Високотемпературна піч для термообробки пачок листового металу

Реферат: Високотемпературна піч для термообробки пачок листового металу (4) має нагрівальний цоколь (2), несучий пристрій (3), який утворює опорну поверхню (17) для коаксіального розташування пачки листового металу (4) над нагрівальним цоколем (2) на певній відстані від нього, захисний ковпак (6), який містить циліндричну оболонку (7), що зверху закінчується куполом (16), та який коаксіально оточує нагрівальний цоколь (2) разом з несучим пристроєм (3) і до якого приєднані трубопроводи для подачі (10) та відведення захисного газу, периферійне ущільнення (9) між нагрівальним цоколем (2) і захисним ковпаком (6), а також нагрівальний ковпак (13), який на певній відстані оточує захисний ковпак (6), причому, для забезпечення рівномірного нагрівання оброблюваного матеріалу, аксіальна ділянка оболонки захисного ковпака (6), визначена відстанню по висоті (h) між опорною поверхнею (17) несучого пристрою (3) та нагрівальним цоколем (2), має поверхню, площа якої становить щонайменше три чверті площі купола. UA 102593 C2 (12) UA 102593 C2 UA 102593 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Галузь техніки Винахід належить до високотемпературної печі для термообробки пачок листового металу, яка містить нагрівальний цоколь, несучий пристрій, який утворює опорну поверхню для коаксіального розташування пачки листового металу над нагрівальним цоколем на певній відстані від нього, захисний ковпак, який містить циліндричну оболонку, що зверху закінчується куполом, та який коаксіально оточує нагрівальний цоколь разом з несучим пристроєм і до якого приєднані трубопроводи для подачі та відведення захисного газу, периферійне ущільнення між нагрівальним цоколем і захисним ковпаком, а також нагрівальний ковпак, який на певній відстані оточує захисний ковпак. Рівень техніки Трансформаторні сталеві листові пластини з вмістом кремнію від 0,5 до 3,5 % з технологічних причин піддають високотемпературній обробці зазвичай в ковпаковій печі. При цьому оброблюваний матеріал нагрівають в захисному кожусі в середовищі інертного газу, зокрема азоту і/або водню, до 1200 °C, а саме в основному за допомогою теплоти випромінювання. При таких високих температурах власна міцність оброблюваного матеріалу сильно зменшується, тому пачки листового металу, які складаються зі зложених одна на одну статевих стрічок, власне обпираються на несучий пристрій, який, зменшуючи навантаження, розташовується на фундаменті, проходячи через нагрівальний цоколь або нагрівальні цоколі. Недоліком відомих високотемпературних печей такого типу є насамперед те, що при термообробці лише однієї пачки листового металу остання, обпираючись посередині на несучий пристрій над нагрівальним цоколем, в своїй нижній частині иагпіьастьсл значно менше, ніж у верхній. Тому, з метою отримання магнітних властивостей листового металу ао всій висоті пачки, процес нагрівання потрібно подовжувати. У разі розміщення на відповідному несучому пристрої двох розташованих коаксіально одна над одною пачок листового металу необхідно враховувати те, що нагрівання верхньої пачки відбувається значно швидше за нагрівання нижньої, яка таким чином не отримує бажаної кінцевої температури і тому відзначається недостатніми магнітними властивостями. Теплоізолювальна конструкція нагрівального цоколя з використанням бетонних плит не покращує становища. До того ж, для відведення подаваного всередину захисного ковпака захисного газу ущільнення захисного ковпака відбувається за рахунок піщаного ложа, яке приймає на себе нижній край захисного ковпака таким чином, що захисний газ виходить через піщане ложе в нагрівальний ковпак, звідкіля здійснюється його відведення. Суть винаходу Таким чином, задача винаходу полягає в створенні такої високотемпературної печі для термообробки пачок листового металу, за допомогою якої можна здійснювати рівномірний нагрів оброблюваного матеріалу до високих температур в атмосфері. захисного газу, з метою забезпечення рівномірної термообробки трансформаторних сталевих листових пластин з вмістом кремнію до 3,5 %. Винахід вирішує поставлену задачу за рахунок того, що аксіальна ділянка оболонки захисного ковпака, визначена відстанню по висоті між опорною поверхнею несучого пристрою та нагрівальним цоколем, має поверхню, площа якої становить щонайменше три чверті площі купола. Винахід ґрунтується на розумінні того, що до оброблюваного матеріалу у верхній частині захисного ковпака через його купол додатково подається теплота випромінювання, завдяки чому в захисних ковпаках для термообробки лише однієї пачки листового металу ця пачка в своїй верхній частині нагрівається значно швидше, ніж у нижній. Під час термообробки двох або більше пачок листового металу, розташованих на несучому пристрої коаксіально одна над одною, верхня або сама верхня пачка сприймає найбільшу кількість теплоти випромінювання. Для вирівнювання цього різного надходження тепла в захисний ковпак останній подовжують, завдяки чому між нагрівальним цоколем і опорною поверхнею несучого пристрою для (нижньої) пачки листового металу завдяки подовженій в цьому місці оболонці захисного ковпака і утворюється додаткова поверхня випромінювання, площа якої відповідає щонайменше трьом четвертим площі купола, за рахунок чого і в нижній ділянці захисного ковпака до оброблюваного матеріалу може подаватись достатня кількість тепла, щоб принаймні частково вирівняти кількість подаваного тепла з кількістю у верхній ділянці захисного ковпака. Отже, завдяки такому заходу може бути забезпечене значно більш рівномірне нагрівання оброблюваного матеріалу до необхідної температури обробки. Для того, щоб через оболонку захисного ковпака в зоні розташування опорної поверхні несучого пристрою отримати поверхню випромінювання, площа якої б відповідала площі випромінювання купола., площа поверхні ділянки оболонки захисного ковпака, яка відповідає 1 UA 102593 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 відстані по висоті між опорною поверхнею несучого пристрою та нагрівальним цоколем, повинна відповідати щонайменше площі купола. Щоправда при цьому ще не враховуються втрати тепла внаслідок його відведення через нагрівальний цоколь. Тому рекомендується поверхню ділянки оболонки захисного ковпака, яка відповідає відстані по висоті між опорною поверхнею несучого пристрою та нагрівальним цоколем, за площею виконувати більшою, ніж площа купола. Збільшення на 5-20 % в цілому достатнє для компенсації втрати тепла через нагрівальний цоколь. З метою значного запобігання відведенню тепла через нагрівальний цоколь, останній може бути виконаний з мінеральної вати, яка в порівнянні зі звичайними вогнетривкими бетонними плитами має значно вищий коефіцієнт теплоізоляції. Однак нагрівальний цоколь, виконаний з мінеральної вати, не може витримувати значних навантажень. Тому несучий пристрій проходить крізь виконаний з мінеральної вати нагрівальний цоколь і для переносу навантаження обпирається на фундамент печі. Для забезпечення належної! теплоізоляції нагрівального цоколя висота виконаного з мінеральної вати цоколя повинна відповідати щонайменше одній третині, переважно половині, діаметра захисного ковпака. Якщо периферійне ущільнення між нагрівальним цоколем і захисним ковпаком виконане герметичним, а трубопровід для подачі захисного газу при цьому обладнаний розподіленими по периметру захисного ковпака вихідними отворами, а система відведення захисного газу містить випускний газопровід, який проходить через центр нагрівального цоколя, то в цьому разі отримують особливо вигідні умови стосовно системи подачі захисного газу, оскільки відбувається рівномірне нагрівання захисного газу як на зовнішній оболонці нагрівального цоколя, так і на внутрішній поверхні циліндра захисного ковпака. Цей нагрітий захисний газ протікає повз зовнішні гарячі ділянки пачок листового металу і через більш холодніші ділянки всередині пачок спрямовується до випускного газопроводу, який проходить через центр нагрівального цоколя. Інша можливість вирівнювання неоднакового по висоті захисного ковпака нагрівання оброблюваного матеріалу полягає в тому, що захисний ковпак через нагрівальний ковпак піддається зменшуваному з висотою тепловому навантаженню, через що завдяки більш високій подачі тепла в нижній зоні захисного ковпака забезпечується краще нагрівання оброблюваного матеріалу. З цією метою в нагрівальних ковпаках з електричним нагрівом можуть бути передбачені відокремлені один від одного, окремо регульовані елементи нагрівального пристрою. В нагрівальному кожусі з газовим нагрівом пальники можуть встановлюватись переважно в зоні між нагрівальним цоколем і передбаченою над нагрівальним цоколем опорною поверхнею несучого пристрою для оброблюваного матеріалу. Стислий опис креслень На кресленнях представлені приклади виконання предмета винаходу, де зображено на: фіг. 1 - схематичний подовжній розріз виконаної згідно з винаходом високотемпературної печі з опалюваним газом нагрівальним ковпаком та фіг. 2 - відповідне зображення виконаної згідно з винаходом високотемпературної печі з нагрівальним ковпаком, обладнаним системою електричного обігріву. Шлях виконання винаходу Високотемпературна піч згідно з фіг. 1 і 2 містить фундамент 1 з нагрівальним цоколем 2, через який, обпираючись на фундамент печі 1, проходить несучий пристрій З для оброблюваного матеріалу. Несучий пристрій 3, згідно з обома прикладами викидання, призначений для розміщення на ньому двох пачок листового металу 4, розташований, на опорних дисках 5 одна над одною. Для термообробки пачок листового металу 4 вони оточені захисним ковпаком 6, оболонка 7 якого за допомогою посадкового фланця 8 і кільцевого ущільнення 9 герметично закрита відносно фундаменту печі 1 та нагрівального цоколя 2. Захисний газ, зазвичай азот і/або водень, подається через трубопровід длй подачі захисного газу 10, який містить розподілені по об'єму захисного ковпака 6 вихідні отвори 11, завдяки чому захисний газ потрапляє між оболонкою 7 і нагрівальним цоколем 2 вздовж оболонки 7 в захисний ковпак 6 і може відводитись по центру через випускний трубопровід 12, який проходить крізь нагрівальний цоколь 2. Нагрівання оброблюваного матеріалу здійснюється за допомогою надітого зверху нагрівального ковпака 13, який згідно з фіг. 1 містить розподілені по об'єму пальники 14, а згідно з фіг. 2 - електричний нагрівальний пристрій, що складається з окремо регульованих нагрівальних елементів 15. Таким чином оброблюваний матеріал нагрівається відповідним нагрівальним пристроєм нагрівального ковпака 13, а саме в основному за рахунок теплоти випромінювання, яка надходить від захисного ковпака 6. При цьому захисний ковпак 6 випромінює тепло не тільки своєю оболонкою, а й своїм куполом 16, завдяки чому в зоні 2 UA 102593 C2 5 10 15 20 25 30 розташування верхньої пачки листового металу 4 нагрівання пачки відбувається додатково і через купол. Щоб вирівняти обумовлене цим фактом більш високе надходження тепла у верхній частині захисного ковпака 6, оболонка 7 на ділянці між нагрівальним цоколем 2 і опорною поверхнею 17 несучого пристрою З для нижньої пачки листового металу 4 є подовженою. При цьому відстань по висоті h між опорною поверхнею 17 несучого пристрою 3 та нагрівальним цоколем 2 визначає ділянку оболонки захисного ковпака, площа якої відповідає щонайменше трьом четвертим площі купола, а краще всій площі купола. Для компенсації додаткових втрат тепла через нагрівальний цоколь 2 ця ділянка оболонкової поверхні може бути до 20 % більшою за площу купола. Завдяки цьому для нагрівання нижньої пачки листового металу 4 отримують поверхню випромінювання, яка відповідає поверхні випромінювання для верхньої пачки листового металу 4, що забезпечує рівномірне нагрівання обох пачок 4 з тією перевагою, що обумовлені термообробкою властивості матеріалу в них збігаються. З метою запобігання відведенню тепла через нагрівальний цоколь 2, останній може бути виконаний з мінеральної вати, яка відзначається високими теплоізоляційними властивостями, при цьому висота цоколя становить щонайменше одну третю діаметра оболонки 7 захисного ковпака 2. Щоправда нагрівальний цоколь 2, виконаний з мінеральної вати, не в змозі компенсувати зумовлені оброблюваним матеріалом навантаження на фундамент печі 1, тому несучий пристрій 3, який служить опорою для пачок листового металу 4, безпосередньо обпирається на фундамент печі 1. Для підтримки рівномірного нагрівання пачок листового металу 4 захисний ковпак 6 по своїй висоті може зазнавати різних теплових навантажень. З цією метою пальники 14, якими обладнана система газового обігріву, встановлені нижче опорної поверхні 17 для нижньої пачки листового металу 4, як це показано на фіг. 1. Згідно з фіг. 2, окремі елементи 15 електричного нагрівального пристрою можуть регулюватись окремо, завдяки чому в залежності від потреби і висоти вони можуть забезпечувати різні теплові навантаження шляхом їх вимикання або регулювання. Безумовно, винахід не обмежується прикладами виконання, представленими на кресленнях. Так, наприклад, конструкція високотемпературної печі може бути розрахована на нагрівання лише однієї пачки листового металу 4 або більше ніж двох пачок. У разі нагрівання тільки однієї пачки листового металу 4 відстань по висоті h між опорною поверхнею 17 несучого пристрою 3 та нагрівальним цоколем 2, обрана в залежності від площі купола, перешкоджає нерівномірному по висоті нагріванню цієї пачки листового металу 4. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 40 45 50 55 60 1. Високотемпературна піч для термообробки пачок листового металу (4), яка містить нагрівальний цоколь (2), несучий пристрій (3), який утворює опорну поверхню (17) для коаксіального розташування пачки листового металу (4) над нагрівальним цоколем (2) на певній відстані від нього, захисний ковпак (6), який містить циліндричну оболонку (7), що зверху закінчується куполом (16), та який коаксіально оточує нагрівальний цоколь (2) разом з несучим пристроєм (3) і до якого приєднані трубопроводи для подачі (10) та відведення захисного газу, периферійне ущільнення (9) між нагрівальним цоколем (2) і захисним ковпаком (6), а також нагрівальний ковпак (13), який на певній відстані оточує захисний ковпак (6), яка відрізняється тим, що аксіальна ділянка оболонки захисного ковпака (6), визначена відстанню по висоті (h) між опорною поверхнею (17) несучого пристрою (3) та нагрівальним цоколем (2), має поверхню, площа якої становить щонайменше три чверті площі купола. 2. Високотемпературна піч за п. 1, яка відрізняється тим, що площа поверхні ділянки оболонки, яка відповідає відстані по висоті (h) між опорною поверхнею (17) та нагрівальним цоколем (2), відповідає щонайменше площі купола. 3. Високотемпературна піч за одним з пп. 1, 2, яка відрізняється тим, що поверхня ділянки оболонки, яка відповідає відстані по висоті (h) між опорною поверхнею (17) та нагрівальним цоколем (2), за площею більша, ніж площа купола, на 5-20 %. 4. Високотемпературна піч за одним з пп. 1-3, яка відрізняється тим, що нагрівальний цоколь (2) виконаний з мінеральної вати, а також тим, що несучий пристрій (3) проходить крізь нагрівальний цоколь (2) і обпирається на фундамент печі (1). 5. Високотемпературна піч за п. 4, яка відрізняється тим, що висота виконаного з мінеральної вати нагрівального цоколя (2) відповідає щонайменше одній третині, переважно половині, діаметра захисного ковпака (6). 6. Високотемпературна піч за одним з пп. 1-5, яка відрізняється тим, що ущільнення (9) між нагрівальним цоколем (2) і захисним ковпаком (6) виконане герметичним, а також тим, що 3 UA 102593 C2 5 трубопровід для подачі захисного газу (10) обладнаний розподіленими по периметру захисного ковпака (6) вихідними отворами (11), а система відведення захисного газу містить випускний газопровід (12), який проходить через центр нагрівального цоколя (2). 7. Високотемпературна піч за одним з пп. 1-6, яка відрізняється тим, що захисний ковпак (6) через нагрівальний ковпак (13) піддається зменшуваному з висотою тепловому навантаженню. 4 UA 102593 C2 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5