Устройство для охлаждения листового проката на рольганге

Устройство для охлаждения листового проката на рольганге

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4724684/02 (22) 31.07.89 (46) 23.10.92. Бюл. N. 39 (71) Институт черной металлургии (72) В.Я,Савенков, Н.А.Гуров, В,И.Спиваков, Ю.А,Ем, С,И,Нагний, Г.И.Налча, В.М.Пефтиев, А.Ф.Тодуров, M.Ä.Òåñëÿ, В.И.Пикула и Э,Н.Шебаниц (56) Патент Англии М 2147317, кл, С 21 О 1/62, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ЛИСТОВОГО ПРОКАТА НА РОЛЬГАНГЕ

» Ы „177О393А1 (я)5 С 21 D 1/62, В 21 В 45/02 (57) Сущность изобретения: устройство состоит из ванны 1 с коллектором 2. вдоль образующей которого размещено сопло подачи воды, выполненное в виде расположенных по образующей коллектора отверстий 3 для истечения воды, формирующих планок 4, установленных под острым углом друг относительно друга с образованием сходящегося щелевого сопла 5, В ванне размещено не менее двух кол lBKTopoB. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1

О (л) О (р !

1770393

Изобретение относится к области термической обработки листового проката и может быть использовано для ускоренного охлаждения полос и листов на отводящем рольганге станов горячей прокатки.

Известны устройства для ускоренного охлаждения полос и листов в потоке прокатныхх станов (1 — 6). Устройства (1 — 3), содержат вставки, изменяющие форму выходных отверстий, что обеспечивает подачу охладителя на изделие в виде. распыленной воды, Устройства (4 — 7) содержат щелевые сопла, образованные направляющими пластинами или одной направляющей пластиной и боковой поверхностью бака, что позволяет

- подавать охладитель на поверхность проката в виде сплошной плоской водяной струи.

Промышленная эксплуатация известных устройств показала, что они не обеспечивают необходимой эффективности использования охладителя или требуют для дости>кения заданной температуры конца ускоренного охлаждения значительных расходов воды.

Например, использование устройств с ламинарным истечением воды для охлаждения полос на отводящем рольганге широкополосных станов горячей прокатки позволяет достигнуть коэффициент теплоотдачи (а) не более 1300 Вт/(м К) (8). Поэтому для обеспечения требуемой температуры смотки полос на этих станах идут по пути увеличения количества секций охлаждающих устройств, что приводит к рас:,одам воды, достигающих 14„.20 тыс. м /ч (9, 10).

Ряд отечественных LUèðокополосíblõ станов имеют ограниченный расход воды, подаваемой на установки ускоренного охла>кдения, в связи с чем возникает необходимость в создании устройств, которые позволили бы интенсифицировать процесс .теплообмена без увеличения расхода охладителя.

В качестве прототипа взято известное устройство, содержащее ванну с коллектором, вдоль образующей которого размещено сопло подачи воды, и размещенные по обе стороны с зазором над этим соплом формирующие планки, образующие щелевое сопла (11).

Известное устройство для охлаждения листового проката работает следующим образом.

Перед включением устройства в режиме охлаждения проката оно должно быть заполнено водой до уровня кромок ванны.

Давление воды в коллекторе во время заполнения поддерживают на уровне, исключающем выброс водяной струи из щелевого

45 сопла. После заполнения ванны, для обеспечения работы устройства в режиме охлаждения давления воды в коллекторе повышают до уровня, приводящего к эжекции воды из объема ванны и образованию водяного вала над щелевым соплом. Во время прохождения листового проката над устройством происходит преобразование водяного вала в два плоских водяных потока, движущихся относительно нижней поверхности листа. Охлаждая прокат и отражаясь от его поверхности, оба потока возвращаются в ванну, смешиваются с находящейся в ней водой и под воздействием струи, истекающей из коллектора вновь устремляются в щелевое сопла, Избыток воды в ванне, равный расходу воды на устройство, переливается через кромки ванны и уходит в подрольганговый канал. Физическая сущность работы устройства заключается в увеличении времени контактирования охладителей и охг<аждаемой поверхности, Недостатком известного устройства является низкая эффективность использования охладителя. Вызвано это тем, что вода из коллектора истекает через отверстие, выполненное в виде щели. Последнее обусловливает необходимость подавать воду в коллектор под повышенным давлением с целью обеспечения скорости истечения, достаточной для достижения требуемой степени эжекции в ванне и высоты водяного вала.

Наличие в конструкции устройства щелевого отверстия, а также подача воды под высоким давлением приводит к значительному перерасходу охладителя.

Низкая эффективность использования охладителя является также следствием того, что площадь контактирования водяных струй и охлаждаемой поверхности ограничена, т.к. известное устройство снабжено только одним коллектором и одним щелевым соплом, К тому же выполнение щелевого сопла с параллельными стенками не способствует получению однородного по скорости и расходу потока охладителя перед его соприкосновением с охлаждаемой поверхностью.

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности использования охладителя.

Поставленная цель достигается тем, что сопло подачи воды выполнено в виде расположенных по образующей коллектора отверстий, а формирующие планки установлены под острым углом друг относительно друга с образованием сходящегося щелевого сопла, а также тем, что в ванне размещено не менее двух коллекторов.

1770393

На чертеже показано устройство для охлаждения листового проката, разрез.

Заявляемое устройство состоит из ванны 1 с коллектором 2, вдоль образующей которого размещено сопла подачи воды, выполненное в виде расположенных по образующей коллектора отверстий 3 для истечения воды, формирующих планок 4, установленных под острым углом друг относительно друга с образованием сходящегося щелевого сопла 5. В ванне размещено не менее двух коллекторов.

Предлагаемое устройство для охлаждения листового проката работает следующим образом, Аналогично известному устройству, предлагаемое должно быть перед работой в режиме охлаждения заполнено водой до уровня кромок ванны, Как и при использовании известного устройства заполнение ванны предлагаемого устройства должно быть выполнено при давлении, исключающем выброс струй из полости сопла. После заполнения ванны давление в коллекторе повышают до уровня, обеспечивающего необходимую высоту водяного вала.

При подаче в коллекторы 2 воды под рабочим давлением, струи, истекающие из отверстий 3, эжектируют воду из ванны, которая устремляется в щелевые сопла 5 через зазоры 9 между щелевыми соплами и коллекторами. После перемешивания эжектируемых и эжектирующих потоков срезами сопел образуются суммарные потоки в виде водяных валов.

Во время движения проката 10 по отводящему рольгангу б каждый из водяных валов, ударяясь о поверхность проката, преобразуется в скоростные потоки 7, движущиеся в противоположных направлениях относительно поверхности, По достижении роликов рольганга 6 они в виде обратных потоков возвращаются в ванну через зазоры 8 между соплами и роликами, Перемешиваясь с водой, находящейся в ванне, часть возвратившейся воды участвует в непрерывной циркуляции, другая — равная общему расходу воды на устройство через кромки ванны переливается и подрольганговый канал. По расходу воды предлагаемое устройство, как и известное работает в стационарном режиме.

В предложенном устройстве сопло подачи воды состоит из ряда круглых отверстий, расположенных вдоль образующей коллектора, в отличие от прототипа, в котором сопло выполнено в виде щели. Как показывают расчеты для любой конкретной ширины щели и соответствующих ширине щели диаметрах отверстий, предложенное

40 решение даже при расположении отверстий вдоль образующей вплотную друг к другу позволяет уменьшить суммарную площадь сопла не менее чем в 1,24 раза. При фиксированном давлении в коллекторе, вследствие условия неразрывности потока, последнее позволяет во столько же раз повысить скорость истечения эжектирующей воды из отверстий, составляющих сопло подачи воды. В свою очередь увеличение скорости истечения эжектирующих струй приводит к пропорциональному увеличению количества воды, эжектируемой из ванны и подаваемой в сходящееся щелевое сопла.

Следствием повышения скорости истечения эжектирующей воды и увеличения расхода воды через щелевое сопло является повышение интенсивности охлаждения проката, а также повышение эффективности использования охладителя.

Размещение в ванне не менее двух коллекторов обосновано тем, что предлагаемое устройство наиболее целесообразно использовать в виде секции, соответствующей по длине секции отводящего рольганга. При таком конструктивном исполнении устройства существенно уменьшается металлоемкость нижней системы ускоренного охлаждения, облегчается ее монтаж и эксплуатационное обслуживание. Увеличивается также площадь контактирования охладителя с охлаждаемой поверхностью.

Последовательное расположение устройств в линии отводящего рольганга обеспечивает создание практически сплошной зоны высокоинтенсивного охлаждения, а включение устройств в различных комбинациях позволяет осуществить любой режим ускоренного охлаждения листового проката.

Пример. Предлагаемое устройство было изготовлено и испытано в лабораторных условиях, Экспериментальное устройство для ускоренного охлаждения листового проката представлено на фиг. 3 и За в первичных материалах заявки. В этих же материалах на фиг. 4 показан промышленный вариант устройства.

Во время заполнения устройства давление в коллекторах поддерживали в пределах 0,03...0,05 МПа. Рабочее давление находилось на уровне 0,3 МПа. что обеспечивало высоту водяных валов над соплами высотой 350...380 мм.

При испытаниях экспериментального устройства с целью нахождения оптимальных параметров щелевого сопла в качестве отклика была выбрана зависимость между формирующими планками и ширины выход1770393 ного сечения сопла. Выбор обоснован тем, что высота вала характеризует запас кинетической энергии потока, истекающего из сопла, поскольку запас энергии и расход воды пропорциональны скорости потока и, следовательно, пропорциональны интенсивности теплообмена при ускоренном охлаждении проката.

На первом этапе проведения испытаний стабильным параметром являлась ширина выходного сечения щелевого сопла, равная 30 мм, перемещенным параметром служил угол между формирующими планками. После определения оптимального по расходу воды и высоте вала значения угла он был застабилизирован на уровне 8; переменной величиной на этом этапе испытаний служила ширина выходного сечения щелевого сопла. Испытания экспериментального устройства были проведены при давлении воды в коллекторе в пределах

0,28..0,32 МПа, что соответствует давлению воды в заводских сетях водоснабжения установок ускоренного охлаждения.

Результаты испытаний представлены в таблице. Анализ полученных данных показывает, что оптимальный диапазон угла между формирующими планками по расходу воды и высоте водяного вала приходится на интервал 6...10 . При меньшем угле расход и высота вала существенно уменьшается вследствие значительных местных сопротивлений истечению, Увеличение угла до значений более 10 тоже приводит к уменьшению расхода воды и высоты вала из-за больших потерь энергии на вихреобразование в полости щелевого сопла.

При анализе полученных данных исходили также из того, что одним из основных конструктивных параметров, определяющих эффективность и надежность работы устройства является диаметр отверстий для истечения воды. Диаметр этих отверстий должен быть не менее 10 мм. Как показывает отечественная и зарубежная практика эксплуатации устройств ускоренного охлаждения с использованием технической воды, при меньших диаметрах происходит быстрое забивание отверстий механическими частицами, либо их зарастание вследствие осаждения химических примесей. Применение устройств с отверстиями более 10 мм приводит к значительному увеличению расхода воды и, следовательно, к снижению эффективности использования охладителя.

Представленные в таблице данные говорят о том, что оптимальной по высоте водяного вала следует считагь ширину

55 выходного сечения щелевого сопла, равную

2„,3 диаметрам отверстий в коллекторе для истечения воды, т.е. равную 20...30 мм. Снижение расхода воды и высоты водяного вала при меньшей и большей ширине выходного сечения сопла объясняется, как и в случае изменения угла между формируемыми планками, увеличением местных сопротивлений истечению.

В представленном устройстве сходящиеся щелевые сопла выполнены выступающими над кромками ванны что дает возможность максимально приблизить подачу охладителя к поверхности проката. Кроме того при работе рольганга вокруг вращающихся с большой скоростью роликов образуются круговые воздушные вихри, что приводит, в случае отсутствия выступающих сопел, к нарушению целостности плоского водяного потока. В соответствии с изложенным при конструировании предлагаемого устройства высоту выступающей части сопел выбирают исходя из конкретных геометрических параметров рольганга.

Использование устройства на отводящих рольгангах чистовых широкополосных станов горячей прокатки позволит интенсифицировать процесс охлаждения, а также повысить эффективность использования охладителя без увеличения расхода воды на установки ускоренного охлаждения.

Интенсификация охлаждения листа в технологическом потоке станов горячей прокатки позволит увеличить выпуск проката повышенной прочности из низкоуглеродистых и низколегированных марок стали.

Результаты испытаний экспериментального устройства для ускоренного охлаждения листового проката приведены в таблице.

Формула изобретения

1. Устройство для охлаждения листового проката на рольганге, содержащее ванну с коллектором, вдоль образующей которого расположено сопло для подачи воды и размещенные llo обе стороны с зазором над этим соплом формирующие планки, образующие щелевое сопла, отл ич а ю ще ес я тем, что, с целью повышения эффективности использования охладителя, сопло для подачи воды выполнено в виде расположенных по образующей коллектора отверстий, а формирующие планки установлены под острым углом друг относительно друга с образованием сходящегося вверх щелевого сопла.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что в ванне размещено не менее двух коллекторов, 1770393

Составитель С.Нагний

Техред М.Моргентал Корректор А.Мотыль

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3714 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5