Устройство для охлаждения горячекатаных полос

5197 А СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1 7 1)5 С 21 О 1/02 АНИ ВТОРСКО инение пользо- охлажтов на Энергоудне ИЯ ГО тво со- плОСкОсобои и ный пот с повер ных ком плоскос тор, а га вод для я ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Научно-производственное обьедпо защите атмосферы, водоемов, исванию вторичных энергоресурсов идению металлургических агрегапредприятиях черной металлургии "сталь"(56) Авторское свидетельство СССРМ 933735, кл, С 21 О 1/02, 1982.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНРЯЧ Е КАТАН ЫХ ПОЛОС(57) Сущность изобретения; устройсдержит рольганг и коллекторы с Изобретение относится к прокатному производству и предназначено для охлаждения горячекатанных полос, например, на толстолистовых станах в прессе межклетевого и последеформационного охлаждения, может также использоваться на широкополосовых станах.Известно оборудование для охлаждения полосы смесью жидкости и газа (патент Японии М 57-60032, кл. С 21 О 9/573, 1982), содержащее замкнутую камеру, в которой с нижней и верхней стороны вошедшей в нее полосы расположены охлаждающие секции.Каждая секция состоит из достаточно большого количества охлаждающих элементов, в котором есть два сопла: верхнее для газа, нижнее для жидкости. Сопла наклонены друг к другу, поэтому на некотором расстоянии от них два потока смешиваются между 1 струйными форсунками, выходное отверстие которых имеет эллипсоидальную форму, Расстояние между смежными коллекторами устанавливают равным (0,2- 0,6)Н, где Н - расстояние от коллектора до опорной плоскости рольганга, шаг между форсунками равен (0,8-1,7)Н тц 8/2, где ф - угол раскрытия Факела плоскоструйных форсунок, при этом на каждой паре смежных коллекторов форсунки смещены в направлении оси коллектора на половину шага между ними, наклонены относительно вертикальной оси навстречу друг другу, а большая ось эллипса выходного отверстия Форсунок образует угол 5-15 с осью коллектора. 4 ил 3 табл,поверхности полосы достигает едиок смеси, которая после соударения хностью разделяется на два исходпонента, Жидкость по наклонным тям стекает всвой сборный коллекз уходит в-отсасывающий трубопроповторного использования,известного устройства Недостатками вля ются:- ниэкая плОтнО водит к ухудшению добавление воздуха ние размера факела- неравномерно не полосы, приводи проката, что связан ции размера зоны о- сложность в эксть орошения, что прикачества проката, т.к. обуславливает увеличеохладителя;е охлаждение по ширит кухудшению качества о с отсутствием фиксахлаждения;сплуатации.Недостатки прототипа заключаются вследующем:установка форсунок с шагом, равным12-19 малым диаметрам эллипса, при неопределенном расстоянии от форсунки доопорной плоскости рольганга, обуславливает неравномерное охлаждение раската поего ширине;- установка форсунок, когда большойдиаметр эллипса отверстия форсунки образует с продольной осью коллектора угол70-87 обуславливает различное охлаждение краев полосы и ухудшения их качества.Кроме того, неодинаковый по ширине полосы размер зоны охлаждения обуславливаетухудшение ее качества;- расположение смежных коллекторовна расстоянии 1-2 расстояний от торца форсунки до опорной плоскости рольганга инаправление осей струй нормально поверхности полосы обуславливает неэффективное использование воды. Вне факелаохладителя плотность орошения резко ухудшается и вода используется малоэффективно.Целью настоящего изобретения является повышение эффективности охлажденияполосы.Поставленная цель достигается тем, чтов устройстве для охлаждения горячекатанных полос, содержащем рольганг и коллекторы с установленными вдоль их осейплоскоструйными форсунками, выходноеотверстие которых имеет эллипсоидальнуюформу, согласно заявляемому изобретениюрасстояние между смежными коллекторамиустанавливают равным (0,2-0,6)Н, где Н -расстояние от коллектора до опорной плоскости рольганга, шаг между форсункамиравен(0,8-1,7)Нщр/2, где р-угол раскрытия факела плоскоструйных форсунок побольшой оси, при этом на каждой паресмежных коллекторов форсунки смещены внаправлении оси коллекторов на половинушага между ними, наклонены относительновертикальной оси навстречу друг другу, абольшая ось эллипса выходное отверстияфорсунок образует угол 5-15 О с продольнойосью коллектора,Использование заявляемого изобретения позволяет создать на поверхности полосы зону охлаждения с фиксированнойдлиной и высокой плотностью орошения,причем между зонами непосредственногонатекания охладителя, подаваемой изсмежных коллекторов, образуется турбулентная зона, где охлаждение осуществляется также с высокой интенсивностью, Этообеспечивает равномерное охлаждение полосы с высокой скоростью охлаждения, чтофорсунок по большой оси, позволяет распределить охладитель с высокой равномерностью по ширине полосы. В одиночной форсунке охладитель распределяется по 45 большой оси с переменной плотностью(максимум имеет место в середине зоны) и неравномерность может достигать 3-5 раз.При расположении нескольких форсунок в ряд с предлагаемым шагом неравномер ность в охлаждении по ширине полосы непревышает 10 О. При шаге между форсунками меньшем 0,8 Н тцмаксимум плотности2орошения расположен посередине между 55 факелами, При таком шаге взаимодействиефакелов происходит еще до соприкосновения с полосой, что приводит к взаимному "гашению" факелов (табл,2). Так, например, при шаге между плоскоструйными форсун 5 102025 30 3540 позволит улучшить качество проката, снизить себестоимость продукции и сократить расход охладителя,Укаэанный положительный эффект достигается за счет следующего:1. Установка смежных коллекторов на расстоянии (0,2-0,6)Н где Н - расстояние от коллектора до опорной плоскости рольганга, обеспечивает эффективное перемешивание охладителя в турбулентной зоне, чтопозволяет при относительно небольшой длине зоны охлаждения осуществить стабильное и высокоинтенсивное охлаждение полосы (табл.1).При расстоянии между смежными коллекторами меньшем 0,2 Н турбулентная зона охлаждения исчезает, Так, при расстоянии между смежными коллекторами 0,1 Н (0,15 м) (рассмотрен пример, когда Н=1,5 м), в результате пересечения факеловеще до поверхности проката происходит их взаимное "гашение". Это обуславливает существенное уменьшение теплосьема с полосы, т.е, ухудшение ее качества (охлаждение осуществляется с меньшей скоростью), повышение себестоимости (за счет увеличения длины транспортного роль- ганга) и увеличение расхода охладителя, При расстоянии междуколлекторами больше 0,6 Н в турбулентной зоне появляются участки неуправляемого охлаждения, что вносит нестабильность в процесс охлаждения и ухудшает в результате качество проката, Проведенные исследования свидетельствуют, что оптимальным расстоянием между смежными коллекторами является (0,2-0,6)Н,2. Размещение форсунок на коллекторах с шагом, равным (0,8-1,7)Нтц 2 /2, где,8 - угол раскрытия факела плоскоструйныхками равном 0,7 Н 1 д Р 2, что при Н=1,5 м и ф=40 соответствует 0,35 м, неравномерность в плотности орошения достигает 20 ф, а коэффициент теплообмена уменьшается на 305, т,е. эффективность охлаждения значительно уменьшается. Это обуславливает ухудшение качества проката (за счет неравномерности свойств по ширине полосы), повышение себестоимости (за счет увеличения длины транспортного рольганга) и увеличение расхода охладителя.Здесь длина факела охладителя на поверхности полосы принята равной 2 Н 1 д ф/2, что при Н=1,5 м и =40 составляет.-1 м. При шаге между форсунками большем 1,7 Н 1 д /Р 2 минимум плотности орошения расположен между форсунками. Так, например, при шаге, равном 2,0 Р тд ф/2, что соответствует 1,0 м, неравномерность охлаждения достигает 25 ф, а коэффициент теплообмена становится недостаточным для эффективного охлаждения полосы. Это приводит к ухудшению качества проката, увеличению стоимости продукции, хотя и сопровождается сокращением расхода воды. На основании вышеизложенного сделан вывод, что оптимальным является шаг между форсунками, равный (0,8-1,7) Н ц //2.3, Расположение плоскоструйных форсунок на ка.,сдой паре смежных коллекторов со смещением в направлении оси коллектора на половину шага между ними позволяет создать равномерное распределение плотности орошения по поверхности полосы, Благодаря этому в том месте, где в первом ряду имеют место максимумы плотности орошения, во втором ряду расположены минимумы и наоборот. Кроме того, бла;одаря такому расположению, струи охладителя, взаимодействуя с турбулентной зоне, дополнительно повышают равномерность охлаждения, Это обеспечивает повышение эффективности охлаждения полосы, а, следовательно, и качество проката. 4, Наклон форсунок на смежных коллекторах относительно вертикальной оси навстречу друг другу позволяет направить охладитель во внутрь зоны охлаждения, в турбулентную зону, и обеспечить там эффективный теплосьем. Благодаря тому, что охладитель при таком расположении форсунок перемецается от внешних границ и активной перемешивается, исключается неконтролируемое охлаждение полосы вне зоны. Это обеспечивает улучшение качества проката, снижение себестоимости продукции и сокращение расхода охладителя. 5. Расположение плоскоструйных форсунок так, что большая ось эллипса их выходного отверстия образует угол 5-15 спродольной осью коллектора, позволяет создать на поверхности полосы практически5 прямолинейную границу зоны схлаждения,когда неравномерность орошения в началезоны не превышает 5 ф , Это обеспечиваетравномерное по ширине полосы, особеннона ее кромках охлаждение. Прй угле менее10 5 о наблюдается эффект взаимного "гашения" факелов охладителя, что приведет квозрастанию неравномерностии снйжениюинтенсивности теплосьемасполосы, В результате ухудшается качество проката, по 15 вышается его себестоимость иувеличивается расход охладителя. Так, приугле менее 5 о неравномерность охлажденияможе г достигать 25, а коэффициент теплообьема уменьшается на 35 . Приугле болеео20 15 возрастает доля охладителя, покидающего зону охлаждения и осуществляющегонеорганизованный отвод тепла от полосы,Это ухудшает качество полосы,На основании вышеизложенного дока 25 зано, что каждый из отличительных признаков необходим, а все вместе достаточны для.достижения цели изобретения. Следовательно, отличительные признаки являютсясущественными, а заявляемое устройство30 удовлетворяет критерию "новизна",Среди известных устройств не найденотехнических решений с признаками, сход ными с отличительными признаками заявляемого устройства,35 Из вышеуказанного следует, что заявляемое техническое решение соответствуетпонятию "изобретение", т.к, доказано егосоответствие критериям "новизна", "существенные отличия" и показана возможность40 достижения положительного эффекта приуказанной совокупности существенныхпризнаков,Для пояснения изобретения ниже приводится описание, показывающее пример45 осуществления изобретения со ссылкой наприлагаемые чертежи, на которых;фиг,1 - изображено устройство для охлаждения горячекатанных полос, вид сбоку;фиг.2 - разрез А-А на фиг,1; фиг,3 - вид Б на50 фиг.2; фиг.4 - вид В на фиг,1,Устройство содержит рольганг 1 и расположенные поперечно движению охлажаемой полосы 2 смежные коллекторы 3 и 3 срасстоянием между ними, равным (0,2-0,6)55 расстояния от плоскоструйных форсунок 4до опорной плоскости рольганга 1 (Н). Коллекторы 3 и 3 оснащены установленнымивдоль их осей плоскоструйными форсунками 4, имеющими эллиптическую форму выходных отверстий 5, Плоскоструйные форсунки 4 располагают на смежных коллекторах 3 и 3 со смещением относительно вертикали навстречу друг другу, шаг между ними равен а=(0,8-1,7)Н щ 3/2, где В - угол раскрытия плоскоструйных форсунок по большой оси. Большая ось эллипса отверстия 5 плоскоструйной форсунки 4 образует с продольной осью коллектора 3 и 3 угол 5-15, Плоскоструйные форсунки 4 смещены в направлении осей коллекторов на смежных коллекторах 3 и 3" расстояние на Ь, - равное половине шага между плоско- струйными форсунками 4-а.Устройство работает следующим образом.Охладитель из системы трубопроводов подводят к смежным коллекторам 3 и 3 и через плоскоструйные форсунки 4 в распыленном состоянии подается на охлаждаемую полосу 2, транспортируемую роликами рольганга 1. Установка смежных коллекторов 3 и 3 на расстоянии друг от друга (0,2- 0,6)Н расстояния от форсунок 4 до опорной плоскости рольганга 1 позволяет создать между рядами струй неразрывную турбулентную зону охлаждения. Расположение плоскоструйных форсунок 4 со смещением относительно вертикали навстречу друг другу обеспечивает направление всего охладителя вовнутрь эоны и исключение неконтролируемого охлаждения полосы 2 вне зоны охлаждения. Установка плоско- струйных форсунок 4 с шагом, равным (0,8-1,7)Н сд ф/2 обеспечивает равномерное охлаждение полосы 2 по ее ширине под коллектором 3 и 3, а расположение большой оси эллипса отверстия 5 под углом 5- 15 к продольной оси коллектора 3 и 3 обеспечивает создание прямолинейной границы зоны охлаждения. Расположение плоскоструйных форсунок 4 на смежных коллекторах 3 и 3 со смещением в направлении их осей на половину шага между форсунками 4 позволяет обеспечить равномерное охлаждение под двумя смежными коллекторами 3 и 3.Устройство было испытано на станеМариупольского меткомбината. Устройство5 состоит из шести одинаковых модулей, каждый из которых содержит два смежных коллектора, установленных перпендикулярнодвижению полосы, Расстояние между смежными коллекторами составляло 0,65 м, что10 при расстоянии Н от коллектора до опорнойплоскости рольганга равном 1,2 м составляет 0,54 Н, Шаг между форсунками составлял0,49 м, что при ф=40 равно 1,1 Н ад 3/2, Накаждой паре смежных коллекторов форсун 15 ки смещены в направлении оси коллекторана 0,245 м, наклонены относительно вертикальной оси на угол 15-20 навстречу другдругу, а большая ось эллипса выходного отверстия форсунок образует с продольной20 осью коллектора угол 10,Данные примеров конкретного выполнения представлены в таблице 3, В качествебазовой принята установка охлажденияраскатов на стане 3000,25 Формула изобретенияУстройство для охлаждения горячекатаных полос, содержащее рольганг и коллекторы с плоскоструйными форсунками сэллипсоидальными выходными отверстия 30 ми, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения эффективности охлажденияполосы, смежные коллекторы размещеныдруг относительно друга на расстоянии(0,2-0,6) Н, где Н - расстояние от коллекто 35 ра до опорной плоскости рольганга, шагмежду форсунками равен (0,8-1,7) Н 1 д 8/2,где 3 - угол раскрытия факела плоскоструй. ных форсунок, при этом на каждой паресмежных коллекторов форсунки смещены40 относительно оси коллектора на половинушага между ними с наклоном навстречу одна другой, а большая ось эллипса выходногоотверстия форсунок составляет с продольной осью коллектораугол 5-15.45ротот Сокращение выходбрака, Ф Г Наименование технологческих и эксплуатацио свойств, улучшенных п ложенным техническимРешением оля расходов на обвод,71ой рольганг, руб/т тели фактичес- По робное об Л ъясненчего стало возможншение показателейного объекта по српрототипом Обеспечивается стабильным тепло" съемом, равномерным по ширине охлаждением за счет установки смежны коллекторое на расстоянии (0,2- 0,6)Н, шага межДУ фоарсУнками равном (0,8-1,7)Нсбсмещением форсунок, на смежных коллекторах в направлении осей на половину вага между ними, наклона относительно вертикальной оси навстречу друг другу, а большие оси выходных отверстий форсунок образуют с осью коллектора угол 5-10 Обеспечивается высокой плотностью орошения на относительна небольших участках зоны подачи воды, за счет установки смежных коллекторов на расстоянии (0,2-0,6)Н,1765197 Вод 5/О7Составитель В, Зорин едактор Н. Егорова Техред М.Моргентал Корректор Л Лукач каз 3354 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгородгарина, 10