Реечный холодильник для проката

СОКИ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 1 в 43/0 ОПИСА Е ОБР СТВУ ано ЫЯ ж 4 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПФЙ Н АВТОРСКОМУ СВ(71) Уральский ордена ТрудовогоКрасного Знамени политехническийинститут им. С.М. Кирова(56) 1. Заявка Франции Р 2160334,кл. В 21 В 43/00, 1974.2. Авторское свидетельство СССРР 606643, кл В 21 В 43/02, 1975..ЯО 1061872 А рейки, параллельно им установленныеприводные зубчатые рейки и желобас отверстиями постоянного диаметра,размещенные между рейками соответ-.ственно впадинам стационарных .реек, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью равномерности охлаждения проката и повышения скорости охлаждения, желоба выполненыв виде полуцилиндров с шахматнымрасположением отверстий и с отношением шага к диаметру отверстийпостоянным для желобов и уменьшаю,щимся от 6 до 3 от первой пары допоследней.Изобретение относится к прокатному производству, в частности кустройствам для охлаждения труб.Известен холодильник для охлаждения проката, содержащий неподвижную проФильную решетку, жестко свяванную с ней ванну с охлаждающейжидкостью, и подвижную профильнуюрешетку Г 13.Недостатком данного холодильникаявляется ограниченная длина охлаждаемого проката.Наиболее близким к предложенномупо технической сущности являетсяреечный холодильник для проката,содержащий стационарные рейки, параллельно им установленные приводим 1 е зубчатые рейки, и желоба с отверстиями постоянного диаметра,размещенные между рейками соответственно впадинам стационарных, реек. Через отверстия подают охлаждаю 20щую жидкость, которая заполняетжелоб, имеющий Форму 1 эуба рейки Г 21.Недостаток известного устройства -низкая скорость охлаждения прокатаи неравномерность его охлаждения 25из-за появления на прокате пленкипара и кипящей жидкости, ухудшающих его качество,Целью изобретения является равномерность охлаждения проката иповышение скорости охлаждения.Поставленная цель достигаетсятем, что реечный холодильйик дляпроката, содержащий стационарныерейки, параллельно им установленные приводные зубчатые рейки и желоба с отверстиями постоянного диаметра, размещенные между рейкамисоответственно впадинам стационарных реек, желоба выполнены в виде.полуцилиндров с шахматным расположением отверстий и с отношениемшага к диаметру отверстий постоянным для пары желобов и уменьшающимсяот б до 3 от первой пары до последней.Предложенный холодильник способенравномерно и интенсивно охлаждатьтрубы разной длины за счет охватапроката струями охладителя.59На фиг. 1 изображен реечныйхолодильник, общий вид; на Фиг. 2разрез А-А на фиг. 1; на Фиг, 3схема 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 отличаются друг от друга, количествомотверстий и шагом между отверстиями.Желоба расположены перепендикулярнорейкам, вдоль впадин зубьев реек,но таким обрйзом, чтобы охлаждаещюй 65 прокат не касался полуцилиндрическихжелобов. Опорами проката являютсястационарные зубчатые рейки,Холодильник работает следующимобразом.Прокат, в данном случае труба,выходя из клети стана, передаетсяна подводящий рольганг (не показан)холодильника, а затем укладываетсяв первые впадины стационарных реек1. Нахоцясь во впадинах реек холодильника, труба обдувается струямивоздуха, поступающего через отверстия 4 желобов 3. Через определенный интервал времени охлаждаемыйпрокат с помощью приводных зубчатыхреек 2 перекантовывается на 180 фи перекладывается из первых впадинстационарных реек во вторые. Относительный шаг отверстий первых двухжелобов одинаков и равен шести.Последующий процесс охлаждения проката осуществляется в желобах с меньшим относительным шагом между отверстиями. Количество пар желобовзависит от начальной температурыгорячего проката. Последняя паражелобов перфорирована отверстиямис 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 случаеотсутствует неравномерность температур по теплообменной поверхности,присущая коридорному расположениюотверстий. Известны результаты исследований, свидетельствующие об интенсивности теплообмена с уменьшениемотносительного шага, в связи с выводами которых выбран диапазон отношений от шести до трех.Пример выбора диаметра отверстий,их количества и относительных щагов,Расчитываем значения скорости и иннтенсивности охлаждения цилиндрического проката в каждой паре желобов.Длина желоба 1 = 1 м, радиус желобаР = 50 мм, диаметр отверстий й = 5 мм.Для каждой пары желобов находимколичество отверстий и величину открытой площади (отношение площади,отверстий к площади обдуваемой поверхности).Желоба с Бг/Ы = б;Продольный шаг 5 = 60 мм;Поперечный шаг 52 = 30 мм.Желоба будут иметьпо длине и == " = 34 ря 1, Э ЭОда отверстий;по ширине=- = б рядов отгверстий. - гОбщее количество отверстий в офи, пном желобе осставит п = -2 = 1022отверстий.1061872 Открытая площадь р: - 1,5 ф/о,.ИИАаналогичныевычисления для двух других пар желобов дают следующие величиныЖелоба с 5/д = 4,55 = .45 ммю 5 г = 22 ю 5 мм; 111 = 45; Ъ = 7 о = 158 отв.; с = 3101 в ЮОм; г.= 2.:Хелоба с э/сУ = 3;1= 30 ммг 92 = 15 мм 1 п = 67; л = 11;= 369 отв,; г = 7241 406 м; Р = 47.Определим интенсивность процессов теплоотдачи в каждой паре желобов . Причем цилиндрический стальной прокат с диаметром 3 = 80 мм и начальной .температурой= 820 фС. охлаждает- ся струями воздуха с температурой Тк 820 ОС. Скорость истечения из отверстий всех желобов принимаетсяодинаковой и равной Ч = 50 м/с. 20 Коэффициенты кинематической вязкости и теплопроводности воздуха соответственно равны15,05.10м /с,Л = 259 10 В/ К.Интенсивность теплоотдачи в жело бах определяем по формуле Для жеЛоба с 9/Ы = 6, критерийВ: =О,Ю, критерийагг о 1 Ц 2 1,15ю- фПо номограмме находим 6 == 0,65.И, соответственно, конечная темчпература Ф = 540 фС.10, Во второй парежелобов с 52/д = 4,5получим следуЮщие,эначенйя 8; =й-Ф15 254 оВ третьей паре желобов с 52/д =3:ИВ; = 074; ео= 1,15; в= О,И; 25 30 Подстановка принятых численных значений показывает, что коэффициент теплоотдачи в желобах с 5/3=3 35 составит об = 390 Вт/м к; в желобах с 5/а = 4,5 . о = 218 Вт/м К и в желобах с/а ь о= 93 Вт/м 2 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 3. Коэй: фициенты теплопроводности и температуропроводности для стального проката соответственно равны Л = 21 Вт/и К; с = 6,11 10 м/с.Конечная температура находится по номограммам по вычисленным значениям критериев Био и фурье 8; о). й :0,79 йв 5 /Д М 1 Э 1-4,16ийЙРСщ= 95 С.Скорость охлаждения в первойф- паре желобов равняется - Й 1 фс/с.т Во второй паре,:1 фЦс, . ви ютретьей паре : О, ьо С (с .Общее время охлаждения проката в желобах от 820 С до 95 С составит 15 мин. При охлаждении на воздухе в условиях свободной конвекции максимальные значения коэффициента теплоотдачи составляют д = 20 ВтЯк К. Расчет показывает, что для охлаждения такой заготовки до 108 С необходимо время 131 мин, т.е. процесс охлаждения идет в х 9 раз 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 на качество проката.1061872 Составитель Л.Матурктор Н.Пушненкова Техред С.Мигунова наКоррек Зимокос Заказ 101 но ППП "Патент/8 Тираж ВНИИПИ Государствепо делам изобрет 113035, Москва, Ж 16ногоний5, Р Подомитета СССРоткрытийшская наб., д жгорОд, ул. Проектная,