Крыльчатка циркуляционного вентилятора колпаковой печи

(51) 27 11/00 (2010.01) 21 9/673 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Сущность изобретения заключается в увеличении производительности колпаковых печей за счет увеличения интенсивности циркуляции защитного газа в подмуфельном пространстве без изменения габаритов крыльчатки. Техническим результатом данного изобретения является увеличение производительности крыльчатки при практически не изменившейся ее массе по сравнению с прототипом простота изготовления не повлекшая удорожания изделия снижение расхода топливного и защитного газов,электроэнергии увеличение производительности колпаковых печей использование имеющегося оборудования для монтажа(демонтажа) предлагаемой крыльчатки на вал циркуляционного вентилятора. Достигнутый технический результат осуществляется за счет загиба верхних концов лопастей крыльчатки под углом 120 перпендикулярно линии сгиба.(72) Кузьминов Игорь Иванович Винокуров Олег Валерьевич Сабельников Юрий Анатольевич Зубков Сергей Витальевич Долженко Александр Васильевич Лыжин Юрий Анатольевич Корнилин Сергей Владимирович(73) Акционерное общество АрселорМиттал Темиртау(54) КРЫЛЬЧАТКА ЦИРКУЛЯЦИОННОГО ВЕНТИЛЯТОРА КОЛПАКОВОЙ ПЕЧИ(57) Изобретение относится к металлургической теплотехнике и может быть использовано в колпаковых печах для термообработки плотно смотанных рулонов на заводах металлургии и машиностроения. 21058 Изобретение относится к металлургической теплотехнике и может быть использовано в колпаковых печах для термообработки плотно смотанных рулонов на заводах металлургии и машиностроении в качестве сменного оборудования циркуляционных вентиляторов колпаковых печей. Сущность изобретения заключается в увеличении производительности колпаковых печей за счет увеличения интенсивности циркуляции защитного газа в подмуфельном пространстве без изменения габаритов крыльчатки. Известна Крыльчатка циркуляционного вентилятора колпаковой печи (патент РФ 2025510,МКИ С 21 9/673, опубликовано 30.12.1994 г.,бюллетень 24) содержащая ступицу, соединенные с ней в ее верхней части два параллельных диска,наружную и внутреннюю обечайки, радиальные лопатки, связанные со ступицей дисками и внутренней обечайкой и наклонные лопатки,установленные между обечайками под углом 25-35. Защитный газ циркулирует в полости рулонов в виде кольцевого восходящего потока,выбрасывается перпендикулярно боковой поверхности муфеля через каналы конвекторных колец, затем движется сверху вниз по кольцевой полости между муфелем и наружной поверхностью рулонов,поступая вновь на крыльчатку вентилятора. Недостатком конструкции этой крыльчатки является- большая масса, основная часть которой распределена ближе к внешнему радиусу. Такие крыльчатки требуют очень тщательной балансировки и постоянный контроль. При утере балансировки вследствие термических напряжений из-за цикличности работы печи (чередующиеся нагрев с охлаждением), на валу циркуляционного вентилятора возникают очень сильные колебательные движения (вибрация), что вызывает разрушение подшипников вентилятора и его заклинивание.- сложность в изготовлении ведущая к удорожанию данного изделия. Известна также Крыльчатка (Аптерман В.Н.,Двейрин Е.Г., Тымчак В.М. Колпаковые печи. // М. Металлургия, 1965 г. с. 235 (фиг. 1), применявшаяся на колпаковых печах АО АрселорМиттал Темиртау) содержащая ступицу в нижней части, на которой крепится диск, на внешней части этого диска расположены лопатки и обечайка для создания давления. Защитный газ данной крыльчаткой подается по каналам направляющего аппарата и выбрасывается параллельно стенкам муфеля и внешних витков отжигаемых рулонов, далее через каналы конвекторных колец он поступает во внутреннюю полость рулонов и движется вниз, засасываемый крыльчаткой циркуляционного вентилятора. Недостатки данной крыльчатки те же, что и у первого аналога. Вес крыльчатки составляет 108 кг. Опыт эксплуатации печей с этими крыльчатками выявил существенные недостатки в конструкции их приводов 2- поскольку электрическая система управления циркуляционных вентиляторов не оснащена функцией плавного разгона электродвигателей,мощности последних (22 кВт) не хватает для раскручивания тяжелых крыльчаток без длительных перегрузок, приводящих к постепенному выходу из строя обмоток двигателя- циркуляционные вентиляторы имеют длинные тонкие валы, не позволяющие в течение длительного времени эксплуатировать данные крыльчатки из-за их разбалансировки в результате коробления под действием меняющихся температур,связанных с циклическим режимом работы печей,что в совокупности с достаточно большим весом приводит к выходу из строя подшипников двигателей циркуляционных вентиляторов и, как следствие, к заклиниванию. Эти серьезные недостатки заставили отказаться от этих крыльчаток. Техническим результатом данного изобретения является сохранение производительности колпаковых печей за счет использования новых и более легких крыльчаток (49 кг), производительность которых всего на 7,5 меньше выше описанной. Кроме того, она стала простой, что снизило расходы по ее изготовлению. Для монтажа(демонтажа) предлагаемой крыльчатки (фиг. 2) на вал циркуляционного вентилятора используется имеющееся оборудование. Достигнутый технический результат осуществляется за счет загиба верхних концов лопастей крыльчатки под углом 120 перпендикулярно линии сгиба (фиг. 3). Пример реализации изобретения. На стенде колпаковой печи, оснащенном циркуляционным вентилятором, на валу которого находится предлагаемая крыльчатка, формируют садку из плотно смотанных рулонов. Между ними уложены конвекторные кольца. Далее садку накрывают муфелем и колпаком, открывают кран подачи защитного газа и включают циркуляционный вентилятор. Разжигают горелки и производят нагрев садки согласно действующей технологической инструкции. После окончания времени нагрева горелки тушат (начинается цикл охлаждения). Через пять часов после тушения горелок колпак снимают и дальнейшее охлаждение производится только под муфелем. При достижении температуры садки,когда производится распаковка (по показаниям стендовой термопары) до значений, указанных в технологической инструкции,отключается циркуляционный вентилятор, закрывается кран подачи защитного газа, снимается муфель. Рулоны садки краном развозятся для дальнейшего охлаждения до температуры дрессировки на участок принудительного охлаждения. Для обоснования достижения положительного результата по заявленному эксперименту авторами были проведены эксперименты. На первом этапе проводили замер производительности крыльчаток на одном из 21058 стендов, куда поочередно ставили крыльчатки,показанные на фиг. 1-2. Методика проведения замера производительности показана на фиг. 4. Динамический напор (,мм в.ст.) определялся трубкой Пито по секторам на которые условно было разбито входное отверстие стенда (фиг. 5). Площадь секторов с 5-го по 1-йнаходилась по формуле(2 2-1).(1) Площадь 0-го сектора находилась по формуле 020.(2) Расчеты по нахождению скорости потока и расхода воздуха проводились по методике,описанной в Калинушкин М.П. Насосы и вентиляторы Учебное пособие для вузов по спец. Теплоснабжение и вентиляция, 6-е изд., перераб. и доп. // М. Высшая школа, 1987 г. с. 176, и Методика балансовых и других теплотехнических испытаний нагревательных и термических печей и текущего контроля эксплуатационных показателей их работы / ВНИИМТ. Свердловск. 1978 г. с. 190. Определение скорости потока (, м/с), по измерениям пневмотрубкой, производили по формуле 2 К ТР(присваивается заводом изготовителем по результатам продувки в аэродинамической трубе)9,81 м/с 2 - ускорение силы тяжести 1,234 кг/м 3 - плотность измеряемого газа при действительной температуре. Расход воздуха (, м 3/ч) находили по формуле 3600, м 3/ч,(4) где,- площадь сечения сектора (согласно фиг. 5) 3600 - количество секунд в часе. На фиг. 6 представлены результаты расчета расхода воздуха по секторам согласно формул 3 и 4. В таблицу сведены суммарный расход воздуха каждой из крыльчаток. Таблица Суммарный расход воздуха и процент увеличения производительности Конструкция крыльчатки Крыльчатка на фиг. 1 Крыльчатка на фиг. 2 Данные таблицы показывают,что производительность предлагаемой крыльчатки приближается к производительности крыльчатки(фиг. 1), которая из-за своих эксплуатационных характеристик была исключена из производственного процесса. Результаты первого этапа эксперимента показали, что применение предлагаемой крыльчатки при отжиге обеспечит практически такую же интенсивность омывания рулонов защитным газом,как в случае с ранее применяемой крыльчатки, а это не значительно отразится на конвективном теплообмене в отжигаемой садке. На втором этапе было проведено опробование режимов отжига,регламентированных технологической инструкцией, на металле текущего производства. Причем, предлагаемой крыльчаткой было оснащено несколько стендов колпаковых печей на которых отжигалась конструкционная сталь марки -12 по 1623-83, жесть на твердость А 1 (533 30), А 2 (573 30) и В (613 30) после лужения по ГОСТ 13345-85. Полученные результаты показали,что производительность печей не упала, а вся отжигаемая сталь соответствовала требуемому уровню механических свойств. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Крыльчатка циркуляционного вентилятора колпаковой печи, характеризующаяся тем, что содержит ступицу, в нижней части диск,соединенный со ступицей, радиальные лопатки,расположенные перпендикулярно плоскости диска и соединенные с ним и ступицей, при этом плоскости лопаток в верхней части изогнуты под углом 120 перпендикулярно линии сгиба, причем меньшие верхние части плоскостей лопаток обращены к диску.