190873. lajstromszámú szabadalom • Eljárás az adagok lehűtésére, szakaszosan működő ipari kemencékben, különösen az acélhuzal- vagy acélszalag-tekercsek hűtésére lágyító harangkemencében
1 190.873 2 A találmány tárgya eljárás az adagok lehűtésére szakaszosan működő ipari kemencékben, különösen acéldrót- vagy szalagtekercsek lehűtésére lágyító harangkemencében, amelynek során az adagok hevítését és lehűtését védőgáz-keringtetés közben végzik. Az ipari kemencékben, különösen a fényes lágyításra szolgáló kemencékben a fémadagok hevítése általában védőgáz-atmoszférában történik, ami leginkább nitrogéngáz-atmoszféra 0,5 és 7,0 térfogatszázalékos hidrogéntartalómmal. A hevítési periódust, illetve izzítási szakaszt egy megfelelő hosszúságú lehűtési idő követi, amikor is ezidáig a védőgázösszetétel az anyagnak a kemencében való teljes tartózkodási ideje alatt változatlan marad és a védőgáznak a lehűléskor bekövetkező összehúzódásából adódó térfogatcsökkenését ugyanolyan - vagyis azonos - védőgázzal egyenlítik ki, ami azt jelenti, hogy a hozzávezető csőben bizonyos fokig rendelkezésre álló védőgázzal dolgoznak. Ennél a módszernél hátrányos a viszonylagosan hosszú lehűtési idő, ami összekapcsolódik egy hasonlóan nagy teljesítményfelvétellel a védőgáz-keringtetés céljára szolgáló ventilátorhoz, amelyre a lehűtési idő alatt is szükség van. Ezek után a találmány alapját azon feladat megoldása képezi, hogy ezen említett hiányosságokat kiküszöböljük és olyan eljárást hozzunk létre, melynek segítségével a lehűtési idő megrövidíthető és a védőgáz-keringtető ventilátor teljesítményfelvétele csökkenthető. A feladatot a találmány értelmében azáltal oldjuk meg, hogy a védőgáz összetételét a lehűtési folyamat előtt és/vagy annak során oly módon változtatjuk meg. hogy annak fajlagos súlya csökkenjen. Egy kisebb fajsúlyú védőgáz alkalmazása révén a hőelvonás és ezzel együtt természetesen elérhető a lehűtési idő kívánt csökkentése, miközben éppen a kisebb fajsúly miatt a keringtetőventilátor motorteljesítménye is kisebb lehet, ami annál is fontosabb körülmény. mivel a bevitt teljesítmény legnagyobb része hővé alakul. A találmány szerinti eljárást különféle módon valósíthatjuk meg. Különösen célszerű, ha az adag felhevítése közben alkalmazott védőgáznak a lehűtéskor fellépő összehúzódás miatti térfogatcsökkenését folyamatosan kiegyenlítjük egy kisebb fajsúlyú védőgáz által. Lehetséges azonban olyan megoldás is, hogy az adag hevítése során alkalmazott védőgázt a lehűtési folyamat megkezdése előtt legalább részben kicseréljük egy kisebb fajsúlyú védőgázra. Kisebb fajsúlyú védőgázként például hidrogén, ammoniákdisszociációs gáz, vagy hasonlók jöhetnek szóba. Amennyiben csere- vagy helyettesítőgázként hidrogént használunk, akkor a lehűtési folyamat végén a kemenceteret nitrogénnel öblítjük át vagy evakuáljuk azért, hogy így a védőgáz-atmoszférát nem éghető koncentrációra hozzuk. Ismeretes ugyan az, hogy a lehűtési folyamat során olyan védőgáz-atmoszféracserét hajtanak végre, amikoris C02-t habalakban vezetnek be, hogy annak elgőzölgése révén gyorsabb lehűtést érjenek el. Ekkor a védőgáz fajsúlyának csökkenése természetesen nem következik be. A találmányt a továbbiakban kiviteli példa keretében ismertetjük részletesebben: Egy nagy konvekciójú lágyító harangkemencében egy acélszalag tekercset kb. 640°C-ra hevítünk, 5 térfogatszázalék H2- ből és N,-ből álló védőgáz-atmoszférában. A lehűtés ugyanezen védőgáz-összetétel mellett 18 órát vesz igénybe. Emellett a keringtetőventilátor motorjának teljesítménye 27 kW-ról 67 kW-ra növekedett és a motor összáramfelvétele a lehűtés ideje alatt 980 kWh-t tett ki. A ventilátor zajszintje a lehűtési folyamat végén 83 dB A értékű volt. Most összehasonlításképpen, egy ugyanolyan körülmények között elvégzett hevítést követően másodszor is végrehajtottuk a lehűtést, amelynél azonban a védőgáznak a kontrakció következtében bekövetkező térfogatcsökkenését hidrogén útján kiegyenlítettük. Ezáltal a lehűtési időszükséglet 13 órára rövidült és a venlilátormotor teljesítménye csupán 30 kW-ra emelkedett fel, ami megfelelt 360 kWh nagyságú össz-áramfelvéteinek a ventilátor részére, a lehűtési ciklus alatt. A zajszint a lehűtési szakasz végén 6 dBA értékkel csökkenthető volt. A példában bemutatott összehasonlítás jól érzékelteti, hogy a találmány szerinti eljárás révén a lehűtési idő az eredetinek a 72%-ára, az áramfelvétel pedig az eredetinek a 37%-ára volt lecsökkenthető. Az ábrákon egy konkrét példánál adódó különbséget mutatunk be a szokásos, valamint a találmány szerinti lehűtési eljárás esetén, éspedig két diagramban. amelyek közül:- az 1. ábrán egy szokásos lágyító harangkemence görbéi láthatók, változatlanul maradt védőgáz-összetétel esetén;- a 2. ábra ugyanezen görbéket abban az esetben szemlélteti, ha a találmány szerinti lehűtési eljárást alkalmazzuk. Az abszcissza-tengelyre az időt vettük fel órákban, az ordinátán pedig a mindenkori hőmérsékletet C°ban, a H,-tartalmat térfogatszázalékban, a ventilátormotor teljesítményét kW-ban és a zajszintet dB A- ban, amikor is mindkét ábrán lényegileg csak a lehűtési szakaszt mutattuk be. Jól látható, hogy az 1. ábrán a hidrogéntartalom (az 1 jelű görbe) a védőharang alatt állandó maradt és a ventilátormotor teljesítménye (2 jelű görbe) a lehűtés végéig jelentősen megnövekedett. A 2. ábra esetében ezzel szemben a ventilátormotor teljesítménye (a 2 jelű görbe) közelítőleg állandó, a hidrogén részaránya viszont (az 1 jelű görbe) erősen emelkedett és a teljes lehűtési idő lényegesen lerövidült. A zajszint görbéjét 3-mal, az adag hőmérsékletének görbéjét 4-gyel jelöltük mindkét ábrán. Szabadalmi igénypontok 1. Eljárás az adagok lehűtésére szakaszosan működő ipari kemencékben, különösen acélhuzal-vagy acélszalag tekercsek lehűtésére lágyító harangkemencében, amelynek során a adagok hevítését és lehűtését védőgáz-keringtetés közben végzik, azzal jellemezve, hogy a védőgáz összetételét a lehűtési folyamat megkezdése előtt és/vagy annak során olyan értelemben változtatjuk meg, hogy a védőgáz fajsúlya csökkenjen. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
