186966. lajstromszámú szabadalom • Impulzus égős revermentes és gyors hevítést biztosító kemence
2 186966 3 A találmány kemence, mely az impulzuségős bontókeverő kamrából nyert, nagy sebességű, az égő beépítési helyzete által és a terelőelemek segítségével megvezetett lapos, felhígulás nélküli védőgázsugár révén revementes és egyúttal gyors hevítést biztosít. Ipari kemencékben, ahol a melegítés egyoldalas (a betét a kemence fenekén nyert elhelyezést, alatta nincs melegítő tér), azaz kamrás, rés- és alsó tüzelés nélküli toló, lépegető, áthúzórendszerű kemencék munkaterében, a revementes és gazdaságos (gyors) hevítés nehezen valósítható meg. Ennek fő oka az eddig ismert kemencéknél az, hogy a tüzelőanyag (földgáz, kokszkem.encegáz) részleges elégetéséből nyert védőgáz betéten való tartását nem biztosítják és a betéthez, a védő atmoszféra helyére a munkatér nyílásain (ajtó stb.) keresztül külső oxidáló atmoszféra nyomulhat, a véjdőgáz felhígul, a betét revésedik. A felhígulás, revésedés különösen a kettős atmoszférájú kemencék munkaterében tapasztalható, ahol a védőatmoszféra mellett a hevítés gazdaságosabbá tétele érdekében, nagyobb hőmérsékletű, tökéletes elégetésből nyert atmoszférát is előállítanak. A revésedés csökkentését tehát legbiztonságosabban az olyan kemencekonstrukcíók biztosítják, amelyeknél a munkatérben csak a részleges elégetésből (A=0,5) származó védőatmoszféra van jelen. Az ilyen kemencék azonban nem teljesítik a gazdaságos hevítés feltételeit, mert hatásfokuk 1250 °C munkatérhőmérsékletnél, földgáztüzelésnél még 1000 °C levegőmelegítés esetén is csak 8,25%-ot érhet el. (Kohászati Lapok 1964. 12. 569. o.) A nagymértékű levegőelőmelegítés csak regeneratív rendszerű berendezéssel, a védőgáznak a regenerátor-kamrák előtti füstcsatornában való elégetésével valósítható meg. A hatásfok javítása érdekében egy másik konstrukciónál (Kohászati Lapok 1964. 12. 570. o.) az alsó védőatmoszférás munkatér-részt egy jó hővezető SiC boltozattal választották el a tökéletes égést biztosító tértől és a boltozat sugárzó hatása által javították a kemence hatásfokát. A SiC boltozat azonban törékeny és csak közvetett hőátadást biztosít. Jobb hatásfokot biztosítanak, amellett azonban gondosabb üzemeltetést (huzat-, térnyomás-teljesítménybeállítást, ajtózárást) igényelnek a kettős (védő- és izzító) atmoszférájú kamrás kemencék (Kohászati Lapok 12. 9—10. ábra). A 9. ábra szerinti kemencénél a hőátadást sugárzó boltozat beépítésével növel ték; az elérhető fajlagos fenékfelület-teljesítmény: 200 kg/m2, h. A 161 059 lajstromszáraú magyar szabadalmi leírás szerinti kemence munkaterében szintén védő- és izzító atmoszféra van egyidejűleg jelen. Itt a védőatmoszférát az azt előállító égővel szemben lévő pótégő hatásával és az elszívás előtti boltozatrészen bevezetett pótlevegővel kívánják a betétre szorítani. Ezt a hatást azonban csak igen korlátozott viszonyok (zárt ajtó, nem teljes betétszélesség) mellett lehet elérni. Ez a szabad védősugár azonban rövid távolságon belül felemelkedik a kemence fenékről, a betétről, a túloldali segédégő ezt megakadályozni nem tudja. E kemencénél is úgy mint az előzőeknél bekövetkezik — réskemenceként való üzemeltetésnél állandóan nyitott ajtó mellett — a védőatmoszféra felhígulása. Továbbá a gáz részleges elégetésére szolgáló ún. védőgázégők ismertetett beépítési módja, a védőgáz megvezetés nélküli szabad sugár jellege mellett a közvetlen konvektiv hőátadás nem hasznosítható — még ha az égők konstrukciója ezt lehetővé tenné is —, mert a kilépő sebesség növelésével az injektáló hatás, a védőgáz lekeveredése, felhígulása növekszik. Szükségessé válik tehát a közvetett sugárzásos hőátadás és ehhez a hőmérséklet növelése, amely a kemencefalazat fokozott igénybevételét eredményezi. Továbbá fennáll a szabadsugaras védőgázégőknél az a kedvezőtlen helyzet, hogy az oxigén hozzákeveredés, az égés helyén az égők környezetében hőmérsékletcsúcs alakul ki. Itt a betét, a kemence túlhevül. Egyenlőtlen hevítést eredményez az is, hogy a szabad sugár jellegnek megfelelően a hosszmentén a sugárkeresztmetszet bővül, a sebesség csökken, hőmérséklete változik. Szükségessé válik a munkatér mindkét oldalára égő, vagy pótégő beépítése. E hátrányok jellemzik a 457 744 lajstromszámú szovjet szabadalmi leírásból megismerhető védőgázas kemencét is, azzal az eltéréssel, hogy ebben a védőgázellátást beépített védőgázgenerátor biztosítja, a kemence fűtésére külön égő szolgál. A védőgáznak a betét fölött elhaladva a kemence ajtónyílása előtt kiképzett csatornán kellene kiáramlani, ehelyett azonban a betét feletti kisebb ellenállású térrészen át távozik és így a védőgáz betét feletti tartása — főként széles munkatérnél — nem biztosítható. A betét hevítése itt is csak a felső kemencetér sugárzása által, a védőgázrétegen át közvetve biztosított. Impulzuségők alkalmazása a hevítési sebesség fokozására eléggé elterjedt megoldás. Az impulzuségő beépítéséhez — mint más égőknél —hozzátartozik az égőkő is. Az égőkó'ben tökéletesen elégetett tüzelőanyag füstgázai közvetlenül lépnek a munkatérbe. Ilyen impulzuségővel üzemeltetett kemencék ismerhetők meg az Energiagazdálkodás c. folyóirat XVI. évfolyam 5. számában megjelent „Impulzuségők fémhevítéshez” c. cikkből. A találmány célkitűzése olyan kemencekonstrukció, amely nagy sebességű, határozott áramlású (megvezetett), a betétet még állandóan nyitott adagoló ajtó esetén is (különösen kovácsoló üzemek rúdizzító réskemencéinél) biztosan, összefüggően lefedő, egyenletes hőmérsékletű védőgázsugarat biztosít, egyidejűleg hasznosítva az égéstermék megnövekedett áramlási sebessége által elérhető gyors, konvektiv hőátadást, kamrás kemencéknél is nagy 500 kg/hm2 fajlagos teljesítményt, valamint a tüzelőanyag füstgázzal történő bontásával nyert, védőgáz betét leégést csökkentő hatását. Egyoldalas melegítést adó, hosszú munkaterű áthúzó, léptető, tolórendszerű kemencék vonatkozásában célkitűzés továbbá olyan konstrukció kialakítása, amelynél a nagyobb (í>-800 °C) betéthőmérsékletű szakaszban intenzív hőátadáséi védőgázsugaras hevítés van, a védőgáz elégetése a munkatér első, alacsonyabb betéthőmérsékletű szakaszában történik; a gyors és a revementes hevítés biztosított. Mindez olyan módon valósul meg, hogy az impulzuségő égéstermékei által bontott és lekevert, továbbá a bontó-keverő kamra laposszelvényű kilépő nyílásán felgyorsított, az égő beépítési helyzete és a terelőelemek segítségével megvezetett, szétterített tüzelőanyag lapos, egyenletes hőmérsékletű védőgázsugár alakjában nagy sebességgel áramlik a betét teljes felületén úgy, hogy az oxidáló atmoszféra betéthez való áramlása (szívása) nem következik be. A találmány impulzuségős, revementes és gyors hevítést biztosító kemence lapos kilépőnyilású bontó5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
