УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛИРУЕМОГО ОХЛАЖДЕНИЯ И СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ СТАЛЬНОЙ ПЛИТЫ Российский патент 2011 года по МПК B21B45/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу контролируемого охлаждения стальной плиты, в частности оно относится к устройству и способу контролируемого охлаждения стальной плиты, используемому в процессе горячей прокатки, с последующим охлаждением водой стальной плиты, находящейся при высокой температуре, сверху и снизу.

Уровень техники

В последние годы требования к качеству материалов из черных металлов, такие как точность выполнения толщины плиты, качество материала, класс поверхности и т.д., становятся все более и более жесткими. В частности, в случае производства толстой стальной плиты применяется способ регулирования охлаждения с использованием оперативного контроля, целью которого является уменьшение легирующих ингредиентов, оптимизация операции термообработки и т.д. Такой способ регулирования охлаждения с использованием оперативного контроля обеспечивает охлаждение толстой стальной плиты, которая находится при высокой температуре после горячей прокатки, сразу же или спустя примерно десять секунд, с заданной скоростью охлаждения до достижения температуры завершения охлаждения так, чтобы уменьшить содержание дорогостоящих легирующих ингредиентов и при этом получить желаемую прочность, ударную вязкость и жесткость. Как правило, в этом способе количество охлаждающей воды и время охлаждения водой корректируют с целью обеспечения контроля скорости охлаждения и температуры завершения охлаждения, соответственно.

В число средств, используемых для указанного выше контролируемого охлаждения, входят, как правило, щелевой струйный способ охлаждения и струйный способ охлаждения типа Multimist. Однако при этом существуют проблемы, связанные с узостью эффективной площади охлаждения, поддержанием постоянства ширины щели в направлении ширины плиты в несколько миллиметров, местоположением применения и т.д. В настоящее время для охлаждения широко применяют сопла с аэрируемой водой и с широкими пределами регулирования количеств воды. Однако для стабильного и равномерного охлаждения стальной плиты необходима высокая плотность расположения сопел, а для такой конфигурации сопел с повышенной сложностью необходимо охладительное устройство боксового типа. Такое охладительное устройство боксового типа обладает тем преимуществом, что в нем используется такой тип сопел, во множество которых вода или воздух непосредственно поступают из водяного или воздушного питателя, что упрощает конструкцию. В качестве охладительного устройства, в котором применяется конфигурация сопел указанного боксового типа, в японской публикации полезных моделей (А) №63-111208 предлагается охладительное устройство, состоящее из наружного и внутреннего питателей, имеющих, соответственно, независимые водоохладительные питающие системы, где у наружного питателя имеется большое число сопел с колоколообразным выводом, имеющих суженные части с заданными углами по отношению к опрыскиваемой охладительной водой поверхности, а у внутреннего питателя имеется большое число сопел, имеющих конические искривленные выпускные концы, позволяющие создавать кольцевые падающие потоки и, как раскрыто в японской публикации полезных моделей (А) №1-135108, предложен способ достижения очень высоких характеристик охлаждения даже в условиях, при которых давление прямопадающего потока и давление конусообразного наклонного потока одинаковы благодаря тому, что величину просвета выпускного окна сопла с колоколообразным выводом, одновременно впрыскивающего прямопадающий поток и наклонный поток, делают меньшей величины просвета впускного окна для прямопадающего потока, а впускное окно для скошенного потока и делают конусообразным.

Раскрытие изобретения

Однако существует проблема, состоящая в том, что, если уменьшать количество воздуха, распыление тумана становится нестабильным и становится невозможным поддерживать желаемую трассу охлаждения. В частности, в том случае, когда давление охлаждающей воды становится низким, воздух попадает в трассу циркуляции воды и распыление тумана становится крайне нестабильным.

Настоящее изобретение предлагает в способе охлаждения горячекатаной стальной плиты охладительное устройство для стальной плиты, обеспечивающее стабильную трассу распыления путем отвода воздуха, стремящегося попасть в трассу потока, достигающего выпускного конца охладительного устройства даже тогда, когда количество подаваемой воды мало, а ее давление является низким, и способ охлаждения, в котором использовано указанное устройство.

Суть изобретения состоит в следующем.

(1) Охладительное устройство для смешения и распыления воздуха и воды с целью охлаждения стальной плиты, причем это контролируемое охладительное устройство для стальной плиты отличается тем, что это охладительное устройство имеет воздушный питатель для подачи воздуха и множество сопел, соединенных с этим воздушным питателем, каждое из которых имеет на своем верху воздуховпускное окно, впускные окна для охлаждающей воды на своем корпусе и выпускные окна для распыления воздуха и воды на своей нижней стороне, и при этом площадь по периферии водовпускных окон указанных сопел образует водяной питатель, уровень выпускного окна трубы, подающей воду к этому водяному питателю, установлен ниже уровней водовпускных окон указанных сопел, а в середине указанной водоподающей трубы имеется воздушный выпускной клапан.

(2) Способ охлаждения стальной плиты, отличающийся использованием контролируемого охладительного устройства, описанного в (1), целью которого является начало охлаждения стальной плиты, в процессе которого вначале воздух циркулирует к указанным выше соплам, после чего открывается указанный выше воздушный выпускной клапан и практически одновременно к указанному водяному питателю подается вода, отводится воздух в основном из трубы и после этого закрывается воздушный выпускной клапан.

(3) Способ охлаждения стальной плиты, отличающийся использованием контролируемого охладительного устройства, описанного в (1), целью которого является конец охлаждения стальной плиты и завершение циркуляции воздуха и воды, в процессе которого вначале останавливается циркуляция воды и после этого останавливается циркуляция воздуха.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - схематический вид конфигурации устройства для охлаждения стальной плиты согласно настоящему изобретению.

Фиг.2 - вид, показывающий последовательность этапов в способе осуществления контроля охлаждения, согласно изобретению.

Фиг.3 - схематический вид конфигурации распылительного сопла, используемого для устройства охлаждения стальной плиты, согласно настоящему изобретению.

Осуществление изобретения

Прежде всего, будет кратко описано охладительное устройство для осуществления настоящего изобретения.

Фиг.1 представляет схематический вид конфигурации охладительного устройства согласно настоящему изобретению, в котором используются две текучие среды: воздух и вода. На фиг.1 блок 1 охладительного устройства, расположенный над стальной плитой А, охлаждаемой на линии охлаждения, поддерживается с помощью поддерживающего устройства 2. Это поддерживающее устройство 2 содержит в себе воздушный питатель 3 и водяной питатель 4. Воздушный питатель 3 оборудован рядом воздухоподающих труб 5, расположенных упорядоченным образом на воздухораспылительной поверхности, а водяной питатель имеет ряд распыляющих охлаждающую воду сопел 6, расположенных упорядоченным образом на распыляющей охлаждающую воду поверхности. Каждое из распылительных сопел, как это показано на фиг.3, имеет на своем верху воздуховпускное окно 12 и водовпускные окна 13 на корпусе 10. Воздух и вода смешиваются в сопле и распыляются из распылительного отверстия на нижней стороне сопла. Далее, резервуар для воздуха образован на воздухораспылительной поверхности воздушного питателя 3, а резервуар для охлаждающей воды образован по периферии распыляющих охлаждающую воду сопел 6 водяного питателя 4. Водяной питатель 4 имеет трубу 7 подачи охлаждающей воды для подачи охлаждающей воды. Уровень выхода этой трубы находится ниже водовпускных окон на корпусах распылительных сопел 6. Это обусловлено тем, что при остановке подачи воды водяной питатель заполняется воздухом над водовпускными окнами на корпусах распылительных сопел, но если выход трубы подачи охлаждающей воды будет находиться в пределах водовпускных окон, вода в трубе будет поступать внутрь водяного питателя и затем эта вода будет вытекать из сопел, по причине чего результат остановки подачи охлаждающей воды окажется нежелательным. Чтобы избежать этого, выход трубы располагают таким образом, чтобы он был постоянно погружен в воду, т.е. находился ниже водовпускных окон на корпусах распылительных сопел.

Далее, посередине трубы 7 подачи охлаждающей воды установлен воздушный выпускной клапан 8. Он равномерно выпускает попадающий в трубу воздух. Традиционное охладительное устройство, в котором используются две текучие среды (воздух и вода), регулируется таким образом, что количество и давление воздуха, подаваемого из воздухоподающей системы, и количество и давление охлаждающей воды, подаваемой из системы подачи охлаждающей воды, регулируют в соответствии с заданной скоростью охлаждения, благодаря чему осуществляется равномерное охлаждение.

Однако, как уже говорилось выше, когда возникает ненормальная ситуация, при которой уменьшается количество подаваемой воды или снижается ее давление, доля воздуха в его смеси с охлаждающей водой повышается, расход воздуха увеличивается, повышаются эксплуатационные расходы и возникает проблема, состоящая в том, что, если снижать количество воздуха, распыление тумана станет неустойчивым и не удастся поддерживать желаемую трассу охлаждения. В частности, когда снижается давление подаваемой воды, воздух попадает в циркуляционный путь воды, в результате чего распыление тумана становится нестабильным (так называемое явление «вторичного воздушного потока») и, следовательно, крайне нестабильным становится и охлаждение. Сталкиваясь с такой ситуацией, достаточно регулировать количество подаваемого воздуха и давление у источника воздухоподающей системы, но это привело бы к большой временной задержке и, в конце концов, к избыточному количеству воздуха и неравномерному охлаждению.

Таким образом, когда в настоящем изобретении возникает такая ситуация, производится регулировка, имеющая целью отвод воздуха, попадающего в схему потока, направляемого в охладительное устройство, т.е. в выпускные концы сопел, и создания постоянного соотношения в смеси охлаждающей воды и воздуха. В качестве конкретного примера обычной практики осуществления контроля, как это показано последовательностью этапов осуществления контроля на фиг.2, прежде всего в начальных установках механизма контроля сопел для текучих сред (не показан), непосредственно соединенного с блоком охладительного устройства, показанного на фиг.1, скорость потока охлаждающей воды устанавливается на 0, скорость потока воздуха устанавливается на 0 и закрывается воздушный выпускной клапан. Далее, установку скорости потока воздуха изменяют, устанавливая скорость потока воздуха на устойчивый режим. После этого, вслед за установлением скорости потока охлаждающей воды открывается воздушный выпускной клапан, одновременно устанавливается скорость потока охлаждающей воды на устойчивый режим, воздух проходит из водоподающих труб к водяному питателю, режим распыления из сопел становится стабильным и воздушный выпускной клапан закрывается. С целью обеспечения времени для указанных операций может быть использовано реле времени. В этом состоянии начинается охлаждение стальной плиты и осуществляется контроль охлаждения стальной плиты в устойчивом режиме.

Далее, после завершения охлаждения стальной плиты прежде всего останавливается циркуляция воды, вслед за чем останавливается циркуляция воздуха. Это обусловлено тем, что, если останавливать воду и воздух одновременно, вода бы направлялась назад в сторону воздушного питателя, попадала бы в трассу циркуляции воздуха, в результате чего возникали бы проблемы коррозии и проч. Иными словами, если установить скорость потока охлаждающей воды на ноль (0) и в тот же самый момент времени эксплуатировать устройство таким образом, чтобы скорость потока воздуха становилась нулевой (0), охлаждающая вода направилась бы назад к воздушной камере (воздушному резервуару) и сопла оказались бы забитыми, по причине чего систему подачи охлаждающей воды настраивают, как правило, на нулевую скорость воздуха с помощью реле времени.

Согласно настоящему изобретению, имеется возможность равномерно охлаждать стальную плиту по всей ее длине без деформации плиты при контролируемом охлаждении толстой стальной плиты.

Изобретение предназначено для устранения деформирования плиты при ее транспортировке и охлаждении после горячей прокатки. Способ включает охлаждение с использованием устройства для охлаждения стальной плиты, состоящего из наружного питателя, имеющего систему подачи воздуха, множества воздухораспылительных сопел, размещенных на воздухораспылительной поверхности указанного питателя, внутреннего питателя, имеющего систему подачи охлаждающей воды, и множества распылительных сопел для охлаждающей воды, размещенных на распылительной поверхности для охлаждающей воды указанного питателя. Стабильность охлаждения обеспечивается за счет отвода воздуха, стремящегося попасть в трассу потока, достигающего выпускного конца охладительного устройства, когда количество подаваемой воды мало, а ее давление является низким. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ регулируемого охлаждения стальной плиты с использованием охладительного устройства, содержащего воздушный питатель для подачи воздуха и множество сопел, соединенных с воздушным питателем, каждое из которых имеет на своем верху воздуховпускное окно, впускные окна для охлаждающей воды на своем корпусе и выпускное окно для распыления воздуха и воды на своей нижней стороне, при этом площадь по периферии водовпускных окон указанных сопел образует водяной питатель, уровень выпускного окна трубы, подающей воду к этому водяному питателю, установлен ниже уровней водовпускных окон указанных сопел, а в середине указанной водоподающей трубы установлен воздушный выпускной клапан, отличающийся тем, что во время начала охлаждения стальной плиты или в случае нестабильности распыления жидкости скорость потока охлаждающей воды и скорость потока воздуха устанавливают на ноль и закрывают воздушный выпускной клапан, устанавливают устойчивое состояние подачи воздуха для получения устойчивой скорости подачи воздуха, устанавливают скорость подачи воды с помощью открытия воздушного выпускного клапана для прохода воздуха из водоподающей трубы к водяному питателю для достижения устойчивого состояния распыления из сопел и устойчивой скорости потока воды, и начинают управляемое охлаждение стальной плиты.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при окончании охлаждения стальной плиты и завершении циркуляции воздуха и воды вначале останавливают циркуляцию воды и после этого прекращают циркуляцию воздуха.