Окалина. Виды и строение

На кафедре  МОЗЧМ разработана методика определения  основных параметров устройств для  гидравлического удаления окалины  с поверхности проката, которая  учитывает характеристики окалины, режимы прокатки, геометрические размеры  проката, параметры форсунок. 
На рисунке 12 приведена схема стационарного устройства для гидравлического удаления окалины. 
Данная методика базируется на использовании понятия удельной энергии удаления окалины струями жидкости. 

 

Рисунок 12 - Схема стационарного устройства для гидравлического удаления окалины

 
 
 
В общем случае энергия струи  жидкости, затрачиваемая на удаление окалины, Е определяется как

 
E = p*V*τ , (1)

Е=2*10^6*0.0025*5=25кДж 
 
где р – давление, создаваемое жидкостью на обрабатываемой поверхности;

V –  объемный расход жидкости;

τ –  время действия энергии.

Энергия, приходящаяся на единицу обрабатываемой поверхности, (удельная энергия удаления окалины) е:

 
e = E/s = p*V*τ / (B*T), (2)

 
e=25000/0,113=2,8 кДЖ

 
где S – площадь, обрабатываемой поверхности;

В –  ширина пятна контакта струи на обрабатываемой поверхности;

 
B=Bs/n=0,38/13=0,029 м

 
Т – глубина пятна контакта струи  на обрабатываемой поверхности.

 
Давление струи жидкости на обрабатываемую поверхность:

 
p = F / S, (3)

 
 
Откуда F будет равно:

 
F=p*s=2*10^6*0,38=760 кН 

 
где F – сила, создаваемая струей жидкости на обрабатываемой поверхности.

Тогда, после подстановки (3) зависимость (2) принимает вид:

 
e = F*V*τ / (B*T)^2. (4)

 
Время τ, за которое участку обрабатываемой поверхности площадью S сообщается удельная энергия е для удаления окалины, можно выразить так

 
τ = T / (v*cosθ), (5)

 
ν=T/(τ*cosθ)=0,12/(5*cos30°)=0,02 рад/с 

 
где v – скорость движения проката;

τ –  угол разворота сопла форсунки относительно продольной оси сечения сопла.

Тогда, выражение (4):

 
e = F*V / (B^2*T*v*cosθ)^2. (6)

 
С учетом геометрических соотношений  между высотой установки Н  нижнего края форсунки до обрабатываемой поверхности, углом наклона струи жидкости (форсунки) γ к поверхности обрабатываемого проката, углами раскрытия струи жидкости в продольном (α) и поперечном (β) направлении сечения этой струи и шириной (В) и глубиной (Т) пятна контакта струи на обрабатываемой поверхности выражение (6) принимает вид:

 
e = F*V*cos^3γ / (8*H^3*v*tg(α/2)*tg(β/2)*cosθ). (7)

 
Следует отметить, что сила, создаваемая  струей жидкости на обрабатываемой поверхности, зависит от давления и объемного  расхода жидкости, высоты установки  форсунок, геометрических параметров сопла, т.е. F = f(p, V, H, α, β). Тогда, как видно из выражения (6), удельная энергия удаления окалины, создаваемая струей жидкости, определяется давлением и объемным расходом жидкости, скоростью движения проката, высотой установки и углом наклона форсунок над поверхностью проката, а также углами раскрытия струи жидкости.

Таким образом, при известных характеристиках  сопел определение высоты их установки  над поверхностью проката необходимо выполнять по критерию обеспечения  необходимой удельной энергии удаления окалины, создаваемой струями жидкости:

 
H = (cosγ) / 2 * sqrt(F*V/(e*v*tg(α/2)*tg(β/2)*cosθ)). (8)

 
Н=(cos30°)/2*sqrt(760000*0,0025/(2800*0,0025*tg(60°/2)*tg(7°/2)*cos30°))=0,0045 м

 
Количество форсунок (струй жидкости) n, необходимых для удаления окалины с поверхности проката шириной Вз, определяется из соотношения (рис.1)

 
Вз ≤ (C-O)*(n-1) +С или Вз ≤ (B*cosθ)*(n-1)+B*cosθ,

 
тогда 
 
n ≥ (Вз - O) / (B*cosθ-O), (9)

n=(0,38-0,0023)/0,023=16,42 
 
где О – перекрытие пятен контакта факелов жидкости на обрабатываемой поверхности, которое по данным [1, 2] можно принимать равным

 
O = (0.08...0.11)*B. (10)

O=0,08*0,029=0,0023м=2,3 мм 

 
Расстояние между двумя соседними  форсунками (шаг форсунок) равно:

A = B*cosθ-O. (11)

 
А=0,029*cos30°-0,0023=0,023м=23мм

 

Выводы

 
 
В курсовой работе рассмотрена установка  для удаления окалины с поверхности  слитка.

В первой главе рассмотрены общие сведения об окалине, ее виды и свойства. Приведено  описание конструкции агрегата гидросбива окалины, а также принцип его  работы.

Во второй главе были проведены расчеты по определение геометрических размеров коллектора агрегата гидросбива окалины.

 

Список  литературы

 
 
1. Михеев В.А., Павлов А.М. Гидросбив  окалины в прокатных цехах.  – М.: Металлургия, 1964. – 107 с. 

2. Оптимизация  сопел для гидросбива окалины на широкополосном стане горячей прокатки / Беккер Э.-У., Биркемайер Г., Дегнер М. И др. // Металлургический завод и технология. – 2000. – С.74.-78.

3. Фрик  Ю. Оптимизация расположения форсунок  в устройствах гидромеханического  удаления окалины // Сталь. – №11.–2003. С.69-73.

4. Silk N.J. The impact energy primary descaling // Steel Times.–1999.–  №5.–P.184-185.

5. Определение  основных параметров устройств  для гидравлического удаления  окалины / Руденко В.И., Суков Г.С., Руденко Р.В. и др. // Металлургическая и горнорудная промышленность.–2004.–№4.–С.28-30.