Термист Термомеханическое упрочнение арматурного проката технология, средства, разработка

Линия ускоренного охлаждения для арматурного проката диаметром 8 - 28 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 - 28 мм.

<<< Оглавление <<<

Исходные данные

Диаметры и скорости прокатки приведены в Таблице 1. Температура конца прокатки - 1000 ºC, температура самоотпуска - 520 ºC.

Будем считать, что максимально возможное давление охлаждающей воды в коллекторе перед форсункой составляет 13 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 18 20 22 25 28];
>> v_pr=[14.0 12.5 10.5 9.0 8.0 11.0 8.5 9.5 7.5 5.5];
>> L_SAO_cylinder_1(1000, 520, d, v_pr)
ans =
3.9864 5.5614 6.7271 7.8482 9.1118 15.8566 15.1270 20.4570 20.8552 19.1846

Минимальный расход воды

Минимальный расход воды при допустимом разогреве в 40 °C и принятой скорости прокатки определяем с использованием функции Q_min:
 Q_min(1000, 520, d, v_pr, 40)
ans = 11.7579 16.4033 19.8414 23.1484 26.8752 46.7691 44.6170 60.3379 61.5124 56.5849

Результаты расчета представлены в Таблице 3.

Первое определение диаметров камер

Из общих соображений задаемся относительными скоростями потока в диапазоне от 2.5 до 5.0 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 предполагаемого ряда применяемых труб:

Увы... Но уже четыре типа 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 18 20 22 25 28];
>> v_pr = [14.0 12.5 10.5 9.0 8.0 11.0 8.5 9.5 7.5 5.5];
>> L_k = [4.0 5.6 6.7 7.8 9.1 15.9 15.1 20.5 20.9 19.2];
>> d_k = [28 32 32 58 58 64 64 64 64 64];
>> v_otn = [5.0 4.5 4.0 3.5 3.5 3.0 3.0 3.0 2.5 2.5];
>> Q_min = [11.8 16.4 19.8 23.1 26.9 46.8 44.6 60.3 61.5 56.6];
>> [P_in, v_otn, Q] = P_forsun(d_pr, v_pr, L_k, d_k, v_otn, Q_min)
P_in = 8.7185 13.3227 32.6790 2.8301 2.7763 7.5168 7.8301 22.5099 31.9751 33.5526
v_otn = 6.8670 10.0986 18.1479 3.5000 3.5000 4.7974 6.8643 11.7559 15.0596 16.2589
Q = 11.8000 16.4000 19.8000 31.1018 28.0717 46.8000 44.6000 60.3000 61.5000 56.6000
Результаты расчетов приведены в Таблице 6.

Для арматурного проката диаметром 12 мм при использовании одной камеры охлаждения из трубы 48×8 необходимо создать давление перед форсункой в 33 кгс/см². В то же время для проката диаметром 14 и 16 мм расчетное давление получили в 3 кгс/см². Это не есть плохо, но смотрится как-то не очень красиво. Поэтому попробуем диаметр камеры для № 12 увеличить, а для №№ 14, 16 - уменьшить.

Схему охлаждения для №№ 22 - 38 пока не трогаем.

>> d_pr = [12 14 16];
>> v_pr = [10.5 9.0 8.0];
>> L_k = [6.7 7.8 9.1];
>> d_k = [40 40 40];
>> v_otn = [4.0 3.5 3.5];
>> Q_min = [19.8 23.1 26.9];
>> [P_in, v_otn, Q] = P_forsun(d_pr, v_pr, L_k, d_k, v_otn, Q_min)
P_in = 7.1530 14.7558 30.9090
v_otn = 6.8147 11.9486 17.4837
Q = 19.8000 23.1000 26.9000

Получаем для арматурного проката диаметром 12 мм при использовании камеры из трубы 60×10 требование к давлению 7 кгс/см², что соответствует начальным требованиям. А для проката диаметром 14 и 16 мм при использовании такой трубы необходимо давление в 15 и 31 кгс/см² соответственно. Это уже будет многовато. Поэтому возвращаемся к трубе 70×6.

Таким образом, мы можем организовать термомеханическое упрочнение арматурного проката до класса А500С с использованием одной секции охлаждения для диаметров 8 - 16 мм (прокатка с разделением) и для диаметров 18 и 20 мм без разделения.

Отметим, что "Длина камеры охлаждения", это непосредственно для на охлаждающих труб. Поэтому сама линия должна быть несколько длинней. Добавляем 1 м для форсунки, 3 м для отсечки и оставим хотя бы 3 м запаса. То есть для охлаждения в одну нитку арматурного проката диаметром 18 мм нужен блок длиной порядка 23 м. Для правой стороны это не получится, поскольку расстояние до ножниц составляет 17 - 17.5 м.

Похоже, что по правой стороне можно работать только до № 16, и только с разделением. Или до № 18, но тоже с разделением (нужно считать).

"Расход воды", это теоретический расход воды только на одну нитку.

<<< 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)