Способ охлаждения движущегося горячего металла

 

Изобретение относится к металлургии, а именно: к технологии прокатного производства и может быть использовано в процессах термической обработки металла, транспортируемого в линиях станов горячей прокатки. Цель изобретения - интенсификация охлаждения за счет формирования высоконапорными струями безотрывного от поверхности охлаждения движущегося слоя охладителя. При подаче на поверхность движущегося горячего металла струй охладителя интенсивность охлаждения определяется, в частности, величиной напора струи, однако при высоком напоре струя теряет стабильность на поверхности металла и происходит отрыв потока охладителя от поверхности. Сущность способа заключается в том, что указанный отрыв подавляют, направляя в его зону дополнительные струи охладителя под встречными углами. Таким образом, удается совместить противоречивые требования высокого напора струи и стабилизации потока охладителя, 1 з.п.ф-лы, 9 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 21 В 45/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4

О (21) 4157017/02 (22) 15.12.96 (46) 30.09.92. Бюл. N 36 (71) Вологодский политехнический институт, Донецкий научно-исследовательский институт черной металлургии и Череповецкий металлургический комбинат им. 50-летия СССР (72) А,Н.Шичков, Ю.В,Коновалов, Ю.M.×óманов, С.M.Ùåêèí, С.Б.Ябко, В.С,Солтус, Ю.Л.Русанов, К.Н,Савранский, А.П,Парамошин, В.Я.Тишков, И,M,ÕðåáòoB и В,Н,Карлов (56) Заявка Японии

¹ 54-90380, кл. В 21 В 45/02, 1979, Авторское свидетельство СССР

N 1026351, кл, В 21 В 45/06, 1982. (54) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИЖУЩЕГОСЯ ГОРЯЧЕГО МЕТАЛЛА (57) Изобретение относится к металлургии, а именно; к технологии прокатного произИзобретение относится к металлургии, а именно: к технологии прокатного производства и может быть использовано в процессах термической обработки металла, транспортируемого в линиях станов горячей прокатки.

Целью изобретения является интенсификация охлаждения за счет формирования высоконапорными струями безотрывного от поверхности охлаждения движущегося слоя охладителя.

Фиг.1 — способ охлаждения согласно аналогу, Фиг.2 — способ охлаждения согласно и рототи пу.

„„5U ÄÄ 1764730 А1 водства и может быть использовано в процессах термической обработки металла, транспортируемого в линиях станов горячей прокатки, Цель изобретения — интенсификация охлаждения за счет формирования высоконапорн ыми струями безотры вного от поверхности охлаждения движущегося слоя охладителя, При подаче на поверхность движущегося горячего металла струй охладителя интенсивность охлаждения определяется, в частности, величиной напора струи, однако при высоком напоре струя теряет стабильность на поверхности металла и происходит отрыв потока охладителя от поверхности. Сущность способа заключается в том, что указанный отрыв подавляют, направляя в его зону дополнительные струи охладителя под встречными углами, Таким образом, удается совместить противоречивые требования высокого напора струи и стабилизации потока охладителя, 1 з.п.ф-л ы, 9 ил., 1 табл, Фиг.3 — предлагаемый способ охлаждения, Фиг,4 — распределение плотности отводимого теплового потока для трех упомянутых способ охлаждения.

Фиг,5 — схема ориентации результирующего вектора скорости пересекающихся потоков основных и дополнительных струй.

Фиг.6 — ориентация дополнительных струй с помощью изменения угла их наклона.

Фиг,7 — ориентация дополнительных струй с помощью коллектора вдоль оси транспортирования металла.

1764730

Фиг, 8 — ориентация дополнительных струй путем наложения электростатического поля на околоструйное пространство.

Фиг.9 — схема реализации предложенного способа охлаждения горячего металла.

Горячий металл (фиг.1) в виде полосового проката 1 движется в направлении V no роликам 2. Лист подвергается охлаждению с помощью наклонных относительно поверхности металла струй 3 охладителя, Диаметр струй б, скорость истечения в, На поверхности металла 1 сформирован динамически устойчивый поток охладителя, представляющий собой движущийся слой 4 толщиной ha На фиг,2 показано охлаждение металла 1 струями 3 при высоком напоре охладителя в коллекторе 5. В этом случае скорость истечения в > co<, На некотором от точки с координатой Х = 0 (Х вЂ” координата вдоль линии транспортирования с началом в точке формирования слоя охладителя на поверхности металла) происходит отрыв потока от поверхности металла, Формирование слоя 4 высоконапорными струями 3 осуществляется путем подачи дополнительных струй 6 в зоны отрыва струй 3 от металла (фиг.3).

На фиг.4 показаны расчетные зависимости распределения плотности отводимого от металла теплового потока вдоль координаты Х/(j для трех вышеуказанных случаев, Расчеты произведены с учетом проведенных экспериментальных и теоретических исследований, Кривая "а" — соответствует случаю охлаждения по аналогу (фиг.1), "б" — охлаждение по прототипу (фиг,2), "в" — охлаждение предлагаемым способом (фиг.3). Исходные данные и параметры охлаждения приведены в таблице 1.

Установлено, что интенсивность теплообмена между металлом и слоем жидкости .пропорциональна толщине слоя h, Поэтому дополнительные струи 6 не только "прижимают" к металлу отраженный поток от высоконапорных наклонных струй 3, но и увеличивает толщину слоя h, при этом ha > ha (фиг,3). Вследствие этого тепловой поток q, отводимый от металла, больше в случае "в" по сравнению с "а" и "б", Температура металла после охлаждения для этого случая меньше, как это видно из табл.1.

На фиг.5 показана ориентациядополнительных струй 6 за счет изменения угла подачи охладителя, реализуемого поворотом коллектора 5, На фиг.6 показана ориентация дополнительных струй 6 за счет перемещения коллектора 5 вдоль линии транспортирования.

Для создания безотрывного слоя дополнительные струи 6 ориентируют таким образом, что результирующий вектор Npes рез (фиг.7) двух составляющих ад (вектор скорости дополнительных струй 5) и в к (вектор скорости наклонных струй) направлены к поверхности охлаждаемого металла.

Это обусловлено тем, что интенсивность теплообмена между металлом и слоем воды характеризуется наличием и преобладанием е турбулентном потоке жидкости поперечных относительно поверхности металла градиентов скорости жидкости, играющих основную роль в данном виде теплообмена, На фиг.8 показана ориентация дополнительных струй 6 за счет наложения результируемого электростатического поля на околоструйное IlpocTpBHGTBQ с помощью электродов 7.

На фиг,9 показана схема реализации способа охлаждения движущегося горячего металла.

Пример. Способ охлаждения движущегося горячего металла осуществляется следующим образом, Листовой прокат сечением 1000 х 8 с начальной температурой

920 С и скоростью его движения V = 1,5 м/с охлаждают струями 8 и 9, расположенными порядно по 8 сопел в ряду, со встречным наклоном (фиг.9). Расстояние между рядами наклонных струй 1250 мм. В зоны отрыва направляют дополнительные струи 10 и 11, расположенные напротив наклонных струй.

Диаметр сопел 12 мм, расход воды через сопла

1,7 10 м /с, общий расход — 4,75 10 м /с, Для расширения зоны действия струи, сопла снабжены поворотными отбойниками

12, 13, установленными под углом к оси струи, Отбойниками 12 направляют наклонные струи под углом 60 к поверхности металла. Отбойниками 13 направляют дополнительные струи, ориентируя их таким образом, чтобы на металле формировался динамически устойчивый безотрывной слой 4 охладителя.

При длине слоя! = 0,6 м падение температуры металла составляет 45 и температура достигает 875 С, Предлагаемый способ охлаждения движущегося горячего металла позволяет обеспечить требуемую технологию теплового режима охлаждения с высокой скоростью охлаждения, что обеспечивает уменьшение выпуска продукции второго сорта.

Формула изобретения

1. Способ охлаждения движущегося горячего металла, включающий подачу охладителя наклонными относительно

1764730 поверхности металла струями и формирование на поверхности динамически устойчивого потока охладителя, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью интенсификации охлаждения путем формирования высоконапорными струями безотрывного от поверхности охлаждения движущегося слоя охладителя, в зоны отрыва потока охладителя от поверхности металла направляют дополнительные струи, ориентируя их таким образом, что результирующий вектор скоростей пересекающихся потоков с дополнительными струями направлен к поверхности охлаждаемого металла, 5

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ориентацию дополнительных струй производят путем наложения регулируемого по напряженности электростатического

10 поля на околоструйное пространство, 1764730

Составитель Б,Бейнфест

Техред М,Моргентал Корректор Н.Ревская

Редактор Т,Егорова

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

Заказ 3331 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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