Устройство для охлаждения горячекатаных полос

 

Сущность изобретения: устройство содержит рольганг и коллекторы с плоскоструйными 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 tg,5/2, где /3- 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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ)(РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 С 21 D 1/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ

К АВТОРСКОМУ СВИ (21) 4903952/02 (22) 21.01.91 (46) 30.09.92. Бюл. ¹ 36 (71) Научно-производственное объединение по защите атмосферы, водоемов, использованию вторичных энергоресурсов и охлаждению металлургических агрегатов на предприятиях черной металлургии "Энергосталь" (72) А.Л.Каневский, В.Н.Зорин, А.Е,Руднев, Н.Г.Щекин и С.И.Придня (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 933735, кл, С 21 D 1/02, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ГОРЯЧ Е КАТАН ЫХ ПОЛОС (57) Сущность изобретения; устройство содержит рольганг и коллекторы с плоскоИзобретение 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 № 57-60032, кл. С 21 D 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 струйными форсунками, выходное отверстие которых имеет эллипсоидальную форму. Расстояние между смежными коллекторами устанавливают равным (0,20,6)H, где Н вЂ” расстояние от коллектора до опорной плоскости рольганга, шаг между форсунками равен (0,8-1,7)Н.tg 8/2, где P— угол раскрытия факела плоскоструйных форсунок, при этом на каждой паре смежных коллекторов форсунки смещены в направлении оси коллектора íà 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. собой и поверхности полосы достигает единый поток смеси, которая после соударения с поверхностью разделяется на два исходных компонента. Жидкость по наклонным плоскостям стекает в свой сборный коллектор, а газ уходит в отсасывающий трубопровод для повторного использования, Недостатками известного устройства являются: — низкая плотность орошения, что приводит к ухудшению качества проката, т.к. добавление воздуха обуславливает увеличение размера факела охладителя; — неравномерное охлаждение по ширине полосы, приводит к ухудшению качества проката, что связано с отсутствием фиксации размера зоны охлаждения; — сложность в эксплуатации.

1765197

Недостатки прототипа заключаются в следующем: установка форсунок с шагом, равным

12-19 малым диаметрам эллипса, при неопределенном расстоянии от форсунки до опорной плоскости рольганга, обуславливает неравномерное охлаждение раската bio его ширине; — установка форсунок, когда большой диаметр эллипса отверстия форсунки образует с продольной осью коллектора угол

70-87 обуславливает различное охлаждение краев полосы и ухудшения их качества.

Кроме того, неодинаковый по ширине полосы размер зоны охлаждения обуславливает ухудшение ее качества; — расположение смежных коллекторов на расстоянии 1-2 расстояний от торца форсунки до опорной плоскости рольганга и направление осей струй нормально поверхности полосы обуславливает неэффективное использование воды. Вне факела охладителя плотность орошения резко ухудшается и вода используется малоэффективно.

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности охлаждения полосы.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для охлаждения горячекатанных полос, содержащем рольганг и коллекторы с установленными вдоль их осей плоскоструйными форсунками, выходное отверстие которых имеет эллипсоидальную форму, согласно заявляемому изобретению 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 tg р/2, где р-угол раскрытия факела плоскоструйных форсунок по большой оси, при этом на каждой паре смежных коллекторов форсунки смещены в направлении оси коллекторов на половину шага между ними, наклонены относительно вертикальной оси навстречу друг другу, а большая ось эллипса выходное отверстия форсунок образует угол 5-15О с продольной осью коллектора.

Использование заявляемого изобретения позволяет создать на поверхности полосы зону охлаждения с фиксированной длиной и высокой плотностью орошения, причем между зонами непосредственного натекания охладителя, подаваемой из смежных коллекторов, образуется турбулентная зона, где охлаждение осуществляется также с высокой интенсивностью, Это обеспечивает равномерное охлаждение полосы с высокой скоростью охлаждения, что форсунок по большой оси, позволяет распределить охладитель с высокой равномерностью по ширине полосы. В одиночной форсунке охладитель распределяется fIQ

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 неравномер50 ность в охлаждении по ширине полосы не превышает107;. При шаге междуфорсунками меньшем 0,8Н tg максимум плотности

2 орошения расположен посередине между

55 факелами. При таком шаге взаимодействие факелов происходит еще до соприкосновения с полосой, что приводит к взаимному

"гашению" факелов (табл.2). Так, например, при шаге между плоскоструйными форсун5

40 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 вЂ” расстояние от коллектора до опорной плоскости рольганга, обеспечивает эффективное перемешивание охладителя в турбулентной зоне, что позволяет при относительно небольшой длине зоны охлаждения осуществить стабильное и высокоинтенсивное охлаждение полосы (табл.1).

При расстоянии между смежными коллекторами меньшем 0,2Н турбулентная зона охлаждения исчезает, Так, при расстоянии между смежными коллекторами

0,1Н (0,15 м) (рассмотрен пример, когда

Н=1,5 м), в результате пересечения факелов еще до поверхности проката происходит их взаимное "гашение". Это обуславливает существенное уменьшение теплосъема с полосы, т.е. ухудшение ее качества (охлаждение осуществляется с меньшей скоростью), повышение себестоимости (за счет увеличения длины транспортного рольганга) и увеличение расхода охладителя, При расстоянии между коллекторами больше 0,6Н 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)Ktg /2, где ,8 — угол раскрытия факела плоскоструйных

1765197 ками равном 0,7Н tg P/2, что при Н=1,5 м и ф =40 соответствует 0,35 м, неравномерность в плотности орошения достигает 20, 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 tg j3/2, что при Н=1,5 м и F3=40 составляет.-1 м. При шаге между форсунками большем 1,7 Н.tg P/2 минимум плотности орошения расположен между форсунками. Так, например, при шаге, равном 2,0-P tg P/2, что соответствует 1,0 м, неравномерность охлаждения достигает

25%, 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 tg /3/2.

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 переме цается 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 с продольной осью коллектора, позволяет создать на поверхности полосы практически

5 прямолинейную границу зоны схлаждения, когда неравномерность орошения в начале зоны не превышает 5 . Зто обеспечивает равномерное по ширине полосы, особенно на ее кромках охлаждение. Прй угле менее

10 5о наблюдается эффект взаимного "гашения" факелов охладителя, что приведет к возрастанию неравномерности и снйжению интенсивности теплосьема с полосы, В результате ухудшается качество проката, по15 вышается его себестоимость и увеличивается расход охладителя. Так, при угле менее 5о неравномерность охлаждения можегдостигать 25, а коэффициенттеплообьема уменьшается на 35 . При угле более о

20 15 возрастает доля охладителя, покидающего зону охлаждения и осуществляющего неорганизованный отвод тепла от полосы.

Зто ухудшает качество полосы, На основании вышеизложенного дока25 зано, что каждый из отличительных признаков необходим, а все вместе достаточны для. достижения цели изобретения. Следовательно, отличительные признаки являются существенными, а заявляемое устройство

30 удовлетворяет критерию "новизна", Среди известных устройств не найдено технических решений с признаками, сходными с отличительными признаками заявляемого устройства, 35 Из вышеуказанного следует, что заявляемое техническое решение соответствует понятию "изобретение", т.к. доказано его соответствие критериям "новизна", "существенные отличия" и показана возможность

40 достижения положительного эффекта при указанной совокупности существенных признаков.

Для пояснения изобретения ниже приводится описание, показывающее пример

45 осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые 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 на

50 фиг.2; фиг.4 — вид В на фиг.1, Устройство содержит рольганг 1 и расположенные поперечно движению охлаждаемой полосы 2 смежные коллекторы 3 и 3 с расстоянием между ними, равным (0,2-0,6)

55 расстояния от плоскоструйных форсунок 4 до опорной плоскости рольганга 1 (Н). Коллекторы 3 и 3 оснащены установленными

1 вдоль их осей плоскоструйными форсунками 4, имеющими эллиптическую форму вы1765197 ходных 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 tg P/2, где P — 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 вЂ” равное половине шага между плоскоструйными 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 (0,20,6)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 охладиI теля вовнутрь эоны и исключение неконтролируемого охлаждения полосы 2 вне зоны охлаждения. Установка плоскоструйных форсунок 4 с шагом, равным (0,8-1,7)Н tg P/2 обеспечивает равномерное охлаждение полосы 2 по ее ширине под коллектором 3 и 3, а расположение боль1 шой оси эллипса отверстия 5 под углом 515 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 направ1 лении их осей на половину шага между форсунками 4 позволяет обеспечить равномерное охлаждение под двумя смежными коллекторами 3 и 3 .

Устройство было испытано на стане

Мариупольского меткомбината. Устройство

5 состоит из шести одинаковых модулей, каждый из которых содержит два смежных коллектора, установленных перпендикулярно движению полосы. Расстояние между смежными коллекторами составляло 0,65 м, что

10 при расстоянии Н от коллектора до опорной плоскости рольганга равном 1,2 м составляет 0,54Н, LUar между форсунками составлял

0,49 м, что при /=40 равно 1,1 Н tg P /2. На каждой паре смежных коллекторов форсун15 ки смещены в направлении оси коллектора на 0,245 м, наклонены относительно вертикальной оси на угол 15-20 навстречу друг другу, а большая ось эллипса выходного отверстия форсунок образует с продольной

20 осью коллектора угол 10, Данные примеров конкретного выполнения представлены в таблице 3. В качестве базовой принята установка охлаждения раскатов на стане 3000, 25 Формула изобретения

Устройство для охлаждения горячекатаных полос, содержащее рольганг и коллекторы с плоскоструйными форсунками с эллипсоидальными выходными отверстия30 ми, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения полосы, смежные коллекторы размещены друг относительно друга на расстоянии (0,2-0,6) Н, где Н вЂ” расстояние от коллекто35 ра до опорной плоскости рольганга, шаг между форсунками равен (0,8-1,7) Н tg P/2, где P — угол раскрытия факела плоскоструй. ных форсунок, при этом на каждой паре смежных коллекторов форсунки смещены

40 относительно оси коллектора на половину шага между ними с наклоном навстречу одна другой, а большая ось эллипса выходного отверстия форсунок составляет с продольной осью коллектораугол 5-15 .

1765197

Таблица 1

Таблица 2

Показатели фактические или расчетные

I. прототип заявляемого

Сокращение выхода брака, Ф

0,15

Наименование технологических и эксплуатационных свойств, улучшенных предложенным техническим решением

Доля расходов на обвод- 6,71 6,24 ной рольганг, руб/т

Таблица 3

Подробное объяснение за счет чего стало возможным улучшение показателей предложенк ного объекта по сравнению с прототипом

Обеспечивается стабильным теплосъемом, равномерным по ширине охлаждением за счет установки смежных коллекторов на расстоянии (0,20,6)Н, шага между форсунками равном (0,8-1,7)Htg смещением 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 эоны подачи воды, эа счет установки смежных коллекторов на расстоянии (0,2-0,6)Н.

1765197

Составитель В. Зорин

Техред М.Моргентал Корректор Л Лукач

Редактор Н. Егорова

Заказ 3354 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

1765197

8и8

5 /О