高温物体的冷却方法及其冷却装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了对高温状态的物体，在不润湿的情况下，在短时间内可将被冷却面均等冷却的方法和冷却装置。＄喷嘴喷雾水直接冷却时，使用有相对被冷却面开孔的喷嘴的管状的喷嘴头，该喷嘴头以喷嘴头的轴为中心旋转，将水喷雾，而且优选该喷嘴头的旋转角速度根据被冷却面的位置随时控制。根据被冷却面温度的随时变化控制喷雾水液滴直径。使喷雾水最大粒径的水滴在冷却面上的冲击速度超过该水滴的破坏冲击速度。在这种冷却方法中，高速的气体流体以鞘状包围喷雾体。设置使用上述方法的冷却用喷雾喷嘴和使用上述冷却方法的冷却装置。在该喷雾式喷嘴端部的外周，设有使气体以鞘状包围喷嘴的气体流体喷出孔。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高温物体的喷雾冷却方法。在钢铁厂的鱼雷形铁水罐车、转炉等的铁水、钢水抽取装置、设备补修时，这些装置、设备(下文称耐火材料的结构物件)内部的耐火材料必须冷却。在这种情况下，为了延长耐火材料的寿命和缩短工序，必须(1)保持冷却时和冷却后的耐火材料表面高度干燥状态(下文称为干冷却)，(2)短时间内冷却和(3)在耐火材料各处的均等冷却。以前公开的耐火材料结构物件的冷却方法有(1)直接喷水冷却法；(2)用空气冷却法及(3)在耐火材料结构物件的内部，吹入添加水滴的空气气流的冷却方法(特开昭61-159251号，供参考)。但是，在方法(1)中，冷却时耐火材料润湿和冷却不均等是不可避免的，耐火材料的寿命有问题，在方法(2)中，存在要求长时间冷却的问题。另外，在上述方法(3)中，(a)从中间罐的耐火材料的结构物件的外部向其内部吹入添加水滴的空气气流，耐火材料的被冷却面与水滴接触的准确率低，水滴的蒸发潜热不能有效地利用，因此冷却时间长，(b)水滴的移动路径靠空气的流动，因此均等冷却困难，(c)由于水滴润湿耐火材料，耐火材料的品质劣化，修补后干燥时有爆裂的危险。在钢铁厂中，有人工冷却钢板的工序，要求工业精度良好而快速的冷却。以前的喷雾冷却法不能满足上述的要求。本专利技术的目的是解决现有技术存在的问题，提供高温状态的物体在短时间内，可以不润湿而均等冷却被冷却面的冷却方法和冷却装置。本专利技术的第一种冷却高温物体的方法的特征是，在高温物体冷却时，从喷嘴喷出的喷雾水与被冷却面直接接触进行冷却，在冷却时，使用有相对被冷却而开孔的喷嘴的管状喷嘴头，该喷嘴头以喷嘴头的轴线为中心旋转喷出水喷雾。在这种冷却方法中，根据被冷却面的位置随时控制该喷嘴头的旋转角速度。本专利技术第二种冷却高温物体的方法的特征是，在高温物体冷却时，用喷嘴的喷雾水进行直接冷却，在冷却时，根据被冷却面温度随时间的变化控制喷嘴喷雾水液滴的直径。其中，在被冷面的温度为200℃以下进行冷却时，优选使用水滴的最大粒径为100μm以下或水滴的平均匀粒径为85μm以下的喷雾水。再者，用上述喷嘴的喷雾水进行直接冷却后，优选进行空气冷却。在高温物体冷却时，被冷却物体的温度大于200℃时，更优选水滴的最大粒径超过100μm或水滴的平均粒径超过85μm的喷雾水进行直接冷却，在被冷却面的温度大于50℃小于或等于200℃时，使用水滴的最大粒径为100μm以下或水滴的平均粒径为85μm以下的喷雾水进行直接冷却，在被冷面温度大于等于50℃时，进行空气冷却。上述的空冷却，优选使用送风机的强制空气冷却。本专利技术的第三种冷却高温物体的方法的特征是，使用喷嘴的喷雾水进行直接冷却，在冷却时，喷雾水最大粒径的水滴在被冷却面上的冲击速度超过该最大粒径水滴的破坏冲击速度。在本专利技术中，喷雾水中最大粒径的水滴在被冷却面上的冲击速度的垂直向量超过该最大粒径的水滴的破坏冲击速度。而且，在第三种方法的另一种方案中，在冷却时，在喷嘴喷雾水的喷出孔的外周部向喷出喷雾水的方向喷出空气，喷出的空气量是根据破坏水滴的水量密度和被冷却面的温度而定，所述的破坏水滴的水量密度是从喷嘴喷出的水滴粒子的粒径分布和水滴粒子在被冷却面上的冲击速度导出。本专利技术的第四种冷却高温物体的方法的特征是，在高温物体冷却时，使用喷嘴喷出的水进行直接冷却，在冷却时，在喷雾水喷出孔的外周部向喷雾水喷出的方向上，喷出空气。第四种方法中的一个方案是，在使用喷雾冷却的方法中，用高速的气体流体以鞘状包围该喷雾体。第五项专利技术是一种喷雾喷嘴其特征是，在喷雾喷嘴中，在喷雾式喷嘴端部的外周处，设置有与喷雾喷出方向相同方向的开孔的气体喷出孔。其中，该气体喷出孔与用于喷雾的气体配管独立的配管相通。本专利技术的第六个专利技术是提供了一种高温物体的冷却装置，其特征是，有相对被冷却面开孔的水喷雾喷嘴3的管状喷嘴头4和使该喷嘴头4以喷嘴头的轴线为中心旋转的喷嘴头的旋转装置10。在本专利技术中，更优选的是，有随时检测喷嘴头在旋转方向的角度位置的检测装置20和根据检测装置20的检测值随时控制喷嘴头4的角速度的控制装置21。在上述的冷却高温物体的装置中，所述的水喷雾喷嘴3是在空气-喷雾式喷嘴尖端外周设置与喷雾水喷出方向实质相同方向开孔的空气喷出口的喷嘴。下面，更详细地描述本专利技术。本专利技术可广泛地应用于钢铁厂中的鱼雷形铁水罐车、转炉、浇包、脱气槽、中间罐、加热炉、热风炉等耐火材料结构物件的耐火材料的冷却，也可以应用于除此之外的耐火材料结构物件的冷却。还可以用于钢坯和钢板的冷却。一般来说，可以用于相当大的物体的冷却。下面以被冷却体是耐火材料结构物件为主的情况进行说明。本专利技术者为解决上述现有技术的问题，进行深入地研究的结果，开发出了下面的(1)-(7)的新技术，完成了本专利技术。(1)耐火材料结构物件冷却时，使用喷嘴喷雾水进行直接冷却，在这种冷却时，使用安装喷嘴的旋转式喷嘴头，使喷雾水直接冲击被冷却表面，将被冷却表面全部均等冷却(第一专利技术)。而且，根据喷雾水冲击被冷却表面的位置随时地控制该喷嘴头旋转的角速度，使被冷却面均等地冷却。(2)耐火材料冷却时，用喷嘴的喷雾水进行直接冷却，冷却时，根据冷却面温度随时间的变化，控制喷雾水的液滴直径，借此进行耐火材料不润湿的冷却(第二专利技术)。上述第二专利技术的优选的实施方案，可以列举被冷却面的温度在200℃以下冷却时，用水滴的最大粒径为100μm或水滴的平均粒径为85μm以下的喷雾水冷却的方法。在上述第二专利技术及其优选的方案中，用上述喷嘴的喷雾水进行直冷却后，优选用送风机进行空气冷却，借此能够进行耐火物体的完全干冷却。(3)在上述第二专利技术的优选方案中，耐火材料冷却时，被冷却面的温度超过200℃时，用水滴最大粒径超过100μm或水滴的平均粒径超过85μm的喷雾水进行直接冷却，被冷却面的温度在200℃以下50℃以上时，用水滴最大粒径在100μm或水滴的平均粒径在85μm以下的喷雾水直接冷却，被冷却面的温度在50℃以下时，优选用送风机进行空气冷却，进行耐火物体完全的干冷却。在上述第二专利技术的优选方案中，规定水滴粒径的最大粒径或平均粒径的理由是水滴最大粒径为100μm的喷雾水对应水滴的平均粒径为85μm。(4)耐火材料冷却时，用喷嘴喷雾水进行直接冷却，在这种冷却时，使在被冷却面上喷雾水的最大粒径水滴的冲击速度超过该最大粒径的水滴的破坏速度，借此促进水的蒸发，水的蒸发潜热被有效地利用，完成了耐火材料的短时间冷却和干冷却(第三专利技术)。(5)在上述的第三专利技术中，在这种冷却时，根据从喷嘴喷雾的水滴粒子的粒径分布和在被冷却面上水滴粒子的冲击速度导出破坏水滴的水量密度，而根据破坏水滴的水量密度和被冷却面的温度确定在喷雾水喷出方向上，由喷嘴的喷雾水喷出孔的外周部喷出的空气流量，借此保持被冷却面附近的蒸气分压低于饱和蒸气压，完成耐火材料短时间冷却和干冷却。(6)在耐火材料冷却时，进行喷嘴喷雾水的直接冷却，在这种冷却时，在与从喷雾水喷出孔的外周部以与喷雾水喷出方向基本上相同的方向喷出空气。总而言之在喷雾冷却中，可以采取用高速的气体以鞘状包围喷雾体并接触被冷却面的方法。在这个方法中，也可以应用水-空气以外的液体-气体。根据这个方法，提高气流中喷雾水滴移动速度，就促进被冷却面上喷雾水水滴的破坏，完成有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温物体的冷却方法，其特征在于：冷却高温物体时，通过从喷嘴喷出的喷雾水进行直接冷却，在冷却时，以喷嘴头的轴线为中心旋转相对于被冷却面开孔的喷嘴，将水喷雾。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：原一晃，中川二彦，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]