Устройство регулирования потоков воздуха для охлаждения горячих рулонов

Полезная модель относится к горячей полосовой прокатке и используется при ускоренном охлаждении рулонов из горячекатаных полос. Технический результат настоящей полезной модели заключается в сокращении времени охлаждения горячекатаной полосы в рулоне при уменьшении затрат энергии на подачу воздуха для охлаждения и повышение качества полосового проката за счет выравнивания скорости охлаждения рулонов вследствие подвода к каждому одинакового количества охладителя. Указанный технический результат достигают тем, что в известном устройстве регулирования потоков воздуха для охлаждения рулонов горячекатаных полос, включающем воздухораспределительный канал с заглушенным торцом и выполненными в верхней стенке отверстиями для выхода воздуха во внутренние полости стоп горячих рулонов, установлены цилиндрические фланцевые патрубки одинакового диаметра, длиной, равной глубине канала. Патрубки, установленные в отверстия, опираются фланцем на верхнюю стенку канала. Нижние основания патрубков обрезаны наискось, причем высота обрезки не превышает одной трети длины патрубка, а сами патрубки имеют возможность свободно поворачиваться вокруг оси отверстия, в котором они установлены. Требуемые параметры подаваемого через патрубки воздуха, такие как скорость, давление, вектор движения, достигаются изменением угла среза нижнего основания патрубка, то есть площадью захвата, и поворотом патрубка вокруг оси, то есть фронтом захвата.

Полезная модель относится к горячей полосовой прокатке и используется при ускоренном охлаждении рулонов из горячекатаных полос. Известно устройство в виде осевого вентилятора, осуществляющего наружный обдув и охлаждение рулонов горячекатаных полос, установленных на стеллажах в вертикальные стопы. Регулирование потоков воздуха при этом осуществляется самим вентилятором [Беняковский М.А. и др. Технология прокатного производства. / Справочник под ред. Зюзина В.И. и др.. Книга 1. - М.: Металлургия, 1991. Стр.100.].

Недостатками известного технического решения являются неэффективная работа вентиляторов, приводящая к большой продолжительности цикла охлаждения и к существенным различиям в скорости охлаждения внешних и средних витков рулонов, что является причиной ухудшения качества смотанных полос.

Наиболее близким к заявляемой полезной модели регулирования потоков воздуха для охлаждения горячих рулонов является устройство в котором поток воздуха проходит через канал, в виде прямоугольного короба, с заглушенным торцем и распределяется по внутренним полостям стоп горячих рулонов, через отверстия, выполненные в верхней стенке канала, с уменьшающимися диаметрами по направлению к его заглушенному торцу [Патент РФ RU №2116147 С1 МПК 6 В 21 В 45/02 по заявке №97101752/02 от 04.02.1997 г.].

При использовании такого устройства регулирования потоков воздуха для охлаждения горячих рулонов, интенсивность охлаждения рулонов несколько улучшается по сравнению с вариантом [1] за счет подачи воздуха к

внутренней наиболее медленно остывающей части рулона, но распределение его по стопам рулонов крайне не равномерно.

Скорость воздуха, вытекающего из отверстия в начале воздухораспределителя, максимальная, а вектор скорости почти параллелен оси самого воздухораспределяющего канала [Талиев В.Н. Аэродинамика вентиляции: Учеб. пособие для вузов. - М.: Стройиздат, 1979. Рис.13.1 на стр.179].

Входя во внутреннюю полость стопы под углом к вертикали, воздушный поток натыкается на стенку полости, теряет кинетическую энергию, частично изменяет направление своего движения, образуя завихрения, которые также гасят динамическую составляющую давления потока, что не позволяет ему с высокой скоростью продвигаться к верхним ярусам стопы рулонов. Невертикальная направленность воздушного потока в полости смещает его на одну сторону и при прохождении межрулонного пространства. Ослабленный воздушный поток обтекает узкий сектор оснований рулонов, выходя только на одну сторону стопы рулонов, а не распределяясь по всей окружности оснований.

Регулировка потоков по отверстиям осуществляется за счет изменения диаметра отверстий, а именно уменьшения диаметров в направлении от входа к заглушенному торцу. В результате скорость воздуха существенно снижается от отверстия к отверстию, пропорционально удалению его от начала канала и уменьшения его диаметра, что приводит к неравномерности скорости охлаждения по стопам рулонов. В конечном итоге неравномерность охлаждения по стопам означает снижение производительности стенда в целом, поскольку охлаждение прекращается лишь при достижении заданной температуры самым горячим рулоном. Таким образом, имеется возможность для увеличения производительности стенда и повышения качества готовой полосы только за счет регулирования воздушных потоков.

Технический результат настоящей полезной модели заключается в сокращении времени охлаждения горячекатаной полосы в рулоне при уменьшении затрат энергии на подачу воздуха для охлаждения и повышение качества полосового проката за счет выравнивания скорости охлаждения рулонов вследствие подвода к каждому одинакового количества охладителя.

Указанный технический результат достигают тем, что в известном устройстве регулирования потоков воздуха для охлаждения рулонов горячекатаных полос, включающем воздухораспределительный канал с заглушенным торцом и выполненными в верхней стенке отверстиями для выхода воздуха во внутренние полости стоп горячих рулонов, установлены цилиндрические фланцевые патрубки одинакового диаметра, длиной, равной глубине канала. Патрубки, установленные в отверстия, опираются фланцем на верхнюю стенку канала. Нижние основания патрубков обрезаны наискось, причем высота обрезки не превышает одной трети длины патрубка, а сами патрубки имеют возможность свободно поворачиваться вокруг оси отверстия, в котором они установлены. Требуемые параметры подаваемого через патрубки воздуха, такие как скорость, давление, вектор движения, достигаются изменением угла среза нижнего основания патрубка, то есть площадью захвата, и поворотом патрубка вокруг оси, то есть фронтом захвата.

На фиг.1 представлено устройство, состоящее из цилиндрического патрубка 1 диаметра d, имеющего фланец 2 диаметром D, большим, чем самый большой диаметр отверстий 3, в которые установлены патрубки 1. Фланец 2 опирается на верхнюю стенку 4 воздухораспределительного канала 5 глубиной h. Нижнее основание патрубка 1 обрезано под углом к горизонту канала 5, но высота обрезки не превышает 1/3 h. Патрубок 1 может свободно поворачиваться вокруг оси о-о отверстия 3, в котором он установлен, изменяя тем самым положение фронта угла к направлению

потока воздуха в канале 5 из положения точки а, через точки b, в положение точки с.

На фиг.2 показан вариант использования устройства для выравнивания потоков воздуха направляемых во внутренние полости стоп рулонов 6 установленных над отверстиями 3. Поток воздуха 7, поступая в воздухораспределительный канал 5, достигает патрубка 1 и заполняет его по всему диаметру d. При этом, скорость прохождения потока по патрубку 1 во многом определяется величиной и положением площади захвата патрубком 1 частичного потока из общего воздушного потока 7. Величина площади захвата пропорциональна углу обрезки нижнего основания патрубка 1, а положение площади захвата, путем свободного вращения патрубка 1 на фланце 2, может меняться от полного препятствия потоку 7 в точке с, через промежуточные положения в точках b, до полного открытия потоку 7 в положении точки а. Захваченный воздух, благодаря некоторой длине патрубка 1 (не менее 2/3 глубины воздухораспределительного канала 5) формируется в вертикальный поток, который с такими сформированными параметрами (величина скорости - пропорциональна углу и положению фронта захвата с, b, а, вектор потока - совпадает с осью стопы рулонов) попадает во внутреннюю полость стопы рулонов 6 и, равномерно распределяясь по стенкам полости, без завихрений, подниматься до верха стопы без потерь кинетической энергии.

В примере, показанном на фиг.2, поставлена задача создания максимально возможных и равномерных по стопам рулонов I-III вертикальных воздушных потоков в полостях 6. Эта задача решается при условии выполнения обрезки нижних оснований патрубков в следующем соотношении ₃>₂>₁ и расположения фронтов захвата: угла ₁ - в положении с, ₂ - в положении b, а ₃ - в положении а. Сравнительные экспериментальные результаты регулирования воздушных потоков,

проведенные известным устройством [2] и устройством предлагаемой полезной модели приведены в таблице.

Сравнительные результаты регулирования воздушных потоков во внутренних полостях охлаждаемых рулонов устройствами различной конструкции при одинаковой скорости воздушной струи на входе воздухораспределительного канала - 38 м/с.

Источники информации.

1. Беняковский М.А. и др. Технология прокатного производства. / Справочник под ред. Зюзина В.И. и др.. Книга 1. - М.: Металлургия, 1991. Стр.100.

2. Патент РФ RU №2116147 С1 МПК 6 В 21 В 45/02 по заявке №97101752/02 от 04.02.1997 г.

3. Талиев В.Н. Аэродинамика вентиляции: Учеб. пособие для вузов. - М.: Стройиздат, 1979. Рис.13.1 на стр.179.

Устройство регулирования потоков воздуха, подаваемого для охлаждения горячих рулонов, включающее воздухораспределительный канал с заглушенным торцом, в верхней стенке его выполнены отверстия для выхода воздуха, над которыми установлены стопы рулонов, отличающееся тем, что во все отверстия верхней стенки канала установлены цилиндрические фланцевые патрубки одинакового диаметра, длиной, равной глубине канала, опирающиеся фланцем на верхнюю стенку, с обрезанным наискось нижним основанием, причем высота обрезки не превышает одной трети длины патрубка, а сами патрубки могут свободно поворачиваться вокруг оси отверстия, в котором они установлены.