, в частности к термическим методам удаления лакокрасочных покрытий с поверхности деталей

Изобретение относится к удалению старых красок, в частности к термическим методам удаления лакокрасочных покрытий с поверхности деталей

Изобретение относится к технологии поверхностной термической обработки конструктивных сплавов и изделий из них концентрированными потоками энергии и может быть использовано в различных отраслях машиностроения для повышения коррозионной стойкости и износостойкости деталей машин, изготовленных преимущественно из нержавеющих сталей и алюминиевых сплавов

Изобретение относится к режущим инструментам и к термической обработке режущей части режущего инструмента импульсным электронным пучком и может быть использовано при изготовлении режущих инструментов, применяемых в пищевой, деревообрабатывающей и других отраслях промышленности

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству анизотропной электротехнической стали с электроизоляционным покрытием

Изобретение относится к области термической обработки, а именно к устройствам для закалки стальных деталей в электролите, и может быть использовано при закалке зубьев дисковых пил холодной резки труб и гнутого профильного проката

Изобретение относится к машиностроению и ремонту машин, в частности к восстановлению поршневых пальцев двигателей внутреннего сгорания из цементируемых марок стали

Изобретение относится к области термообработки и может быть использовано для промежуточной или окончательной термической обработки листопрокатных рабочих и опорных валков из хромомолибденованадиевых сталей

Изобретение относится к утилизации защитного газа, в частности к использованию печного водорода, отходящего от колпаковых печей при высокотемпературном отжиге электротехнической стали

Наверх