Устройство для подачи технологической смазки на поверхность прокатных валков Советский патент 1983 года по МПК B21B27/10 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для распыления жидкотекучих материалов, при подаче технологической смазки и смазочно-охлаждаю цих жидкостей на рабочую поверхност валков широкополосных станов горячей прока-тки. Оно совершенствует конструкцию устройств для распылени вязких сред с помощью газообразного агента, например воздуха.

Известны устройства для подачи смазки на валки прокатного стана, включающие форсунки, пневматические или паровые, содержащие регулирующий элемент для подачи дозированного количества жидкости, камеру распыления, соединенную с воздушной магистралью, и сопло подачи, жидкости в камеру распыления.

Распыляемая жидкость через регулирующий элемент и сопло попадает в камеру распыления, подхватывает-, ся потоком воздуха и выносится вместе с ним из форсунки. При этом процесс дробления жидкости определяется ее взаимодействием с окружающи потоком. Существенную роль для дробления жидкости оказьсвает организаци потока перед и за соплами форсунки Tl.

Однако известные форсунки имеют предел дробления жидкости, ниже которого уменьшить размер ее частиц при данной конструкции невозможно. Например, при распылении минерального масла ИС-20 диаметр частиц масла оказывается равным 10-100 мкм и отличается значительной неравномерностью даже при масляном тумане. В то же время при горячей прокатке на валки требуется нанести слой технологической смазки толщиной 1-2 мкм. .Такой слой смазки существующие конструкции пневматических форсунок нанести не могут. Кроме того, известные форсунки не могут обеспечить нанесение равномерного слоя смазки по всей ширине валка.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достига.емому положительному эффекту является устройство, которое содержит систему трубопроводов и два, воздушный и жидкостный, коаксиально установленных коллектора, наружный из которых подвешен на опоре. При этом сопла внутреннего жидкостного коллектора расположены коаксиально соплам наружного воздушного коллектора. По внутреннему жидкостному коллектору подается под давлением охлаждающая жидкость, которая распыляется воздухом, поступаквдим из наружного воздушного коллектора С2D

Недостатком известной конструкции является неравномерное распредение подаваемой жидкости по сечению истекающего факела жидкостно-воздушной смеси и по длине бочки валка. В процессе истечения жидкости между двумя соседними факелами образуется зона пониженной плотности, в результате чего условия нанесения смазки резко отличаются неравномерностью покрытия по ширине бочки валка.

Кроме того, при подаче технологической смазки необходимо, чтобы смазка достигла поверхности валка даже при наличии на его поверхности слоя воды. Для этого необходимо придать частицам смазки высокую скорость, чего известные устройства обеспечить не мо.гут.

Указанные недостатки приводят к тому, что в процессе прокатки расхо смазки является значительным, при этом слой смазки наносится неравномерно по длине бочки валка, возникают пробуксовки валков и их поломки.

Целью изобретения является повышение качества нанесения смазки на поверхность валков.

Указанная цель достигается тем, что Б.устройстве для подачи технолоческой смазки на поверхность прокатных валков, содержащ.ем систему трубопроводов и два коаксиально устаноленных коллектора с соплами, внутренняя поверхность сопл коллекторов выполнена в виде сопл Лаваля, причем выходной торец каждого сопла внутреннего коллектора установлен в зоне критического сечения сопла наружного коллектора.

Кроме того, наружный коллектор снабжен упругими элементами, установленными на его поверхности в местах подвески.

На фиг.1 приведена конструкция устройства; на фиг.2 - продольное сечение по коллекторам с установленными соплами Лаваля.

Устройство содержит наружный коллектор 1, снабженный в местах подвески упругими элементами 2, например пружинами. В коллекторе 1 коаксиально установлен внутренний коллектор 3, при этом каждый коллектор снабжен своим подводо 4 и 5 По длине коллекторов 1 и 3 установлены соответственно наружные 6 и внутренние 7 сопла, выполненные в виде сопл Лаваля. Сопла б и 7 устновлены коаксиально, а выходной торец внутреннего сопла -7 размещен в критическом сечении наружного сопла б. Для равномерного распределения распыляемых сред по соплам 6 и 7 необходимо, чтобы отношение суммарной площади критического сечения

сопл 6 и 7 составляло не более 30% живого сечения своих коллекторов. Шаг между осями сопел коллектора находится в пределах 2-10 диаметров выходного сечения наружного сопла 6. На наружном коллекторе 1 между опорами с упругими элементами 2 установлен вибратор для создания поперечных перемещений коллектора, например пневматический.

Устройство работает следующим образом.

Сжатый воздух с давлением, превосходящим давление жидкости, поступает через подвод 5 к .соплам 7. Жидкая среда, например технологичес кая смазка, поступает через подвод 4 к соплам 6. Для улучшения истечения жидкости через сопла ее целесообразн дополнительно сатурировать. В этом случае подвижность ее значительно улучшается, а гидравлическое сопротивление понижается. В процессе, истечения газа через сопло Лаваля 7 давление его падает, а скорость резко возрастает, в результате чего в расширяющейся части сопла б создается значительное разрежение. Одновременно происходит скоростное истечение жидкости,при этом в расширяющейся части сопла б происходит смешивание воздушного и жидкостного потоков и сатурированный единый поток с высокой скоростью истекает из выходной части сопла б. При давлении перед соплом больше 0,2 Па поток может истекать со сверхзвуковой скоростью. Высокоскоростной поток смазки соударяется с поверхностью валка и как бы вбивается в нее, удаляя имекяцуюся на валке воду и покрывая поверхность слоем смазки.

Экспериментальные исследования показывают, что при истечении через сопло Лаваля газожидкостной смеси происходит падение температуры потока на 10-15 С, в результате чего вязкость смазки повышается и на валках адгезируется более тостый слой смазки. Падение температуры объясняется тем, что при адиабатическом расширении газа его темпера. тура падает, а наличие межфазового теплообмена приводит понижению температуры и жидкой фазы.

Коаксиальная установка сопл Лаваля б и 7 с размещением выходного торца внутреннего сопла 7 в критическом сечении наружного сопла 6 позволяет получить мощный тонкодисперсный высокоскоростной газожидкостный поток, что обеспечивает устойчивое и равномерное покрытие поверхности технологической смазкой в зоне соударения потока с

0 валком. Выполнение шага между соплами равным 2-10 диаметре выходного сечения сопла б обеспечивает единый с::лошной поток пр длине бочки валка. Выполнение шага менее 2 указанных

5 диаметров, усложняет изготовление устройства и приводит к пограничной деформации истекающий струй. Выполнение шага между соседними соплами более 10 диаметров снижает степень однородности покрытия в средней зоне, расположенной между соплами.

В процессе высокоскоростного истечения потока из сопла Лаваля происходит вибрация подающего коллектора на упругих элементах 2, что дополнительно гомогенизирует поток по длине устройства и пов ышает равномерность покрытия в продольном и поперечном направлении бочки валка. Происходит это за счет появления реактивных сил при сверхзвуковом истечении потока. Частоту и амплитуду колебаний устройства можно органИзовать путем снабжения устройства вибратором поперечных перемещений; Установка вибратора позволяет придать потоку смазки необходимую частоту колебаний и выбрать оптимальные параметры колебания коллектора в зависимости от ширины полосы и скорости прокатки.

Реализация устройства позволит повысить качество нанесения смазки

5 за счет создания высокоскоростного однородного потока смазки, способного удалить с поверхности валка имеющийся слой охлаждающей воды и обеспечить надежный контакт смазки с

0 поверхностью валка. При оснащении такими устройствами всех широкополосных станов экономический эффект составит около 100 тыс.руб. в год.

1.. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СМАЗКИ НА ПОВЕРХНОСТЬ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ, содержащее систему трубопроводов и два коаксиаль, но установленных колле ктора с соплами, наружный из которых подвешен на опоре отличающееся тем, что, с целью повышения качест.ва нанесения смазки на поверхность: валков, внутренняя поверхность сопЛ коллекторов выполнена в виде сопл Лаваля, причем выходной торец сопла внутреннего коллектора установлен в критическом сечеиии. сопла наружного коллектора. 2. Устройство по п Л., о т л и чающееся тетл, что наружный коллектор снабжен упругими элементами, установленньоли на его поверхности в местах подвескиk.