Устройство для совместного охлаждения проката,преимущественно арматурной стали,и прокатных валков Советский патент 1984 года по МПК B21B27/06 C21D1/02 

Изобретение относится к прокатному производству, а.именно производству термоупрочнённого проката в потоке прокатного стана.

В настоящее время на ряде станов страны широко используют ускоренное охлаждение арматурной стали с целью термоупрочнения в потоке. Дйя получения благоприятного сочетания механических свойств термоупрочнённого проката ускоренное охлаждение производят непосредственно за чистовой клетью. Охлаждение происходит в камерах проводкового типа, куда нагнетается через форсунки вода под дав Яением до 60 ати. Поток воды мбжет двигаться против движения проката и совместно с ним. .Противоточное охлаждение эффективнее прямоточного в два-три раза. Однако противоток тормозит прокат, особенно в момент выхода проката из валков, когда прокат не .проталкивается через охлаждающие камеры принудительно. В этом случае прокат может остановиться в камере охлаждения, что неприемлемо при непрерывной прокатке, так как поступающая штука проката настигнет предыдущую и возможна бурежка. Наибольший интерес представля-. ет использование противоточного охлаждения непосредственно за чистовой клетью, чтобы водой, используемой для охлаждения проката, охлаждать и калибры валков. Однако для компенсации тормозящего действия противотока необходимо ставить последовательно по линии движения проката несколько прямоточных устройств, что удлиняет установку для охлаждения проката, увеличивает расход воды и усложняет эксплуатацию ее.

Известно устройство для охлаждения проката, состоящее из противоточной и прямоточной камер охлаждения со щелевыми форсунками, которые соединенымежду собой проводковой трубой, снабженной патрубком со средством регулирования его проходного сечения l .

Недостатком этого устройства, является то, что прямоточное устройство неспособно компенсировать полностью тормозящий эффект противоточного, особенно при охлаждении арматурной стали, обладающей рифленой поверхностью. Это обусловлено тем, что при противотоке скорости воды и проката суммируются, а при прямотоке вычитаются. А сопротивление пропорционально сумме скоростей, чем выше сумма, тем больше сопротивление. И, кроме того,-сопротивление зависит от плотностиПотока охладителя. Если охлаждать прокат водой без подсоса воздуха в форсунки (в известном устройстве это возможно при закрытом полностью отверстии в патрубке), то сопротивлеи ние прокату в противоточной форсунке наибольшее, и транспортирующий эффект в прямоточной форсунке выше. 5 Но все равно прямоточная форсунка не может значительно снизить тормозящий эффект. Можно увеличить расход воды в прямоточном устройстве в три-четыре, раза больше, чем

0 в противоточной, но при этом резко ухудшаются экономические показатели устройства. Кроме того, можно установить дополнительно еще несколько охлаждающих прямоточнйх камер, но

5 эффект будет тот же: неоправданный расход воды, усложнение эксплуатации устройства. Если открыть полностью отверстие в патрубке проводковой трубы, то при значительном

Q подсосе воздуха из-за инжекционного эффекта прокат будет охлаждаться водовоздушной смесью. Сопротивление прокату в -противоточной форсунке значительно уменьшится, но при этом

5 уменьшится эффективность охлаясдения проката, и применять в таком режиме охлаждение устройства неэкономично. Можно с помощью автоматики открывать полностью отверстие в патрубке проводковой трубы в момент выхода проката из трубы, чтобы уменьшить сопротивление прохождению проката через противоточную камеру охлаждения, но для этого потребуется дополнительно система автоматики, что значительно усложнит эксплуатацию устройства.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности явлется устройство, содержащее последова0 тельно и соосно расположенные узел подачи воды высокого давления, кольцевую камеру со щелевым отверстием, противоточную камеру охлаждения, входную воронку, состыкованную су5 жающейся частью с противоточной камерой охлаждения, выводную проводку, состоящую из корпуса, соединенного с кольцевой камерой дополнительной трубкой, и собственно проводки с

0 проходным каналом. Устройство также содержит камеру предотсечной зоны и отсекатели 2 .

Недостатком известного устройства является то, что оно установлено по отношению к охлаждаемому прокату и не будет подавать воду, используемую для охлаждения проката, на вал.ки, а будет ее отсекать в от.секателе и сливать в отстойник, часть ее подавать в дополнительную кольцевую

0 камеру и в камеру охлаждения. При этом исключается подсос,воздуха, прокат охлаждается наиболее эффективно. Но в этом кроется другой недостаток. При выходе проката из

5 валков, из-за максимального сопротивления, он может остановиться в устройстве, затормозиться. Кроме того, применение этого устройства даже при наличии противоточной камеры охлаждения затруднительно для охлаждения валков. Как известно, со стороны выхода проката из валков расположена выводная проводка, установленная на привалковом брусе. Установив соосно с ним противоточную камеру, невозможно эффективно охлаждать валки, так как проводка имеет незначительное отверстие, всего в 1,2-1,4 раза большее, чем проходящий через нее прокат, и ее стенки препятствуют попаданию воды на валки из противоточной камеры охлаждения, а только рассеивают поток охладителя. При охлаждении арматурной стали прокат своей ребристой поверхностью в узкой чвыводной проводке полностью препятствует попаданию воды на йалки, выгоняя ее из выводной проводки как насос. Поэтому для охлаждения валков чистовой клети необходимо дополнительно ставить устройство для охлаждения валков с дополнительным подводом воды высокого давления, что нецелесообразно.

Целью изобретения является уменьшение торможения проката и экономия охладителя.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве включающем последовательно и соосно расположенные узел подачи воды высокого давления, кольцевую, камеру со щелевым отверстием, противоточную камеру охлаждения, входную воронку, состыкованную сужающейся частью с противоточной камерой охлаждения, выводную проводку, состоящую из корпуса, соединенного с кольцевой камерой дополнительной трубкой, и собственно выводной проводки с проходным каналом, выводная проводка снабжена воронкой, расширенной частью направленной к противоточной камере охлаждения, образуя со стенкой корпуса выводной проводки кольцевую, щель, причем площади сечений проходного канала и кольцевой щели находятся в соотношении Isl - 1:1,5.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, разрез..

Устройство содержит узел 1 подачи воды, представляющий собой инжекционную форсунку, имеющую корпус 2, проводку 3 с кольцевым соплом 4 и два отверстия 5 и 6: одно для подсоединения с камерой бхлаждения, а другое для выхода проката. Она соединена соосно.с кольцевой камерой 7 со г.елевым отверстием 8, охватывающей противоточную камеру 9 охлаждения на небольшом участке, примыкающем к узлу 1 подачи воды , высокого давления. Камера охлаждения снабжена входной воронкой 10 для облегчения входа проката в нее. Воронка 10 соединена с корпусом.11 выводнойпроводки, в которой установлена выводная проводка 12 с приемной воронкой 13 для облегчения попадания воды высокого давления в проходной канал 14 выводной проводки. Полбсть, образованная корпусом 11 выводной проводки и собственно

0 выводной проводкой 12, соединена трубкой 15 с кольцевой камерой 7. Для регулирования количества воды, поступающей в кольцевую камеру 7, на трубке 15 установлен вентиль 16.

5

Устройство работает следующим образом.

В узел 1 подачи воды подают воду высокого давления, из Kofoporo она попадает в камеру 9 охлаждения. Поток охладителя двигается по камере

0 9 охлаждения с большой скоростью, при этом статическое давление падает ниже атмосферного (полное давление потока складывается из динамического давления и статического .

5 Движущийся с. .большой скоростью поток обладает большим динамическим давлением, проявляющимся при огибании препятствий и т.д., поэтому, за счет динамического давления, полное дав0ление потока значительно больше статического , и в кольцевой камере 7 создается разрежение. Далее поток охладителя поступает в полость, об-, зованную приемной воронкой 13 и

5 воронкой 10. Из этой полости поток охладителя может Поступать либо через приемную воронку 13 в канал выводной проводки 14 и на валки, либо через кольцевое отверстие, об0разованное корпусом 11 выводной про-. водки и приемной воронкой 13, в полость, образованную корпусом 11 и выводной проводкой 12. Из этой полости вода попадает на валки через кольцевое отверстие 17, а часть воды

5 под действием давления .потока воды в полости, а также благодаря разрежению в кольцевой камере 7 поступает в эту камеру Т и через щелевые отверстия 8 попадает снова в камеру 9

0 охлаждения. В том случае, если через охлаждающее устройство проходит прокат, проталкиваемый прокатными валками, поток охладителя из полости, образованной воронками 13 и 10,

5 поступает в полость, образованную корпусом 11 и выводной проводкой 12, и охлаждает валки через отверстие 17, часть его через трубку 15 поступает в кольцевую камеру 7 и чере- отверс0тие 8 в камеру 9 охлаждения.

Количество воды, поступающей в камеру 7 в процессе наладки, регулируется вентилем 16. При этом охлаж- дающая способность устройства макси5мальна, так как охлаждение производится не водовоздумной смесью с большим содержанием воздуха (до 80 образованной за счет подсоса воздуха через отверстие 6 для выхода про ката из устройства,а потоком воды с .минимальным содержанием воздуха (до 5%). Это происходит за счет подачи дополнительного количества воды через кольцевую камеру 7 в камеру 9 охлаждения. Через приемную воронку 13вода поступает в проходной канал 14выводной проводки 12, однако оттуда она полностью выгоняется прохо дящим через канал 14 прокатом. Арма турная сталь с ребристой поверхностью, проходя через проходной кан выводной воронки, который по условиям стабильного обеспечения выхода проката из валков делается всего лишь.в 1,2-1,4 раза больше сечения проката, за счет нагнетающего действия как насоса, препятствует прохождению воды через выводную проводку 12, и вода не попадает через приводку (la валки. Как только прокат выходит из валков и его задняя часть, конец, проходит под действием сил инерции через выводную проводку 12, поток охладителя через приемную воронку 13 идет через внутренний канал 14 выводной проводки 12 на валки. Прохождение через внутренний канал 14 предпочтительнее, чем через кольцевую щель, образованную воронкой 13. и корпусом выводной проводки, так как приемная воронка 13 расположена соосно с камерой 9 охлаждения, а сечение проходного канйла 14 равно или больше, чем сечение кольцевой щели, В этом случае в полость, образованную корпусом выводной проводки и выводной проводкой, вода почти не поступает, а подается в кольцевую камеру 7, а оттуда в камеру 9. Повышается насыщенность водовоздушной смеси воздухом. Сопротивление прокату резко падает, и прокат под действием сил инерции и рольганга беспрепятственно выхо:лит из устройства. При этом та часть проката, которая охлаждается водовоздушной смесью с большим содержанием воздуха, охлаждается с по ти такой же интенсивностью, что и предыдущая часть проката. В этом нет никакого парадокса. Длина камеры охлаждения 2,5-3 м, прокат ее проходит за 0,25-0,3 с при скорости прокатки 10 м/с. Во время переходных 1;1роцессов, связанных с уменьшением насыщения водовоздушной смеси воздухом от минимального содержания до максимального, прокат чуть притормозится, но не настолько, чтобы последующая часть проката нагнала предыдущую. Время прохождения увеличивается на 0,05 с, а время паузы между штуками состав- ляет 3-5 с. Этим самым снижение интенсивности охлаждения компенсирует ся увеличением времени охлаждения в камере охлаждения. Как показали исследования, соотношение между сечением проходного канала 14 выводной проводки и кольцевой щели между приемной воронкой 13 и корпусом 11 выводной проводки не должно быть меньше 1:1,5, так как в противном случае при выходе проката из валков вода все равно будет подсасываться в камеру 9 охлаждения и снижение тормозящего эффекта не наблюдается. Соотношение указанных сечений не должно быть больше 1:1,5, поскольку, .снижается эффективность охлажден1тя проката, так как большая часть воды пошла бы через проходной канал 14 и значительно меньше - через кольцевую полость в камеру 9 охлаждения. Применение предлагаемого устройства позволило использовать с максимальной эффективностью противоточные устройства совместно с прямоточными и за счет этого сократить количество прямоточных охлаждающих устройств, и уменьшить количество бурежек по причине затормаживания проката в противоточных камерах охлаждения, и уменьшить расход воды на 30%, что улучшило условия работы цехового и заводского водохозяйства. Экономический эффект при охлаждении 20000 т сталей № 16 и № 18 с целью термоупрочнения составит 35000 руб. в год.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОВМЕСТНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ПРОКАТА, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО АРМАТУРНОЙ СТАЛИ, И ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ, включающее последовательно и сЪосно расположенные узел подачи воды высокого давления, кольцевую камеру со щелевьом отверстием, противоточную камеру охлаждения, входную воронку, состыкованную сужающейся частью с противоточной камерой охлаждения, выводную проводку, состоящую из корпуса, соединенного с кольцевой камерой дополнительной трубкой, и собственно выводной проводки с проходным каналом, отличающееся тем, что, с целью уменьшения торможения проката и экономии Ёоды, собственно выводная проводка снабжена воронкой, расширенной .частью направленной к противоточной камере охлаждения, образуя со стенкой корпуса выводной проводки кольцевую щель, причем площади сечений проходного канала и кольцевой щели находятся в соотношении 1:1 -.1:1,5. э ю р х 1 N9