Протяжные печи для термической обработки проволоки

 

Патентирование (сорбитизация) проволоки проводится в многорядных (до 48 ниток) муфельных печах с электрообогревом (рис. 3.23). Агрегат включает собственно печь 8, размоточные 1 и намоточные 6 устройства и свинцовую ванну 5. Печь 8 имеет длину 10...28 м. Каждая нитка 7 проволоки проходит по трубчатому муфелю 9. Внутренний диаметр муфеля 9 не менее чем в три раза превышает максимальный диаметр обрабатываемой проволоки для пропуска узла, связывающего конец одного бунта (мотка) с началом следующего. Число размоточных 1 и намоточных 6 барабанов в 1,5...2 раза превышает число муфелей 9. Электронагреватели 3 размешаются на своде и поду печной камеры.

Рис. 3.23. Протяжная муфельная печь

 

Муфели 9 имеют на входе уплотняющие шлюзовые камеры 2, кула подается защитная атмосфера. На выходе муфели 9 закрыты общим кожухом, край которого опущен в расплав свинца. Для захода и выхода в свинцовую ванну 5 установлены направляющие ролики 4. Конструкция ванны 5 рассматривается в главе 4.

Температура нагрева патентируемой проволоки определяется ее диаметром и содержанием углерода в стали и составляет 900...1050 °С. При диаметре проволоки менее 2 мм вместо трубчатых металлических муфелей используют керамические в форме плиты с продольными каналами диаметром 6 мм.

Обогрев может быть и газовый, тогда горелки устанавливаются в боковых стенах в шахматном порядке выше и ниже муфелей. Данные печи, но без свинцовой ванны, применяются для нагрева под закалку проволоки и узкой ленты из конструкционных сталей, аустенитизации нержавеющей и коррозионностойкой проволоки. Печи для отжига снабжаются камерой регулируемого охлаждения.

Разработана протяжная печь для патентирования с нагревом и охлаждением в псевдоожиженном («кипящем») слое, что позволило отказаться от расплава свинца, пары которого очень токсичны.

Печь (рис. 3.24) состоит из двух камер-ванн I и II, заполненных до определенного уровня песком из корунда или ферросилиция с размером частиц 0,1...0,5 мм. Дно каждой камеры выполнено в виде газораспределительной решетки, представляющей собой металлическую плиту с вертикальными патрубками, по которым в камеру I поступает подогретая газо-воздушная смесь, а в камеру II — воздух из подрешеточного пространства 6, куда эти газовые смеси и воздух подаются по каналам 5 вентиляторами.

Рис. 3.24. Протяжная печь ТТЛ малоокислительного нагрева в кипящем слое с камерой охлаждения и двух стадийным сжиганием топлива

 

При отсутствии дутья песок находится на уровне проволоки 2, проходящей через печь в несколько ниток. Для центровки проволоки установлены направляющие воронки 8.

В рабочем режиме, когда насыпной материал продувается горячими газами или воздухом, его уровень повышается в 2...3 раза и достигает положения, показанного на рис. 3.24, и представляет собой взвешенную массу, через которую проходят газовые пузыри, раскрывающиеся при выходе из взвешенного слоя. В результате на поверхности слоя образуются всплески 14, напоминающие поверхность обычной кипящей жидкости, что и дало название "кипящий" слой.

Обе камеры имеют металлический корпус 1, футеровку 10, соответствующую температуре каждой камеры. На рабочем уровне слоя камеры резко (в 1,5 раза) расширяются, что приводит к снижению скорости газового потока V _г ниже критической скорости псевдоожижения V_{n - o}. Плавать же песчинки могут лишь при V _г. > V_{n - o}. В зависимости от размера частиц и плотности их материала скорость газов в псевдоожиженном слое составляет 1...6 м/с и не должна превышать критической скорости витания V _вит , что приводит к выдуванию песка из камеры печи.

На входе и выходе установлены шлюзовые камеры 9 и 10 с пламенными завесами 15 и 12 для создания повышенного давления с целью исключения подсоса воздуха в печь и высыпания песка. Над печью смонтированы вытяжные зонты 13 для отвода продуктов сгорания и воздуха из камер нагрева и охлаждения.

Ещё одной особенностью именно данной конструкции камеры нагрева является создание в ней малоокислительной среды за счёт двухстадийного сжигания газового топлива. По каналу 5 в подрешёточное пространство 6 подается подогретая до 600...700 °С газовоздушная смесь, содержащая лишь 25...30% воздуха от необходимого для полного сгорания газа. В результате неполного сгорания газового топлива образуется атмосфера, близкая по составу эндогазовой (см. книгу 2), которая по своим свойствам является восстановительной, и окисления нагреваемого металла в ней практически не происходит.

Реакции неполного сгорания газа при недостатке воздуха эндотермические, и для нагрева как такой газовоздушной смеси, так и металла необходимо тепло. Его получают при дожигании продуктов неполного сгорания в верхней части слоя, куда по трубкам 7 подается остальной воздух, необходимый для полного сгорания топлива. В результате там идёт интенсивное дожигание эндогаза (СО и Н₂) с выделением большого количества тепловой энергии (экзопроцесс).

Твёрдые частицы псевдоожиженного слоя совершают в нём хаотическое движение по самым различным направлениям. В верхней части слоя за счёт интенсивного догорания топлива температура на 200...300 °С выше заданной и песчинки быстро нагреваются, а затем уходят вниз, где частично отдают тепло газовому потоку, в котором плавают, а также нагреваемым изделиям (в данном случае — проволоке теплопроводностью) при непосредственном физическом контакте.

Таким образом, в печах с «кипящим» слоем теплопередача осуществляется всеми тремя способами: излучением, конвекцией и теплопроводностью. Поэтому скорость нагрева в нём значительно выше, чем в обычных газонаполненных печах, и приближается к расплавам солей.

Охлаждение проволоки проводится в камере II, куда подается в подрешёточное пространство 6 воздух из цеховой магистрали или от вентилятора. Воздух может подогреваться в отдельном калорифере или последний устанавливается в камере 6. Регулируя температуру и скорость воздушного дутья, можно в достаточно широких пределах менять температуру в камере 11 и скорость охлаждения проволоки с обеспечением распада аустенита по сорбито-трооститному типу.

Основными преимуществами рассмотренной печи является замена свинцовой ванны на экологически чистую среду охлаждения, увеличение скорости нагрева, возможность регулирования времени нагрева и охлаждения изменением параметров «кипящего» слоя, а не только скоростью движения проволоки.

 

⇐ Предыдущая891011121314151617Следующая ⇒

Поделиться: