СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ОКАЛИНЫ С ГОРЯЧЕКАТАНОЙ ПОЛОСЫ Российский патент 2006 года по МПК B21B45/08 

Изобретение относится к производству листового проката, конструктивно связанному с прокатным станом, и может быть использовано для удаления окалины с горячекатаной полосы в процессе прокатки.

Известен способ удаления окалины по а.с. СССР №392999, кл. В 21 В 45/08, от 12.12.1973, включающий подачу струи охладителя через сопла в поперечном направлении к движущейся полосе и создание зоны локализации струи по ширине последней.

Недостатком известного технического решения является низкая эффективность удаления окалины с поверхности горячекатаной полосы. Это обусловлено тем, что образующаяся паровая прослойка, которая возникает при испарении охладителя, контактирующего с горячим металлом, уменьшает интенсивность теплоотдачи в зоне локализации струи, а вместе с ним и интенсивность отделения окалины с поверхности полосы.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату, по мнению заявителя, является способ удаления окалины с горячекатаной полосы, включающий подачу струи охладителя через сопла в поперечном направлении к движущейся полосе и создание зоны локализации струи по ширине последней, причем подачу струи охладителя через сопла в зону локализации ведут со смещением от ее середины в поперечном сечении в направлении, противоположном направлению прокатки. (Патент России №2197350, кл. В 21 В 45/08, 10.07.2001.)

Повышение степени турбулизации в зоне локализации струи интенсифицирует процесс теплоотвода в ней за счет разрушения образующейся паровой прослойки и достижения максимальных теплоотдачи и скорости охлаждения окалины. При этом достигается возможность такого технического результата, как повышение качества горячекатаного проката за счет снижения количества отбракованного металла, в том числе с дефектом «вкатанная окалина», и снижение себестоимости производства горячекатаной полосы.

Однако известному прототипу присущи следующие недостатки.

Осуществление данного способа очень трудоемко, требует больших запасов охладителя, которым является вода. Кроме того, вследствие отсутствия фильтрации охладителя при осуществлении данного способа наблюдается повышенный износ сопел, по которым поступает охладитель. Кроме того, недостатком способа является низкая эффективность удаления окалины подачей струи охладителя через сопла в поперечном направлении к движущейся полосе.

Технической задачей, решаемой изобретением, является создание способа удаления окалины с горячекатаной полосы, обеспечивающего высокую эффективность удаления окалины с поверхности горячекатаной полосы, снижение трудоемкости способа, который при этом не требует запасов воды вообще и при осуществлении которого не наблюдается повышенного износа сопел, по которым поступает охладитель.

Следующей технической задачей изобретения является создание способа удаления окалины с горячекатаной полосы, который позволял бы выделить отдельный (искомый) собственный тон колебаний полосы за счет многократного воздействия ударными импульсами в точках с большими амплитудами колебаний по форме исследуемого тона и автоматического поддержания условий фазового резонанса при постоянном уровне колебаний за счет использования перемещаемых силовозбудителей, формирующих пульсирующий управляемый газовый поток, в том числе сверхзвуковой, что позволило бы, в свою очередь, повысить эффективность способа и снизить его трудоемкость.

Для решения поставленной задачи в известном способе удаления окалины с горячекатаной полосы, включающем подачу струи охладителя через сопло в поперечном направлении к движущейся полосе и создание зоны локализации струи по ширине последней, согласно изобретению в качестве струи охладителя используют газ, а подачу струи газа создают с помощью, по крайней мере, одного импульсного силовозбудителя, формирующего пульсирующий управляемый газовый поток, устанавливаемого на заданном уровне с возможностью перемещения и фиксации положения, при этом заблаговременно определяют точки расположения наибольших значений амплитуд фактической формы собственных колебаний полосы и перемещают силовозбудитель таким образом, чтобы возбуждающие импульсы были приложены в указанных точках, в результате чего выделяют отдельный (искомый) собственный тон колебаний.

В частных случаях осуществления способа изобретение характеризуется следующими признаками.

Согласно изобретению в качестве охладителя используют воздух.

Согласно изобретению в качестве охладителя используют углекислый газ.

Согласно изобретению подачу струи производят в виде сверхзвукового потока.

Применение импульсного силовозбудителя, формирующего пульсирующий управляемый газовый поток, в том числе сверхзвуковой, в заявляемом способе обеспечивает возбуждение неограниченной последовательности управляемых ударных импульсов на любой заданной частоте колебаний и непосредственное воздействие газовой струи низкой температуры на горячую движущуюся полосу.

Место приложения ударных импульсов может быть перемещено в заранее найденную точку расположения наибольших значений амплитуд фактической формы собственных колебаний. Все это создает условия для выделения отдельного собственного тона колебаний и для поддержания резонансных колебаний с собственной частотой отдельного тона, необходимые для повышения эффективности способа.

В то же время указанный силовозбудитель позволяет изменять параметры генерируемых импульсов в широком диапазоне в зависимости от условий путем формирования требуемых амплитуд и временных параметров импульсов нагрузок благодаря регулированию скорости сверхзвукового потока на срезе сопла и крутизны фронтов нарастания и падения скорости потока. Это позволяет повысить точность задания требуемого усилия возбуждения, длительности воздействия и частоты импульса. В результате повышается эффективность и снижается трудоемкость способа.

Одновременно благодаря возможности перемещать силовозбудитель на испытуемом объекте в заданную точку воздействия импульсами, в частности в точку с наибольшими значениями амплитуд собственных колебаний испытуемого объекта, снижается трудоемкость и повышается эффективность способа.

Кроме того, установка силовозбудителя с возможностью перемещения и фиксации положения дает возможность перемещать силовозбудитель в заданную точку с меньшими трудозатратами, позволяет более точно расположить силовозбудитель, что также положительно сказывается на результатах.

Использование в качестве струи охладителя углекислого газа способствует более эффективному удалению окалины с полосы.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена схема осуществления заявляемого способа.

Способ удаления окалины с горячекатаной полосы осуществляется следующим образом.

Заявляемый способ удаления окалины с горячекатаной полосы в предпочтительном варианте исполнения имеет следующие операции:

- установку на заданных уровнях импульсных силовозбудителей и датчиков отклика;

- определение точек расположения наибольших значений амплитуд фактической формы собственных колебаний полосы;

- перемещение импульсных силовозбудителей в точки, расположенные напротив точек расположения наибольших значений амплитуд фактической формы собственных колебаний полосы;

- подачу струи охладителя через сопла в поперечном направлении к движущейся полосе и создание зоны локализации струй по ширине последней, то есть воздействие на испытуемый объект в указанных точках последовательностью ударных импульсов, создаваемых импульсными силовозбудителями, формирующих сверхзвуковой управляемый газовый поток, в направлении, реализующем форму собственных колебаний, и в соответствии с фактическими периодами собственных колебаний, в результате чего выделяется отдельный (искомый) собственный тон колебаний;

- регистрацию отклика полосы с помощью датчиков;

- удаление окалины с горячекатаной полосы.

Каждый силовозбудитель 1 включает камеру 2 сжатого воздуха, сообщенное с ним сверхзвуковое сопло 3 и прерыватель 4 потока с приводом 5. Прерыватель 4 потока размещен в критическом сечении сопла 3, а привод 5 прерывателя потока выполнен в виде следящего электрогидравлического привода возвратно-поступательного движения.

Импульсный силовозбудитель 1 (или несколько силовозбудителей) установлен на регулируемом расстоянии от полосы 6 на специальном кронштейне 7, допускающем сосредоточенную пульсирующую нагрузку, с возможностью перемещения в пазах 8 как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях относительно поверхности объекта. Положения силовозбудителя 1 фиксируются креплениями (не показаны).

При движении по роликам 9 полосы 6 и входе ее в рабочую зону кронштейн 7 подводится к обрабатываемой поверхности полосы 6 и одновременно импульсно подается сжатый воздух под давлением. При этом через сопла 3 сжатый воздух импульсно поступает в поперечном направлении к движущейся обрабатываемой поверхности полосы 6. По мере перемещения полосы 6 ее обрабатываемая поверхность последовательно проходит рабочую зону и взаимодействует с охладителем - воздухом.

Взаимодействие одиночной сверхзвуковой воздушной струи с преградой характеризуется сложной ударно-волновой структурой, чередованием сверхзвуковых и дозвуковых областей течения, возникновением при определенных условиях циркуляционных зон и нестационарных режимов и зависит в общем случае от параметров струи, геометрии обтекаемого объекта и положения его относительно сопла 3. В результате местного взаимодействия поверхности объекта с колебаниями давления воздушной струи не исключено возникновение резонансных колебаний в самой струе. Все это может привести к непредсказуемому течению способа, что недопустимо, т.к. может привести к деформации полосы 6.

Поэтому весьма важно установить частоты собственных колебаний полосы 6. Наиболее четко параметры собственных колебаний выделяются путем воздействия на объект гармонической возмущающей силы. Определение характеристик полосы 6 наиболее точно осуществляется в режиме резонансных колебаний. Для возбуждения резонансных колебаний предпочтительно выделить отдельный собственный тон колебаний, характеризующийся совокупностью собственной частоты и формы колебаний.

В частном случае осуществления способа заблаговременно определяют точку расположения наибольших значений амплитуд фактической формы собственных колебаний полосы 6, перемещают силовозбудитель 1 таким образом, чтобы возбуждающие импульсы были приложены в указанной точке, в результате чего выделяют отдельный (искомый) собственный тон колебаний. Полоса 6 вступает в резонансные колебания и сбрасывает окалину.

При этом происходит интенсивное охлаждение окалины, развиваются температурные напряжения, окалина отделяется от поверхности горячекатаной полосы 6 и по закрытому каналу выносится в поперечном направлении к движущейся обрабатываемой поверхности.

Кроме того, вместо воздуха возможно использование газа определенного состава, например углекислого газа, облегчающего удаление окалины.

Таким образом, заявляемое изобретение обеспечивает высокую эффективность удаления окалины с поверхности горячекатаной полосы, снижение трудоемкости способа, который при этом не требует запасов воды вообще и при осуществлении которого не наблюдается повышенного износа сопел, по которым поступает охладитель. Кроме того, способ позволяет выделить отдельный (искомый) собственный тон колебаний полосы за счет многократного воздействия ударными импульсами в точках с большими амплитудами колебаний по форме исследуемого тона и автоматического поддержания условий фазового резонанса при постоянном уровне колебаний за счет использования перемещаемых силовозбудителей, формирующих пульсирующий сверхзвуковой управляемый газовый поток, что позволило бы, в свою очередь, повысить эффективность способа и снизить его трудоемкость.

Область применения: производство листового проката, в частности удаление окалины с горячекатаной полосы. Задача изобретения - повышение эффективности удаления окалины с поверхности горячекатаной полосы, снижение трудоемкости. В способе, включающем подачу струи охладителя через сопло в поперечном направлении к движущейся полосе и создание зоны локализации струи по ширине последней, в соответствии с изобретением в качестве струи охладителя используют газ, а подачу струи газа производят с помощью по крайней мере одного импульсного силовозбудителя, формирующего пульсирующий управляемый газовый поток, устанавливаемого на заданном уровне с возможностью перемещения и фиксации положения, при этом заблаговременно определяют точки расположения наибольших значений амплитуд фактической формы собственных колебаний полосы и перемещают силовозбудитель таким образом, чтобы возбуждающие импульсы были приложены в указанных точках, в результате чего выделяют отдельный искомый собственный тон колебаний. Изобретение обеспечивает эффективное удаление окалины, не требующее запасов воды, исключающее повышенный износ сопел. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ удаления окалины с горячекатаной полосы, включающий подачу струи охладителя через сопло в поперечном направлении к движущейся полосе и создание зоны локализации струи по ширине последней, отличающийся тем, что в качестве струи охладителя используют газ, а подачу струи газа производят с помощью по крайней мере одного импульсного силовозбудителя, формирующего пульсирующий управляемый газовый поток, устанавливаемого на заданном уровне с возможностью перемещения и фиксации положения, при этом заблаговременно определяют точки расположения наибольших значений амплитуд фактической формы собственных колебаний полосы и перемещают силовозбудитель таким образом, чтобы возбуждающие импульсы были приложены в указанных точках, в результате чего выделяют отдельный искомый собственный тон колебаний.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве охладителя используют воздух.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве охладителя используют углекислый газ.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу струи производят в виде сверхзвукового потока.