Способ ускоренного охлаждения полосового проката

Способ ускоренного охлаждения полосового проката

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

И. И. Кобеза, B. К. Бабич, В. Я. Савенфй :-.В. Â. трегубов, Ю. И. Черевик, А. И. Лаврик, Д. И. Исцрбв, А. Й Гощбченко

А. Е. Руднев и Г. И. Hamja - - --",:. /

I !

Ф

Институт черной металлургии Р (72) Авторы изобретения (73) Заявитель (54) СПОСОБ УСКОРЕННОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

ПОЛОСОВОГО ПРОКАТА

Изобретение относится к термической . обработке проката, преимущественно полосового, после выхода его из последней клети стана.

Известны способы ускоренного охлаж- " дения полосового проката, предназначенные 5 для организапии интенсивного теплаобмена между охлаждаемой поверхностью и охладителем.

Известен способ охлаждения горячекатаных металлических полос и лент, который заключается в том, что воду на охлаждаемую поверхность подают в виде прямых ламинарных струй (1 .

Наиболее близким к предлагаемому является способ охлаждения полосового проката, включающий верхнюю ламинарную и нижнюю струевую подачу охладителя через сопла устройства, установленных

Непосредственно за чистовой группой и стана»

Ламинарныэ потоки охладителя, в часвности воды, организуют с помонью ус ройств в ниде открытых или закрытых ба2 ков, а также коллекторов, снабженных сифокными трубками. Баки и коллекторы устанавливают поперек рольганга. Из открытых баков вода истекает через сифон ные трубки после достижения ею определенного уровня: из закрытых баков и коллекторов йстечение воды происходит под небольшим давлением. Нижняя струевая подача охладителя состоит из коллекто ров или форсунок низкого давления, установленных под рольгангом между ролика » ми. Как снизу, так и сверху основное количество воды встречается с охлаждае..мой поверхностью под углом 90 град 2).

Недостатками известного способа охлаждения полосового проката являются низкая скорость охлаждения, а также большой расход охладителя. Происходит это вследствие того, что крупные частипы охладителя, образуюшиеся при счруйной его подаче, в момент соприкосновения с горячим металлом мгновенно разделяются паровой прослойкой и отскакивают от поверхности полосы. Основная часть ох

988880 ладителя практически не участвует в теплообмене, Из- за кратковременного контактирования водяньж струй с охлаждаемой поверхностью коэффициент тепло1 отдачи от нижней поверхности намного З меньше, чем от верхней. Последнее приводит к различной скорости отвода тепла от нижней и верхней поверхности и является причиной различия в структуре и механических свойствах металла по сече- О нию полосы, а также приводит к появлению микротрещин.

Цель изобретения — повышение скорости охлаждения проката и экономия охлади теля.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу ускоренного охлаж- дения полосового проката с верхней ламинарной подачей воды и нижней струевой 2О подачей охладителя в качестве охладителя используют водовоздушную смесь, которую подают под углом 40-60 град, к поверхности полосы.

При этом весовое соотношение воды и воздуха в водовоздушной смеси составляет 60-95.

Удельный расход водовоздушной смеси составляет 25-40 м /м ч.

Кроме того, охладитель подают на поверхность полосы из сопел с расстояния, равного ЗИ-78 диаметрам сопел.

Способ ускоренного охлаждения металлических полос осуществйятот следующим образом.

Сжатый воздух, вводимый в систему подачи нижних струй, позволяет разорвать часть межмолекулярных связей охладителя и получить на выходе из устройств факел, состоящий из мелкодисперсного

40 охладителя и воздуха. Водовоздушный факел, истекающий из устройств системы, направляют на поверхность охлаждаемого проката снизу при сохранении верхней ламинарной подачи охлацителя.

Устройства устанавливают под рольгангом таким образом, чтобы угол между осью-факела и нижней поверхностью полосы проката составлял 40-60 град., что позволяет использовать основную массу охладителя с максимальной эффективнос тью.,Это обьясняется тем, что в момент удара капли о поверхность полосы проис» ходит ее деформация - сдвиг и скольжение, по поверхности. Толщина образовавшейся водной пленки становится соизмери" мой с толщиной паровой прослойки. Разделение металла и охладителя не происходит, так как ппенка полностью преврашается в пар. Создаются условия для отбора количества тепла, соответствующего количеству тепла, необходимого для испарения капли данной массы (коэффициент скрытой теплоты парообразовжия воды

539 ккал/кг.

Расположение оси факела под углом менее 40 град. приводит к рикошету водяных капель от поверхности проката, так как небольшая передняя часть капли,. мгновенно превращаясь в пар, служит смазкой, а импульс силы становится недостаточным для деформами капли.

Подача охладителя под углом более

60 град, также не обеспечивает необходимого вида деформации капли. Как охладитель работает только передняя часть капли. Обращаясь в пар, она препятствует контакту основной ее массы с охлаждаемой поверхностью. Прилипания капли и образования тонкой пленки не происходит: отрываясь от поверхности, она, как охладитель, теряется.

Расходы воды и сжатого воздуха по предлагаемому способу должны быть организованы таким образом, чтобы на 1 кг сжатого воздуха приходилось 60 95 кг воды. Соотношение расходов воды и сжа того воздуха менее 60 кг/кг не обеспечивает высоких скоростей охладителя вследствие недостатка воды. Увеличение расхода воды соответственно увеличивает соотношение, однако выход за пределы заявляемого интервала в большую сторону также вызывает снижение скорости охлаждения вследствие утолщения водяного слоя и повышения вероятности возникновения малоэффективного по отбору тепла пленочного кипения.

Соотношение может быть изменено также путем изменения расхода сжатого воздуха. В данном случае увеличение соотношения более 95 кг/кг за счет снижения расхода воздуха не обеспечивает необходимой дисперсности воды. Соотноше-;. ние менее 60 кг/кг, вызванное увеличением расхода воздуха, приводит к появлению вблизи поверхности упругой паровоздушной подушки, препятствующей контая ту воды и горячего металла. Часть мелких капель сдувается обратными воздушными потоками с направления полета к охлаждаемой поверхности.

В этом случае часть воды также не работает как охладитель. Поскольку соотношение весовых расходов воды и сжатого воздуха 60-95 кг/кг может быть достигнуто при множестве других пар рас;988880

Предлагаемый

50

37

50

30

50

30

40 ходов, то оптимальным по скорости яв-. ляется жкой расход воды, Ape котором обеспечивается подача на 1 м поверх ности проката 25-40 м /ч;

Важным параметром является расстоя- 5 ние, на котором устанавливают устройства для подачи охладителя от поверхности полосы. Из практики эксплуатапии таких устройств известно, что устройства долж ны иметь выходные сопла диаметром не менее 8-l0 мм во избежание забивания их при использовании технической воды.

По предлагаемому способу расстояние от сопел до охлаждаемой поверхности должно быть в пределах 35-75 диаметров выход35 ных сопел, т.е. должно составлять 360600 мм. Размещение устройств на расстоянии менее 35 диаметров снижает эффективность способа по скорости охлаж денни так Как вследствие высокой mm» 2й ности капель значительнаяих часть налипает аруг на друга и не успеваетвступить в контакт. с охлажпае мой поверхностью.

Расположение устройств на расстоянии более 75 диаметров сопел приводит к

25 тому, что из-<за.,торможения об окружающий воздух капли снижают свою скорость, поэтому они либо не долетают до поверхности, либо теряют способность деформироваться до образования тонкой водяной пленки.

Предлагаемый способ проверен на лабораторной установке.

Сверху на охлаждаемую поверхность производят ламинарную подачу воды. По- 35 дачу охладителя снизу осуществляют устройством, представляющим собой трубу с расположенными вдоль ее образующей выходными соплами. На выходе из устройства получают мелкодисперсный факел охладителя в виде. водовоздушной смесй который направляют снизу на горячий образеп из полосовой стали под углом

50 град к его поверхности. Соотношение весового расхода воды к весовому расходу сжатого воздуха равно 77 кг/кг удельный расход охладителя 30 м /эР ч.

Кинетическая энергия струи охпадителя зависит от скорости истечения сжатого воздуха, которая в свою очередь зависит от давления воздуха в устройстве и диаметра сопел. Проверку способа производят, используя устройства с диаметром выходных сопел равным S мм, причем устройства устанавливают на расстоянии

600 мм (75 диаметров вых<щных сопел) от охлаждаемой,поверхности. Проведенный. комплекс параметров обеспечивает скорость охлаждения образков тогшкной

9 мм иэ полосовой стали марки 3 кп, равную 50 С/град.

Предлагаемый способ подвергают проверке и при других геометрических и энергетических параметрах.

Опробован также и известный струевой способ подачи охладителя снизу совместно с ламинарной подачей охладителя сверлу.

Результаты приведены в табпице.

988880

Прополжение таблицы

23

77

30

30

70

70

28

50

75

120

43

75 .

40

70

36

66

77

30

40

20.

Прототип

12

Заказ 10993/34 Тираж 566 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Предлагаемый способ охлаждения по- воды и воздуха в водовоздушной смеси лосового проката позволяет увеличить составляет 60-9 5. скорость охлажденйя по сравнению с из- д 3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ивестным способом при существенной ч а ю шийся тем, что удельный расход экономии охладителя. водовоздушной смеси составляет 2540 м /м 2:ч.

Формула изобретения 4. Способ по пп. 1-3, о т л и ч а. 4О ю шийся тем, что охладитель пода

1. Способ ускоренного охлаждения ют на поверхность полосы из сопел с полосового пРоката с веРхней ламинарной расстояния, равного 35-75 подачей воды и нижней струевой подачей сопел охладителя, о т л и ч а ю m и и с s Источники информации, тем, что, с целью повышения скорости 45 принятые во внимание при экспертизе .охлаждения и экономии охладителя, в ка- 1. Патент ФРГ № 1214186, честве охладителя используют водовоз- кл, 7а 9/02, опублик. 1970, душную смесь, которую подают под уг- . 2. Беликов А. И., Зюзин В. И. Совлом 40-60 град. к поверхности полосы. ременное развитие прокатных станов.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю - p М., Металлургия, 1972, с. 351,, ш и и сятем,,что весовое соотношение рис. 155.

Составитель И. Столярова

Редактор Е. Лазуренко Техред K. N ыпьо Корректор С. Шекмар