本发明涉及反喷优化方法，具体涉及一种热轧层流反喷优化方法。
背景技术：
传统侧喷设备安装配置时，一般仅仅大体实现反喷效果，没有系统地对反喷喷嘴喷射角度做全面分析，也就是缺乏一种合理的反喷优化方法。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种热轧层流反喷优化方法，提高反喷吹扫力度的措施是提高水流的水平速度，同时还要使水流完全覆盖整个辊面宽度，本发明通过建立反喷速度模型和覆盖模型，实现了一种优化反喷喷射角度和旋转角度的方法，可对反喷参数进行最优设计或改进已有反喷参数。
一种热轧层流反喷优化方法，包括以下步骤：
a、给定热轧层流反喷基本参数；
b、建立热轧层流反喷速度模型；
c、建立热轧层流反喷覆盖模型；
d、利用热轧层流反喷速度模型和反喷覆盖模型分析，确定反喷最优喷射角度和旋转角度。
建立热轧层流反喷速度模型，具体包括：
设反喷喷嘴初始速度为v0，水平分速度为vx0，竖直分速度为vy0，喷嘴与辊道垂线的夹角为θ，集管距离辊面高度为h，喷嘴下端距离辊面的距离为h。
喷出的水流在空气中运动时，除受到重力外，还受到空气的阻力，空气的阻力与水流的运动速度有关系，精确计算比较复杂，为简化计算，将空气的阻力等效为一个常数，空气阻力引起的加速度计为a。
通过理论推到可以得到得vx和θ之间的关系，即热轧层流反喷速度模型：
建立热轧层流反喷覆盖模型，具体包括：
设相邻喷嘴距离为w0，喷嘴散射角为α，喷嘴旋转角度为β，忽略空气阻力(空气阻力带来的影响可通过增加重合度来补偿)，则喷嘴的水柱长度为
l＝h/cosθ
单个喷嘴在宽度方向上覆盖的长度为
w＝2ltan(α/2)cosβ＝2htan(α/2)cosβ/cosθ
重合度为
为了能够封锁住表面带水，必须使反喷相邻喷嘴在带材宽度方向上投影的重合度大于0。
本发明具有以下有益效果：本发明的一种热轧层流反喷优化方法，提高反喷吹扫力度的措施是提高水流的水平速度，同时还要使水流完全覆盖整个辊面宽度，本发明通过建立反喷速度模型和覆盖模型，实现了一种优化反喷喷射角度和旋转角度的方法，可对反喷参数进行最优设计或改进已有反喷参数。
附图说明
图1为反喷装置示意图；
图2为喷嘴角度与反喷水平速度的关系曲线；
图3为重合度与喷嘴旋转角度的关系曲线。
具体实施方式
一种热轧层流反喷优化方法，包括以下步骤：
a、给定热轧层流反喷基本参数；
b、建立热轧层流反喷速度模型；
c、建立热轧层流反喷覆盖模型；
d、利用热轧层流反喷速度模型和反喷覆盖模型分析，确定反喷最优喷射角度和旋转角度。
建立热轧层流反喷速度模型，具体包括：
设反喷喷嘴初始速度为v0，水平分速度为vx0，竖直分速度为vy0，喷嘴与辊道垂线的夹角为θ，集管距离辊面高度为h，喷嘴下端距离辊面的距离为h。
喷出的水流在空气中运动时，除受到重力外，还受到空气的阻力，空气的阻力与水流的运动速度有关系，精确计算比较复杂，为简化计算，将空气的阻力等效为一个常数，空气阻力引起的加速度计为a。
通过理论推到可以得到得vx和θ之间的关系，即热轧层流反喷速度模型：
建立热轧层流反喷覆盖模型，具体包括：
设相邻喷嘴距离为w0，喷嘴散射角为α，喷嘴旋转角度为β，忽略空气阻力(空气阻力带来的影响可通过增加重合度来补偿)，则喷嘴的水柱长度为
l＝h/cosθ
单个喷嘴在宽度方向上覆盖的长度为
w＝2ltan(α/2)cosβ＝2htan(α/2)cosβ/cosθ
重合度为
为了能够封锁住表面带水，必须使反喷相邻喷嘴在带材宽度方向上投影的重合度大于0。
1、反喷速度模型建立
如图1所示的反喷装置示意图，喷嘴初始速度为v0，水平分速度为vx0，竖直分速度为vy0，喷嘴与辊道垂线的夹角为θ，集管距离辊面高度为h，喷嘴下端距离辊面的距离为h。
喷出的水流在空气中运动时，除受到重力外，还受到空气的阻力，空气的阻力与水流的运动速度有关系，精确计算比较复杂，为简化计算，将空气的阻力等效为一个常数，空气阻力引起的加速度计为a。
根据速度分解关系，有
vx0＝v0sinθ(1)
vy0＝v0cosθ(2)
取水流单位质量m进行分析，根据能量关系，有
其中g——重力加速度
vy——水流达到辊面时的竖直分速度
由此可以得到
水流喷出到达辊面的时间为
t＝(vy-vy0)/(g-acosθ)(4)
水流到达辊面的水平速度为
vx＝vx0-tasinθ(5)
根据式(1)～式(5)，可以得到
对式(6)进行分析，可求得vx和θ之间的关系。
2、反喷覆盖模型建立
为了能够封锁住表面带水，必须使反喷相邻喷嘴在带材宽度方向上投影的重合度大于0。
设相邻喷嘴距离为w0，喷嘴散射角为α，喷嘴旋转角度为β，忽略空气阻力(空气阻力带来的影响可通过增加重合度来补偿)，则喷嘴的水柱长度为
l＝h/cosθ
单个喷嘴在宽度方向上覆盖的长度为
w＝2ltan(α/2)cosβ＝2htan(α/2)cosβ/cosθ
重合度为
实施例1
根据某热轧层流参数，反喷总集管距离辊面高度约为1650mm，喷嘴长度约为310mm，喷嘴间距约为250mm，喷嘴与竖直线之间的夹角约为22°。喷嘴散射角为30°，旋转角度为15°。以喷嘴出口速度为5m/s，空气阻力加速度0.1g为例，计算了喷嘴角度与反喷水平速度的关系(如图2)，可以看到随喷嘴角度的变化，水平速度存在一个最大值，最大值处的喷嘴角度即为最优的角度。
在散射角为30°的条件下，计算了喷嘴角度分别为30°、45°、60°时，重合度与喷嘴旋转角度的关系(如图3)，从下图可以发现，喷嘴角度越大、旋转角度越小，喷嘴覆盖重合度越大。重合度为负表示喷嘴没有完全带钢宽度、还有缝隙；重合度为正表示喷嘴覆盖区域有交叉，具有一定的裕量；重合度为0表示两者的临界状态。考虑到各种工况条件的干扰，暂将0.5定为重合度的下限，以此判断喷嘴角度在15～60°之间时，旋转角度只要小于60°即可满足覆盖条件。目前喷嘴旋转角度15°，满足覆盖条件。