Устройство для охлаждения проката Советский патент 1983 года по МПК C21D1/02 B21B45/02 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для термообработки металла охладителем ( водой) с прокатного нагрева в линии сортовых и проволочных станов.

Известна секция устройства ускоренного охлаждения катанки в потоке прокатного стана, содержащая камеру охлаждения со средством подачи жидкого охладителя под давлением, например противоточной форсункой, и с гидравлическим сопротивлением. Для повышения эффективности охлаждения, камера оснащена по всей длине пережимами сечения типа конфузордиффузор 1. Недостатком этого устройства является высокое гидравлическое сопротивление камеры,.способствующее изменению направления охладителя на обратное (обратному току), особенно при его недск:таточной кинетической энергии в полости камеры.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для охлаждения проката, содержащее прямоточную и противоточную камеры, соединенные встык посредством водораспределительных конфузоров, водосборник t2

Недостатком указанного ycTpofscTва .является невысокая охлаждающая способность при его водоснабжении от насосной станции ограниченной моности в условиях перехода на охлаждение проката увеличенного сечения. Низкое статическое давление в системе подачи воды к форсункам не обеспечивает выполнения главного требования к процессу охлаждения движения воды .через камеру с заданной скоростью.

При удлинении камер требуется увеличение установленной мощности . насосов для преодоления возрастающего гидравлического сопротивления, а высокое гидравлическое сопротивление, как и недостаточная кинетическая энергия воды, вызывает обратный ток воды.

Увеличение диаметра дамеры уменьшает ее сопротивление, но ведет к снижению скорости воды и теплоотдачи, а в противоточной камере вследствие тянущего действия проката на пограничный слой воды возникает обратный ток.

Уменьшение ширины зазора форрунки для увеличения скорости воды и устранения обратного тока снижает пропускную способность зазора и камеры из-за дефицита давления в корпусе форсунки.

Цель изобретения - повышение охлаждающей способности устройства. Поставленная цель достигается тем, что устройство для охлаждения проката, содержащее прямоточную и противоточную камеры охлаждения,

соединенные встык посредством водораспределительных конфузоров, противоточную форсунку и водосборник, снабжено последовательно установленными перед прямоточной камерой охлаждения дополнительной камерой охлаждения с пережимом сечения,и жестко связанной с ней противоточной .форсункой, при этом пережим .расположен на входе камеры, соотношение площадей поперечных сечени.й сопел форсу нок по ходу движения проката соответственно составляет (2-5)-Л, а конусностей - (0,1-0,.

На чертеже представлено предлагаемое устройство.

Устройство содержит дополнительную камеру охлаждения 1, оснащенную на входе пережимом сечения 2 типа конфузор-диффузор, жестко соединенную с камерой дополнительную противоточную форсунку 3 с конусным соплом 4, прямоточную камеру охлаждения -5, противоточную камеру охлаждения 6, последние соединены между собой встык в. од ораз дел и тельными конфузорами 7 и помещены в водосбор ник 8, противоточную форсунку 9 с конусным соплом 10. .

Устройство работает следующим образом.

Охладитель подается в полости нагнетсшщих форсунок 3 и 9 из общей системы водоснабжения. Прокат, последовательно проходя дополнитель.ную 1, прямоточную 5 и противоточну б камеры, перекрывает своим сечение большую часть проходного отверстия пережима 2 в дополнительной камере. 1 и аналогичного отверстия между водораспределительными конфузорами 7. Охладитель через к.ольдевые конические сопла 4 и 10 нагнетается в камеры охлаждения 1 и ,6, причем вследствие высокого гидравлического сопротивления дополнительной камеры 1, ОН образует водяную пробку и практически всей своей массой меияет. направление на обратное, истекая в полость прямоточной камеры 5. Изменению направления охладителя способствует его невысокая ркорость обусловленная шириной сопла 4 противоточной форсунки 3, малая конусность зазора и тянущее воздействие проката на охладитель. Встре.чные потоки охладителя в камерах 1 и б отделяются друг от друга и от проката через дели двух водораспределительных конфузоров 7. Щели смещены друг относительно друга в окружном направлении на некоторый угол.

Суммарное гидравлическое сопро тивление сопла 4, форсунки 3, дополнительной 1 и :прямЬточной 5 камер; должно быть равно суммарному гидравлическому сопротивлению сопла 10

противоточной форсунки 9 и противоточной камеры 6. При невыполнении этого условия, например, при одинакбвой ширине сопел-4 и 10 нарушаетс равенство кинетических энергий охладителя по обе стороны конфузоров 7. Это способствует появлению преобладающего воздействия одного из встречных потоков на другой в кольцевых проходах конфузоров и, , результат, возникновению обратного тока в ту или другую сторону. Повышается также статическое давление ( компрессия) в дополнительной камере 1, что увеличивает количество воды, истекающей через пережим 2 высокого гидравлического сопротивления навстречу прокату. Для создания равенства кинетических энергий необходимо применение насосных установок , обеспечивающих водоснабжение форсунок .при различных статических давлениях, что нецелесообразно.

При соотношении площадей поперечного сечения сопел менее 2:1 или более 5:1 возможно нарушение равенства кинетических энергий встречных потоков охладителя и его истечение из дополнительной камеры 1 в прямом направлении навстречу прокату (при

отношении меньше чем 2:1} или обратному току из камеры 6 ( при отношении большем чем 5:l).

Увеличение конусности кольпевого сопла 4 по отношению к конусности 5 сопла 10 более-чем 0,2:1 затрудняет перевод потока воды из дополнительной камеры 1 в прямоточную камеру 5 через кольцевую струю, истекающую , из сопла 4, а уменьшение этого соот0 ношения менее чем 0,1:1 технически трудновыполнимо и может привести к. утыканию переднего конца проката

в кромку сопла 4,

I

5 Устройство позволяет снизить температуру охлаждаемого проката дополнительно на БО-бО С, например, в линии стана, рассчитанной на производство катанки 6,5-9,0 ПУЛ, где освое0 на прокатка стали диаметром 10-12 мм. Применение устройства данной конструкции позволяет увеличить выход год ного не менее чем на 0,5% за счет освоения термообработки продукции

5 с прокатного нагрева взамен нагрева в специальных печах метизных цехов.

Экономический эффект от использования изобретения составит 70,0 тыс.руб. в год.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ПРОКАТА, содержащее прямоточную и противоточную ка1.1еры охлаждения, соединенные встык посредством водораспределительных конфузоров, противоточную форсунку и водосборник, отличающееся тем, что, с целью повышения охлаждающей способности устройства, оно снабжено последовательно установленными перед прямоточной камерой охлаушения дополнительными камерой охлаждения с пережимом сечения и хсестко связанной с ней протиноточной форсункой, при этом переж -1м расположен на входе дополнительной камеры, соотношение площадей поперечных сечений сопел форсунок по ходу двиi жения проката соответственно составляет