Термист Термомеханическое упрочнение арматурного проката технология, средства, разработка

Линия ускоренного охлаждения для арматурного проката диаметром 8 - 16 мм

Гунькин И.А.

В работе последовательно показана разработка параметров для проектирования линии ускоренного охлаждения, предназначенной для термомеханического упрочнения арматурного проката класса А500С диаметром 8, 10, 12, 14 и 16 мм.

<<< Оглавление <<<

Исходные данные

Диаметры и скорости прокатки приведены в Таблице 1. Температура конца прокатки - 1070 ºC, температура самоотпуска - 540 ºC.

Будем считать, что максимально возможное давление охлаждающей воды в коллекторе перед форсункой составляет 10 кг/см². Требования к относительным скоростям потока приведены в Таблице 1. Максимально допустимую температуру разогрева воды примем равной 40 ºC.

Определяем длину зоны активного охлаждения

Рис. 1. Охлаждение раската в камере проходного типа

Методика расчета длины зоны активного охлаждения (ЗАО) при термомеханическом упрочнении изложена в разделе "Длина ЛУО" работы "Методика расчета линии ускоренного охлаждения". Воспользуемся функцией L_SAO_cylinder_1:
>> d = [8 10 12 14 16];
>> v_pr_min=[14.5 13.5 13.4 11.8 10.2];
>> v_pr_max=[15.5 14.5 14.4 12.4 11.2];
>> L_SAO_cylinder_1(1070, 540, d, v_pr_min)
ans =
4.2540 6.1885 8.8454 10.6020 11.9699
>> L_SAO_cylinder_1(1070, 540, d, v_pr_max)
ans =
4.5474 6.6469 9.5055 11.1411 13.1434

Представим вычисленные длины ЗАО в виде L_ср ± ΔL (Таблица 2).

Минимальный расход воды

Минимальный расход воды при допустимом разогреве в 40 °C и максимальной скорости прокатки определяем с использованием функции Q_min:
 Q_min(1070, 540, d, v_pr_max, 40)
ans =
14.1310 20.6551 29.5383 34.6209 40.8431

Результаты расчета представлены в Таблице 3.

Первое определение диаметров камер

Из общих соображений задаемся относительными скоростями потока в диапазоне от 3 до 5 м/с (Таблица 4)

Подход к определению диаметров камер охлаждения разносторонний. Необходимо обеспечить прохождение нужного (минимального) расхода воды и определенную относительную скорость. При этом прохождение воды в камере ускоренного охлаждения необходимо обеспечить за счет определенного давления воды в коллекторе перед форсункой.

На данном этапе мы рассмотрим диаметры камер охлаждения с точки зрения оптимальности использования воды. Т.е. определим такие минимальные диаметры камер, при которых поток, движущийся с заданной относительной скоростью обеспечивает требуемы Таблицей 3 расход. Пока будем рассматривать процесс термомеханического упрочнения в одной секции ускоренного охлаждения. Ход определения диаметров камер охлаждения по расходам воды показан в Таблице 4.

Относительными скоростями потока v_отн для каждого диаметра мы задались априори.

Скорость потока v_пот обеспечивает относительную скорость потока v_отн при существующей скорости прокатки v_пр:
v_пот = v_пр + v_отн.

Требуемое сечение потока в камере охлаждения S_пот определяем исходя из требуемого расхода воды Q_min и скорости потока v_пот:
S_пот = Q_min / v_пот.
Примечание: следует внимательно преобразовать размерности, так как расход воды дается в [л/с] или [м³/час], скорость потока в [м/с], а площадь сечения потока определяется в [мм²].

Общая площадь поперечного сечения камеры S_кам определяется как сумма площади сечения потока S_пот и площади поперечного сечения раската S_пр:
S_ко = S_пот + S_пр.

Диаметр камеры охлаждения d_ко определяем по общей площади поперечного сечения камеры: S_ко:
d_ко = √4∙Sко/π.

Результаты вычислений представлены в Таблице 4.

Произведем подбор диаметров камер охлаждения с использованием предлагаемого ряда применяемых труб.

Давления для ЛУО с одной камерой

Определим давление воды в коллекторе перед форсункой при использовании схемы с одной секцией (см. рис. 1). Теоретические основы расчета давления воды в камере перед форсункой изложены в задаче "Давление воды перед форсункой". На основании этой методики разработана функция P_forsun:

function [P_in, v_otn, Q] = ...
P_forsun(d_pr, v_pr, L_k, d_k, v_otn_min, Q_min)
% Определяет давление воды перед форсункой P_in [кгс/см2], относительную
% скорость потока v_otn [м/с] и расход воды Q [л/с] при диаметре проката
% d_pr [мм], скорости прокатки v_pr [м/с], длине и диаметре камеры
% охлаждения L_k [м] и d_k [мм].
% Необходимо создать относительную скорость движения потока v_otn_min [м/с]
% и обеспечить прохождение требуемого количества воды Q_min [л/с] при
% настройке форсунки на полное заполнение.
>>> см. далее >>>

Исходные данные для расчета приведены в Таблице 6.
>> d_pr = [8 10 12 14 16];
>> v_pr = [15.5 14.5 14.4 12.4 11.2];
>> L_k = [4.6 6.6 9.6 11.1 13.1];
>> d_k = [32 40 48 58 64];
>> v_otn = [5.0 4.5 4.0 3.5 3.0];
>> Q_min = [14.1 20.7 29.6 34.6 40.8];
>> [P_in, v_otn, Q] = P_forsun(d_pr, v_pr, L_k, d_k, v_otn, Q_min)
P_in = 7.9025 7.4851 8.0533 5.7918 4.8710
v_otn = 5.0000 4.5000 4.0000 3.5000 3.0000
Q = 15.4566 22.3838 31.2149 39.5614 42.8262
Результаты расчетов приведены в Таблице 6.

Требования к давлению воды во всех случаях не превышают принятого нами максимально установленного уровня в 10 кгс/см². Во всех случаях для обеспечения установленных относительных скоростей потока будет происходить некоторый (на 5 ÷ 15 %) перерасход воды. Это происходит из-за того, что мы при переходе от расчетных диаметров к фактическим диаметрам труб каждый раз уходили на фактические диаметры, превышающие расчетные.

<<< Оглавление <<<   >>> Читать дальше >>>

К началу страницы

Web-сайт “Термист” (termist.com)
Термомеханическое упрочнение арматурного проката

Отсутствие ссылки на использованный материал является нарушением заповеди "Не укради"

Редактор сайта: Гунькин И.А. (termist.com@gmail.com)