КОНВЕКТОРНОЕ КОЛЬЦО КОЛПАКОВОЙ ПЕЧИ

ОБЪЕКТ -ПОЛЕЗН.4Я ЮДЕ.1ТЬ КОНВЕКТОРНОЕ КОЛЬЦО КО.Ш1АКОВОЙ ПЕЧИ.
Полезная модель относится к металлургии, а именно, к оборудованию колнаковых печей для отжига плотно смотанных рулонов или бунтов, и может быть использована в термических отделениях прокатных цехов.
Известен конвектор колпаковой печи для отжига металлических бунтов, содержащий основание, расположенные радиально опорные сектора, связанные друг с другом посредством этого основания и образующие между собой каналы с переменным поперечным сечением, при-Чём в каждом канале размещено, по крайней мере, но одному элементу сопротивления потоку с острыми кромками для турбулизации потока. При этом элементы сопротивления поток} размещены нараллельно друг другу с равным шагом в зоне между 1/2 и 5/6 длинны каналов в направлении потока ( см. патент РФ №2087556, C21D 9/673).
Педостатком известного конвектора является неравномерный нагрев но толщине намотки рулона за счёт того, что зона расположения элементов сопротивления потоку газа между 1/2 и 5/6 длины каналов не обеспечивает равномерного нрогрева торнов рулонов, а также за счёт незначительной длины каналов для прохождения защитгюго газа, образованных радиального расноложенными опорными секторами. Кроме того, опорные секторы, связанные друг с другом носредством основания, создают дополнительное гидравлическое сопротивление потоку защитного газа, что приводит к неравномерному раснределению его по каналам конвектора, а, следовательно, и к неравномерному нагреву рулона.
Наиболее близким аналогом является конвекторное кольцо для отжига рулонов металла, содержащее черед тощиеся с обеих его сторон П-образные секторы и циркуляционные каналы с с ающимся к центру кольца нроходным понеречным сечением, и элементы сонротивления потоку, размещённые внутри
--п- -t:f.2.,., .
ШК C21D 9/673
каналов с шагом по их длине. При этом элементы сопротивления потоку выполнены в виде концентрично расположенных кольцевых гофр на участке (0,45-0,50) - (0,70-0,75) радиуса кольца (см. авт. св. СССР №1325095, C21D 9/673).
Недостатком известного кольца является неравномерность нагрева большегрузных рулонов по толщине намотки из-за низкой эффективности возбуждения потока заш;итного газа в циркуляционных каналах, имеюших длину не позволяющ ю увеличить конвективную составляющую от газа к торцам рулона. Кроме того, радиально расположенные опорные секторы и циркуляционные каналы не соответствуют углу атаки каналов защитным газом, а основание кольца, на котором размещены П-образные секторы, создаёт дополнительное гидравлическое сопротивление потоку газа. Всё это также приводит к неравномерьюму распределению газа по каналам кольца, и, следовательно, к неравномерному нагреву рулона.
В основу полезной модели поставленная задача разработать такую конструкцию конвекторного кольца колпаковой печи, которая обеспечила бы равномерность нагрева по толщине намотки рулона путём интенсификации теплообмена на его торцах.
Поставленная задача решается тем, что известное кольцо колнаковой печи, содержащее чередующиеся с обеих его сторон опорные секторы и циркуляционные каналы, имеющие в поперечном сечении П-образную форму, сужающуюся к центру кольца, и элементы сопротивления потоку газа, размещенные внутри циркуляционных каналов с шагом по их длине, согласно изменению, кольцо выполнено монолитным, опорные секторы расположены тангенциально радиусу кольца, а элементы сонротивления потоку выполнены с высотой, равной 0,60 - 0,75 высоты опорных секторов и размещены внутри ка кдого канала на участке, равном 0,35 - 0,90 длины канала в направлении потока газа.
Элементы сопротивления нотоку газа расноложены в циркуляционных каналах нод углом 73 - 81° к одному из опорных секторов.
Кроме того, элементы сопротивления потоку по длине циркуляционных каналов расположены с равномерно уменьшающимся шагом к центру кольца.
Сущность нолезной модели поясняется чертежами, где:
на фиг. 1  изображён общий вид конвекторного кольца с частичным вырезом, в аксонометрии;
на фиг. 2 - конвекторное кольцо, вид сверх ;
на фиг. 3 - разрез А - А на фиг. 2;
на фиг. 4 - разрез Б - Б на фиг. 2;
на фиг. 5 - фрагмент кольца с изменяющимся шагом расноложения элементов сопротивления потоку.
Конвекторное кольцо 1 (фиг. 1-4) колнаковой печи выполнено монолитным, и содержит чередующиеся с обеих сторон кольца 1 онорные сектора 2 и циркуляционные каналы 3, имеюище в ноперечном сечении Побразн то  (фиг. 1,4), с}окающуюся к центру кольца 1. При этом, онорные секторы 2 (фиг. 2) расноложены тангенциально радиусу кольца 1 и угол (а) смещения их относительно радиуса составляет  - 27°. Такое вынолнепие позволяет значительно увеличить длину циркуляционных каналов 3, в результате чего, обеснечивается значительное увеличение конвективной составляющей от горячего защитного газа к торцу рулона (на  не показано).
Смещать опорные секторы 2 относительно радиуса кольца 1 на угол меньше 9° нецелесообразно, так как в этом случае длина циркуляционных каналов 3 уменьшается, что приведёт к снижению конвективной составляющей от нотока горячего защитного газа к торцам рулона, и, следовательно, к неравномерному прогреву последнего.
Размещать опорные секторы 2 под углом больше 21° также нецелесообразно, так как это усложняет изготовление кольна 1 и создаёт дополнительное сопротивление потоку газа на входе в каналы 3 кольца 1.
Для предотвращения механических повреждений торца рулона кромки опорных секторов 2 (фиг.4) могут быть выполнены скруглёнными.
Внутри каждого цирк ляционного канала 3 (фиг. 1-4), на участке равном 0,35 - 0,90 длины канала 3 от наружной кромки к центру кольца 1, размещены элементы сопротивления поток  4 (фиг. 1-3, 5) с высотой, равной 0,60 - 0,75 высоты онорных секторов 2. При этом элементы сопротивления потоку 4 внутри каждого канала 3 расположены под углом ( - 81° к одному из опорных секторов 2. Такое конструктивное выполнение циркуляционных каналов 3 способствует возбуждению в них ламинарного пограничного слоя и созданию высокоскоростного турбулентного потока защитного газа по всему сечению каналов 3. Такой турбулентный ноток защитного газа более интенсивно отдаёт тепло торцам рулона, обеспечивая их равномерный нагрев по толщине намотки.
Выполнение элементов сопротивления потоку 4 с высотой меньщей, чем 0,60 высоты опорного сектора 2, приведёт к недостаточному возбуждению потока горячего защитного газа и снижению скорости его движения, в результате чего, часть турбулентного потока не достигнет торца рулона, что приведёт к неравномерному нрогреву последпего.
Выполнение элементов сопротивления потоку 4 с высотой большей 0,75 высоты опорного сектора 2 приведёт к значитеш ному уменьшению проходного сечения каналов 3 элементами сопротивления потоку 4, а, следовательно, к торможению части потока газа на входе в каналы 3 и изменению траектории его движения. В результате больщая часть газа распределится в подмуфельном пространстве колпаковой печи.
температуре, и позволяет предотвратить неравномерность прогрева рулопа по толщине намотки.
Принимать длину зоны расположения элементов сопротивления потоку 4 в канале 3 меньше, чем 0,35 длины канала 3 нецелесообразно, так как это приведёт к перегреву наружных витков рулона, их слипанию, и, соответственно, к з-худшению механических свойств металла.
Принимать длину зоны расположения элементов сопротивления потоку 4 в канале 3 больше, чем 0,90 длины канала 3 в направлении потока, также нецелесообразно, так как это приведёт к перегреву внутренних витков рулона и у-худшению механических свойств металла.
Расположение элементов сопротивления потоку 4 в циркуляционных
каналах 3 под углом  - 81° iPonopHb/x; сектор;с)в2 позволяет создать равномерную турбулизацию потока газа по ширине каналов 3.
Для увеличения радиационного теплообмена между элементами циркуляционных каналов 3 и торцом рулона, а также для увеличения конвективного теплообмена между заш;итным газом и торцом рулона внутри каждого канала 3 элементы сопротивления потоку 4(фиг. 5) расположены с равномерно уменьшаюшимся шагом к центру кольца 1.
Конвекторное кол1Л ;о 1 колнаковой печи работает следуюш;им образом.
Из каналов направляющего аппарата печи поток зашитного газа поступает в подмуфельное пространство печи. Прогреваясь от раскалённого муфеля горячий зашитный газ, поступает в циркуляционные каналы 3 (фиг. 1-4) конвекторного кольца 1. По мере продвижения в каналах 3, защитный газ достигает зоны расположения элементов сонротивления потоку 4, которые приводят поток горячего газа к интенсивной турбулизации. Созданный в каналах 3 турбулентный поток горячего защитного газа начинает интенсивно отдавать тепло торцам рулонов в цирк ляционных каналах 3, опорным секторам 2 и элементам сопротивления потоку 4. При этом конвективная составляющая при тенлообмене между защитным газом, торцом рулона (на фигурах не ноказано) и элементами кольца 1 значительно увеличивается за
счёт: удлинения каналов 3 нри тангенциальном их расположении, интенсификации теплообмена в отстающей но температуре зоне, расположенной на участке каждого канала 3, равном 0,35-0,90 длины последнего в направлении потока газа. Кроме этого, расположение элементов сопротивления нотоку 4 нод углом Р 73-81° позволяет увеличить длину элементов 4, а следовательно, и нлощадь теплоотдающей поверхности, что ведёт к увеличению радиационного теплообмена межд} поверхностью кольца 1 и торцом рулона. Также отдавая тепло опорным секторам 2, защитный газ способствует увеличению тенлонередачи между поверхностью онорных секторов 2 и торцом рулона.
Пройдя но каналам конвекторного кольца 1, защитный газ поступает во внлтреннюю полость рулона и втягивается вентилятором. Затем вновь подаётся через направляющий аппарат в подмуфельное пространство печи и в горячем состоянии поступает в цирклляционные каналы 3 кольца 1, носле чего цикл нагрева рулогюв повторяется.