Способ ускоренного охлаждения полосового проката

(72) Авторы изобрете Институт черной металлургии 7 ите 4) ОБ УСКОРЕННОГО ОХЛАЖДЕНИЯПОЛОСОВОГО ПРОКАТА ков, а также коллекторов, снабженныхсифокными трубками. Баки и коллекторыустанавливают поперек рольганга. Изоткрытых баков вода истекает через сифонные трубки после достижения ею определенного уровня: из закрытых баков иколлекторов йстечение воды происходитпод небольшим давлением. Нижняя струеваяподача охладителя состоит из коллекторов или форсунок низкого давления, уста- Оновленных под рольгангом между роликавми. Как снизу, так и сверху основноеколичество воды встречается с охлаждаемой поверхностью под углом 90 град 2.Недостатками известного способа охлаждения полосового проката являютсянизкая скорость охлаждения, а такжебольшой расход охладителя. Происходитэто вследствие того, что крупные частио цы охладителя, образующиеся при струйнойего подаче, в момент соприкосновения сгорячим металлом мгновенно разделяютсяпаровой прослойкой и отскакивают отповерхности полосы. Основная ча х дени 1Изобретение относится к термической . обработке проката, преимущественно полосового, после выхода его из последней клети стана.Известны способы ускоренного охлажя поЛосовопо проката, предназначеннь для организации интенсивного теплообмена между охлаждаемой поверхностью и охладителем.Известен способ охлаждения горячекатаных металлических полос и лент, кото 1 рый заключается в том, что воду на охлаждаемую поверхность подают в виде прямых ламинарных струй 1.Наиболее близким к предлагаемому является способ охлаждения полосового проката, включающий верхнюю ламинарную и нижнюю струевую подачу охладителя через сопла устройства, установленных Непосредственно за чистовой группой стана.Ламинарны потоки охладителя, в частности воды, организуют с помонью устройств в ниде открытых или закрытых ба вЖЩ, ВВ Трегубов,Исцрбв, А, Ж"Вэлубченко3ладителя практически не участвует в теплообмене, Из- за кратковременного контактирования водяньж струй с охлаждаемой поверхностью коэффициент теплоотдачи от нижней поверхности намного 3 меньше, чем от верхней. Последнее приводит к различной скорости отвода тепла от нижней и верхней поверхности и является причиной различия в структуре и механических свойствах металла по сече- О ипо полосы, а также приводит к появлению микротрещин.Цель изобретения - повышение скорости охлаждения проката и экономия охладителя.335Поставленная цель достигается тем,что согласно способу ускоренного охлаж-дения полосового проката с верхней ламинарной подачей воды и нижней струевой 2 Оподачей охладителя в качестве охладителяиспользуют водовоздушную смесь, которую подают под углом 40-60 град, к поверхности полосы.При этом весовое соотношение водыи воздуха в водовоздушной смеси составляет 60-95,Удельный расход водовоздушной смесисоставляет 25-40 м/м ч.Кроме того, охладитель подают на поверхность полосы из сопел с расстояния,равного 35-78 диаметрам сопел,Способ ускоренного охлаждения металлических полос осуществляну следующимобразом.Сжатый воздух, вводимый в системуподачи нижних струй, позволяет разорватьчасть межмолекулярных связей охладителя и получить на выходе из устройствфакел, состоящий из мелкодисперсного40охладителя и воздуха, Водовоздушныйфакел, истекающий из устройств системы,направляют на поверхность охлаждаемогопроката снизу при сохранении верхнейламинарной подачи охлацителя.Устройства устанавливают под рольгангом таким образом, чтобы угол междуосью факела и нижней поверхностью полосы проката составлял 40-60 град., чтопозволяет использовать основную массуохладителя с максимальной эффективностью.,Это обьясняется тем, что в моментудара капли о поверхность полосы происходит ее деформация - сдвиг и скольжение, по поверхности. Толщина образовавшейся водной пленки становится соизмери-Лфмой с толщиной паровой прослойки. Разделение металла и охладителя не происходит, так как ппенка полностью превращается в пар. Создаются условия для отбора количества тепла, соответствующегоколичеству тепла, необходимого для испарения капли данной массы (коэффициентскрытой теплоты парообразовщщя воды539 ккал/кг,Расположение оси факела под угломменее 40 град, приводит к рикошету водяных капель от поверхности проката,так как небольшая передняя часть капли,.мгновенно превращаясь в пар, служитсмазкой, а импульс силы становитсянедостаточным для деформащя капли.Подача охладителя под углом более60 град, также не обеспечивает необходимого вида деформации капли. Как охладитель работает только передняя частькапли. Обращаясь в пар, она препятствует контакту основной ее массы с охлаждаемой поверхностью. Прилипания каплии образования тонкой пленки не происходит: отрываясь от поверхности, она, какохладитель, теряется,Расходы воды и сжатого воздуха попредлагаемому способу должны быть организованы таким образом, чтобы на 1 кгсжатого воздуха приходилось 60-95 кгводы, Соотношение расходов воды и сжатого воздуха менее 60 кг/кгне обеспечивает высоких скоростей охладителявследствие недостатка воды. Увеличениерасхода воды соответственно увеличиваетсоотношение, однако выход за пределызаявляемого интервала в большую сторонутакже вызывает снижение скорости охлаждения вследствие утолщения водяногослоя и повышения вероятности возникновения малоэффективного по отбору теплапленочного кипения.Соотношение может быть измененотакже путем изменения расхода сжатоговоздуха. В данном случае увеличение соотношения более 95 кг/кг за счет снижения расхода воздуха не обеспечивает необходимой дисперсности воды. Соотноше.;,ние менее 60 кг/кг, вызванное увеличением расхода воздуха, приводит к появлению вблизи поверхности упругой паровоздушной подушки, препятствующей контыту воды и горячего металла. Часть мелких капель сдувается обратными воздушными потоками с направления полета кохлаждаемой поверхности.В этом случае часть воды также неработает как охладитель. Поскольку соотношение весовых расходов воды и сжатого воздуха 60-95 кг/кг может бытьдостигнуто при множестве других пар рас;988 МО Предлагамый 8 5 2 30 7 10 7 77 0 5 ходов,то оптимальным по скорости яв-.ляется жкой расход воды, йри которомобеспечивается подача на 1 м поверхности проката 25-40 м/ч;Важным параметром является расстояние, на котором устанавливают устройства для подачи охладителя от поверхностиполосы. Из практики эксплуатапии такихустройств известно, что устройства должны иметь выходные сопла диаметром неменее 8-10 мм во избежание забиванияих при использовании технической воды.По предлагаемому способу расстояние отсопел до охлаждаемой поверхности должнобыть в пределах 35-75 диаметров выход 5ных сопел, т.е. должно составлять 360600 мм. Размещение устройств на расстоянии менее 35 диаметров снижаетэффективность способа по скорости охлаждения так Как вследствие высокой плор 2 фности капель значительнаяих часть налипает друг на друга и не успеваетвступитьв контакт. с охлажпае мой поверхностью.Расположение устройств на расстоянииболее 75 диаметров сопел приводит к25тому, что из-за,торможения об окружающий воздух капли снижают свою скорость,поэтому они либо не долетают до поверхности, либо теряют способность деформироваться до образования тонкой водяной Зопленки.Предлагаемый способ проверен налабораторной установке,Сверху на охлаждаемую поверхностьпроизводят ламинарную подачу водьь По дачу охладителя снизу осуществляют устройством, представляющим собой трубу с расположенными вдоль ее образующей выходными соплами. На выходе из устройства получают мелкодисперсный факел охладителя в виде. водовоздушной смесй который направляют снизу на горячий образец из полосовой стали под углом 50 град к его поверхности. Соотношение весового расхода воды к весовому расходу сжатого воздуха равно 77 кг/кг, удельный расход охладителя 30 м 5/ьР ч. Кинетическая энергия струи охпадителя зависит от скорости истечения сжатого воздуха, которая в свою очередь зависит от давления воздуха в устройстве и диаметра сопел. Проверку способа производят, используя устройства с диаметром выходных сопел равным 8 мм, причем устройства устанавливают на расстоянии 600 мм (75 диаметров выходных сопел) от охлаждаемой,поверхности. Проведенный. комплекс параметров обеспечивает скорость охлаждения образков ташоной 9 мм иэ полосовой стали марки 3 кп, равную 50 С/град.Предлагаемый способ подвергают проверке и при других геометрическихи энергетических параметрах. Опробован также и известный струевой способ подачи охладителя снизу совместно с ламинарной подачей охладителя сверлу.Результаты приведены в таблице.30 23 77 30 30 60 30 77 70 30 70 50 28 10 2017 120 50 43 75 . 50 40 75 70 50 36 66 30 77 60 30 40 50 20. 50 Прототип 40 12 30 Заказ 10993/34 Тираж 566 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Предлагаемый способ охлаждения по- воды и воздуха в водовоздушной смеси лосового проката позволяет увеличить составляет 60-9 5. скорость охлажденйя посравнению с из- з 3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ивестным способом при существенной ч а ю ш и й с я тем, что удельный расход экономии охладителя. водовоздушной смеси составляет 2540 м/мчформула изобретения 4, Способ по пп. 1-3, о т л и ч а. 410 ю ш и й с я тем, что охладитель пода1. Способ ускоренного охлаждения ют на поверхность полосы из сопел сполосового проката с верхней ламинарной расстояния, равного 35-75 диаметрам подачей воды и нижней струевой подачей сопел.охладителя, о т л и ч а ю ш и й с я Источники информации, тем, что, с целью повышения скорости 45 принятые во внимание при экспертизе .охлаждения и экономии охладителя, в ка. Патент ФРГ1214186, честве охладителяиспользуют водовоз- кл, 7 а 9/02, опублик, 1970, душную смесь, которую подают под уг. Беликов А. И., Зюзин В. И. Совлом 40-60 град. к поверхности полосы. ременное развитие прокатных станов.2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю - о М., фМеталлургияф, 1972, с. 351, , ш и й с я тем, что весовое соотношение рис. 155.Составитель И. СтжироваРедактор Е. Лазуренко Техред К, Мьщьо Корректор С. Шекмар