Устройство для поверхностной обработки проката

Устройство для поверхностной обработки проката

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (и) 1 ОО237 1 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05. 02. 81;--(21) 3245558/22-02

Р М К з с присоединением заявки Мо

С 21 D 1/02 (23) Приоритет—

Государственный комитет

СС.С P но делам изобретений и открытий

Опубликовано 070383. Бюллетень д 9

Дата опубликования описания 07.03.83 (53 ) УДК 6 21.. 78 4. .6(088.8) И.Г.Узлов, Ю.С.Чернобривенко, Г.П.Борисе

С.Л.Голосинский, В .В.Лисицкий, A.A.Ãoðáà

В.К.Лихов, В.С.ЕмченкО, M.H..Иамыкин, И.В.Яковлев и A.T.Ôèëèïïoâ (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Институт черной металлургии (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ

ПРО?(АТА

20

30

Изобретение относится к области прокатного производства, конкретнее к производству катанки и сортового про ката на проволочных и сортовых станах. Оно может быть использовано для ускоренного охлаждения проката и одновременного нанесения на его поверхность различных защитных покрытий как на существующих, так и на вновь сооружаемых проволочных и сортовых станах и в дальнейшем распространено на станы, выпускающие другие виды проката.

Известно устройство для ускорен ного охлаждения катанки, которое состоит из выполненных совместно охлаждающей и отсекающей форсунок 1 11.

Известно устройство для термообработки проката, содержащее секции, каждая из которых включает в себя рабочую камеру, форсунку, на входе которой выполнены дополнительные отверстия для подачи охладителя, оси которых направлены под углом против направления движения проката (23.

Такое устройство ликвидирует образование "воздушной подушки" путем исключения подсоса окружающего воздуха. Однако оно не позволяет интенсифицировать теплообменные процессы при обработке непосредственно в рабочей камере.

Известно устройство для термообработки проката, содержащее охлаждающую проводку с подводом хладагента по ходу проката, в которой выполнены отверстия для улучшения гидродинамических характеристик охлаждающей проводки (3) .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для поверхностной обработки проката, преимущественно для его ускоренного охлаждения, содержащее рабочую камеру, входную цилиндрическую проводку с ко- нической входной зоной, размещенную выходной частью в рабочей камере, которая имеет патрубок для подвода охладителя и перфорированный насадок для его отвода (43.

Недостатком прототипа является низкая эффективность поверхностной обработки проката, связанная с подсосом в устройство окружающего воздуха за счет эжекционного действия проката, движущегося с большой скоростью (30-70 м/с) и высокой скорости истечения обрабатыванхцей среды через сопло. Подсос воздуха происхо1002371 дит со стороны входа проката в устройство через вводную проводку цилиндро-конической формы и приводит к появлению "воздушной подушки" (прослойки) между металлом и обрабатывающей средой. Наличие "воздуш- 5 ной подушки" в устройстве приводит в свою очередь, к снижению эффективности обработки, получению неравномерной структуры металла и повышенному окалинообразованию. f0

Целью изобретения является повышение эффективности обработки за счет использования действия подсасываемого воздуха на диспергирование пограничного слоя обрабатывающей среды и интенсификация тепломассообменных процессов.

Для этого в устройстве для поверхностной обработки проката, преимущественно для его ускоренного охлаждения, содержащем рабочую камеру, вводную цилиндрическую проводку с ко. нической входной зоной, размещенную выходной частью в рабочей камере, которая имеет патрубок для подвода охлапителя и перфорированный насадок для его отвода, в стенке цилиндрической части проводки на расстоянии

4-8 калибров от выходного торца под углом 20-45 к продольной оси устройства выполнены отверстия, при этом отверстия расположены в зоне патрубка для подвода охладителя;

Такое решение позволяет использовать подсасываемый в устройство воздух для активизации поверхностной 35 обработки в рабочей камере путем соз. дания в пределах цилиндрической час- ти проводки аэрозольного водовоздушного потока, ликвидации в устройстве "воздушной подушки", разру- 40 шения пограничного с металлом слоя (пленки) и усиления турбулизации Обрабатывающей среды.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, продольный Разрез. 45

Устройство содержит вводную цилиндрическую проводку 1 с конической входной зоной, которая пропущена че— рез патрубок 2 для подвода обрабатывающей среды в .РабочУю камерУ 3. В стенке цилиндрической части проводки

1 выполнены сопловые отверстия 4, расположенные равномерно ro периметру.проводки в полости патрубка 2 и ориентированные в направлении движения проката под углом 20-45О к продольной оси устройства.

Сопловые отверстия могут быть выполнены цилиндрическими, сужающимися или расширяющимися с зависимости от энергопараметров и характеристики об-60 рабатывающей среды. Наружная поверх.ность выходной части проводки 1 выполнена конической и образует с вход.ным коническим участком рабочей камеры 3 сужающееся кольцевое сопло 5. 65

Площадь отверстий 4 должна находиться в пределах 0,1-0,2 площади кольцевого сопла 5. Рабочая камера 3 соединена патрубком 6 с перфорированным насадком 71 цилиндрической формы, предназначенным для отвода среды. Проводка 1 и насадок 7 выполнены съемными. Цилиндрическая проводка 1 соединена резьбой с патрубком 2, а насадок 7 посредством патрубка б соединен;с рабочей камерой 3. Резьбовые соедине- . ния зафиксированы и уплотнены контгайками 8 и 9.

Устройство работает следующим образом.

Горячий прокат после выхода из последней клети стана поступает с высокой скоростью в устройство через вводную проводку 1. Одновременно в устройство через патрубок 2 вводится обрабатывающая среда,. в качестве которой могут быть иойользованы охлаждающая вода, пар, растворы, сжатые газы, газожидкостная смесь и др . Обрабатывающая среда, например вода, под давлением от 5 до 25 ати (практически используемое давление на проволочных станах) подается в рабочую камеру 3 с высокой скоростью в направлении движения проката после истечения через кольцевое сопло 5.

В рабочей камере 3 происходит охлаждение проката путем скоростного воздействия потока обрабатывающей среды на его поверхность. После прохождения камеры 3 отработанная среда поступает через патрубок в перфорированный насадок 7, откуда удаляется. Из полости патрубка 2 часть охлаждающей среды под давлением поступает в сопловые отверстия 4 одновременно с подачей основного количест ва ее через кольцевое сопло 5. Часть охлаждающей среды через сопловые отверстия 4 под давлением поступает в полость проводки 1, в которой происходит. высокоскоростное смещение ее с подсасываамым воздухом, диспергирование жидкости на микрокапли, формирование Распыленного потока и истечение его через выходное отверстие проводки в рабочую камеру 3. Здесь . происходит форсированное охлаждение проката путем активного высокоско ростного взаимодействия двух потоков охладителя: центрального-газожидкостного и периферийного-жидкостного. Механизм охлаждения в этом случае следующий: сформированный центральный аэрозольный поток со скоростью 3050 м/с поступает в рабочую камеру 3, примыкая непосредственно к поверхности горячего проката в виде кольца равномерной толщины . При соприкосновении с нагретой поверхностью тон кодисперсные капли жидкости интенсивно испаряются и эффективно отбирают тепло. Испаряеьые частицы в

1002371

Формула изобретения йроцессе движения пронизывают равномерно кольцевой периферийный жидкостный поток, в результате чего слоевой жидкостный. поток становится газонасыщенным с режимом псевдокипения, в котором интенсивно протекают тепломассообменные процессы. Вблизи обрабатываемой псверхности за счет высокой степени турбулизации происходит разрушение ламинарного слоя и усиление непрерывного обмена @ежду частицами обрабатывающей среды, в результате .чего интенсифицируется поверхностный отвод тепла. Охлаждение ,испаряеиых частиц происходит в радиальном направлении камеры 3 и прак- 15 тически отпадает необходимость при.менения систем регенерации и рециркуляции жидкости. После прохождения рабочей камеры 3 отработанная среда поступает через натрубок 7, отку- 20 да удаляется.

Выполнение наклона отверстий 4 под углом 20-45 к продольной оси устройства, ориентированным в нап.равлении движения проката позволя- 25 ет создать оптимальные условия по . формированию однородного скоростного распыленного потока в полости проводки 1 и по его истечению в

:рабочую камеру 3 вследствие равно- -@ мерного охвата поверхности проката и проникновения потока на большую про тяженность по длине камеры 3.

Выполнение угла наклона отверстий

4 менее 20 ухудшает взаимодействие З5. .жидкости с воздухом в проводке 1, снижает степень диспергирования жидкости и приводит к наличию воздушной прослойки на входном участке рабочей камеры 3. 40

Выполнение угла наклона более 45 приводит к резкому соударению жидкостной струи с поверхностью проката, к снижению ее эжектирующего действия и нехватке подсасываемого воздуха на формирование.оптимального соотношения45 между жидкой и газовой фазами, а также к деформации центрального потока и потере его скоростного напора.

Сонловые отверстия 4 должны находиться на расстоянии 4-8 калибров 50 от выходного торца проводки 1..Выполнение отверстий на указанном расстоянии обеспечивает достаточную степень однородности гаэожидкостного потока. в процессе работы устройства, необхо-55димуюдля исключения "воздушной подушки" прослойки) в рабочей камере.

Приближение отверстий 4 к выходному торцу на расстоянии менее 4 калибров ухудшает перемешивание смешивае- щ мых фаз и снижает эффективность обработки эа счет уменьшения ее равномерности и скорости.

Удаление наклонных отверстий 4 от выходного торца проводки 1 на рассто-65 яние более 8 калибров приводит к активному испарительному процессу в пределах проводки, в результате чего часть пара покидает устройство через коническую часть проводки, а в рабочей камере. наблюдается неравномерность газонасыщения жидкостного потока по длине камеры 3 и образование в ней отдельных паровых:пузырей.по поверхности проката, что ухудшает тепломассообмен и в целом снижа:ет эффективность обработки.

Выполнение площади отверстий 4 в, пределах, равных 0;1-0,2 ппощади кольцевого сопла 5, обеспечивает при вышеуказанном давлении обрабатывающей среды расхоД, необходимый для . получения оптимального соотношения между жидкой и газовой фазами. Практически их оптимальное соотношение находится в пределах до 5-1 при Давлении жидкости 5-25 ати, скорости движения проката 30-70 м/с, сортаменте катанки б-8 мм и внутреннем диаметре проводки 12-15 мм.

Выполнение площади сопловых. отверстий 4 менее величины 0,1 затрудняет изготовление проводки 1.

Выполнение рассматриваемой площади более величины 0,2 ухудшает диспергирование жидкостного потока.

Изобретение позволит дополнительно повысить эффективность поверхностной обработки движущегося горячего проката путем использования .подсасываемого в устройство воздуха на интенсификацию процесса обработки в рабочей камере, что в свою очередь снизит окалинообразование и повысит однородность структуры обрабатываемого проката.

Внедрение изобретения предполагается осуществить на одном из современных проволочных станов, имеющим производительность до 500 тыс. тонн катанки в год.

Повышение равномерности структуры, уменьшение окалинообразования и сужение разброса механических свойств катанки, выпускаемой станом, уменьшит затраты на ее переработку в метиэном производстве и позволит получить экономический эффект до

200 тыс. руб. в год.

Устройство для поверхностной обработки, проката, преимущественно для его ускоренного охлаждения, содержащее рабочую камеру„вводную цилиндри. ческую проводку с конической входной зоной, размещенную выходной, частью в рабочей камере, которая имеет патрубок для подвода охладителя и перфорированный насадок для его отвода, 1 002371 йРрю&тыАмщоя

cp Д»

Составитель А. Денисова

Редактор О. Юркова Техред М.Тепер Корректор M. Коста

Заказ 1730/io Тираж 566 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K-35, Раушская.наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул . ПроектНая, 4 с о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью интенсификации тепломассообменних процессов, в стенке цилиндрической части проводки на расстоянии 48 калибров от выходного торца, под углом 20-45 к продольной осн устройства выполнены отверстия, при этом отверстия расцоложены в зоиЕ патрубка. для подвода охладителя.

Источники нформации, принятые во внимание при экспертизе

1 . Бочков Н.Г . и др . Освоение производства канатной катанки класса

BK - сталь, 1977, 9 11, с. 1026, рис. 1.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 279674, кл . С 21 D 1/00, 1970.

3. Авторское свидетельство СССР

М 269183, кл. С 21 0 1/02, 1970.

4. Прокатка и прокатное оборудование. Экспресс-информация. ВИНИТИ, 1971, 9 16, с. 6, рис. 3.