Спосіб видалення окалини з гарячекатаних стальних смуг

Корисна модель відноситься до галузі техніки, а саме до прокатного виробництва і може знайти застосування для очищення від окалини гарячекатаних стальних смуг. Відомий спосіб гідро-механічного видалення окалини з гарячекатаної смуги, при якому окалину руйнують (збивають) ударами струменів води, які витікають під високим тиском 20...60МПа [Михеев В.А., Павлов А.И. Гидросбив окалины в прокатных цехах. - М.: Металлургия, 1964. - 107с.]. Відомий також спосіб видалення окалини з гарячекатаних стальних смуг, обраний як прототип, згідно з яким окалину охолоджують ламінарними струменями води низького тиску, менше 0,01МПа. При різкому охолодженні окалина стає крихкою, розтріскується і під дією термічних напружень відокремлюється від металевої основи [Ямагута, Накао, Масакадзу, Такацука, Камиро и др., К.к. Кобэ сэйкосе. Заявка 57-124516, Япония. Заявл. 23.01.81, №56-9503; опубл. 03.08.82, МКИ В21В45/06]. Загальними суттєвими ознаками відомого способу і того, що заявляється є подача ламінарних струменів води низького тиску, які охолоджують окалину. Однак при використанні відомого способу між ламінарним потоком низького тиску й розжареною поверхнею металу може утворюватися парова плівка, що володіє великим термічним (й електричним) опором, яка перешкоджає контакту рідини з поверхнею нагрівання й передачі енергії рідині. Відомий спосіб не дозволяє контролювати зародження парової плівки й не передбачає можливість переходу від плівкового кипіння до бульбашкового режиму кипіння, що не забезпечує високої якості видалення окалини. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу видалення окалини з гарячекатаних стальних смуг шляхом оптимізації основних технологічних параметрів. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що на поверхні окалини безперервно підтримується бульбашковий режим кипіння, який є одним з найбільш досконалих методів охолодження поверхні нагрівання. У пропонованому способі в процесі його здійснення безперервно контролюється бульбашковий режим кипіння і в разі утворення парової плівки автоматично підвищується тиск витікання води, струмінь турбулізується і під дією підвищеного тиску й турбулентних пульсацій парова плівка руйнується й відновлюється бульбашковий режим кипіння. Для контролювання бульбашкового режиму кипіння через струмінь води пропускається постійний електричний струм, який в момент генерації парових бульбашок і періодичної зміни електричного опору на межі розподілу вода-окалина наводить в індукційній котушці змінну складову електричного струму, по частоті й амплітуді якої визначають бульбашковий режим кипіння та інтенсивність тепловіддачі. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, на яких зображено: - Фіг.1 - пристрій для здійснення способу видалення окалини з гарячекатаної смуги; - Фіг.2 - графік залежності першої критичної точки теплового потоку gкр1 від тиску Р і температури води. Пропонований спосіб здійснюється в такий спосіб. Воду під тиском Р0 від колектора 1, розміщеного в поздовжньому напрямку смуги 2, через дросель, що управляється 3, подають в колектори 4 з соплами 5, розташованими в поперечному напрямку смуги 2. Центральне сопло 5 колекторів 4 постачено індукційною котушкою 6, за допомогою якої фіксують режим кипіння на поверхні окалини. Для цього від джерела постійного струму 7 через обмежуючий резистор 8 і струмінь води 9 пропускають електричний струм. В разі появлення на поверхні окалини 10 парової плівки, що має стабільний і великий електричний опір, сигнал в індукційній котушці 6 зникає і подається команда на дросель 3, що збільшує тиск Р витікання струменю 9. Зі збільшенням тиску витікання струменю на поверхні парової плівки зростає швидкість і турбулентні пульсації змушеного руху, збільшується температура насичення і зменшується коефіцієнт поверхневого натягу, які сприяють руйнуванню парової плівки й переходу до бульбашкового режиму кипіння. Бульбашки пару, відриваючись від поверхні нагрівання, сприяють періодичному контакту води з поверхнею нагрівання. Середня частота відривання бульбашок пару складає f=62 1/с. Приблизно за таким же законом змінюється електричний опір на межі розділення вода-окалина, який наводить в індукційній котушці 6 перемінну ЕДС. Підсилювач 11 підсилює змінну ЕДС, а граничний пристрій 12 зрівнює вихідний сигнал підсилювача 11 з опорною напругою Еоп, і регулятор 13 збільшує відкривання дроселя З, підвищуючи тиск витікання води доти, поки вихідний сигнал підсилювача 11 не стане більше Еоп, тобто з'явиться бульбашковий режим кипіння. Приклад. Видалялася пічна окалина на стані 2000 Новоліпецького металургійного комбінату. Бул виготовлений дослідно-промисловий пристрій, який вміщував три колектори з соплами, розміщеними в поперечному напрямку заготовки. Пристрій розміщувався над рольгангом і підключався до функціонуючого на стані 2000 гідравлічного видалення окалини високого тиску 14МПа через регулюючу засувку, тиск на виході якої вимірювався манометром. Нагріті до температури 1100°С заготовки пропускалися через пристрій зі швидкістю 0,5м/с. За кризою кипіння спостерігали візуально по розжареним плямам, що з'являлись на поверхні заготовки. Було встановлено, що перехід від плівкового до бульбашкового режиму кипіння спостерігається при тиску витікання води Р=0,7МПа, що відповідає першій критичній точці теплового потоку gкр1=7,8МВТ/м2 (див. Фіг.2). Визначено також, що для видалення пічної окалини достатньо забезпечити тиск витікання Р=0,7МПа і витрачання води 200л/с при споживаній потужності 140кВт. Відзначено більш високу якість очищення в порівнянні з функціонуючими на стані 2000 гідравлічним збиванням окалини водою під високим тиском, споживча потужність якого складає 1700кВт. Застосування пропонованого способу дозволяє підвищити якість поверхні, що очищується, знизити витрати енергії на гідравлічне очищення, а також застосовувати для видалення окалини не дорогі і надійні в роботі насоси і гідроапаратуру низького тиску.