Способ поверхностной обработки движущегося проката Советский патент 1983 года по МПК C21D1/02 B21B45/02 

Изобрегенив относится к прокатно му произвоцсгву, конкретнее к производству катанки и сортового проката на проволочных и сортовых станах, и может быть использовано аля ускоренного охла цения прюкага и одновременного нанесе ния на его поверхность различных защит ных покрытий. Известен способ охлажцения проката потоком охладителя, реализованный в известном устройстве Наиболее близким к предлагаемому является способ поверхностной обработки цвижущегося проката средой, включающи подачу среды в виде потока в направле- НИИ движения проката, который реализуется в устройстве, для термообработки и гидротранспортирования прокатных изделий .2 . Недостатком этого способа является низкая эффективность поверхностной обработки проката, связанная с подсосом окружающего воздуха на входе проката в устройство в виде центрального потока за счет эжекционного действия , движущегося со скоростью 30-70 и высокой скорости истечения среды че- :рез сопло устройства. Подсос воздуха на входе проката в устройство приводит К появлению воздушной подущки (прос лойки) между прокатом и средой, котора перемещаясь вместе с прокатом в виде .центрального потока, снижает эффективность известного способа за счет ухудшения тепломассообмена, увеличивает длину устройства, приводит к повышению окалинообразования, увеличению неравномерности структуры и разбросу механических свойств проката. Цель изобретения - повьшление интенсивности, равномерности и качества об- эаботки. Указанная цель достигается тем, что согласно способу поверхностной обработки движущегося проката средой, включаю щему подачу среды в направлении движения проката, часть среды 1О-30% ее объема подают в виде центрального газО жидкостного потока, а оставшуюся часть в виде периферийного жидкостного потока Кроме того, центральный поток пс-даю Кмпульсно с частотой 1-5 Гц и скважностью 0,25-2. При этом, центральный поток подают винтообразно. Такое решение позволяет использоват подсасываемый воздух для образогшния центрального аэрозольного газожидкостного потока, увеличить гу1:)булизацию между периферийным и центральным потоками в рабочей камере, дополнительно повысить степень турбулизации в камере как за счет пульсирующего (импульсного) режима центрального потока, так и за счет повышения степени его крутки. Сущность предлагаемого способа заключается в том, что процесс поверхностной обработки движущегося проката ведут одновременно двумя скоростными потоками среды, движущимися в направлении движения проката: жидкостным периферийным потоком, подаваемым в рабочую камеру в виде равномерного кольцевого потока; газожидкостным аэрозольным потоком,формируемым в процессе смещения газовой и жидкой фаз до поступления в рабочую камеру и подаваемым в виде центрального потока непосредственно вокруг поверхности обрабатываемого проката, В качестве жидкости могут быть использованы вода, растворы полимерных веществ, осаждающихся на поверхности горячего проката, и др. жидкие срецы, а в качестве газа - как атмосферный окружающий воздух, засасываемь й в устройство за счет эжектирующего действия движущегося проката и высокодкорост- ного истечения периферийного потока, так и нагнетаемый дополнительно воздух, азот, пар и др. газы, подаваемые под давлением в приемную воронку устройства, где осуществляется диспергирование жидкости на мелкие капли, газожидкосг- ное смесеобразование и формирование в виде гомогенного распыленного потока. В процессе обработки сформированный центральный аэрозольный поток с высокой скоростью (30-50 м/с) поступает в рабочую камеру, где при соприкосновении с нагретой поверхностью движущегося проката тонкодисперсные капли жидкости интенсивно испаряются и эффективно отбирают тепло, при этом на поверхности обрабатываемого проката происходит осаждение полимерных вешеств. Испаряемые частицы в процессе своего движения пронизывают равномерно кольцевой периферийный жидкостный поток, в результате чего этот поток становится газо- насыщенным с режимом псевдокипения, в котором интенсивно протекают тепломассообменные процесбы. Вблизи обрабатьтаемой поверхности иэ-за высокой степени турбупиэации происходит разрушение ламинарного слоя и усиление непрерывного оОМена между частицами срсаы, интенсифкируется отвод тепла но всей обрабатываемой поверхности. Охлажпвние испаряемых частиц происхоциг в поперечном направлении по толщине потока, и практически отпадает необходимость применения систем регенерации и рециркуляции жиакости. Для эффективного воздействия централ ного потока на периферийный и оптималь ного соотношения между жидкой и газовой фазами количество среды, подаваемо на формирование центрального потока, должно находиться в пределах Ю-ЗО% о общего его объема, идущего на обработк в том случае, когда количество подсасываемого воздуха недостаточно для обес- печения оптимального соотнощения между фазами, осуществляется принудительный подвод дополнительного количества газовой среды в приемную воронку устройств Увеличение расхода среды вьпие 30% ухудщает распыл центрального потока, укрупняет частицы жидкости в нем и сни жает инжекционную способность периферийного потока, что, в свою очередь, ухуцщает поверхностную обработку проката и ее равномерность. Снижение расхода среды на формирование центрально- го потока менее 1О% от общего ее объема ведет к ухудщению тепломассообмена. Усиление действия центрального потока и повыщение интенсивности тепло- массообменньгх процессов достигается приданием последнему пульсирующего характера движения. При наложении пульсации на централь ный поток межслойное перемешивание в рабочей камере усиливается, снижается возможность каналообразования при фильтрации в жидкости газовой фазы, . повыщается гомогенность структуры обрабатывающего потока, снижается его расход. Оптимальная частота пульсации находится в пределах 1-5 Гц, а скважность потока ,25-2 ( Говремя, в течение которого соответственно пульсатор закрыт и открыт). При этих параметрах рост темпа охлаждения возможен до ЗО% при одновременном снижении расхода среды на 10-2 Дальнейщее повышение частоты приводит к снижению темпа охлаждения, поскольку слои потоков в рабочей камере не успевают взаимодействовать между собой в достаточной мере. С повышением предельного значения скважности темп охлаждения продолжает возрастать, однако, одновременно увеличивается и сопротивление пульсатора. Понижение частоты ниже 1 Гц пр1шодит к снижению темпа охлаждения, поскольку происходит гащение импульса, воздействующего на поток, и выравнивание амплитуд пульсации взаимодействующих потоков. Уменьшение нижнего предела скважности сглаживает импульсное воздействие на поток, повышает температуру среды, что в целом снижает эффективность обработки. Процесс поверхностной обработки проката предлагаемым способом может быть дополнительно интенсифицирован за счет винтообразной подачи центрального потока путем его закручивания, например за счет установки завихрителя перец входом потока в рабочую камеру или тангенциального ввода дополнительного энергоносителя в центральный поток и г.п. Ввод в рабочую камеру высокоскоросгной закрученной центральной струи форсирует взаимо действие потоков за счет.развития контактной поверхности, степени расширения вращающейся струи, вовлечения во вращательно-поступательное движение присоединенных масс периферийного потока. В процессе вращения центрального потока степень диспергирования среды увеличивается за счет подсасываемого дополнительного количества воздуха в зону приосевого разрежения, создаваемого вращающимся потоком. Более распы ленная центральная струя, после истечения в рабочую камеру, вращается в приосевой зоне по нагретой поверкности движущегося проката и интенсивно отбирает тепло, которое с большой скоростью отводится в радиальном направлении. В таблице приведены параметры и результаты обработки по известному и предложенному способам.

1. СПОСОБ ПОВЕРХНОСТНСЙ ОБРАБОТКИ ДВИЖУЩЕГОСЯ ПРСЖАТА средой, включающий подачу среды в направлении движения проката, отличающийся тем, что, с целью повыше- НИН интенсивности, равномерности и качества обработки, часть среды 1О-30% ее объема подают в виде центрального газожицкостного потока, а оставшуюся часть - в виде периферийного жидкостного потока. 2.Способ по п. 1, отличающий с я тем, что центральный поток подают икгаульсно с частогой 1-5 Га и скважностью 0,25-2. 3.Способ по п. 1, отличающий с я тем, что центральный поток (Л подают винтообразно.

Начальная температура про1050ката , С

1050

Конечная температура про кага, С

Скорость движения проката, м/с

Обрабатывающая

средаВода (20 С)

Расход обрабатываюиюй сре60ды, м /ч

Длина зоны охлаждения, м

Структура проката после обработки

Количество ока

12 ЛИНЫ, кг/т Примечание Использование предлагаемого способа позволяет повысить интенсивность, равномерность и ка 1ество поверхностной обработки проката за счет повьпиения степени турбулизации и гомогенизации обрабатывающей среды в рабочей камере

74О

27

Вода ) по периферии, водовоад ушная смесь - по центру

46 - периферийный поток, 12 - цент- . ральный поток

Пластинчатый перлит 1-3 баллов

9 Характер обработки ускоренное охлаждение проката в потоке стана; обрабатываемый прокат - канатная катанка 0 6,5 .мм. ( путем использования подсасываемого воз« духа или принудительной подачи дополнительного количества газа для создания jg центрального газожидкостного потока, а также придания этому потоку пульсирующего режима и его закручивания.