PL184281B1 - Elektryczny piec oporowy, zwłaszcza do metalizacji zanurzeniowej - Google Patents

Abstract

1. Elektryczny piec oporowy, zwłaszcza fy do metalizacji zanurzeniowej, mający wewnątrz nawymurówce wannę metalowąustawionąw obudowie podłużnej, złożonej z wymurówki zabudowanej wewnątrz opancerzenia, przykrytą zamykającymi lustro kąpieli metalowej wanny pokrywami oraz zespół elektrycznych oporowych grzejników, znamienny tym, że między wanną metalową (1) i wymurówką(2) obudowy podłużnej w wolnej przestrzeni zawieszone sąpionowo elementy grzejne (27), sięgające korzystnie do głębokości 75% wanny metalowej (1), a wymurówka (9) ściany bocznej (8) trzonu (6) zabudowana na konstrukcji nośnej (7) wchodzi od dołu wzdłuż wymurówki (2) obudowy podłużnej pieca, przy czym wzdłuż ścian bocznych (13) obudowy podłużnej, co najmniej wjednym rzędzie, osadzone są w kształtownikach pionowych (15) i wymurówce (2) rury (24) służące do osadzenia elastycznych podpór (25) podtrzymujących ściany boczne wanny metalowej (1)

Description

Przedmiotem wynalazku jest elektryczny piec oporowy, zwłaszcza do metalizacji zanurzeniowej. Rozwiązania techniczne według wynalazku przeznaczone są dla elektrycznych pieców oporowych stosowanych do topienia metali, zwłaszcza metali nieżelaznych i ich stopów,

184 281 do przetrzymywania metali w stanie stopionym oraz do produkcji stopów metali i do metalizacji zanurzeniowej,

Znany piec do cynkowania wyrobów stalowych i żeliwnych z polskiego opisu patentowego nr 136 757 składa się z trzech rodzaj ów ujednoliconych modułów profilowych. Ścienny segment modułowy tego pieca wykonany jest ze szkieletu stalowego, którego naroża wzmocnione i usztywnione sąprzyspawanąblachąo grubości jak profile stalowe. Do szkieletu przymocowana jest warstwa izolacji termicznej wykonana z lekkich materiałów termoizolacyjnych, o łącznej grubości warstwy wahającej się w granicach 450-500 mm. Od zewnętrznej strony izolacja termiczna pokryta jest płaszczem stalowym wykonanym z blachy, który po zestawieniu pieca tworzy jego zewnętrzną obudowę.

W szkielet segmentu wbudowane są dwa przepusty wykonane z rurek ceramicznych o długości większej o 22 mm od szerokości segmentu. Przepusty służą do wyprowadzenia na zewnątrz końcówek oporowych elementów grzewczych, których końcówki łączy się w skrzynkach przeznaczonych do połączeń elektrycznych. Do szkieletu modułu przymocowane są również od strony wewnętrznej kształtki szamotowe, służące do zawieszania elementów grzewczych.

Elementy grzewcze wykonane z kanthalu mają postać wężownicy i zawieszone są w odległości 100 mm od ściany segmentu, przy czym ilość elementów grzewczych uzależniona jest od wymaganej temperatury roboczej w komorze pieca. Końcówki elementów grzewczych wyprowadzone są na zewnątrz przez przepustnice ceramiczne i podłączone do skrzynek.

Segmenty narożnikowe i segmenty do budowy sklepienia pieca zabudowane sąjak segment ścienny z tym, że pozbawione są przepustnic ceramicznych do wprowadzenia końcówek elementów grzewczych i nie mają również wbudowanych kształtek szamotowych służących do zawieszania elementów grzewczych. Segmenty te nie sąwyposażone w elementy grzewcze. Dla ochrony mechanicznej warstwy termoizolacyjnej wewnętrzna i zewnętrzna strona tych segmentów pokryta jest stalową blachą.

Znany piec do cynkowania posiada zewnętrzną konstrukcję wzmacniającą wykonaną z profili stalowych, na którą składa się w płaszczyźnie poziomej i pionowej ujednolicone moduły profilowe. Moduły łączy się przy pomocy gniazd ustalających i kołków znajdujących się na szkielecie stalowym modułu. Zestawione moduły tworzą komorę piecową z płaszczem stalowym. Wewnątrz komory piecowej na płycie nośnej pokrytej warstwą azbestu ustawiona jest wanna cynkownicza. Płyta nośna oddzielona jest od fundamentów pieca płytą azbestową. Część stropowa pieca pokryta jest płytą azbestową oraz płytą stalową.

Między obudową pieca a płytą oraz w płycie utworzone są kanały o odpowiednim nachyleniu, które okalają wannę cynkowniczą i służą do odprowadzania cynku w przypadku awarii wanny. Do pieca wchodzi się przez właz znajdujący się w obudowie pieca.

W dolnej części obudowy pieca znajdują się również dwa otwory służące jako wzierniki.

Do regulacji temperatury w kąpieli cynkowej i w komorze piecowej zainstalowane są dwie termopary, które pracują jednocześnie i współpracują z elektronicznymi termoregulatorami włączającymi lub wyłączającymi odpowiednie grupy grzewcze w zależności od istniejącej temperatury w komorze piecowej i kąpieli cynkowej.

Modułowa konstrukcja znanego pieca do cynkowania umożliwia ustawienie pieca metodą klockową. -Niedogodnością tego pieca jest zawieszenie od strony wewnętrznej elementów grzewczych w postaci wężownicy w kształtkach szamotowych przymocowanych do ściennego segmentu modułowego pieca zawierającego warstwę izolacji termicznej. Elementy grzewcze w czasie pracy odkształcają się i wypadająz uchwytów.Wymiana kształtek szamotowych z elementami grzewczymi wymaga wymiany modułu ściennego pieca, a tym samym zatrzymanie pieca. Ustawienie wanny cynkowniczej na płycie nośnej oddzielonej od fundamentu płytą azbestową wymaga użycia do remontu wanny cynkowniczej lub jej wymiany ciężkiego sprzętu dźwigowego albo suwnicy. Znaczna pojemność cieplna pieca powoduje utrudnienie regulacji temperatury w wannie cynkowniczej. Wysokość wanny cynkowniczej i tym samym jej pojemność jest ograniczona jej wytrzymałością.

184 281

Zagadnieniem technicznym wymagającym rozwiązania jest równomierne, kontrolowane i bezpieczne ogrzewanie wanny metalowej elektrycznego pieca oporowego, przy jednoczesnym podniesieniu żywotności elementów grzejnych i szybka wymiana wanny metalowej bez konieczności użycia ciężkiego sprzętu dźwigowego na miejscu zainstalowania pieca.

Zadanie to rozwiązano zgodnie z wynalazkiem w ten sposób, że między wanną metalową i wymurówką obudowy podłużnej w wolnej przestrzeni zawieszone są pionowo elementy grzejne, sięgające korzystnie do głębokości 75% wanny metalowej, a wymurówką ściany bocznej trzonu zabudowana na konstrukcji nośnej wchodzi od dołu wzdłuż wymurówki obudowy podłużnej pieca. Wzdłuż ścian bocznych obudowy podłużnej, co najmniej w jednym rzędzie, osadzone sąw kształtownikach pionowych i wymurówce rury służące do osadzania elastycznych podpór podtrzymujących ściany boczne wanny metalowej. Przestrzeń między wymurówką obudowy podłużnej a wanną metalową zamknięta jest od góry płytami żaroodpornymi osadzonymi na wsporniku ściany bocznej oraz listwie wanny metalowej. Płyty żaroodporne zaopatrzone są w pionowe otwory, w których umieszczone są elementy grzejne. Górna część elementu grzejnego w otworze płyty żaroodpornej owiniętajest mat^z materiału izolacyjnego. Konstrukcja nośna trzonu wykonana z blachy usztywniona jest od dołu kształtownikami usytuowanymi podłużnie, w których znajdują się gniazda do zamocowania rolek poruszających się po torowiskach z płaskowników poziomych osadzonych na kształtownikach podłużnych zabudowanych symetrycznie w kształtownikach poziomych opancerzenia.Kształtowniki podłużne składają się z dwóch ceowników zespawanych ramionami ze sobą, przy czym od góry do kształtownika podłużnego jest przymocowany płaskownik poziomy stanowiący tor jezdny ograniczony po bokach podłużnymi ogranicznikami. Płaskownik poziomy może obejmować dwa kształtowniki podłużne i wtedy także po bokach ma podłużne ograniczniki, Przestrzeń nad elementami grzejnymi wzdłuż ścian bocznych obudowy podłużnej z obu stron przykryta jest osłoną, która pokrywa także odprowadzenie ssaw, a wzdłuż ścian bocznych wanny metalowej zabudowane są ssawy wentylacji miejscowej. Na ssawach zainstalowane sąłożyska, w których osadzone są wały nośne pokryw. Jedna ściana czołowa obudowy wzdłużnej pieca jest odejmowalna.

Elektryczny piec oporowy, zwłaszcza do metalizacji zanurzeniowej według wynalazku dzięki swobodnemu zawieszeniu pionowo w wolnej przestrzeni elementów grzejnych umożliwia równomierne na całej wysokości ściany bocznej ogrzewanie wanny metalowej wraz ze stopionym metalem, stosowanie elementów grzejnych o dużej żywotności oraz łatwa i wygodna obsługa pieca. Umieszczenie elementów grzejnych w wolnej przestrzeni między wanną metalową i wymurówką obudowy podłużnej i zawieszenie ich od góry umożliwia zainstalowanie podpór elastycznych przeciwdziałających wybrzuszeniu głębokich wanien metalowych. Osadzenie wanny metalowej na trzonie, który jest posadowiony na rolkach poruszających się po torowisku, pozwala łatwo wyprowadzić wannę metalową z obudowy podłużnej pieca. Wanna metalowa w piecu może być łatwo wymieniona, niepotrzebna jest częściowa rozbiórka pieca i nie potrzebny jest ciężki sprzęt transportowy niezbędny dotychczas do wymiany wanny metalowej. Ponadto dla wprowadzenia do pieca i wymiany wanny metalowej nie jest konieczna duża wysokość budynku, w którym pracuje piec.Można wysuwać także wannę metalowąpoza budynek, w którym pracuje piec.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig, 1 przedstawia piec cynkowniczy w widoku z góry oraz półprzekroju poziomym podłużnym i wykroju częściowym, fig. 2 - piec cynkowniczy w widoku z boku i częściowym przekroju podłużnym wzdłuż linii A-A zaznaczonej na fig. 1, fig. 3 - piec cynkowniczy w przekroju pionowym wzdłuż linii B-B zaznaczonej na fig. 1, fig, 4 - fragment pieca cynkowniczego w przekroju poprzecznym pionowym wzdłuż linii C-C zaznaczonej na fig. 7, a fig. 5 - torowisko dla rolek trzonu w przekroju poprzecznym.

Piec cynkowniczy składa się z wanny cynkowniczej 1 usytuowanej w obudowie podłużnej złożonej z wymurówki 2 zabudowanej wewnątrz opancerzenia, pokryw 3 zamykających lustro wanny cynkowniczej 1 oraz ssaw 4 wentylacji miejscowej pieca i zespołu elektrycznych oporowych grzejników

184 281

Wanna cynkownicza 1 wykonanajest zjednolitej części środkowej w przekroju poprzecznym o kształcie litery U oraz dwóch przestrzennie ukształtowanych elementów czołowych połączonych nierozłącznie z częścią środkową. W odległości 100 mm od góry na zewnętrznej stronie ściany wanny cynkowniozej 1 na całym obwodzie zamocowana jest listwa 5. Wanna cynkownicza 1 i listwa 5 wykonane sąz blachy o grubości 50 mm, przy czym wewnętrzna długość wanny cynkowniczej 1 wynosi 13000 mm, szerokość 1500 mm i głębokość 3000 mm. Pojemność wanny cynkowniczej 1 wynosi 414 Mg cynku.

Wanna cynkownicza 1 osadzona jest osiowo wzdłuż linii podłużnej na trzonie 6 w formie misy, mającym konstrukcję nośną 7 wykonaną z blachy, w przekroju poprzecznym o ściętych od dołu ścianach bocznych 8 - narożach, wyłożoną wymurówką 9 z ceramicznego materiału izolacyjnego. Konstrukcja nośna 7 misy usztywniona jest od dołu kształtownikami 10 usytuowanymi podłużnie, w których znajdują się gniazda do zamocowania rolek 11. W ściętych ścianach bocznych 8 trzonu 6 zainstalowane są rynny spustowe 12, służące do odprowadzania płynnego cynku w przypadku zaistnienia perforacji wanny cynkowniczej 1.

Opancerzenie obudowy podłużnej składa się ze ścian bocznych 13 i czołowych 14, stanowiących zewnętrzny płaszcz wykonany z blach stalowych usztywnionych kształtownikami pionowymi 15 połączonych od dołu kształtownikami poziomymi 16 w postaci belki o profilu skrzynkowym. W kształtownikach poziomych 16 symetrycznie w osi podłużnej zainstalowane są kształtowniki podłużne 17 stanowiące torowisko dla rolek 11 trzonu 6. Kształtowniki podłużne 17 składają się z dwóch ceowników zespawanych ramionami ze sobą, przy czym od góry przymocowany jest płaskownik poziomy 18 stanowiący tor jezdny ograniczony po bokach podłużnymi ogranicznikami 19. Płaskownik poziomy 18 może obejmować dwa kształtowniki podłużne 17 i wtedy także po bokach ma podłużne ograniczniki 18 (fig. 3). Ściany boczne 13 od dołu, od wewnątrz mająprzymocowane półki 20 oraz od góry, od wewnątrz wsporniki 21 w postaci płaskownika. Podobnie ściana blachy czołowej 14 od wewnątrz ma od dołu przymocowanąpółkę 22 a od góry wspornik 23. Ściany boczne 13 i czołowe 14 opancerzenia sąod strony wewnętrznej zabudowane kształtkami w postaci modułów wykonanych z włóknistych materiałów ceramicznych stanowiących wymurówkę 2. Grubość warstwy izolacyjnej w module wynosi 250 mm. Poszczególne moduły sąprzymocowane do blach ścian 13 i 14 opancerzenia. Wzdłuż ścian bocznych 13 w dwóch rzędach osadzone są w kształtownikach pionowych 15 i wymurówce 2 rury 24 służące do osadzania elastycznych podpór 25 podtrzymujących ściany boczne wanny cynkowniczej 1, chroniąc je przed wybrzuszeniem.

Ściany boczne 8 konstrukcji nośnej 7 trzonu 6 wykonane z blachy stalowej grubości 20 mm podchodzą od dołu do półek 20 ścian bocznych 13 opancerzenia a wymurówką 9 trzonu 6 ściany bocznej 8 wchodzi od dołu wzdłuż wymurówki 2 opancerzenia. Ściana czołowa trzonu 6 wymurówką 9 podchodzi do półki 22 ściany czołowej 14 opancerzenia.

Od góry przestrzeń między wymurówką 2 obudowy podłużnej pieca a wanną cynkowniczą 1 jest zamknięta płytami żaroodpornymi 26 osadzonymi na wsporniku 21 ściany bocznej 13 oraz listwy 5 wanny cynkowniczej 1. Płyty żaroodporne 26 zaopatrzone są w pionowe otwory, w których umieszczone są elementy grzejne 27. Górna część elementu grzejnego 27 w otworze płyty żaroodpornej 26 owinięta jest matą 28 z materiału izolacyjnego, która stanowi uszczelnienie zapewniające, że głowica elementu grzejnego 27 nie będzie się nadmiernie nagrzewać. Elementy grzejne 27 mają kształt walca o długości 2170 nim i są rozmieszczone wzdłuż ścian bocznych wanny cynkowniczej 1 w odległości 350 mm i licząc od osi elementu grzejnego 27 do ściany zewnętrznej wanny cynkowniczej 1. Głowica elementu grzejnego 27 wyposażona jest w dwa zaciski, do których są podłączone przewody zasilające.

Dolna część wanny cynkowniczej 1 na głębokość 27,6% nie jest objęta bezpośrednim oddziaływaniem elementu grzejnego 27.

Od góry, przestrzeń nad elementami grzejnymi 27 wzdłuż ścian bocznych 13 obudowy podłużnej z obu stron przykryta jest osłoną 29, która pokrywa także odprowadzenie 30 ssaw 4. Wzdłuż ścian bocznych wanny cynkowniczej 1 zabudowane są ssawy 4 wentylacji miejscowej pieca. Na ssawach 4 zainstalowane są łożyska 31, w których osadzone są wały nośne 32 pokryw 3,

184 281 napędzane siłownikami hydraulicznymi. Pokrywy 3 od góry zaopatrzone są w uchwyty 33 do podnoszenia ich do góry.

Jedna ściana czołowa 14 obudowy wzdłużnej pieca jest odejmowalna, co umożliwia wyprowadzenie wanny cynkowniczej 1 na trzonie 6 z obudowy pieca cynkowniczego.

Po złożeniu pieca cynkowniczego poddaje się go suszeniu. Po wysuszeniu do wanny cynkowniczej 1 wprowadza się cynk w postaci gąsek. Cynk układa się do wysokości górnej krawędzi wanny cynkowniczej 1. Po wypełnieniu wanny cynkowniczej 1 gąskami cynku załącza się elementy grzejne 27 i podgrzewa wannę cynkowniczą 1 do temperatury 420°C i stapia się cynk. Następnie, dalej podgrzewa się kąpiel cynkową do 465°C. W tej temperaturze kąpiel cynkowa jest gotowa do prowadzenia procesu cynkowania. Praca elementów grzejnych steruje układ automatycznej regulacji. Energia elektryczna, którą zasilane są elementy grzejne 27 stanowiące oporowe grzejniki elektryczne, zamieniona jest w ciepło, które przekazywane jest poprzez promieniowanie do ścian wanny cynkowniczej 1, a dalej do kąpieli cynkowniczej, utrzymuj ąc ją w stanie płynnym, co umożliwia prowadzenie procesu cynkowania. Po zanurzeniu w kąpieli cynkowej wyrób stalowy przetrzymuje się aż do uzyskania temperatury kąpieli cynkowej, po czym wyrób wynurza się z kąpieli cynkowej z powłoką cynku.

184 281

184 281

Fćg. 3

184 281

Fig. 5

184 281

^=C

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (9)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Elektryczny piec oporowy, zwłaszcza do metalizacji zanurzeniowej, mający wewnątrz na wymurówce wannę metalową ustawioną w obudowie podłużnej, złożonej z wymurówki zabudowanej wewnątrz opancerzenia, przykrytą zamykającymi lustro kąpieli metalowej wanny pokrywami oraz zespół elektrycznych oporowych grzejników, znamienny tym, że między wanną metalową (1) i wymurówką (2) obudowy podłużnej w wolnej przestrzeni zawieszone są pionowo elementy grzejne (27), sięgające korzystnie do głębokości 75% wanny metalowej (1), a wymurówką (9) ściany bocznej (8) trzonu (6) zabudowana na konstrukcj i nośnej (7) wchodzi od dołu wzdłuż wymurówki (2) obudowy podłużnej pieca, przy czym wzdłuż ścian bocznych (13) obudowy podłużnej, co najmniej wjednym rzędzie, osadzone sąw kształtownikach pionowych (15) i wymurówce (2) rury (24) służące do osadzenia elastycznych podpór (25) podtrzymujących ściany boczne wanny metalowej (1).
2. 2. Elektryczny piec oporowy według zastrz. 1, znamienny tym, że przestrzeń między wymurówką (2) obudowy podłużnej a wanną metalową (1) zamknięta jest od góry płytami żaroodpornymi (26) osadzonymi na wsporniku (21) ściany bocznej (13) oraz listwie (5) wanny metalowej (1), przy czym płyty żaroodporne (26) zaopatrzone są w pionowe otwory, w których umieszczone są elementy grzejne (27).
3. 3. Elektryczny piec oporowy według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że górna część elementu grzejnego (27) w otworze płyty żaroodpornej (26) owinięta jest matą (28) z materiału izolacyjnego.
4. 4. Elektryczny piec oporowy według zastrz. 1, znamienny tym, że konstrukcja nośna (7) trzonu (6) wykonana z blachy usztywniona jest od dołu kształtownikami (10) usytuowanymi podłużnie, w których znajdują się gniazda do zamocowania rolek (11) poruszających się po torowiskach z płaskowników poziomych (18) osadzonych na kształtownikach podłużnych (17) i zabudowanych symetrycznie w kształtownikach poziomych (16) opancerzenia.
5. 5. Elektryczny piec oporowy według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, że kształtowniki podłużne (17) składają się z dwóch ceowników zespawanych ramionami ze sobą, przy czym od góry do kształtownika podłużnego (17) jest przymocowany płaskownik poziomy (18) stanowiący tor jezdny ograniczony po bokach podłużnymi ogranicznikami (19).
6. 6. Elektryczny piec oporowy według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, że płaskownik poziomy (18) obejmuje dwa kształtowniki podłużne (17) i po bokach ma podłużne ograniczniki (18).
7. 7. Elektryczny piec oporowy według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że przestrzeń nad elementami grzejnymi (27) wzdłuż ścian bocznych (13) obudowy podłużnej z obu stron przykryta jest osłoną (29), która pokrywa także odprowadzenie (30) ssaw (4), a wzdłuż ścian bocznych wanny metalowej (1) zabudowane są ssawy (4) wentylacji miejscowej.
8. 8. Elektryczny piec oporowy według zastrz. 7, znamienny tym, że na ssawach (4) zainstalowane są łożyska (31), w których osadzone są wały nośne (32) pokryw (3).
9. 9. Elektryczny piec oporowy według zastrz. 1, znamienny tym, że jedna ściana czołowa (14) obudowy wzdłużnej pieca jest odejmowalna.