Способ охлаждения горячего металла

Оп ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ои 939152во двлаи изобретений н отхрытнй(53) УЙК бг 1.УУ 1, .2,04(088.8) Ф.Е. Долженков, Ю.В, Коновалов, И.И. Кочевенко,Т,С. Литвинова, А,В. Буток, В,О. Оробцев,"Л.Б. Горский,В.И. Пономарев, О.И. Курочкин, В.К. Литвийов;:, Л,Г,Большинскийи Ю.С, КолосковДонецкий научно-исследовательский институт черйяй.УР Ь у р НМПЪрДонецкого Физико-технического института АН Украинской ССР(54) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ГОРЯЧЕГО МЕТАЛЛА то 15 2 оИзобретение относится к металлургическому производству, в частности к способам охлаждения горячекатаного металла и валков, а также для охлаждения любых нагретых поверхностей, и может быть использовано в металлур 5 гии. Максимальная скорость прокатки на современных непрерывных широкополосных станах горячей прокатки достигает 25 м/с. Опыт эксплуатации этих станов с разгоном чистовой группы клетей показал, что постоянство температуры конца прокатки по всей длине полосы обеспечивается при величине ускорения 0,02-0,06 м/с. При прокатке с темпами разгона 0,3"0,5 м/с возникает обратный температурный клин от головной части полосы к хвостовой, величина которого может достигнуть 90 оС и выше.Для разрешения противоречия между получением стабильной температуры металла и повышением производительности в этих случаях используется принудительное охлаждение водой1 ).При тенденции увеличения скорости прокатки до 35 и/с применение известных способов и устройств принудительного охлаждения, использующих, как правило, в качестве охладителя воду, не может обеспечить стабилизацию температуры конца прокатки по всей длине полосы и тре" буемые Физико-механические свойства прокатываемого металла,Известен способ охлаждения горячекатаной полосы, заключающийся в том, что за последний чистовой клетью полосового стана горячей прокатки используют в качестве охладителя жидкий азот, при этом температуру прокатываемого металла в этой зоне резко снижают до 500-700 С. В результате устраняется участок, на котором находится полоса без939152 принудительного охлаждения при высокой температуре 800-900 С,Для осуществления этого способав качестве охладителя используюттакже воду, но оговорено что данныйспособ особенно эффективен при применении жидкого азота 2,Известен способ охлаждения горячекатаного металла распылением водой, нагретой до температуры, 10близкой к температуре кипения, Распыление воды производят нагретымдо 80-350 С воздухом ГЗ ,Недостатком всех указанных способов является возможность появления паровой подушки между охладителем и охлаждаемой поверхностью,что снижает интенсивность процессаохлаждения. Кроме того, охлаждениечистым жидким азотом 2неэкономично.Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ охлаждения горячека"таного металла, включающий подачуна охлаждаемую поверхность мелкодисперсных кристалликов льда, образованного после смешивания водовоздушной смеси с жидким азотом. Рассматриваемый способ включаеттри стадии охлаждения: плавление льда, нагревание мелкодисперсных капелек воды до температуры кипения, испарение этих капелек воды43. Недостатком данного способа яв"ляется неэффективное использованиежидкого азота, так как жидкий азотпри смешивании с водой над охлаждаемой поверхностью испаряется, не использовав весь запас своеи хладоф 11 40СТОЙКОСТИЦель изобретения - повышениеэффективности охлаждения и экономииохладителя.Поставленная цель достигаетсяблагодаря тому, что в способе охлаждения горячего металла, преимущественно при прокатке, включающемнепрерывную подачу на поверхностьметалла охлаждающей воды в виде льда,50полученного в смеси воды с низкотемпературным или криогенным реагентом, например жидким азотом, ледподают с течпературой, соответствующей температуре кипения низкотемлера турного или криогенного реагента,На чертеже иэг.Сражена схемаспособа,4На охлаждаемую полосу 1, находящуюся между валками 2, непрерывноподают лед 3 с температурой, определяемой температурой кипения выбранного низкотемпературного иликриогенного реагента. Лед формируютв корпусе 4 путем впрыскивания водыв низкотемпературный или криогенныйреагент камеры 5, например жидкийазот.Испаряемый азот перекачиваютв сжижительную машину 6, где онциркулирует по замкнутому циклу,а воду после таяния льда собираюте водосборнике 7, очищают и направляют по замкнутому циклу,Таким образом, повышается скорость и эффективность теплообменамежду горячим металлом и охладителем в результате введения новойчетвертой стадии охлаждениянагревапереохлажденного льда до температуры плавления), Следовательно, теперь на первых двух стадиях охлаждения отсутствует образование паровойподушки. Непрерывная подача льда повсей охлаждаемой поверхности выдавливает образовавшуюся на последующихдвух стадиях охлаждения паровуюподушку, что уменьшает отрицательноевоздействие ее в процессе охлаждения.При прокатке листов различной толщины с разной температурой концапрокатки возникает необходимость дифференцировать диапазон охлаждения.целью экономии и эффективного применения низкотемпературного иликриогенного реагента используют ниэкотемпературные или криогенные реагенты с различной температурой кипения.Например, азот кипит при 195,65 С,водород - 252,8 С, углекислота при78,5 С, фреон 40 при 23 С, фреон 22при 41 С, фреон 13 при 81,5 С, метанпри 161 С,П р и м е р. Два литра воды впрыскивают в камеру с десятью литрамижидкого азота и перемешивают до образования льда с температурой, соответствующей температуре кипения жидкого азота, равной 195,65 С. Потомэтот лед в виде брикета размером240 х 120 х 200 мм непрерывно подаютна горячий образец с среднемассовойтемпературой 900 С размером 250 хх 120 х 30. Лед плотно прилегает к образцу, заполняет все его неровностии равномерно с высокой скоростьюохлаждает его. Охлаждение проходит939152 формула изобретения 7ЗНИИПИ Заказ 4546/20 Тираж 845 Подписное филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,в четыре стадии: нагрев льда оттемпературы, соответствующей температуре кипения жидкого азота, до температуры плавления льда, плавлениельда, нагрев воды до кипения, испарение воды. Следовательно, на первых двух стадиях отсутствует образование паровой подушки, а на последующих О двух стадиях образование паровой подушки существенно уменьшается за счет выдавливания воды непрерывно поступающим льдом в виде брикета по всей охлаждаемой поверхности. Таким образом, повышается эффективность теплообмена и сокращается расход как воды из-за исключения разбрызгивания и уменьшения испарения ее, так и жидкого азота из-за эффектив ного использования его "хладостойнкости и использования его по замкнутому циклу. Использование предлагаемого способа охлаждения горячекатаного металла обеспечивает получение требуемых физико-механических свойств иструктуры металла по всей длине полосы, увеличение производительности стана, более рациональное использование воды низкотемпературных иликриогенных жидкостей. Способ охлаждения горячего металла, преимущественно при прокатке,включающий непрерывную подачу наповерхность металла охлаждающейводы в виде льда, полученного в смееи воды с низкотемпературным иликриогенным реагентом, например жидким азотом, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения эффективности охлаждения и экономии охладителя, лед подают с температурой,соответствующей температуре кипениянизкотемпературного или криогенного реагента.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Бюллетень ЦИИНЧермет 1973,Ч 20,2, Патент Японии Н 44-43495кл. 10 1 182, 1979.3. Авторское свидетельство СССРй 531579, кл. В 21 В 45/02, 1975,4. Авторское свидетельство СССРпо заявке М 2919167/02, кл.В 21 В45/02, 1980.