Конвейерная печь для термообработки углеродных изделий

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсннх

Соцнвлистнчесннх

Республик (iq 996828 (И) М. Кл.з (61)Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 110680 (21) 2942132/29-33 с присоединением заявки Йо

27 В 9/24

Государственный комитет

СССР.но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

t$3} УДК 666 ° 3.

° 041(088.8) Опубликовано 150283. Бюллетень Йо б

Дата опубликования описания 150283 (72) Авторы изобретения

И ° È. Циркин, A ° Â. Демин, К,А, Косинский

Б.В. Комаров и С. Р.. Сурков (71) Заявитель (54) КОНВЕЙЕРНАЯ ПфЧЬ ДЛЯ РЕРМООБРАБОТКИ

УГЛЕРОДНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к химической технологии, в частности к элект ропечам для термообработки угле- . родных изделий.

Известна туннельная конвейерная печь сопротивления для термообработки мелкофасонных углеродных изделий, содержащая основание, установлен- . ный на нем кожух с теплоизоляцией,охлаждаемые токоподводы, размещенные

:иа торцах кожуха, трубчатый нагреватель из углеродного материала, концы которого соединены с Фокоподводами, две конвейерные ленты из углеродсодержащего волокнистого материала, одна из которых служит для размещения и транспортировки термообрабатываемых изделий, а вторая — защитным экраном, ьатяжные роликовые устройства для установки лент, размещенные на основании, и приводы лент, соединенные с натях:н.лми роликовыми устройствами (1 ).

Недостатками данной печи являются сравнительно низкое качество готовых изделий, связанное с малой длительностью нахождения при высокой температуре из-за сравнительно малой длины нагревателя и с окислением иэделий из-за отсутствия специальных защитных мер, невысокий срок безостановочной эксплуатации, связанный с прогибом нагревателя нз-эа ползучести при высоких температурах, и сравнительно низкая производительность, связанная со сравнительно малой длиной нагревателя.

Наиболее близкой к предлагаемой пб щ технической сущности и достигаемому результату является конвейерная печь, содержащая теплоиэолированный корпус, охлаждаемые токоподводы, трубчатый нагреватель иэ углеродного материала, смонтированный на опорах, конвейер 5.ные ленты из углеродсодержащего ма,териала, натяжные роликовые устройст- ва для лейт, соединенные с приводом (2).

Недостатком этого устройства является низкое качество изделий иэ за неравномерного температурного поля как в слое заготовок, так и в каждой заготовке, что связано с более высокой тенлопроводностью углеродной ткани, чем теплопроводность заготовок.

Целью изобретения является повышение производительности, срока безостановочной эксплуатации и качества, готовых издели .

996828

Указанная цель достигается тем, что в конвейерной печи для термообработки углеродных изделий, содержаВЩ» щей теплоизолированный корпус, охлаждаемые токопроводы, трубчатый нагре- 5 ватель из углеродистого материала, смонтированный на опорах, конвейерные ленты из углеродсодержащего мате;:риала, натяжные роликовые устройст ва для лент, соединенные с приводом, 10 опоры размещены по длине нагревателя в отношении. 1:8:1 до 1:20г1, при этом концы опор в месте контакта с нагревателем выполнены меньшего поперечного сечения с отношением ширины сечения к длине нагревателя от 1:10.как горизонтальное положение нагре О вателя вызвало ползучесть при-изгибе, Туннельная конвейерная печь дня термообработки мелкофасонных углеводородных изделий содержит основание

1, установленный на нем кожух 2 с теплоизоляцией 3 иэ шамотного кирпича и гранулированной сажи, охлаждаемые токоподводы 4, размещенные на торцах кожуха 2, трубчатый нагрева- 35 тель 5 иэ углеродного материала, концы которого соединены с токоподводами 4, две конвейерные ленты б и 7 из углеродсодержащего материала;нижняя из которых (лента б) служит для размещения и транспортировки термообработки термообрабатываемых иэделий, верхняя (лента 7) — защитным экраном, натяжные роликовые устройства 8-11, размещенные на основании

1, привод лент б и 7, соединенный с натяжными роликовыми устройствами и две опоры для нагревателя 12 и 13, делящие его длину в отношении 1:10:1 до 1:20:1, одни концы которых установлены на кожухе 2, а вторые концы, на которые опирается нагреватель 5, выполнены меньшего поперечного сечения, ширина которого связана с длиной нагревателя отношением от 1:30 до 1:50. На основании 1 размещен так 55

-же привод 14 конвейерных лент б и 7, соединенный с натяжными роликовыми устройствами 8 и 9. Нагреватель 5 выполнен по сечению из двух П-образных частей 15 и 16 (фиг. 2), контак- 40 тирующих стойками. Ролики 17 и 18 натяжных приспособлений 9, 10 и 8, 11 соответственно, выполнены с вогнутой поверхностью, радиус которой оп ределяется формулой 65

ЗО до 1:50, а ролики натяжных устройстэ-с вогнутой поверхностью.

На фиг. 1 схематически показана предлагаемая конвейерная печь для термообработки мелкофасонных углеродных изделий, общий вид, на фиг. 2 — нагреватель, на фиг. 3 форма роликов. натяжных устройств и расположение между ними конвейерных лент, на фиг. 4-.- схема для вывода. расчетной математической формулы

à - + Ь R =

2а .где е. и Ь вЂ” соответственно, высот стоек и ширина перекладины части нагревателя (фиг. 3).

Между роликами 17 и 18 размещены, соответственно, верхняя и нижняяа конвейерные. ленты 6 и 7, а между лентами — термообрабатываемое мелкофасонное углеродное изделие 19.

На фиг. 4 — прямоугольник ABCD представляет собой сечение полости нагревателя 5, а дуги Ж MuLKH соответственно, верхнюю и нижнюю конвейерные ленты 7 и б . !

В печах, описанных в прототипе и аналоге, могли быть применены нагреватели длиной не более 1,0-1,1 м, так и через короткий арок печь выходила иэ строя по причине разрушения нагревателя в результате накопления повреждений (деффектов микроструктуры) при ползучести нагревателя. На практике же требуется увеличение длины нагревателя до. 2-2,5 м (в этом случае длина рабочей зоны нагревателязоны высокой температуры с заданным малым градиентом по длине — может составить 1, 2-1, 5 м, что позволяет улучшить качество термообработки что, в свою очередь, повевает качество готовых изделий за счет большого времени нахождения при высокой температуре в зоне малого температурного градиента), при повышении производительности, так как при увеличении длины нагревателя может быть повышена скорость движения конвейерных лент.увеличение длины нагревателя может быть увеличено эа счет установки опоры для нагревателя.в его середине, однако в этом случае в зоне наибольших температур (при 1700-2200 С) вводится мощный теплоотвод, создается дополнительный градиент температуры (что ухудшает условия термообработки иэделий), и требуется значительное увеличение мощности, а значит и расхода электроэнергии для достижения заданной рабочей температуры. Кроме того, введение теплоотвода вызывает появление значительных градиентов температуры по длине и сечению нагревателя, что существенно снижает. стойкость используемого нагревателя.

Имеется и исследованы несколько вариантов размещения опор, среди них; вариант с тремя опорами, многоопорный вариант и другие, но в результате лабораторных исследований на модельной печи уменьшенных габаритов и полупромышленных экспериментов на полногабаритной натурной печи для термообработки мелкофасонных иэделий.996828 из материала установлено, что наибо" лее оптимальным является вариант с двумя опорами.

Размещение двух опор на концах рабочей зоны нагревателя (достаточно близко от водоохлаждаемых токо- 5 подводов) практически не нарушает. или нарушает лишь в малой степени имеющееся распределение температуры по длине. нагревателя (в связи с меньшей интенсивностью теплообмена 30 при меньших температурах), тогда как их поддерживающее-действие на нагреватель увеличивает срок его службы иэ-за меньшего расстояния между опорама . и, соответственно, меньшего уровня де-. f 5 . формации ползучести- при изгибе. Оптимальное для большинстваэксплуатирующнхся печей такого типа отношение длин: участков нагревателя, на которые его делят:опоры, лежит в.интервале от

1г8:1 до 1:20г1. Для того, чтобы еще

:больше сйизцть тейлоотдачу с нагревателя через опоры, -необходимо их концы, на которые. опирается нагреватель, сделать заостренными, т.е. снизить площадь контакта, Однако в случае применения ножевых опор с острой верхней кромкой на нагреватель указанная кромка будет дей ствовать как концентратор напряжений и разрушение нагревателя будет ycicoряться. Кроме того,-выполнение острой кромки не всегда удобно в технологическом отношении (труднее изготовить в связи с возможным выкрашиванием, .,возможно разрушение самой острой 35 кромки также из-за концентрации напряжений и т.п.). Оптимальное соотношение ширины опор и длины нагревателя лежит в интервале от 1:10 до 1:50.

Выполнение нагревателя из двух 40

П-образных частей связано с технологическими особенностями его изготовления, так как целиком иэ одной заготовки графита, например, нагреватель длиной около 2 м и с прямоугольным отверстием 0,180 х 0,02 м изготовить нельзя, а выполнение иэ одной II-образной части с плоской крышкой. создает несимметрию нагрева (иэ-за разного сопротивления параллельно включенных элементов). Прямоугольное сечение полости нагревателя позволяет сэкономить полезный рабочий объем по сравнению с круглым.

Выполнение роликов натяжных уст-.. ройств вогнутыми позвсизяет создать своеобразный. защитный "контейнер"для: термообрабатываемых .изделий за счет того, что конвейерные ленты иэ углеродсодержащего волокнистого материала охватывают с двух сторон по сече- 410 нню термообрабатываемые мелкофасонные углеродные изделия. Так как площадь удельной поверхности на единицу объема у материала лент намного выше, то натекающий кислород и другие окисли- а5.тели реагируют с материалом лент, а дальше не проникают, и изделия надем но защищаются от окисления.

Математическая формула ддя радиуса кривизны роликов натяжных устройств выводится следующим образом.

Конвейерные ленты должны занимать всю внутреннюю полость нагревателя (для повышения эффективности исполь зования электроэнергии, так как дажв минимальное увеличение размеров по- перечного сечения полости нагревате ля вызывает существенный рост затра-. чиваемой на нагрев мощности), как показано на фиг. 4.

Иэ прямоугольного треугольника

OLF (O =И +О

1

Обозначим ширину поперечного сечения нагревателя ЬМ = a, высоту. стой-. ки AL b, радиус кривизны ленты (a значит, и ролика) 0L OE R. OF

= ОЕ-EF R-Ь. LF qN . Подстановка в формулу (1) дает

1 Р

-,k = —, +(а-Ь) (2)

Раскрытие скобок дает искомую формулу -=у -- (з)

4 +46 0 Туннельная конвейерная печь для термообработки мелкофасонных углеродных иэделий работает следующим обра" зсмк

При включении печи и нагрева до рабочей температуры на конвейерную ленту б в зоне загрузки (справа на фиг. 1) укладывают термообрабатываемые изделия 19 и включают привод

14 натяжных роликовых устройств 8-11, которые иэгибают конвейерные ленты

6 и 7 в соответствии с кривизной поверхности роликов, образуя защитный

"контейнер" и подают их внутрь нагревателя 5, где.изделия 19 проходят -. термообработку, а затем выгружаются в зоне выгрузки.

Изобретение проверено на полупромышленной установке для производства изделий иэ материала "Гратон". Жеплоизоляция печи представляла собой слой шамотного кирпича с помещенной в его полость гранулированной сажей. Нагреватель и опоры были выполнены из графита марки ГМЗ. Внутренняя полость сечения нагревателя имела размеры .180 х 20 мм при длине рабочей эоны .нагревателя 1,2 мм .(вся длина нагре-, вателя 1,9 м). Опоры были установлены на расстояниях в 150 мм от токок:: подводов, ширина поперечного. сечения

170 мм. Радиус поверхности роликов был выбран равным 42 мм. При указанных размерах печи, температуре 1800 С, мощности 200 кВт производительность печи достигала 5-10 кг/ч.

99б828

Применение изобретения поэволяет повысить пронэводитепьность эа счет применения длинномерного нагревателя с опорами в среднем на 18-23%, увеличить срок безостановочной работы печи на 25-28%, улучшить качество готовых иэделий (например., уменьшить содержание примесей в изделиях) на

25-35% °

Формула изобретения

Конвейерная печь для термообработки углеродных изделий, содержащая теплоиэолированный корпус, охлаждаемые токоподводы, трубчатый нагреватель иэ углеродного материала,смонтированный на опорах, конвейерные ленты иэ углеродсодержащего материала, натяжные роликовые устройства для лент, 1 соединенные с приводом, о т л и ч а ю1ц а я с я тем,,что, с целью повышения производительности, срока безостановочной э1:сплуатации и качества готовых изделий, опоры размещены по длине нагревателя в отношении 1:8г1 до 1:20:1, при этом концы опор в месте контакта с нагревателем выполнены меньшего поперечного сечения с отношением ширины сечения к длине

1О нагревателя от 1:10 до 1:50, а ролики натяжных устройств — с вогнутой поверхностью.

Источники инФормации, f5 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР, Р 551487, кл. F 27 В 9/24,1975.

2, Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2825159/29-33, 2О кл. F 27 В 9/28, 1979 (прототип).

996828

1б

Составитель Л.Мацук Редактор С.Тимохина Техред Й.Костик КорректорИ.Шулла

Заказ 912/56 Тираж 613 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4