Устройство для охлаждения движущегося проката

 

О П И C А Н И Е ()889170

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическин

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 27.02.80 (21) 2887025/22-02 с присоелинениен! заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.12.81. Бюллетень № 4б (5! )М. Кл.

В 21 В 45/02

3Ъеударственный комнтет во делам нзоаретеннй н открытнй (53) УДК621 771 . 2. 09 (088. 8) Дата опубликования описания 17 .1 2 . 81 (72) Авторы изобретения

В. И. Губинский, В. А. Дудука, Л. П. Дьяченко, К. К..Жданович, Ю. В, Кузнецов, М. А. Лойферман, .

А. Н. Минаев, А. Н. Пеккер, С. Н. Тетерядченко, E. С. Штаньков и А. И. Журавлев

Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт (7l) Заявитель (541 УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИЖУЩЕГОСЯ ПРОКАТА!

Изобретение относится к прокатному производству и предназначено для ускоренного охлаждения горячего металла на сортовых и проволочных станах.

Известно устройство для охлаждения проката, включающее средство для подачи жидкого охладителя (нагнетающие. форсунки), прямоточную и противоточную камеры охлаждения (проводящие трубы) для подачи охладителя встреч!

О ными потоками, и коллектор сбора отработанного охладителя 11j .

Недостатком прямо-противоточных устройств является обратный взаимный подпор охладителя в камерах охлаждения и, как следствие, снижение скорости истечения охладителя, его расхода, теплоотдачи от проката и завышение мощности электропривода насоса для преодоления потерь на соударение потоков. Обратный подпор вызывает также проникновение охладителя за пределы камеры охлаждения по поверхности проката, что требует дополнительной установки устройств для его отсекания.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для охлаждения проката, содержащее камеру охлаждения и встроенные в ее торцах прямоточную и противоточную форсунки. При создании подпора в камеру охлаждения с помощью дополнительной форсунки навстречу потоку охладителя, подаваемому охлаждающей форсункой, подается регулируемое количество охладителя. При этом по всей длине камеры. охлаждения поддерживается постоянное регуЛируемое давление и расход охлаждающей жидкости, позволяющей снять "паровую рубашку", образующуюся при резком охлаждении движущегося в камере охлаждения металла, достигнуть необходимой величины охлаждения его при незначительном расходе и давлении охладителя. Устройство может быть секционным, пре889170 4

55 имущественно прямоточным или противоточным 121.

Недостатками данного устройства является то, что при незначительном избыточном давлении в камере охлаждающая способность одной секции такой установки весьма низкая, а для глубокого охлаждения проката требуется разместить большое количество секций, что завышает общую стоимость охлаждающих устройств, или значительно повысить установленную мощность насосной станции. Поэтому регулирование теплоотдачи путем изменения давлений в камере (с целью регулирования температуры кипения охладителя) зкономи чески нецелесообразно. Кроме того, указанное устройство дополнительно требует применения средств отсекания отработанного охладится, увлекаемого за пределы охлаждающего устройства поверхностью металла и вызывающего дальнейшее неконтролируемое локальное охлаждение проката, а отсюда — неравномерность ("рябизну") свойств по его сечению и длине.

Цель изобретения — интенсификация теплоотдачи путем уменьшения обратного взаимного подпора охладителя, а также снижение энергозатрат на охлажцени е.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для охлаждения движущегося проката, например катанки, включающем камеру охлаждения и встроенные в ее торцах прямоточную и про тивоточную форсунки, камера охлаждения сужена по длине, образуя два одинаковых конических участка — прямоточный и противоточный, в стенках которых выполнены по образующим конусов сквозные щели с установленными над ,ними по наружной поверхности конусов насадками, при этом щели одного конического участка смещены в окружном направлении относительно щелей другого участка..

При этом угол сужения конических участков оС 10-30, а угол смещения щелей конических участков друг относительно друга в окружном направлении. 30-90

Кроме того, высота каждой щели

0,1-0,5 наименьшего диаметра суженной части камеры.

На фиг. 1 изображены прямоточный и противоточный участки суженной части камеры охлаждения; на фиг. 2— сечение Л-А на фиг. 1; на фиг. 3 —

50 сечение Б-Б на фиг, 1; «а фиг. 4 устройство для охлаждения движущегося проката, общий вид.

Камера охлаждения 1 выполнена суженной по длине, образуя прямоточный 2 и противоточный 3 конический участки (фиг. !) . Полости 4 конических участков сообщены с окру;.<ающим пространством через щели 5, выполненные по образующим конических участков, совмещены со сквозными щелевидными .полостями 6 наставок 7, которые жестко закреплены на наружной поверхности каждого конического участка по его длине, а полости 6 наставок 7 прямоточного 2 и противоточного 3 участков смещены в окружном направлении друг относительно друга на угол 30-90 . Камера охлаждения 1 с суженными коническими участками.2 и 3 и наставками 7 установлена в коллекторе 8. Камера охлаждения с наружной стороны, снабженная отсекателями 9, установленными после сливных патрубков 10 со стороны прямоточной и противоточной форсунок.

Угол сужения (прямоточного 2 и противоточного 3 участков камеры I должен составлять 10-30 из условия прохождения переднего конца проката сквозь суженный участок без забуривания.

При значении угла (менее 10 излишне удлиняется конический участок, процесс охлаждения в котором идет менее интенсивно по сравнению с охлаждением в камере 1, и требуется некоторое увеличение общей длины камеры 1.

При значении угла более 30 увеличивается вероятность эабуривания проката.

Форма полостей 6 наставок 7 в виде правильной трехгранной призмы и способ их размещения у наружных поверхностей конических участков диктуется необходимостью перевода потока охладителя иэ камеры 1 в окружающее пространство с возможно меньшими потерями давления, а форма основания трехгранной призмы — равносторонний треугольник позволяет раскрыть плоский поток под углом oL = 10-30 (смежным с углом сужения камеры 1), являющимся оптимальным с точки зрения потерь.

При меньшем, чем IОО, значении угла раскрытия плоской щели, являющейся полостью 6 наставки 7, уменьшает4 ся площадь сечения полости наставки в месте выхода потока, тем самым уве5 8891 личивая потери, а большее (30 ) значение способствует увеличению потерь за счет отрыва периферийной части потока от стенки в полости 6 наставки 7.

Наименьший диаметр сужен зй части камеры 1 должен несколько превьппать диаметр проката и составлять 1,1-1 5

его диаметра. Уменьшение значения диаметра суженной части ниже 1,1 ведет к забуриванию проката, увеличение

его значения свыше 1,5 увеличивает площадь взаимного соударения потоков охладителя, проникающих навстречу .друг другу через образующуюся в процессе охлаждения кольцевую щель в месте сужения камеры 1.

Щели 5 в конических участках 2 .и 3 и щелевидные полости 6 наставок 7 должны быть совмещены, а высота щелей

20 должна составлять 0,1-0,5 наименьшего, диаметра суженной части камеры из условия беспрепятственного прохождения переднего конца проката вдоль щелей 5 конического участка и перевода

25 потока в полости 6 наставок 7 с мини35 мальными потерями.

Значение высоты щелей ниже О,1 менее приемлемо с точки зрения потерь, но благоприятствует прохождению переднего конца проката. Большее, чем 0,5, 30 значение способствует переводу потока охладителя с небольшими потерями, но вероятность забуривания значительно возрастает.

Полости 6 наставок 7 конических. участков 2 и 3 должны быть смещены в окружном направлении друг относительно друга на угол 30-90 . Меньшее (30 ) значение этого угла увеличивает площадь соприкосновения плоских встречных потоков, истекающих из прямоточного 2 и противоточного 3 участков . камеры I, при охлаждении проката увеличенного (по сравнению с катанкой) сечения за.счет увеличения высоты ще- 45 лей. Верхнее значение угла является максимальным и оптимальным, так как исключает взаимное соударение плоских потоков. ю

Формула изобретения

50 1. Устройство для охла;бдения движущегося проката, например катанки, включающее камеру охлаждения и встроенные в ее торцах прямоточную и противоточную форсунки, о т л и ч а ю—

55 щ е е с я -тем, что, с целью интенсификации теплоотдачи путем уменьшения обратного взаимного подпора охладителя и снижения энергозатрат на охлаждеУстройство работает следующим образом.

Прокат и охладитель принудительно подаются в камеру охлаждения 1. При этом прокат перекрывает большую часть наименьшего сечения суженного участка камеры 1, запирая потоки охладителя B прямоточном 2 и противоточ70, 6 ном 3 участках камеры. Под действием прямого подпора, создаваемого нагнетающими устройствами (насосом и форсунками), потоки охладителя через щели 5 с минимальными потерями направляются в полости 6 наставок 7, где приббретают плоскую форму и откуда истекают, будучи развернутыми друг относительно друга в окружном направлении на угол 30-90, исключающий их встречу, к поверхностям отсекателей 9 коллектора 8, отводящих отработанные потоки к сливным патрубкам 10, Сужение. камеры охлаждения 1 способствует направленному осесимметричному движенью проката в камере l без забуриваний и отделению потока отработанного охладителя от проката с возможно меньшими потерями, направляя егo через полости б наставок 7 в полость коллектора 8 и далее на слив.

Устройство позволяет повысить теплоотдачу при охлаждении проката в прямо-противотоке с одновременным снижением мощности нагнетающего устройства (насоса), сократить число ступеней охлаждения в многосекционных ,установках охлаждения проката, исключить необходимость применения специальных сложных устройств для отсекакания отработанного,охладителя.

Исследования, проведенные на стане

250 производственного объединения

"Ижсталь" показывают, что улучшение теплоотдачи и уменьшение обратного подпора за счет организации разделения потоков охладителя в прямо-противотоке позволяет дополнительно снизить температуру металла на 100-150 С, что увеличивает выход годного не менее, чем на 0,5%. Расход электроэнергии на охлаждение сокращается на

107.

88917

b - b ф (ВНИИПИ Заказ 10834/18 Тираж 891 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ние, камера охлаждения сужена по длине, образуя два одинаковых конических участка — прямоточный и противоточный, в стенках которых выполнены по образующим конусов сквозные щели с установленннымн над ними по наружной поверхности конусов насадками, при этом щели одного конического участка смещены в окружном направлении относительно щелей другого участка.

tO 2. Устройство по и. 1, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что угол сужения о конических участков 10-30, а угол

0 8 смещения щелей конических участков друг относительно друга в окружном направлении 30-90 .

3. Устройство по пп. 1 и 2, о т " л и ч а ю щ е е с я тем, что высота каждой щели 0,1-0,5 наименьшего диаметра суженной части камеры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. "Сталь.", 1962, К - 4, с. 328.

2, Лвторское свидетельство СССР

Р 410844, кл. В 21 В 45/02, 1974.