ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Описание к ИЛ № 42-039-99

Данная работа является результатом выполнения конструкторской разработки.

Наибольшую опасность свариванию витков в рулоне при отжиге в колпаковой печи представляет неравномерность нагрева и охлаждение рулона по его сечению. Вследствие длительного времени действия радиальных сжимающих напряжений на центральные витки рулона при охлаждении, именно процесс неравномерного охлаждения является наиболее отрицательным фактором, способствующим свариванию витков и образованию дефекта «излом». Для устранения вышеназванных факторов разработана конструкция нового конвекторного кольца, позволяющая решить основную целевую задачу - обеспечить равномерность нагрева и охлаждения по сечению. Конструкция конвекторного кольца (см. рисунок) состоит из двух наружных 1 и двух внутренних опорных колец 2, соединенных радиальными перегородками 3 и радиальными ребрами 4, образующими циркуляционные каналы 5 и 6. Опорные ребра имеют отверстия 7 и на рабочей поверхности сферические проточки 8, выполненные под углом к радиусу рулона (радиально наклонно). Проточки могут быть выполнены, например, фрезерованием. Грани опорных ребер на рабочей поверхности выполнены сферической формы. Радиальные ребра - перегородки 9 расположены симметрично относительно верхних и нижних опорных колец, образуют с радиальными перегородками и торцами рулонов открытые циркуляционные каналы 6. Со стороны внутренних и наружных опорных колец ребра содержат отверстия 10, 11 в форме, например, квадратичной или биквадратичной параболы. Крепление опорных ребер, радиальных перегородок и радиальных ребер осуществляют сваркой. Отжиг стопы рулонов с предлагаемой конструкцией конвекторных колец осуществляют следующим образом. На стенде формируют стопу из 3 - 4-х плотно смотанных рулонов с установленными между ними конвекторными кольцами, накрывают ее муфелем. После чего осуществляют холодную продувку подмуфельного пространства защитным газом, ставят нагревательный колпак и включают циркуляционный вентилятор, который засасывает защитный газ из внутренней полости стопы рулонов и под избыточным давлением подает его в кольцевой зазор между муфелем и стопой рулонов. Нагретый от муфеля защитный газ по циркуляционным каналам направляют во внутреннюю полость стопы рулонов. После нагрева до температуры отжига 680-720 ⁰С и проведения последующей выдержки, нагревательный колпак снимают и осуществляют процесс охлаждения садки под муфелем до требуемой температуры 120-180 ⁰С. При охлаждении защитный газ отбирает тепло как от опорных поверхностей конвекторного кольца, так и непосредственно от торцов рулона и передает его муфелю. Затем снимают муфель, и рулоны охлаждаются до температуры окружающей среды.

Кольцо работает следующим образом: через закрытые и открытые радиальные циркуляционные каналы подается защитный газ. Применение внутренних и наружных опорных колец приводит к уменьшению теплообмена между защитным газом, поступающим в циркуляционные каналы и торцами рулонов на периферийных частях рулона, т.е. нагрев происходит через экран. Это позволяет замедлить скорость нагрева периферийных частей рулона до температуры отжига и снизить скорость охлаждения этих участков после снятия колпака. Подаваемый газ по каналам 6 через отверстие 7 по сферическим каналам 8 дополнительно поступает к торцам рулона, контактирующих с опорными ребрами, что способствует более интенсивному нагреву центральных частей рулона на этих участках. Наличие отверстий в радиальных ребрах, образуют взаиморегулируемые газовые потоки двух открытых циркуляционных каналов, образованных радиальными ребрами. Благодаря этому возрастает скорость нагрева центральных частей рулона, «отстающих» по нагреву, снижается скорость нагрева переферийных частей рулона, уменьшается температурный перепад по сечению рулона при нагреве до температуры отжига.

При охлаждении стопы рулонов наружные и внутренние опорные кольца способствуют более медленному охлаждению торцов этих частей рулонов, передавая им тепло от «отстающих» по охлаждению центральных частей рулонов через радиальные опорные ребра. Ширина внутренних и наружных опорных колец, соответствующих толщине намотки внутренних и периферийных частей рулона менее подверженных слипанию и свариванию, установлены экспериментальными исследованиями. Ширина внутренних колец равна 0,30 - 0,40 части от внутреннего диаметра рулона, а наружных 0,14 - 0,19 части радиуса конвекторного кольца.

Применение опорных ребер с рабочими гранями овальной формы с радиусом кривизны равным 1/2 - 1/3 толщины ребра позволяет устранить резкую границу по условиям нагрева торцов рулона напротив открытых циркуляционных каналов и контактирующих с опорными ребрами, исключить сваривание витков вдоль рабочих поверхностей граней опорных ребер.

Конструкция нового конвекторного кольца.