Реечный холодильник для проката

 

РЕЕЧНЫЙ ХОЛОДИЛЬНИК ДЛЯ ПРОКАТА, содержащий стационарные рейки,параллельно им установленные приводные зубчатые рейки и желоба с отверстиями постоянного диаметра, размещенные между рейками соответт ственно йпадйнам стационарных . реек, отличающийся тем, что, с целью равномерности охлаждения проката и повышения скорости охлаждения, желоба выполнены в виде полуцилиндров с шахматным расположением отверстий и с отношением шага к диаметру отверстий постоянным для желобов и уменьшаюi щимся от 6 до 3 от первой пары до последней. а сх to

СОКИ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3Ш В 21 В 43/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПФЙ (21) 3417408/22-02 (22) 06.04.82 (46) 23.12.83. Бюл. 9 47 (72) H.È. Сыромятников, Л.К. Васанова, В.И. Бадер и A.Ì. Корякин (71) уральский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. С.М. Кирова (53) 621.784.87(088.8) (56)- 1. Заявка Франции 9 2160334, кл. В 21 В 43/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 606643, кл ° В 21 В 43/02, 1975. (54)(57) РЕЕЧНЫЯ ХОЛОДИЛЬНИК ДЛЯ

IIPOKATA, содержащий стационарные

„.SUÄÄ 1061872 А рейки, параллельно им установленные приводные зубчатые рейки и желоба с отверстиями постоянного диаметра, размещенные между рейками соответ-. ственно впадинам стационарных реек, отличающийся тем, что, с целью равномерности охлаждения проката и повышения скорости охлаждения, желоба выполнены в виде полуцилиндров с шахматным расположением отверстий и с отношением шага к диаметру отверстий постоянным для желобов и уменьшаю,щимся от 6 до 3 от первой пары до последней.

1061872

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к устройствам для охлаждения труб.

Известен холодильник для охлаждения проката, содержащий неподвижную профильную решетку, жестко свя- 5 ванную с ней ванну с охлаждающей жидкостью, и подвижную профильную решетку Г1 1.

Недостатком данного холодильника является ограниченная длина охлаждаемого проката.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности является реечный холодильник для проката, содержащий стационарные рейки, параллельно им установленные приводимые зубчатые рейки, и желоба с отверстиями постоянного диаметра, размещенные между рейками соответственно впадинам стационарных, реек. Через отверстия подают охлаждаю

- щую жидкость, которая заполняет желоб, имеющий форму зуба рейки (27.

Недостаток известного устройства— низкая скорость охлаждения проката и неравномерность его охлаждения из-за появления на прокате пленки пара и кипящей жидкости, ухудшающих его качество.

Целью изобретения является равномерность охлаждения проката и повышение скорости охлаждения.

Поставленная цель достигается тем, что реечный холодильник,для проката, содержащий стационарные рейки, параллельно им установлен- 35 ные приводные зубчатые рейки и желоба с отверстиями постоянного диаметра, размещенные между рейками соответственно впадинам стационарных реек, желоба выполнены в виде. 40 полуцилиндров с шахматным расположением отверстий и с отношением шага к диаметру отверстий постоянным для пары желобов и уменьшающимся от б до 3 от первой пары до послед- 45 ней.

Предложенный холодильник способен равномерно и интенсивно охлаждать трубы разной длины за счет охвата проката струями охладителя. 59

На фиг. 1 изображен реечный холодильник, общий вид; на фиг. 2 разрез А-A на фиг. 1у на фиг. 3 схема струйного обдува.

Холодильник содержит параллельно установленные, чередующиеся между собой стационарные рейки 1, приводные зубчатые рейки 2, расположенные между ними желоба 3 с отверстиями 4, камеры 5 давления с коллекторами б подвода воздуха. Желоба от- 60 личаются друг от друга,| количеством отверстий и шагом между отверстиями.

Желоба расположены перепендикулярно ! рейкам, вдоль впадин зубьев реек, но таким образом, чтобы охлаждаемый прокат не касался полуцилиндрических желобов. Опорами проката являются стационарные зубчатые рейки.

Холодильник работает следующим образом.

Прокат, в данном случае труба, выходя из клети стана, передается на подводящий рольганг (не показан) холодильника, а затем укладывается в первые впадины стационарных реек

1. Нахоцясь во впадинах реек холодильника, труба обдувается струями воздуха, поступающего через отверстия 4 желобов 3. Через определенный интервал времени охлаждаемый прокат с помощью приводных зубчатых реек 2 перекантовывается на 180 и перекладывается из первых впадин стационарных реек во вторые. Относительный шаг отверстий первых двух желобов одинаков и равен шести.

Последующий процесс охлаждения проката осуществляется в желобах с меньшим относительным шагом между отверстиями. Количество пар желобов зависит от начальной температуры горячего проката. Последняя пара желобов перфорирована отверстиями с относительным шагом, равным трем.

Известно, что при коридорном расположении средние коэффициенты теплоотдачи выше, чем при шахматном.

Но в системах охлаждения использование шахматной геометрии предпочтительней, так как в данном случае отсутствует неравномерность температур по теплообменной поверхности, присущая коридорному расположению отверстий. Известны результаты исследований, свидетельствующие об интенсивности теплообмена с уменьшением относительного шага, в связи с выводами которых выбран диапазон отношений от"шести до трех.

Пример выбора диаметра отверстий, их количества и относительных шагов.

Расчитываем значения скорости и ин тенсивности охлаждения цилиндрического проката в каждой паре желобов.

Длина желоба В = 1 м, радиус желоба

Р = 50 мм, диаметр отверстий d = 5 мм.

Для каждой пары желобов находим количество отверстий и величину открытой площади (отношение площади ,отверстий к площади обдуваемой поверхности 1.

Желоба с 5 /d = б;

Продольный шаг S = 60 мму

Поперечный шаг S2 = 30 мм.

Желоба будут иметь по длине и = ----- = 1- - = 34 рязо да отверстий; по ширине = --- — = б рядов отг верстий. г

Общее количество отверстий в оф

rl, n2. ном желобе ос ставит п = - 2--- = 102

2 отверстий.

1061872

Для жеЛоба с $/Ы = 6, критерий

В = =О, (6, критерий

ar

Fo 3И =1i15

-с

По номограмме находим 8 =

= 0,65. — tg

И, соответственно, конечная темч пература Ф = 540 C

10,: Во второй паре-желобов с 5 /d = 4,5

-получим следуЮщие .эначенйя 8; = ((0 4,21 Го= 1,15; ((15 254 оС.

В третьей паре желобов с 52/d =

3: (((8; = 074; Fo = 1,15; В = Ä =p31;

М.

30

Пог(становка принятых численных значений показывает, что коэффициент теплоотдачи в желобах с 9 d=3 35 составит о = 390 Вт/м . к; в желобах с S>/d= 4,5 ..yC= 218 Вт/м2 Ки в желобах с 9 /а =-Ч (.= 93 Вт/м2-К.

Определим конечную температуРу 40 проката. По условию непрерывности технологического процесса примем, что в каждом желобе прокат охлаждается 2,5 мин (время нахождения в каждой паре = 5 мин (300 с). Коэй- 45: фициенты теплопроводности и температуропроводности для стального проката соответственно равны 3 = 21 Вт/и К;

cI = 6 11 10 6 м /с.

Конечная температура находится по номограммам по вычисленным значениям критериев Био и фурье (8„; F©) .

Fo

Открытая площадь F = 4,5 oio,.

ИИ

Ааналогичные вычисления для двух других пар желобов дают следующие величины

Желоба с 5 /а = 4,5;

5.(= .45 мм; 5 = 22,5 мм; h„ = 45;

Ъ = 7 = 158 Отв.; F = 3101В

40 м ; F= 2%.

:Хелоба с э /а = 3;

á = 30 мм; 5> = 15 мм; п1= 67; л = 11; (< = 369 отв.; = 7241

«10 L. F = 4,7%.

Определим интенсивность процессов теплоотдачи в каждой паре желобов .

Причем цилиндрический стальной прокат с диаметром 3 = 80 мм и начальной

«температурой t„ = 820 С. охлаждает- ся струями воздуха с температурой

Т 820ОС. Скорость истечения из отверстий всех желобов принимается одинаковой и равной Ч = 50 м/с.

Коэффициенты кинематической вязкости и теплопроводности воздуха соответственно равны

15,05 .10 . м /с, Л = 2,59 10. 2 Вт/м ° К.

Интенсивность теплоотдачи в жело бах определяем по формуле и =0,79йв (S Id) f l (,16 иа 1 11((I

95 С.

Скорость охлаждения в первой

С1- Ф паре желобов равняется — 5 1 С/с . т (-

Во второй паре, -- Цс(. в

gÈ ((( третьей паре p,ь((с(с ..

Общее время охлаждения проката в желобах от 8200С до 95 С составит 15 мин. При охлаждении на воздухе в условиях свободной конвекции максимальные значения коэффициента теплоотдачи составляют д = 20 ВтЯ(К.

Расчет показывает, что для охлаждения такой заготовки до 108 С необходимо время 131 мин, т.е. процесс охлаждения идет в х 9 раэ медленнее, чем при струйном"охлаж,дении.

Приведенный численный пример показывает, что при выбранных относительных шагах достигается максимальная интенсивность теплообмена, что приводит к значительной скорости охлаждения проката. Кроме того, выбранная геометрия струеобраэующих желобов позволяет поддерживать постоянную скорость охлаждения на протяжении всего технологического процесса, что устраняет градиенты температур и положительно влияет

Яа качество проката.

1061872

Составитель Л.Матурина

Редактор Н.Пушненкова Техред С.Мигунова Корректор А.Зимокосов

Заказ 1010б/8 Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытиЙ

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

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