SU1295180A1 - Способ герметизации прот жной электропечи и прот жна электропечь - Google Patents

Abstract

Изобретение касаетс  непрерывной термообработки проката и может быть использовано в печах выпр мл ющего отжига электротехнической полосы с электроизол ционным покрытием. Целью изобретени   вл етс  повышение качества обрабатываемого металла, сокращение расхода защитного газа и снижение вредных выбросов в окружающее пространство. Способ герметизации печи заключаетс  в задании избыточного давлени  газовой среды в камере сушки, равным 10-50% от величины избыточного давлени  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 циркул ционный 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 охлаждени  и камеру 6 нерегулируемого охлаждени . Герметизаци  печи достигаетс  за счет оснащени  ее концевыми 8 и промежуточным 12 коллекторами с щелевыми соплами 9 и 13 соотвественно, объединенными в общий циркул ционный контур. Концевые и промежуточный коллекторы соединены с выхлопным патрубком циркул ционного вентил тора , к входу которого подведены газо- отвод щие каналы 15 и основной газоотво- д щий канал 16. В камере 4 нагрева около промежуточного коллектора 12 расположен газоотбойник 17, отвода газа из циркул ционного контура производитс  через сбросный трубопровод 18. Дл  повыщени  качества сущки основной отвод щий газовый канал 16 размещен на рассто нии 0,3-0,7 длины камеры сущки от ее начала, а площадь его входного сечени  составл ет 40- 60% от суммарной площади отвод щих каналов . Кроме того, входные кромки отвод щих газовых каналов 15, 16 размещены на рассто нии 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

Description

Изобретение относитс  к непрерывной термообработке проката и может быть использовано в агрегатах выпр мл ющего отжига элекгротехнической полосы с электроизол ционным покрытием.

Цель изобретени  - ионышепие качества обрабатываемого металла, сокращение расхода защитного газа и снижение вредных выбросов в окружающее пространство. На чертеже схематически изображена предлагаема  печь..

Прот жна  печь дл  непрерывной термообработки движун1.ейс  но роликам 1 полосы 2 содержит камеру 3 сущки электроизол ционного покрыти , камеру 4 нагрева, камеру 5 регулируемого охлаждени  и кайе- ру 6 нерегулируемого охлаждени .

Нагрев печи осуществл етс  электронагревател ми 7. На ее входном проеме установлены концевые коллекторы 8 с щелевыми соплами 9, выходной проем печи оборудован газовым затвором 10. Через трубо- провод 11 в печь подаетс  защитный газ. На границе камеры сущки и камеры нагрева размещен дополнительный коллектор 12 с промежуточным щелевым соплом 13. Концевые и дополнительный коллекторы соединены с выхлопным патрубком циркул цион- ного вентил тора 14, а к его входу подведены газоотвод щие каналы 15 и основной газоотвод щий канал 16. В камере нагрева около дополнительного коллектора расположен газоотбойник 17. Отвод газа из циркул - ционпого контура производитс  через сброс- ной трубопровод 18. Регулировка режима герметизации прот жной печи производитс5:. дроссельными органами 9. На входе печк размещен входной тамбур 20 и пережим 21.

Способ герметизации прот жной печи и работа печи осуществл ют следующим образом.

Обрабатываема  полоса 2 с напесенны.м на нее жидким электроизол ционным покрытием через входной печной, проем поступает в камеру 3 суцгки электроизол ционного по- крыти . Далее полоса проходит камеру 4 нагрева, в которой происходит нагрев ее до 800-850°С и выдержка, при этом реализуетс  технологический процесс термообработки - выпр мл ющий ОТЖИ1 . В камере 6 регулируемого охлаждени  производитс  охлаждение полосы до 100-150° С. В камеру нерегулируемого охлаждени  через трубопровод 11 подаетс  заплитный газ, который противотоком движепию обрабатываемой полосы 2 следует через все техполо- гичеекие камеры прот жной печи. Камера 3 сущки электроизол ционного покрыти  лотн етс  со стороны входного проема и со стороны камеры 4 нагрева плоскими газовыми стру ми, вытекающими из щелевых сопел 9, установленных на концевых коллек- торах 8, и из промежуточного нлелевог о сопла 13, размещенного на дополните. коллекторе 12.

5

0 5 .. -

0 5 5

Давление газовой среды, т.е. избыточное давление газовой среды в печном пространстве , в камере сущки электроизол ционного покрыти  устанавливаетс  равным 10-50% от величины давлени  защитного газа в камере нагрева.

Давление газовой среды в камере сушки электроизол ционного покрыти ; равное 10- 50% от величины давлени  защитного газа в камере нагрева, выбрано из условий организации гарантированного перетока защитного газа из камеры нагрева в камеру сущки , исключающего проникновение токсичных продуктов, выдел ющихс  при еущке покрытий , в камеры нагрева и охлаждени . Снижение давлени  газовой среды в камере сущки электроизол ционного покрыти  менее 10% от давлени  защитного газа в камере нагрева нецелесообразно, поскольку в .laiiHOM случае увеличение перепада давлени  между камерой нагрева и камерой сущки вызывает повышенный переток газа из камеры нагрева в камеру сушки, что приводит к увеличению расхода запдитпого газа на агрегат; т.е. к ухудшению его технико-экономических показателей. Увеличение давлени  газовой среды в камере сутки более 50% от величины давлени  защитного газа в камере нагрева приводит к снижению перепада давлений между камерами нагрева и сушки ниже допустимого, при этом могут возникнуть перетекани  токсичных продуктов из камеры сущки в камеры нагрева и охлаждени  за счет внутрипечпых конвективных токов газа и за счет турбулентного газооб.ме- 1;а : лежду смежными камерами.

Газ к каждому коллектору подводитс  от папорного патрубка циркул ционного вентил тора 14, на который подаетс  газова  среда, отведенна  из рабочего пространства камеры сутки электроизол ционного покрыти  3 посредством рассредоточенных но ее .а,лине газоотвод щих каналов 15 и основного газоотвод щего канала 6, размещенного на рассто нии 0,3-0,7 от длины камеры сущки. Защитный газ из камеры 4 нагрева проходит через струйную завесу, вытекающую из промежуточного сопла 13, тер ет свое давление и поступает в камеру 3 cynjKn электроизол ционного покрыти . Уплотн ющие газовые струи, вытекающие из П1,елевых сопел 9, выполн   свои герметизирующие функции за счет эжекции, подсасывают окружающий воздух и подают его в камеру 3 cyiuKH электроизол ционного покрыти , при этом концентраци  паров ортофосфорпой кислоты над поверхностью полосы снижаетс  и интенсивность процесса сутки возрастает.

Наличие гарантированного подсоса окру- жаюплего воздуха в количестве 20--70% от количества защитного газа, подавае%К)го в печь, через входной прое.м в камеру сутки электроизол ционного покрыти  совершенно исключает вредные выброс1Л (пары ортофос- форной кислоты) в окружающее простран

ство из печи. Подвод воздуха в камеру сушки в количестве 20-70% от расхода защитного газа, подаваемого в печь, определ етс  услови ми разбавлени  газовой среды в камере сушки и отвода ее за пределы печи. , При уменьшении количества подводимого в камеру сушки воздуха ниже 20% от общего расхода защитного газа на печь концентраци  паров воды и ортофосфорной кислоты над полосой увеличиваетс , что ухудшает интенсивность сушки покрытий и приводит к снижению производительности агрегата. Увеличение количества воздуха подводимого в камеру сушки более 70% от расхода защитного газа на печь приводит к повышенным теплопотер м со сбросным газом.

Эффективность газодинамического уплотнени  входного проема печи увеличена за счет использовани  входного тамбура 20 и пережима 21. Газова  среда, наход ща с  во внутреннем пространстве камеры 3 сушки электроизол ционного покры- ти , состоит из защитного газа, воздуха и, выдел ющихс  в процессе сушки паров воды и ортофосфорной кислоты, отводитс  через циркул ционный контур за пределы печи через сбросной трубопровод 18. Отведенна  из печного агрегата газова  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 электроизол ционного покрыти  производитс  рассредоточенно по всей длине камеры через газоотвод щие каналы 15 (количество их может быть от четырех и более в зависимости от длины камеры) и основной га- зоотвод щий канал 16, причем поперечный размер их равен ширине обрабатываемой полосы. Ввиду того, что основной газоотво- д щий канал 16 размещен на рассто нии 0,3-0,7 от длины камеры сущки, а площадь его входного сечени  составл ет 40-60% от суммарной площади отвод щих каналов 15, достигнута равномерна  канализаци  паров ортофосфорной кислоты от поверхности обрабатываемой полосы 2 за пределы камеры 3 сущки электроизол ционного покрыти . Это обеспечивает максимальную интенсивность процесса сущки покрыти .

Локальный отвод из средней части камеры сущки 40-60% газовой смеси от ее обш,его отведенного количества выбран из условий максимального выделени  паров ортофосфорной кислоты и влаги в средней части камеры сущки. Уменьшение локального отвода газовой смеси ниже 40% от ее обшего отведенного количества вызывает увеличение концентрации паров над полосой и снижение интенсивности процесса сушки в рассматриваемой зоне камеры сушки. Увеличение локального отвода газовой смеси выше 60% от ее обшего отведенного количества нецелесообразно , поскольку в камере сушки воз

0

5

5

0

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

Размещение основного отвод шего канала на рассто нии 0,3-0,7 от длины камеры сушки определено услови ми максимальной канализации продуктов, выдел емых при сущ- ке электроизол ционного покрыти , от поверхности обрабатываемой полосы. В соответствии с технологическим процессом сушки электроизол ционного покрыти , нанесенного на полосу интенсивное выделение паров ортофосфорной кислоты, начинаетс  при температуре полосы 250° С и достигает своего максимального значени  при нагреве полосы до 400°С, с дальнейшим увеличением температуры (до 500°С) интенсивность выделени  ортофосфорной кислоты с поверхности полосы резко снижаетс . Максимальна  температура полосы на выходе камеры сушки электроизол ционного покрыти  составл ет 550-600°С. Размещение основного отвод щего канала на рассто нии 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 отвод щего канала на рассто нии мень- щим 0,3 от длины камеры сущки газовые

д потоки, насыщенные парами ортофосфорной кислоты, начинают перемещатьс  в низкотемпературной зоне слабого выделени  кислотных паров, что ухудшает процесс сушки покрыти . При размещении основного отвод щего канала на рассто нии большим 0,7 от длины камеры сущки также, как и в предыдущем случае, газовые потоки, насыщенные парами ортофосфорной кислоты, перемещаютс  в высокотемпературной зоне слабого выделени  кислотных паров, при этом процесс сушки покрыти  замедл етс . Выбор площади входного сечени  основного отвод щего канала в пределах 40-60% от суммарной площади отвод щих каналов определ етс  условием равномерной канализации паров ортофосфорной кислоты по длине камеры сушки, уменьшение плошади входного сечени  основного отвод щего канала ниже 40% от суммарной площади отвод щих каналов вызывает соответствующее уменьшение расхода отведенной газовой смеси , а это вызывает увеличение концентра0 ции паров ортофосфорной кислоты над полосой и снижает интенсивность процесса сушки.

0

5

Увеличение площади входного сечени  основного отвод щего канала более 60% от суммарной площади отвод щих каналов приводит к соответствующему увеличению расхода отведенной газовой смеси из камеры сушки, что вызывает нежелательные организованные 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 газо- ОТВОДЯШ.ИХ каналов на рассто нии 0,05- 0,3 высоты печного пространства от поверхности нагревательных элементов 7 к оси печи дает возможность уменьшить контакт отвод - ш,ейс  от поверхности обрабатываемой по- 10 лосы газовой смеси с нагревательными элементами .

Размещение входных кромок отвод щих каналов на рассто нии 0,05-0,3 высоты печного пространства от поверхности нагревательных элементов к оси печи определ етс  услови ми возможно меньшего контакта нагревательных элементов с газовым потоком, отвод щимс  на камеры сушки. Уменьшение рассто ни  от входных кромок отвод щих каналов до поверхности нагревательных элементов менее 0,05 высоты печного пространства приводит к интенсивной обдувке поверхности нагревателей газовой смесью, при этом температура сбросного газа увеличиваетс  с возрастанием теплопотерь. Увеличение рассто ни  от входных кромок отвод щих каналов до поверхности нагревательных элементов более 0,3 высоты печного пространства нецелесообразно, поскольку в данном случае может иметь место механический контакт отвод щих каналов с поверхностью обрабатываемой полосы, что не желательно.

При выполнении своих герметизирующих функций плоска  газова  стру , вытекающа  из промежуточного сопла 13, эжекти- рует защитный газ камеры 4 нагрева и направл ет его Б камеру 3 сущки электроизол ционного покрыти , что затрудн ет реализацию заданного газодинамического режима печи. Дл  предотвращени  этого около дополнительного коллектора 12 установлен газоотбойник 17, а полость, расположензовой среды, составл юилее 30% от величины давлени  защитного газа в камере 4 нагрева . Одновременно через входной печной проем за счет эжекции газовых струй завесы, вытекающих из щелевых сопел 9, в рабочее пространство камеры 3 сушки электроизол ционного покрыти  подаетс  воздух в количестве 45% от расхода защитного газа, подводимого к печи. Из камеры 4 нагрева через газовую завесу, вытекающую из промежуточного щелевого сопла 13, за счет перепада давлений газа в камерах в камеру 3 сущки электроизол ционного покрыти  поступает защитный газ в количестве, равном расходу защитного газа на печь за исключением потерь через выходной газо вый затвор 10 и неплотности камер нагрева и охлаждени .

Газова  среда, включающа  защитный газ, Еюздух и выделившиес  в процессе сушки пары ортофосфорной кислоты и воды, за счет

20 энергии циркул ционного вентил тора 14 отвод т из камеры 3 сушки электроизол ционного покрыти , причем из средней ее части (на рассто нии 0,3-0,7 длины камеры от ее начала) отвод т 50% от общего количества отведенной газовой смеси. Оставще25 ес  количество газовой смеси равномерно отвод т по длине камеры сушки электроизол ционного покрыти . Отвод газовой смеси из циркул цонного контура в количестве равному расходу запхитного газа, поступившему из камеры 4 нагрева в камеру 3 сушки электроизол ционного покрыти , выделившимс  в процессе сушки парам воды и ортофосфорной кислоты, окружающего воздуха, подведенного через входной проем, производитс  за счет энергии газа, приводимого в движение циркул ционным вентил тором через сбросной трубопровод 18 за пределы агрегата.

Надежна  индивидуальна  газодинамическа  герметизаци  камеры сутки электроизол ционного покрыти  дает возможность

30

35

на  между ними, соединена трубопроводом с 40 снизить давление газовой среды в ее рабочем

выхлопным патрубком циркул ционного вентил тора 14. Газова  среда в количестве, необходимом дл  восполнени  подсосов в плоскую завесу, вытекающую из промежуточного щелевого сопла 13, от циркул ционного вентил тора 14 подаетс  в полость, заключенную между дополнительным коллектором 12 и газоотбойником 17, откуда вытекает в виде плоского течени  с малой скоростью и эжектируетс  разделительной газовой завесой, преп тству  чрезмерному поступлению защитного газа из камеры 4 нагрева в камеру 3 сущки электроизол ционного покрыти .

Пример. За счет отвода газовой смеси из циркул ционного контура через сбросной

45

пространстве до уровн  10-50% от величины давлени  защитного газа в камере нагрева . Это дает возможность гарантированного перетока защитного газа из камеры 4 нагрева в камеру 3 сутки электроизол ционного покрыти , исключающего проникновение паров ортофосфорной кислоты в камеру нагрева . Наличие паров кислоты в камере нагрева существенно ухудщает качество обрабатываемой полосы. Кроме того, понижение cQ давлени  газовой среды в камере сущки электроизол ционного покрыти  дает возможность значительно снизить токсичные выбросы в окружающее пространство через различные неплотности печного агрегата: места ввода Эv eктpoнaгpeвaтeлeй, узлы уплотнетрубопровод 18 с помощью установленного 55 и  приводных роликов, неплотности в корна нем дроссельного органа 19 в рабочем пространстве камеры 3 сущки электроизол ционного покрыти  создают давление гапусе печи и т.д.

Изобретение позвол ет за счет надежной герметизации камеры сушки электро

зовой среды, составл юилее 30% от величины давлени  защитного газа в камере 4 нагрева . Одновременно через входной печной проем за счет эжекции газовых струй завесы, вытекающих из щелевых сопел 9, в рабочее пространство камеры 3 сушки электроизол ционного покрыти  подаетс  воздух в количестве 45% от расхода защитного газа, подводимого к печи. Из камеры 4 нагрева через газовую завесу, вытекающую из промежуточного щелевого сопла 13, за счет перепада давлений газа в камерах в камеру 3 сущки электроизол ционного покрыти  поступает защитный газ в количестве, равном расходу защитного газа на печь за исключением потерь через выходной газовый затвор 10 и неплотности камер нагрева и охлаждени .

Газова  среда, включающа  защитный газ, Еюздух и выделившиес  в процессе сушки пары ортофосфорной кислоты и воды, за счет

энергии циркул ционного вентил тора 14 отвод т из камеры 3 сушки электроизол ционного покрыти , причем из средней ее части (на рассто нии 0,3-0,7 длины камеры от ее начала) отвод т 50% от общего количества отведенной газовой смеси. Оставщеес  количество газовой смеси равномерно отвод т по длине камеры сушки электроизол ционного покрыти . Отвод газовой смеси из циркул цонного контура в количестве равному расходу запхитного газа, поступившему из камеры 4 нагрева в камеру 3 сушки электроизол ционного покрыти , выделившимс  в процессе сушки парам воды и ортофосфорной кислоты, окружающего воздуха, подведенного через входной проем, производитс  за счет энергии газа, приводимого в движение циркул ционным вентил тором через сбросной трубопровод 18 за пределы агрегата.

Надежна  индивидуальна  газодинамическа  герметизаци  камеры сутки электроизол ционного покрыти  дает возможность

снизить давление газовой среды в ее рабочем

снизить давление газовой среды в ее рабочем

пространстве до уровн  10-50% от величины давлени  защитного газа в камере нагрева . Это дает возможность гарантированного перетока защитного газа из камеры 4 нагрева в камеру 3 сутки электроизол ционного покрыти , исключающего проникновение паров ортофосфорной кислоты в камеру нагрева . Наличие паров кислоты в камере нагрева существенно ухудщает качество обрабатываемой полосы. Кроме того, понижение давлени  газовой среды в камере сущки электроизол ционного покрыти  дает возможность значительно снизить токсичные выбросы в окружающее пространство через различные неплотности печного агрегата: места ввода Эv eктpoнaгpeвaтeлeй, узлы уплотне и  приводных роликов, неплотности в корпусе печи и т.д.

Изобретение позвол ет за счет надежной герметизации камеры сушки электроизол ционного покрыти  сократить оощии расход защитного газа на весь печной агрегат . Благодар  заданным подсосам воздуха через входной проем в печное пространство и пониженному давлению газовой среды в камере сушки электроизол ционного покрыти  практически полностью исключены выбросы в окружающее пространство токсичных продуктов, выдел емых при сущ- ке покрытий. Отработанные сбросные газы могут быть направлены на газоочистку и систему регенерации. Ввиду того, что из камеры нагрева в камеру сущки электроизол ционного покрыти  перетекает гарантированное количество защитного газа, возможность попадани  ортофосфорной кислоты в камеру нагрева исключаетс , а это улучшает качество обрабатываемой полосы.

Использование изобретени  обеспечивает за счет повышени  герметичности печного пространства сокращение расхода защитного газа на агрегат на 20-30%; за счет предотвращени  поступлени  паров ортофосфорной кислоты из камеры сушки в камеру нагрева повыситс  качество обрабатываемой электротехнической полосы на 5- 10%. Кроме того, практически полностью ликвидированы выбросы токсичных веществ в окружающую среду, что существенно улучшает экологическую обстановку в помещении цеха.

Claims (4)

1. Способ герметизации прот жной электропечи ,.включающий организацию скоростного потока газовой среды на границе камер нагрева, сушки и охлаждени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  качест0

5

ва обрабатываемого металла, сокращени  расхода защитного газа и снижени  вредных выбросов, избыточное давление газовой среды в камере сущки устанавливают равным 10-50% от величины избыточного давлени  защитного газа в камере нагрева,через входной печной проем в зону сущки подвод т воздух в количестве 20-70% от количества защитного газа, подаваемого в печь, а отвод газовой смеси из средней части камеры сущки в циркул ционный контур производ т в количестве 40-60% от общего количества отведенной газовой смеси по длине камеры сушки.

2.Прот жна  электропечь, включающа  камеры сущки, нагрева, охлаждени , нагревательные элементы, уплотн ющие элементы , отличающа с  тем, что она снабжена концевыми и промежуточными коллекторами с щелевыми соплами, объединенными в об- щ й циркул ционный контур, расположенныQ ми по длине камеры сущки отвод щими 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 стыке камер сушки и нагрева.

3.Печь по п. 2, отличающа с  тем, что входные кромки отвод щих газовых каналов размещены на рассто нии 0,05-0,3 высоты печного пространства от поверхности нагревательных элементов к оси печи.

4.Печь по п. 2, отличающа с  тем, что основной отвод щий газовый канал размещен на рассто нии 0,3-0,7 длины камеры сушки от ее начала, а площадь его входного сечени  составл ет 40-60% от суммарной площади отвод щих каналов.

5

0