Коллектор для охлаждения проката Советский патент 1992 года по МПК B21B45/02 

(Л

С

Сущность изобретения: коллектор содержит наполнительную емкость с установленным в ее нижней части по всей длине щелевым соплом, образованным двумя пластинами, наклоненными друг к другу под углом 10-90°, и расположенный внутри сопла подвижный элемент для регулирования расхода охлаждающей жидкости, соединенный с приводом возвратно-поступательного его перемещения, выполненный в виде клина, острым концом направленного в сторону выходной щели на всю длину сопла. Внутри коллектора на верхней поверхности клина, на всю его длину, установлена дополнительная емкость, например труба, в клине выполнены сквозные отверстия, соединенные с дополнительной емкостью. В дополнительную емкость может подаваться сжатый воздух либо вода для реализации различных схем охлаждения проката. 2 ил.

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к устройствам для охлаждения проката при выполнении различных процессов его термической обработки.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей за счет увеличения числа реализуемых способов подачи охладителя на прокат и расширения диапазона регулирования расхода охлаждающей жидкости.

На фиг.1 изображен предлагаемый коллектор, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Коллектор для охлаждения проката содержит наполнительный бак 1, в нижней части которого установлены зеркально-симметрично две сходящиеся под углом пластины 2, образующие щелевое сопло с шириной

щели а (фиг.2) по всей длине бака 1. Коллектор снабжен средством регулирования расхода охладителя, выполненным в виде клина 3, установленного с возможностью возвратно-поступательных перемещений в направлении истечения охладителя от привода (например, гидроцилиндра) 4 и штока 5, жестко связанного с клином 3. Клин 3 выполнен по длине равным длине щелевого сопла и разделяет его на две раздающие щели 6 меняющейся ширины, которые создаются по обе стороны клина 3 между ее образующими поверхностями 7 и кромками пластин 2 щелевого сопла, причем суммарное поперечное сечение истекающих струй равно a-ai (фиг.2).

Регулирование расхода охладителя из бака 1 производится за счет изменения поперечного сечения раздающих щелей 6 при

Ј

00

со

возвратно-поступательных перемещениях клина 3 приводом 4.

Для увеличения числа реализуемых схем подачи охладителя на обрабатываемый прокат и диапазона регулирования рас- хода охлаждающей жидкости внутри коллектора (бака 1) на верхней поверхности клина 3 на всю его длину установлена дополнительная емкость (труба 9), а в клине 3 по обеЈтоТЙ1ТьТЬертикальной оси и симмет- рично относ ге льно этой оЬи выполнены сквозное; ве р стия 8с диа етром d. Расстояние межд/ Це йтра ми Продольных рядов отверстий равно tf, а сумма b+d меньше ширины щели а. Отверстия 8 расположены с шагом h, равным 2-20 диаметра d. В полости I и II (фиг.2) могут подаваться либо охлаждающая жидкость, либо, например, воздух или другой газ.

Предлагаемое устройство позволяет ре- ализовать четыре схемы подачи охладителя на обрабатываемый прокат: плоская струя, турбулизованная пленка, водо- воздушная смесь и круглые струи. При этом обеспечивается самый широкий диа- пазон регулирования расхода охлаждающих компонентов,

Схема I (плоская струя). В полость I подается вода, а в полость II ничего не подается. В этом случае получаем плоскую пленку воды, известную из прототипа. Регут лирование расхода воды производится из- менением площади поперечного сечения раздающих щелей перемещением клина 3 или изменением давления воды в коллекто- ре. Расход воды, вытекающей из коллектора, рассчитывается по формуле

Q и а)

2д Р

где g - ускорение свободного падения, g 9,8 м/с2;

/и - коэффициент расхода воды;

(Л- площадь поперечного сечения раз- дающих щелей, м2;

Р - давление воды в коллекторе, кг/м ;

р- плотность охладителя, кг/м .

Угол наклона пластин, формирующих щелевое сопло, выбран в пределах 10-90°, при этом угол клина равен или на 1-40° меньше угла наклона пластин. В зависимости от угла наклона пластин угол клина выполняется таким, чтобы угол конусности образованных щелевых сопел был менее 50° для обеспечения неразрывности струи, В случае, если угол клина равен углу наклона пластин, охлаждающая жидкость, вытекая из раздающих щелей и смыкаясь на

5 10 15

0 5

0 5

0

5

0 5

конце клина, образует сплошной неразрывный плоский поток. С увеличением давления воды в коллекторе наблюдается повышенная турбулизация потоков и нарушение сплошности плоского потока. Если угол клина меньше на 1-40° угла наклона пластин, то потоки охлаждающей жидкости сливаются в один поток под меньшим углом и их взаимодействие не приводит к нарушению сплошности плоской струи с увеличением давления воды в коллекторе.

Очистка щелевого сопла предлагаемого коллектора от осаждающихся примесей охлаждающей жидкости осуществляется продувкой коллектора водой и воздухом при периодическом опускании и поднимании подвижного элемента.

Область применения I схемы подачи охладителя:

1)охлаждение толстолистового проката в секциях интенсивного теплоотвода;

2)охлаждение полосы перед смоткой. Пример (по схеме I). При ускоренном

охлаждении листов из стали марки 10ХСНД после нормализационного нагрева по технологии требуется снизить температуру листа с 910 до 650°С со скоростью охлаждения 25°С/с. Ширина листа 2400 мм, толщина 12-30 мм. Коллектор имеет параметры: Гидравлический диаметр, мм 150 Ширина щели сопла, мм20

Длина щели сопла, мм2400

Угол наклона пластин, град 50 Угол клина подвижного элемента, град25

При охлаждении листов толщиной 12 мм расход воды на один коллектор составляет 50 м3/ч при давлении воды 0,05 МПа. Согласно приведенной формуле суммарная ширина раздающих щелей равна 2,0 мм. Перемещением клина устанавливают ширину щелей, равную 2,0 мм. Вода, поступающая в коллектор, разделяется клином на два потока и, вытекая из раздающих щелей, вновь соединяется в один поток и далее в виде однородной плоской пленки попадает на лист.

Для листа толщиной 30 мм при давлении воды 0,1 МПа и расходе воды 120 м3/ч расчетная ширина щели сопла равна 3,4 мм. Переналадку производят перемещением клиновой задвижки вверх.

Схема II (круглые струи). В этом случае в полость II подается вода, а в полость I ничего не подается. Расход воды рассчитывается также, как и в схеме I, однако равномерность охлаждения хуже, регулирование расхода может производиться только изменением давления воды в коллекторе. Рас- стояние между центрами отверстий в

продольном направлении принимается равным 2-20 их диаметрам, т.к. более близкое расположение не имеет смысла из-за взаимного натекания рядом расположенных струй воды, а шаг, больший 20 диаметров, резко ухудшает равномерность охлаждения.

Схема III (турбулизованная пленка). В полость I подается вода, в полость II - воздух. В этом случае образуется водовоздуш- ная смесь, соотношение вода/воздух в которой регулируется в широких пределах перемещением клина. Схема II позволяет регулироваться интенсивность охлаждения в очень широких пределах от турбулизован- ной водяной пленки при небольших расходах воздуха с эффективностью теплоотвода, близкой к водяной пленке по схеме I, но с экономией воды до водяного тумана при минимальных расходах воды с интенсивностью охлаждения, близкой к воздушному, а также обеспечить потоки с промежуточной интенсивностью охлаждения.

Область применения схемы III:

1)охлаждение полос после нанесения покрытия;

2)охлаждение тонких полос и листов;

3)охлаждение толстолистового проката в секциях пониженной интенсивности охлаждения. В зоне повышенной интенсивности охлаждения по схеме I температура поверхности проката быстро снижается до 100°С, после чего наступает режим конвективного охлаждения, при этом процесс теплоотвода определяется не повышенным расходом охладителя, а внутренней теплопроводностью. После охлаждения в секции повышенной интенсивности до tn 100°С с тепловым потоком q 3-4 мВт/м , что достигается при удельных расходах W 70-100 м /ч-м , целесообразно для экономии охладителя переходить к охлаждению с q 1-1,5 мВт/м , что достигается при W 10-30м3/ч-м2;

4)охлаждение массивных плит и заготовок, листов из высоколегированной стали.

Высокоинтенсивное охлаждение таких изделий ведет к повышению термических напряжений и образованию трещин и других дефектов. Водовоздушное охлаждение позволяет обеспечить широкий диапазон скоростей охлаждения поверхности, поэтому можно заменить закалку в масле и различных закалочных средах на более дешевое и экологически чистое охлаждение.

Схема IV (водовоздушная смесь). В полость I подается воздух, в полость II - вода. Расход воздуха, а следовательно, и соотношение вода/воздух регулируется в данном случае перемещением клина. Схема применима для охлаждения тонколистового проката со значительной экономией воды при одинаковой интенсивности теплоотвода.

Предлагаемый коллектор позволяет реализовать четыре схемы охлаждения проката, за счет чего значительно расширяется диапазон регулирования расхода охлаждающей жидкости, резко расширяется сортамент охлаждаемого проката. Коллектор прост в конструкции и надежен в работе.

Формула изобретения Коллектор для охлаждения проката, содержащий наполнительную емкость с установленным в ее нижней части по всей длине

щелевым соплом, образованным двумя пластинами, наклоненными друг к другу под углом 10-90°, и расположенный внутри со пла на всю его Длину регулирующий орган, соединенный с приводом его возвратно-поступательного перемещения, выполненный в виде клина, острым концом направленного в сторону выходной щели сопла, отличающийся тем, что, с целью увеличения числа реализуемых способов подачи охладителя на прокат и расширения диапазона регулирования расхода охлаждающей жидкости, он снабжен установленной внутри коллектора на верхней поверхности клина на всю его длина дополнительной емкостью,

а в клине выполнены сквозные отверстия, соединенные с дополнительной емкостью.

/1 .Ј

f О Г 1 ГТС1|Ш1ГИЩ1

-dy-ф- -Ф- -ф- -ф -ф- -О- -О- -Ф- -ф-- -6Л

4 $ 3 9

,-.

tfto/