SU1106562A1 - Устройство дл газожидкостной обработки проката - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАЗОЖИДКОСТНОЙ ОБРАБОТКИ ПРОКАТА, преимущественно дл  его ускоренного охлажд ,ени  в потоке прокатного стана, содержащее камеру с форсунками, выполненную в виде закрытой трубчатой проводки, в которой форсунки расположены в виде спирали на равны.х рассто ни х одна от другой , отличающеес  тем, что, с целью улучшени  качества обработки проката и повышени  ее эффективности, форсунки установлены на сочлененных с камерой диффузорах на рассто нии от продольной оси камеры, равном 45-90 гидравлическим диаметрам выходного отверсти  форсунки, при этом форсунки установлены подвижно относительно своей продольной оси. с S ue.f

Description

Изобретение относитс  к прокатному производству, конкретнее - к производству сортового проката и катанки на сортовых и проволочных станах, и может быть использовано как на существующих, так и па вновь сооружаемых станах дл  ускоренного охлаждени  проката, выход щего из последней клети, а также дл  снижени  температуры раската в межклетевых промежутках непосредственно в линии стана с целью измельчени  аустенитного зерна, повышени  дисперсности феррито-перлитной структуры и предотвращени  образовани  видманщтеттовой структуры.

В прокатном производстве примен етс  р д систем и способов ускоренного охлаждени  проката.

Известны способы ускоренного охлаждени  проката потоком воды, воздуха, вод ными или аэрозольными стру ми путем погружени  проката в резервуары с водой, а также различные комбинации этих способов . В последнее врем  все щире примен етс  ускоренное охлаждение движущегос  гор чего проката с помощью воды, распыленной в скоростном потоке воздуха, что позвол ет значительно форсировать теплоотдачу и снизить расход охлаждающей воды Г.

Последнее обсто тельство  вл етс  особенно важным в тех случа х, когда необходимо снизить температуру раската на 140-250°С в межк,1етевых промежутках прокатного стана и врем  проведени  всей операции составл ет 0,5-1,5 с.

Интенсивность охлаждени  скоростным вод ным туманом зависит от давлени  воздуха , воды, соотношени  массы к воздуха в смеси, скорости последней, условий формировани  смеси и других факторов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту техническим решением  вл етс  устройство дл  нанесени  покрытий из порошков на длинномерные издели , содержащее камеру с форсунками , выполненную в виде закрытой трубчатой проводки, в которой форсунки расположены по спирали на равных рассто ни х друг от друга 2.

Недостатком известного устройства в случае применени  его дл  газожидкостной обработки проката  вл етс  расположение форсунок непосредственно в рабочем пространстве камеры и стационарна  установка их относительно своей продольной оси, что приводит к непроизводительной потере кинетической энергии обрабатывающего потока, св занной с истечением во внезапнорасширенное пространство; к незначительным перепадом давлени  от периферии к центру струи обрабатывающей среды; к елабоинтенсивным фазовым массообменным; к отсутствию внутренней упор доченной рециркул ции в истекающей струе; к отсутствию предварительного смещени  газовой фазы в объеме, концентрированно насыщенного дисперсными капл ми; к отсутствию пристенного эффекта дроблени  капель к про влению неорганизованной пульсации.

Перечисленные факторы обуславливают снижение динамического воздействи  обрабатывающей среды, степени диспергировани  и однородности рабочего потока, а также ведут к односторонней зависимости дисперсности распыла от режима работы форсунки, в результате чего ухудщаетс  качество обработки проката и снижаетс  ее эффективность.

Целью изобретени   вл етс  улучшение обработки проката и повышение ее эффективности .

Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  газожидкостной обработки проката преимущественно дл  его ускоренного охлаждени  в потоке прокатного стана , содержащем камеру с форсунками, выполненную в виде закрытой трубчатой проводки , в которой форсунки расположены в виде спирали на равных рассто ни х одна от другой, форсунки установлены на сочлененных с камерой диффузорах на рассто нии от продольной оси камеры, равном 45- 90 гидравлическим диаметром выходного отверсти  форсунки, при этом форсунки установлены подвижно относительно своей продольной оси.

Такое конструктивное выполнение повыщает активность взаимодействи  обрабатывающего потока с поверхностью проката за счет увеличени  его кинематической энергии, возрастани  степени дроблени  капель, повышени  стабильности и однородности , возможности формировани  оптимального режима обработки при настройке устройства (путем регулировани  положени  форсунки в диффузоре).

Технические преимущества изобретени  по сравнению с известным устройством заключаютс  в том, что оно обеспечивает активное взаимодействие обрабатывающих потоков с поверхностью проката за счет формировани  высокой скорости обрабатывающей среды, достигающей 60-80 м/с. Это примерно в 10 раз больше, чем в известном устройстве. Одновременно возрастает степень дроблени  капель жидкой фазы, размер частиц которой составл ет 20-40 мкм, что ведет к повышению эффективности работы устройства и улучшению качества обрабатываемой поверхности проката за счет роста теплосъема и раномерности покрыти . Кроме того, предложенное устройство обеспечивает возможность выбора оптимального в каждом конкретном случае режима обработки путем регулировани  рассто ни  между форсунками и прокатом. , 1106 3 На фиг. 1 схематически показано устройство , общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1. Устройство дл  газожидкостной обработки движущегос  проката состоит из камеры 1, выполненной в виде трубчатой проводки , снабженной вводной воронкой 2, установленной в виде съемной детали в обойме 3, закрепленной жестко по центру входной крышки 4; отвод щего патрубка 5; вы-О ходной крышки 6; сочлененной с сужающейс  выводной воронкой 7, на выходе из которой установлена распределительна  камера 8 с наклонными соплами 9, направленными под углом 10-20° навстречу движению проката, и патрубком 10. С боковой поверхностью камерь 1 сочленены диффузоры 11 с углом раскрыти  18-20°, расположенные на равных рассто ни х друг от друга по спирали с щагом, обеспечивающим при заданном диаметре камеры и приведен-20 ных углах расширени  диффузора перекрытие соудар емых истекающих потоков на рассто нии 1-3 диаметра обрабатываемого проката. В полости диффузора И коаксиально установлены газожидкостные фор-25 сунки 12 с расположением выходного торца 13 на рассто нии, равном 45-90 гидравлическим диаметрам выходного отверсти  форсунки, независимо от его профил  ( сужающегос , расшир ющегос , щелевого , перфорированного и др.). ФорсункиЗО 12 установлены подвижно относительно продольной оси в направл ющих крыщек 14 диффузора. Крепление камеры осуществлено с помощью опоры 15. Устройство работает следующим образом .35 Движущийс  гор чий металл через ввод ную воронку 2 поступает в рабочее пространство камеры 1, в которой производ т обработку проката посредством подачи на его поверхность равномерно распределенногодд скоростного рабочего потока обрабатывающей среды, поступающей в камеру 1 в виде сформированного распыленного и стабилизированного потока из диффузоров 11, вводимого туда в виде газожидкостной смеси через форсунки 12. Смесь может го-45 товитьс  как в отдельном генераторе, так и непосредственно в форсунках, в последнем случае кажда  форсунка снабжаетс  трубопроводами дл  подвода воды и газа, в качестве которого может использоватьс  воздух, азот, пар и др. Б результате взаимодействи  рабочего потока с поверхностью проката происходит эффективное ускоренное охлаждение за счет ее покрыти  скоростным вод ным туманом , срыва паровой пленки, интенсифи-55 нации испарительного процесса. Обработанный прокат удал етс  из рабочего пространства камеры 1 через выводную воронку 7, 62. а отработанна  среда удал етс  через отвод щий патрубок 16. При выводе проката из воронки 7 устройства производ т его осущающий обдув встречным кольцевым потоком газа, подаваемым из распределительной камеры 8 через сопла 9. Установка форсунок 12 на сочлененных с камерой 1 диффузорах 11 на рассто нии от проката, равном 45-90 гидрав-гГическим диаметрам форсунки, обеспечивает повыщение кинетической энерги:; истекающей струи за счет устранени  циркул ционной области по периметру форсунки в зоне ее выходного торца, усреднени  профил  скоростей по сечению струи и снижени  тормоз щего действи  по ее границам. При этом степень диспергировани  обрабатывающего потока возрастает за счет увеличени  перепада даа тени  от периферии к центру струи, присущего канализированным и ограниченным стру м, по влени  внутренней упор доченной рециркул ци, интенсификации фазового массообмена в объеме с высоким содержанием дисперсных капель и наличи  пристенного эффекта дополнительного дроблени . В этом случае в полости диффузора 11 непосредственный контакт диспергируемой среды (жидкости) и сплошной фазы (газа) между собой и с поверхностью стенки значительно повышаетс , причем возникает поверхность раздроблениных капель и свежа  контактна  поверхность взаимодействующих фаз. Приведенное рассто ние между выходным торцом форсунки и поверхностью проката способствует максимальному динамическому воздействию газожидкостного потока на обрабатываемый прокат, причем обрабатывающий поток в зоне соударени  характеризуетс  равноплотным распределением диспергированных капель, что, в конечном итоге, повышает скорость и равномерность охлаждени  (обработки), Уменьшение этого рассто ни  менее указанного нижнего предела снижает однородность рабочего потока за счет ослаблени  фазового массообмена, приводит к ухудшению предварительного смешени  и умень шению времени дроблени  частиц жидкости . Увеличение рассматриваемого рассто ни  более указанного верхнего предела снижает жесткость, а отсюда и активность обрабатывающего потока за счет уменьщени  его кинетической энергии при равной степени диспергировани  жидкости. Установка форсунок на диффузорах подвижно относительно продольной оси позвол ет осуществить оптимальную настрой у работы устройства при запуске, изменении сортамента и марок обрабатываемого проката, изменении характеристики и энергопараметров жидкости и распыл ющей Lpc., обсспечиваег возможность регулироики рассто ни  между форсункой и прокатом в одинаковых устройствах, установленних в разных межклетевых нромежутках . При давлении газа перед форсункой 4-6 ати, давлении воды 1,5-3 ати и отношении массы воды к массе газа от 1:1 до 5:1 оптимальна  расчетна  скорость вылета смеси из диффузора составл ет 6080 м/с. Достоверность результатов подтверждаетс  проведенными лабораторными исследовани ми устройства дл  газожидкостной обработки проката, состо щего из двух последовательно установленных камер диаметром 200-400 мм с четырьм  расположенными по спирали форсунками на каждой. Охлаждалс  прокат диаметром 25-40 мм, длиной 3-5 м с начальной температурой 970-10(Ю°С до 750-800°С. Скорость движеНИИ проката составл ла 3-5 м/с. Реализаци  предложенного устройства по:чвол ет осуществить контролируемую прокатку сортовой стали, предназначенной дл  изготовлени  крепежных изделий методом холодного выдавливани  и высадки. Улучшение макроструктуры металла достигаетс  за счет формированного и равномерного охлаждени  раската перед последними клет ми стана. При этом происходит активное измельчение аустенитного зерна, повышение дисперсности ферритно-перлитной структуры и предотвращение образовани  видманштеттовой структуры, благодар  чему повыщаютс  пластические свойства металла, предназначенного дл  холодного выдавливани  и высадки. Повыщение пластических свойств металла , особенно с повыщенным содержанием углерода (0,3-0,45%) и легированных марок стали, дает возможность исключить дополнительную термическую обработку его после прокатки (сфероидизирующий отжиг).

Фиг. 2

Фиг.З

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАЗОЖИДКОСТНОЙ ОБРАБОТКИ ПРОКАТА, преимущественно для его ускоренного охлаждения в потоке прокатного стана, содержащее камеру с форсунками, выполненную в виде закрытой трубчатой проводки, в которой форсунки расположены в виде спирали на равных расстояниях одна от другой, отличающееся тем, что, с целью улучшения качества обработки проката и повышения ее эффективности, форсунки установлены на сочлененных с камерой диффузорах на расстоянии от продольной оси камеры, равном 45—90 гидравлическим диаметрам выходного отверстия форсунки, при этом форсунки установлены подвижно относительно своей продольной оси.

   ω cz о о СЛ 05

   N5 >