Файл: Совершенствование теплового процесса листовой прокатки..pdf

личном усилии прижатия валков, Мн (Т): 1 — 0; 2 — 0,56 (56); 3 — 1,68 (168); 4 — 2,68 (268); 5 — 3,66 (366); в — зависимость усилия дрессировки, отнесенного к единице ширины полосы, от толщины полосы при различных обжатиях

84

Важное значение для расчета теплового баланса имеет правиль­

тров пока отсутствует; поэтому следует использовать эксперимен­ тальные данные действующих станов.

На рис. 20 приведены экспериментальные кривые, относящиеся к современным дрессировочным станам 1700 конструкции Уралмашзавода, действующим в цехах холодной прокатки Череповецкого и Ждановского металлургических заводов.

Эти кривые были аппроксимированы полиномами с помощью ЭВМ

циентов теплоотдачи, определяющих интенсивность теплообмена вал­ ков и полосы в процессе прокатки или дрессировки.

86

Контактный теплообмен на тонколистовых станах в соответствии

коэффициентов, зависит правильность определения параметров си­ стемы охлаждения стана, системы профилирования его валков и управления тепловым режимом.

В связи с разработкой методов автоматической стабилизации теплового профиля валков современных станов особенно важно знать не только реальные значения коэффициентов теплообмена, но и важнейшие факторы, определяющие их изменение во время работы стана.

Достоверные данные о коэффициентах теплообмена и методике их расчета для тонколистовых станов в литературе по прокатному производству ранее отсутствовали.

Рядом исследований, относящихся к области теоретической теплотехники и прикладных наук, установлено [19—21], что вели­ чина коэффициентов теплоотдачи в значительной степени зависит от конкретных условий теплообмена: температуры, взаимного рас­ положения и перемещения тел, принимающих и передающих тепло, циркуляции среды, силовых факторов и т. д.

Этим объясняется большой диапазон значений коэффициентов теплоотдачи, приводимых в теплофизических справочниках. Так, на­ пример, по данным М. А. Михеева [19], коэффициенты теплоотдачи от металла к охлаждающей жидкости изменяются в пределах 232—

Производить тепловой расчет стана при таком широком диапазоне значений указанных коэффициентов не представлялось возможным. • Для получения достоверных данных о коэффициентах теплоот­ дачи и факторах, влияющих на их величину при прокатке и дресси­ ровке, авторы провели широкий комплекс теоретических и экспери­ ментальных исследований как на специальном стенде в лаборатор­ ных условиях, так и непосредственно на действующих промышлен­

ных станах ряда металлургических заводов [39—42].

2. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И КРИТЕРИИ,

ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ИНТЕНСИВНОСТЬ КОНВЕКТИВНОГО ТЕПЛООБМЕНА ВАЛКОВ

Внастоящее время используются следующие методы охлаждения

инагрева валков листовых станов:

а) водой или эмульсией, подаваемой из брызгальных коллек­ торов;

1 Радиационный теплообмен полосы (при горячей прокатке) в данной работе не рассматривается.

87

б) сжатым воздухом, подаваемым раздельно на края и середину бочки валка;

в) распыленной водой, подаваемой через специальные инжек­ торные форсунки;

г) паром или нагретым газом, поступающим через инжекторные сопла или горелки вместе с засасываемым воздухом;

д) воздухом от вентилятора высокого давления, насыщаемым паром, и др.

Наибольшее распространение при охлаждении валков получил метод подачи жидкости через брызгальные коллекторы по схеме, представленной на рис. 45. Применение этого способа охлаждения объясняется тем, что использование брызгальных коллекторов прак­

сопел значительное количество его теряется в окружающую среду. Это приводит к перерасходу энергии на привод насосов и затрудняет работу обслуживающего персонала.

Теплофизические процессы при струйном охлаждении валков отличаются большой сложностью.

При конвективном теплообмене между средой, имеющей темпе­

верхности нагретого твердого тела порождается архимедовыми си­ лами, интенсивность теплообмена определяется соотношением архи­ медовой силы, увлекающей жидкость, и силы вязкого трения, пре­ пятствующей движению. Отношение этих сил в безразмерном виде дается критерием Грасгофа:

где g — ускорение силы тяжести;

Р— коэффициент объемного расширения жидкости при на­ греве;

ности тела порождается действием внешних сил (перепадов давле­ ния), интенсивность теплообмена определяется соотношением сил

* Под жидкостью здесь и ниже подразумеваются вода, эмульсия, газ, пар, сжатый воздух и т. д.

88

инерции и вязкости. Отношение этих сил в безразмерном виде назы­ вается критерием Рейнольдса:

для жидкостей критерий Прандтля изменяется с изменением тем­ пературы от 0 до 100° С примерно на порядок и является табличной величиной.

В общем случае стационарного теплообмена, когда тепловой поток не меняется во времени, коэффициент теплообмена есть функ­

Задачей теории подобия является определение критериального уравнения (136) при различных случаях конвективного теплообмена. Для отыскания конкретного выражения функции (136) обычно используют эксперимент.

Рассмотрим физические процессы, протекающие при различных видах конвективного теплообмена листопрокатных валков.

Пленочное охлаждение

При движении охлаждающей жидкости в виде пленки, распреде­ ленной по твердой поверхности, тепло отводится от этой поверхности при ламинарном течении за счет теплопроводности жидкости (рис. 22). Интенсивность теплообмена возрастает с увеличением градиента

89