[发明专利]高温物体的冷却方法及其冷却装置

说明书

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。在本发明中，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。

本发明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。

第五项发明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。

本发明的第六个发明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。在本发明中，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，更详细地描述本发明。