Способ охлаждения движущегося сортового проката

 

Изобретение относится к области прокатного производства, конкретно к технологии межклетевого подстуживания сортовой стали, и может быть использовано на станах, выпускающих другие виды проката. Целью изобретения является повышение эффективности охлаждения путем обеспечения максимального теплоотвода по длине камеры охлаждения. Согласно способу для сохранения продольной равноконцентрационности потока газожидкостного охладителя, подаваемого на входе в камеру охлаждения, дополнительно по длине камеры вводят жидкость, суммарное количество которой составляет 0,3...0,5 общего расхода жидкой фазы в газожидкостном охладителе. При этом ввод жидкости по длине камеры охлаждения, начиная от входа, осуществляют в зонах, отстоящих одна от другой на величину, раную 25...50 гидравлическим радиусам камеры. 1 табл., 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1526866,51, 4 В 21 В 45/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2 Г) 4335597/23-02 (22) 30.11.87 (46) 07.12.89. Бюл. ¹ 45 (71) Институт черной металлургии (72) В. И. Петренко, В. В. Лисицкий, С. Л. Голосинский и В. И. Биба

{ 53) 62! .77.04 (088.8) (56) Дрозд В. Т., Лялин Г. Н., Хорьков В. Б.

Оборудование и процессы ускоренного охлаждения проката. Металлургическое оборудование, НИИинформтяжмаш, 1977, 1-77-32.

Патент ФРГ № 2714019, кл. В 21 В 45/02, 1979. (54) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИЖУЩЕГОСЯ СОРТОВОГО ПРОКАТА (57) Изобретение относится к области прокатного производства, конкретно к технологии межклетевого подстуживания сортовой

Изобретение относится к прокатному производству, конкретно к технологии межклетевого подст> живания сортовой стали, и может быть использовано на станах, выпускающих другие виды проката.

Целью изобретения является повышение эффективности охлаждения путем обеспечения максимального. теплоотвода по длине камеры охлаждения.

Способ поясняется схематическим чертежом.

Согласно способу, на входе в камеру охлаждения вводят горячий прокат, например сортовую сталь, и поток газожидкостного дисперсоида, полученный путем предварительного смешения в отдельном генераторе-смесителе. По длине камеры охлаждения через определенное расстояние

L подают дополнительную жидкость.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в сохранении продольстали, и может быть использовано на станах, выпускающих другие виды проката.

Целью изобретения является повышение эффективности охлаждения путем обеспечения максимального теплоотвода по длине камеры охлаждения, Согласно способу для сохранения продольной равноконцентрационности потока газожидкостного охладителя, подаваемого на входе в камеру охлаждения, дополнительно по длине камеры вводят жидкость, суммарное количество которой составляет 0,3...0,5 общего расхода жидкой фазы в газожидкостном охладителе.

При этом ввод жидкости по длине камеры охлаждения, начиная от входа, осуществляют в зонах, отстоящих одна от другой на величину, равную 25...50 гидравлическим радиусам камеры. 1 ил. 1 табл. ной равноконцентрацион ности потока газожидкостного охладителя.

Цель достигается тем, что в известном способе охлаждения движущегося горячего проката потоком дисперсных фаз жидкости и газа, подаваемым на входе в камеру охлаждения, дополнительно по длине камеры охлаждения в поток газожидкостного охладителя вводят жидкость, суммарное количество которой составляет 0,3—

0,5 общего расхода жидкой фазы в газожидкостном охладителе, при этом ввод жидкости по длине камеры охлаждения, начиная от входа, ос) ществляют в зона;. отстоящих друг от друга на величинх, равную 25 50 гидравлическим радиусам камеры.

Такое решение позволяет сохранить равномерную концентрацикч двухфазной смеси путем последова гельного насыщения по длине камеры oxëàæëåíèÿ газового компо!

526866 нента, обьемное содержание которого увели чивается в результате испарения жидкости, жидкой фазой. Газовая фаза в газожидкостном охлалителе характеризуется высокой скоростью (200 м/c) и давлением, что гарантирует транспортировку дополнительно вволимой жидкости на требуемое расстояние, а также возможность процесса дисперсообразования непосредственно в камере охлаждения. Сохранение постоянства объемного содержания жидкости в смеси создает условия для получения по всей длине камеры пограничной «ïëåíêè» жидкости равномерной толщины, а следовательно, равноплотности отводимого теплового потока, что обеспечивает продольную стабильность теп,цкъема и высокую эффективность процесса охлаждения.

Кроме того, изменение количества жидкости, подаваемой по длине камеры охлаждения на удельную поверхность проката, повышает пределы управления процессами теплообмена путем широкого регулирования основных параметров охладителя по длине рабочего участка таким, как состав, давление, степень лисперсности. Путем удельного лозирования, т. е. изменения количеств l вволимой жидкости, подаваемой в единицу времени на единицу поверхности проката по глине камеры охлаждения, осуществляют получение качественно новых потоков охлалителя и управление процессами теплосьем» в широких пределах без изменения параметров охладителя давления и скорости <кновного потока. Такое решение позволивT гакже получать на различных учж гках камеры охлаждения различную толгцип и вес «пограничной пленки» жидкосги, а следовательно, различную плотность отводимого теплового потока, что обеспечивает регулируемость и управляемость процессом в широком диапазоне.

Суммарное количество жидкости, вводимой последовательно по длине камеры, должно с ктавлять 0,3 — 0,5 общего расхода жидкости в газожилкостном охладителе, подаваемом на входе. При этом в результате процессов лисперсообразования, протекающих непосредственно в камере охлаждения, образуется высоко турбулентная лисперсная фаза жидкости, равномерно распределенная в потоке охладителя. При взаимодействии жилкой фазы с поверхностью проката появляется «пограничная пленка» жидкости равномерной толщины, что обеспечивает высокую устойчивость теплообменных процессов. Возрастание турбулентности способствует увеличению массового обмена, а слеловательно, теплообмена жидкой фазы потока с жидкостью «пограничной пленки», в результате процесса тепlooTäà÷è осуществляются с высокой интенсивностью.

Увеличение количества дополнительно вволимой жидкости свыше 0,5 общего расхо;ш жилкой фазы в основном потоке за5

55 трудняет процессы дисперсообразования.

Образующийся разнофракционный газожидкостный поток отличается пониженными параметрами теплосъема. Уменьшение коэффициента теплоотдачи примерно прямо пропорционально уменьшению скорости потока охладителя, что приводит к cHH)f,ению эффективности охлаждения, которое сопровождается ухудшением свойств подстуженного проката, обусловленного неравномерностью обработки. Например, при значении 0,6 коэффициент теплоотдачи практически уменьшается на 8 — 10Я.

При уменьшении количества, подаваемой дополнительно по длине камеры, жидкости ниже 0,3 общего расхода жидкой фазы в основном потоке охладителя эффект стабилизации теплообменных процессов выражен слабо, регулируемость практически отсутствует. Например, при значении 0,2 коэффициент теплоотдачи уменьшается на 15 — 200 .

Для эффективного воздействия насыщения газожидкостного потока, подаваемого на входе в камеру охлаждения, дополнительной жидкостью по длине камеры необходимо, чтобы ввод жидкости, начиная от входа, осуществлялся в зонах, отстоящих друг от друга на расстоянии, равном

25 50 гидравлическим радиусом камеры.

При этом обеспечивается оптимальная степень дисперсности дополнительно вводимой жидкости и стабилизация газожидкостного потока, в результате чего жидкая фаза транспортируется на требуемое расстояние без выделения из газовой. Это способствует созданию условия для максимального контактирования жидкой фазы потока с поверхностью проката, что повышает эффективность испарительного процесса.

При уменьшении этого расстояния менее

25 гидравлических радиусов камеры охлаждения газожидкостный поток не успевает стабилизироваться, при этом дисперсная фаза жидкости в потоке охладителя распределяется неравномерно, что снижает устойчивость теплообменных процессов, а это в свою очередь уменьшает эффективность охлаждения. Например, при значении, равном 20 гидравлическим радиусам, коэффициент теплоотдачи снижается Hà 10 — 12Я;.

При у величении расстояния более 50 гидравлических радиусов возникает неравномерность концентрации потока в продольном направлении, связанная с уменьшением объемного содержания жидкости. Например, при значении, равном 55 гидравлическим радиусам камеры, коэффициент теплоотдачи снижался на 6 — 8О4.

Кроме того, ввод жидкости в заявляемых пределах в указанные зоны обеспечит дополнительное снижение температурного уровня охладителя ниже температуры кипения жидкого компонента.

При этом наблюдается дополнительное диспергирование сплошного потока жидкости

1526866

1О

Формула изобретения

5 и равномерное насыщение газовой фазы в рабочем объеме с усреднением температуры по сечению камеры.

Пример. Предлагаемый способ охлаждения движущегося горячего проката реализован на лабораторном непрерывном стане

250 Инстигута черной металлургии при межклетевом охлаждении сортового проката. В качестве образцов взяты заготовки с исходными размерами О 20 — 25 мм, длиной

3000 мм из стали 20, 45, 40Х. Конечные размеры определялись степенью деформации металла в клетях непрерывного стана. Образцы нагревались в трубчатой печи до

1050 C и при прохождении между первой и второй клетью раскат охлаждался в течение 0,9 — с в экспериментальных охлаждакнцих устройствах, выполненных в виде направляющих труб, водовоздушной смесью, для создания которой применялись специальные генераторы-смесители. Внутренний диаметр камеры охлаждения 45 мм, длина 200 мм, по длине камеры имелись дополнительные подводы воды.

При проведении эксперимента испытывались несколько камер охлаждения, отличающихся расстоянием от входа в камеру до первого дополнительного подвода и между подводами, а именно 1-я камера расс ояние

200 мм, 2-я 300 мм, 3-я 550 мм.

Эксперимент проводился по следующей схеме. На входе в камеру охлаждения подавалась водовоздушная смесь с массовым отношением воды к воздуху 1:1. Измерялась температура раската до и после охлаждающих устройств с помощью высокочувствительного пирометра частичного излучения типа MYll,- 131 агрегатного комплекса АПИР-с. Дополнительные подводы включались последовательно поочередно и в различных комбинациях для определения оптимального расстояния от входа в камеру охлаждения до первого дополнительного подвода и между ними. Переменной величиной являлся также расход воды на каждом дополнительном подводе и суммарный (таблица) .

Анализ и сопоставление результатов эксперимента показали, что при последовательном насыщении по длине камеры охлаж20

6 дения водовоэдушной смеси водой наблюдается повышение эффективности теплообменных процессов. Наибольший теплосъем (70 — 120 C/ñ) отмечен при суммарном расхпде дополнительной жидкой фазы 0,6 — 1 м /ч, что составляет 0,3 — 0,5 общего расхода жидкости в охладителе, подаваемом на входе в камеру охлаждения, при этом расстояние от входа в камеру охлаждейня до первого дополнительного подвода и между подводами 300 — 550 мм или 25 — 50 гидравлических радиусов камеры. При охлаждении раската известным способом охлаждения без насыщения потока водовоздушной смеси жидкостью по длине камеры (дополнительные подводы воды не включались) теплосъем составил 40 — 45 С/с.

Использование способа позволит увеличить эффективность и снизить энергоемкость процесса охлаждения за счет повышения интенсивности, и устойчивости теплообменных процессов, обусловленных продольной равноконцентра ционностью двухфазного потока охладителя, в течение всего процесса обработки проката, а следовательно, равноплотностью снимаемого теплового потока по всей длине камеры охлаждения, а также обеспечит дополнительное повышение регулируемости и управляемости теплообменных процессов в широких пределах без изменения основного потока газожидкостного. охладителя, подаваемого на входе.

Способ охлаждения движущегося сортового проката, включающий подачу газожидкостного охладителя на входе в камеру охлаждения, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения путем обеспечения максимального теплоотвода по длине камеры охлаждения, дополнительно по длине камеры вводят жидкость, количество которой составляет 0,3 — 0,5 общего расхода жидкой фазы в газожидкостном охладителе, при этом ввод жидкости по длине камеры охлаждения, начиная от входа, осуществляют в зонах, отстоящих одна от другой на величину, равную 25

50 гидравлическим радиусам камеры..

1526866

Теплосъем, С

Тнп рабочей кальдеры

Расход воды

Водовоздушная смесь: дополнительный подвод воды а

sss /ч мь /ч мз /„ м /ч

2-й 3-й 4-й

1-й вода воздух

14

13

40-45

45-50

40

70-75

45

О 2 010 40

0,6 0,30 40-45

50-55

60-65

55-60

65-70

О 2 О 1О 75

0,3 0,15 50

65-70

4 5-50

40-45

0,2 .0,10 45

0,6 0,30 50

О,2 O,)Î

0,6 0,30

О,2

О,Ь

1-я камера

20о лгм

0,10

0,30

0,10

0,30

0,2

0,6

0,10

0,20

0,10

0,15

О, 10 о, 15

0201002

О>4 0,20 0,4

0,2 0,10 0,2

0,3 0,15 0,3

0201002

0,3 0,15 0,3

0,2 0,10

О ° Ь )1- О

U,2

О,Ь

О, 10

О, 15

О, 1О

0,15

0,2

0,3

0,2

0,3

2-н камера

0,10

0,30

0,2 О, 10

0,6 0,30

О2 О)О O ?.

0,4 0,20 О>,4

0,2 0,10 0,2 и,3 0,15 0,3

U,2 0,10 0,2

О 4 О 20 О 2

<),4 0,20 0,4

0,2 0,10

0,6 UiЗО

0,2

0,6

0,10

U,2U

0,10

0,15

О, 10

0,10

О,?U

0,10

О, 15

0,10

0,10

0,10

0,2

0,3

0,2

0,2

0,2

0,10

0,10

0,10

0,2

0,2

0,2

3-я

55U камера

0,10

0,30 мм

0,10

0,30

0,2

0,6

0,2

0,4

0,2

0,3

0,10

0,2

0,10

О 15

0,2

0,4

0,2

0,3

0,10

О,?0

0,10

U,15

0,10

0,2

1 а — отношение расхода воды, подаваемой через дополнительный подвод, к общему расходу жидкой фазы в газожндкостном потоке на входе в камеру охлаждения.

/а/) ячий

nppnam

Составитель М. Блатова

Редактор Г. Гербер Техред И. Верес Корректор T. Малец

Заказ 7444/14 Тираж 459 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Рву шская наб., д. 415

Г1роизводственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 10!

50-55

7 5-80

90-100

100-120

85-90

50

70-75

4 5-50

40-45

60-65

70-75

75-80

85-90