Спосіб попереднього нагрівання випалюваних металевих виробів в ковпаковій відпалювальній установці

Реферат: Спосіб попереднього нагрівання випалюваних металевих виробів в ковпаковій відпалювальній установці з двома нагрівальними цоколями (1, 2) для розміщення випалюваних металевих виробів (3, 4) під захисним ковпаком (7, 8), причому випалювані вироби (3), що повинні піддаватися термообробці в захисному ковпаку (8), піддають попередньому нагріванню за допомогою газоподібного теплоносія, який циркулює між обома захисними ковпаками (7, 8), забираючи тепло від вже термооброблених металевих виробів (4) в одному захисному ковпаку (7) і передаючи це тепло металевим виробам (3), які мають бути попередньо нагріті в іншому захисному ковпаку (8). Для уникнення забруднення вже термооброблених металевих виробів (4) пропонується, що циркуляційним потоком теплоносія омивають обидва захисні ковпаки (7, 8) ззовні, у той час як всередині захисних ковпаків (7, 8) здійснюють циркуляцію захисного газу. UA 102592 C2 (12) UA 102592 C2 UA 102592 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Галузь техніки Винахід належить до способу попереднього нагрівання випалюваних металевих виробів в ковпаковій відпалювальній установці з двома нагрівальними цоколями для розміщення випалюваних металевих виробів під захисним ковпаком, причому випалювані вироби, що повинні піддаватися термообробці в захисному ковпаку, піддають попередньому нагріванню за допомогою газоподібного теплоносія, який циркулює між обома захисними ковпаками, забираючи тепло від вже термооброблених металевих виробів в одному захисному ковпаку і передаючи це тепло металевим виробам, які мають бути попередньо нагріті в іншому захисному ковпаку. Рівень техніки Ковпакові відпалювальні установки призначені для термообробки гаряче- або холоднокатаних стрічок чи дротів в атмосфері захисного газу. Для цього випалювані металеві вироби, розміщені на нагрівальному цоколі під захисним ковпаком, нагрівають в атмосфері захисного газу, а саме за допомогою нагрівального ковпака, надітого зверху на захисний ковпак і нагріваного електрострумом або газовими пальниками, завдяки чому випалювані металеві вироби нагріваються до необхідної для їх обробки температури теплотою випромінювання, яка діє на зовнішні стінки захисного ковпака, та за рахунок конвекції від його внутрішніх стінок. Під час термообробки залишки мастильних матеріалів, що прилипли до металевих виробів, видаляються із захисного ковпака парціальним струмом захисного газу. Після термообробки металеві вироби знову охолоджують. З метою часткового використання тепла, яке було накопичене на стадії охолодження, для попереднього нагрівання металевих виробів, які ще не піддавалися термообробці, в ковпакових відпалювальних установках, що містять принаймні два нагрівальні цоколі, відомо, між захисними ковпаками і двома нагрівальними цоколями, на яких розміщені, з одного боку, гарячі металеві вироби, що вже пройшли термообробку, а з іншого боку, холодні вироби, які ще не піддавалися термообробці, створювати з'єднання для забезпечення циркуляції газоподібного теплоносія, з метою утворення можливості використання тепла, отриманого випалюваними металевими виробами від теплоносія всередині захисного ковпака, для попереднього нагрівання холодних металевих виробів в іншому захисному ковпаку, однак з тим недоліком, що через циркуляцію теплоносія існує небезпека, яка полягає в можливості забруднення вже термооброблених, очищених від мастильних матеріалів металевих виробів мастильними матеріалами, видаленими під час попереднього нагрівання холодних металевих виробів. Щоб запобігти прямому контакту гарячого та холодного захисного газу, необхідним є додатковий, пов'язаний з високими витратами газо-газовий теплообмін. В обох випадках потоки захисного газу повинні подаватися через великі отвори в цоколі, що є досить небезпечним. Суть винаходу Отже задача винаходу полягає в такому удосконаленні вищеописаного способу попереднього нагрівання випалюваних металевих виробів в ковпаковій відпалювальній установці, яке б забезпечило уникнення забруднення вже термооброблених металевих виробів. Винахід вирішує поставлену задачу за рахунок того, що циркуляційним потоком теплоносія омивають обидва захисні ковпаки ззовні, у той час як всередині захисних ковпаків здійснюють циркуляцію захисного газу, завдяки чому зокрема відпадає необхідність в виконанні в цоколі крізних отворів. Оскільки, завдяки такому заходу, циркуляційний теплоносій не контактує з випалюваними металевими виробами, потік теплоносія не може переносити забруднення від холодних металевих виробів до нагрітих. При цьому перенос тепла здійснюється через захисні ковпаки, в яких для забезпечення транспортування тепла відбувається циркуляція захисного газу. Враховуючи такі обставини, теплоносій може складатися тільки з повітря, що виключає небезпеку утворення атмосферним киснем оксиду на поверхні випалюваних металевих виробів. Для здійснення такого типу способу попереднього нагрівання випалюваних металевих виробів можуть застосовуватись різноманітні ковпакові відпалювальні установки. Перша можливість здійснення цього способу забезпечується в ковпаковій відпалювальній установці, яка містить два нагрівальні цоколі для розміщення випалюваних металевих виробів під захисним ковпаком, з'єднану з захисними ковпаками систему циркуляції захисного газу, а також систему циркуляції газоподібного теплоносія між обома захисними ковпаками, і полягає в тому, щоб систему циркуляції теплоносія обладнати теплоізоляційними ковпаками, окремими для кожного захисного ковпака, які на певній відстані оточують ці захисні ковпаки, а між обома теплоізоляційними ковпаками передбачити проточне з'єднання для забезпечення циркуляції теплоносія. При цьому теплоносій циркулює між обома теплоізоляційними ковпаками, сприймаючи тепло від нагрітих металевих виробів через один захисний ковпак і віддаючи це 1 UA 102592 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 тепло холодним металевим виробам через інший захисний ковпак, доки не відбудеться вирівнювання температур. Надалі охолодження нагрітих металевих виробів необхідно продовжувати звичайним способом в охолоджувальному пристрої, в той час як попередньо нагріті металеві вироби потрібно нагрівати до необхідної для їх обробки температури, замінюючи теплоізоляційний ковпак на нагрівальний. В іншому варіанті виконання ковпакової відпалювальної установки для попереднього нагрівання випалюваних металевих виробів система циркуляції теплоносія містить теплоізоляційний ковпак, спільний для обох захисних ковпаків, з принаймні одним вентилятором для забезпечення циркуляції теплоносія. Теплоносій, що циркулює в цьому загальному теплоізоляційному кожусі, забезпечує вирівнювання температур між захисними ковпаками з нагрітими і холодними металевими виробами, причому передача тепла від та до металевих виробів відбувається знов таки за рахунок циркуляції захисного газу в захисних ковпаках. Для покращення передачі тепла захисні ковпаки повинні обдуватися теплоносієм. З цією метою всередині теплоізоляційного ковпака можуть бути передбачені напрямні перегородки для забезпечення циркуляції теплоносія. Нарешті для безпосереднього нагрівання попередньо нагрітих випалюваних металевих виробів може залучатися нагрівальний ковпак, який надівається зверху захисного ковпака у разі, якщо система циркуляції теплоносія містить теплоізоляційний ковпак, який на певній відстані оточує захисний ковпак разом з металевими виробами, що потребують попереднього нагрівання, і який для забезпечення циркуляції теплоносія має проточне з'єднання з нагрівальним ковпаком, надітим зверху на захисний ковпак з вже термообробленими металевими виробами. У цьому випадку потрібно тільки обладнати захисний ковпак, в якому розміщені металеві вироби, що потребують попереднього нагрівання, окремим теплоізоляційним ковпаком, оскільки нагрівальний ковпак для вже термооброблених металевих виробів може застосовуватись переважно для спрямування теплоносія. Таким чином за допомогою відповідного проточного з'єднання між нагрівальним ковпаком і теплоізоляційним ковпаком для захисного ковпака потребуючих попереднього нагрівання металевих виробів може здійснюватись спрощена циркуляція теплоносія. Умови теплопередачі між теплоносієм та захисним ковпаком всередині теплоізоляційного ковпака можуть бути оптимізовані за допомогою відповідних напрямних пристроїв, передбачених між теплоізоляційним ковпаком і захисним ковпаком. Спрощені умови поперемінного попереднього нагрівання та охолодження розташованих на нагрівальних цоколях металевих виробів отримують у разі, якщо конструкція теплоізоляційного ковпака є ідентичною конструкції нагрівального ковпака. При цьому напрямок потоку теплоносія переважно може змінюватись. Стислий опис креслень Спосіб попереднього нагрівання випалюваних металевих виробів в ковпаковій відпалювальній установці більш детально пояснюється на прикладі креслень, де зображені на: фіг. 1 - схематичний вертикальний переріз виконаної згідно з винаходом ковпакової відпалювальної установки для попереднього нагрівання випалюваних металевих виробів, фіг. 2 - та ж ковпакова відпалювальна установка в перерізі по ІІ-ІІ фіг. 1, фіг. З - варіант виконання згідно з винаходом ковпакової відпалювальної установки за фіг. 1, фіг. 4 - ковпакова відпалювальна установка в перерізі по IV-IV на фіг. З та фіг. 5 схематичний вертикальний переріз іншого варіанта виконаної згідно з винаходом ковпакової відпалювальної установки. Шлях виконання винаходу Згідно з прикладом виконання за фіг. 1 та фіг. 2 ковпакова відпалювальна установка містить два нагрівальні цоколі 1 і 2 для розміщення випалюваних металевих виробів 3, 4. Нагрівальні цоколі 1,2 обладнані вентилятором 5 та напрямним пристроєм 6 для вентилятора 5, який забезпечує циркуляцію захисного газу всередині захисного ковпака 7, 8, що оточує випалювані металеві вироби 3,4. Для термообробки металевих виробів 3, 4 зверху захисних ковпаків 7, 8 звичайним способом надіто нагрівальний ковпак, який обігрівається електрострумом або за допомогою газових пальників, що однак на кресленнях не показано. Кожний захисний ковпак 7, 8, згідно з представленим способом попереднього нагрівання оброблюваних металевих виробів за допомогою тепла вже термооброблених металевих виробів, оснащений теплоізоляційним ковпаком 9, причому конструкція виконана таким чином, що обидва теплоізоляційні ковпаки 9 поєднані між собою за допомогою напрямних каналів 10, з метою забезпечення циркуляції газоподібного теплоносія між обома теплоізоляційними ковпаками 9, як це зокрема видно на фіг. 2. Вентилятори 11 створюють циркуляційний потік газоподібного теплоносія, переважно повітря, який омиває захисні ковпаки 7 і 8 з метою отримання та віддачі тепла. Після термообробки металевих виробів 4 всередині захисного ковпака 7 використовуваний в процесі термообробки нагрівальний ковпак знімають і замінюють на теплоізоляційний ковпак 9. 2 UA 102592 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Розміщені на нагрівальному цоколі 2 холодні металеві вироби З перед застосуванням нагрівального ковпака треба піддати попередньому нагріванню, а саме за допомогою тепла від вже термооброблених гарячих металевих виробів 4. Для цього теплоізоляційним ковпаком 9 обладнують і захисний ковпак 8 з холодними металевими виробами 3, завдяки чому нагрітий теплоносій з теплоізоляційного ковпака 9 для захисного ковпака 7 з гарячими металевими виробами 4 за допомогою вентиляторів 11 подається в теплоізоляційний ковпак 9 для захисного ковпака 8 з холодними металевими виробами 3. Оскільки під дією вентиляторів 5, призначених для циркуляції захисного газу всередині захисних ковпаків 7 і 8, одночасно відбувається обмін тепла через захисні ковпаки 7, 8 між захисним газом і теплоносієм, то тепло, відведене від гарячих металевих виробів 4, завдяки циркуляції теплоносія подається до холодних металевих виробів, які відповідно нагріваються до того моменту, поки температура в обох теплоізоляційних ковпаках 9 в основному не вирівняється. Для продовження охолодження термооброблених металевих виробів 4 циркуляція теплоносія повинна бути перервана, для подальшого ж охолодження металевих виробів 4 в теплоізоляційний ковпак 9 всмоктується свіже повітря, або ж охолодження здійснюється звичайним чином в не зображеному на кресленнях охолоджувальному кожусі за допомогою повітря чи води. Термообробку попередньо нагрітих металевих виробів 3 продовжують шляхом заміни теплоізоляційного ковпака 9 на нагрівальний ковпак, за допомогою якого попередньо нагріті металеві вироби 3 нагрівають далі до досягнення ними температури, необхідної для їх обробки. По закінченню процесу термообробки металевих виробів 3 їх тепло може надалі використовуватись для попереднього нагрівання холодних металевих виробів, які піддаються аналогічному попередньому нагріванню на нагрівальному цоколі 1. Приклад виконання згідно з фіг. З і 4 відрізняється від прикладу за фіг. 1 і 2 в основному тим, що для обох захисних ковпаків 7, 8 нагрівальних цоколів 1, 2 передбачено спільний теплоізоляційний ковпак 9, в якому за допомогою щонайменше одного вентилятора 12 забезпечується циркуляція газоподібного теплоносія, а також тим, що обидва захисні ковпаки 7 і 8 почергово омиваються потоком теплоносія. Для кращого спрямовування потоку циркулюючого теплоносія всередині теплоізоляційного ковпака 9 можуть бути передбачені напрямні перегородки 13, які забезпечують відповідне примусове омивання захисних ковпаків 7 і 8, як це показано на фіг. 4. Крім того, для отримання відповідного розділення потоку вентилятор 12 може бути обладнаний напрямним пристроєм 14, який забезпечує розділення потоку по висоті. Попереднє нагрівання холодних металевих виробів 3, розміщених на нагрівальному цоколі 2 всередині захисного ковпака 8 здійснюється аналогічно фіг. 1 і 2, оскільки тепло, передане за допомогою циркулюючого захисного газу від гарячих, вже термооброблених металевих виробів 4 на захисний ковпак 7, а звідти на теплоносій, спрямовується до захисного ковпака 8 і передається циркулюючому всередині захисного ковпака 8 захисному газу для попереднього нагрівання металевих виробів 3. Як видно з фіг. 5, функцію теплоізолюючого ковпака 9 може виконувати і нагрівальний ковпак 15, оскільки мова йдеться тільки про те, щоб забезпечити поглинання потоком теплоносія, який омиває захисний ковпак 7 з гарячими металевими виробами 4, тепла, що відводиться від гарячих металевих виробів 4 під час циркуляції захисного газу. З цією метою нагріваний електрострумом або газовими пальниками 16 нагрівальний ковпак 15 обладнують оточуючим його кільцевим трубопроводом 17, за допомогою якого потребуючий нагрівання теплоносій спрямовується в нагрівальний ковпак через розподілені по всьому периметру нижньої частини ковпака канали 18. Газові пальники 16 нагрівального ковпака 15 після термообробки металевих виробів 4 звичайно вимикають. Потік теплоносія, який піднімається вгору в кільцевому проміжку між захисним ковпаком 7 та нагрівальним ковпаком 15 і при цьому нагрівається від захисного ковпака 7, з метою нагрівання холодних металевих виробів 3 всередині захисного ковпака 8 всмоктується в теплоізоляційний ковпак 9 за допомогою всмоктувального вентилятора 19 через проточний канал 10. Всередині теплоізоляційного ковпака 9 може бути передбачений додатковий напрямний пристрій 20 у вигляді оточуючого захисний ковпак 8 ковпака, поєднаного з проточним каналом 10 за допомогою кільцевого каналу 21, завдяки чому нагрітий теплоносій омиває захисний ковпак 8 в кільцевому просторі між захисним ковпаком 8 та напрямним пристроєм 20, проходячи через крізні отвори 22, виконані в нижній частині напрямного пристрою 20, і віддаючи при цьому тепло захисному ковпаку 8, так що це віддане тепло може переноситись на металеві вироби 3 циркулюючим всередині захисного ковпака 8 захисним газом. Охолоджений при цьому теплоносій за допомогою всмоктувального вентилятора 19 через проточний канал 10, який проходить між всмоктувальним вентилятором 19 та кільцевим трубопроводом 17, спрямовують до нагрівального ковпака 15 для нагрівання. Рекуператор 23, який зазвичай приєднують до 3 UA 102592 C2 5 10 нагрівального ковпака 15 і який застосовується для утилізації невикористаного тепла горючих газів, відведених з нагрівального ковпака під час термообробки металевих виробів 4, тут не має значення. Циркуляційний потік теплоносія може додатково регулюватись в проточних каналах 10 за допомогою встановлених там регулювальних заслінок 24. Для полегшення приєднання нагрівального ковпака 15 або теплоізоляційного ковпака 9 до проточних каналів 10 з'єднувальні патрубки 25 поєднують з проточними каналами 10 за допомогою відповідних муфт 26. При правильному розташуванні цих патрубків нагрівальний ковпак 15 може стояти праворуч, а теплоізоляційний ковпак 9 (змінний ковпак) ліворуч. Очевидним є те, що нагрівальний ковпак 15 та теплоізоляційний ковпак 9 до того ж можуть по черзі бути місцем розташування нагріваних або охолоджуваних металевих виробів та мати ідентичну конструкцію, а також те, що система циркуляції захисного газу може бути реверсивною. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 25 30 35 40 45 50 55 1. Спосіб попереднього нагрівання випалюваних металевих виробів в ковпаковій відпалювальній установці з двома нагрівальними цоколями (1, 2) для розміщення випалюваних металевих виробів (3, 4) під захисним ковпаком (7, 8), в якому випалювані вироби (3), що повинні піддаватися термообробці в захисному ковпаку (8), піддають попередньому нагріванню за допомогою газоподібного теплоносія, який циркулює між обома захисними ковпаками (7, 8), забираючи тепло від вже термооброблених металевих виробів (4) в одному захисному ковпаку (7) і передаючи це тепло металевим виробам (3), які мають бути попередньо нагріті в іншому захисному ковпаку (8), який відрізняється тим, що циркуляційним потоком теплоносія омивають обидва захисні ковпаки (7, 8) ззовні, у той час як всередині захисних ковпаків (7, 8) здійснюють циркуляцію захисного газу. 2. Ковпакова відпалювальна установка для здійснення способу за п. 1, яка містить два нагрівальні цоколі для розміщення випалюваних металевих виробів під захисним ковпаком, з'єднану з захисними ковпаками систему циркуляції захисного газу, а також систему циркуляції газоподібного теплоносія між обома захисними ковпаками, яка відрізняється тим, що система циркуляції теплоносія містить теплоізоляційні ковпаки (9), окремі для кожного захисного ковпака (7, 8), які на певній відстані оточують ці захисні ковпаки (7, 8), а також тим, що обидва теплоізоляційні ковпаки (9) поєднані між собою проточним з'єднанням для забезпечення циркуляції теплоносія. 3. Ковпакова відпалювальна установка для здійснення способу за п. 1, яка містить два нагрівальні цоколі для розміщення випалюваних металевих виробів під захисним ковпаком, з'єднану з захисними ковпаками систему циркуляції захисного газу, а також систему циркуляції газоподібного теплоносія між обома захисними ковпаками, яка відрізняється тим, що система циркуляції теплоносія містить теплоізоляційний ковпак (9), спільний для обох захисних ковпаків (7, 8), з принаймні одним вентилятором (12) для забезпечення циркуляції теплоносія. 4. Ковпакова відпалювальна установка за п. 3, яка відрізняється тим, що всередині теплоізоляційного ковпака (9) передбачені напрямні перегородки (13) для забезпечення циркуляції теплоносія. 5. Ковпакова відпалювальна установка для здійснення способу за п. 1, яка містить два нагрівальні цоколі для розміщення випалюваних металевих виробів під захисним ковпаком, з'єднану з захисними ковпаками (7, 8) систему циркуляції захисного газу, нагрівальний ковпак (15), який надівається зверху захисного ковпака, а також систему циркуляції (10) газоподібного теплоносія між обома захисними ковпаками, яка відрізняється тим, що система циркуляції теплоносія містить теплоізоляційний ковпак (9), який на певній відстані оточує захисний ковпак (8) разом з металевими виробами (3), що потребують попереднього нагрівання, і який для забезпечення циркуляції теплоносія має проточне з'єднання з нагрівальним ковпаком (15), надітим зверху на захисний ковпак (7) з вже термообробленими металевими виробами (4). 6. Ковпакова відпалювальна установка за п. 5, яка відрізняється тим, що конструкція теплоізоляційного ковпака (9) є ідентичною конструкції нагрівального ковпака (15). 7. Ковпакова відпалювальна установка за п. 5 або 6, яка відрізняється тим, що між теплоізоляційним ковпаком (9) і захисним ковпаком (8) передбачено напрямний пристрій (20) для забезпечення циркуляції теплоносія. 4 UA 102592 C2 5 UA 102592 C2 6 UA 102592 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 7