Устройство для охлаждения проката Советский патент 1993 года по МПК C21D9/08 

Изобретение относится к термической обработке и может быть использовано для закалки цилиндрических длинномерных изделий, например труб.

Известны устройства для охлаждения изделий, содержащие две последовательно установленные кольцевые камеры, снабженные соплами, которые наклонены под острым углом к поверхности охлаждаемого изделия и направлены навстречу друг другу.

Недостатком этих устройств является низкое качество охлаждения из-за образования в средней части устройства кольцеобразной зоны с потоками неорганизованного охладителя, который неравномерно распределяется по периметру трубы, кроме того, попадание воды внутрь трубы значительно Снижает равномерность охлаждения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для охлаждения проката, содержащее последовательно установленные камеры охлаждения с форсунками подачи охладителя навстречу друг другу и камеру выхода охладителя с окнами на ее поверхности, при этом каждая камера снабжена индивидуальным подводом охладителя.

Недостатками данного устройства являются наличие кольцевой зоны с потоками неорганизованно двигающегося охладителя, приводящего к неравномерному охлаждению периметра трубы; возможность попадания воды внутрь через свободные торцы при прохождении труб через охлаждающее устройство, приводящая к неравномерному двухстороннему охлаждению отдельных участков периметра трубы.

Цель изобретения - повышение качества проката путем повышения равномерности и стабильности охлаждения.

xj 00 00 Ю

VJ

Ю

I

со

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве для охлаждения проката, содержащем последовательно установленные камеры охлаждения с перфорированной камерой сброса охладителя между ними и соплами подачи охладителя навстречу друг другу, отличающемся тем, что, с целью улучшения качества проката путем повышения равномерности и стабильности охлаждения, оно снабжено ротором, размещенным концентрично камерам охлаждения и сброса охладителя и коллектором подачи энергоносителя с соплами на его внутренней поверхности, при этом ротор выполнен в виде кольцевых коллекторов на участках подвода охладителя, а на участке камеры сброса - с окнами по периметру и размещенными на стенках окон лопатками.

На фиг.1 дан общий вид предлагаемого устройства; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.З.

Устройство для охлаждения проката состоит из секции камер охлаждения 1, 2, которые соединены с подводящими трубопроводами 3 через переключатели 4 и регуляторы расходов 5, камеры вывода охладителя 6, со сливным коробом 7 и ротора 8, установленного на опорах качения 9 и снабженного шкивом 10.

Все камеры размещены на роторе 8 и делят его соответственно на три зоны, первая и третья из которых являются зонами подачи охладителя, а вторая - зона вывода охладителя. В первой и третьей зонах на роторе 8 имеются отверстия 11 для подачи охлаждающей воды внутрь полостей, образованных поверхностью ротора 8 и цилиндрическими вставками 12, имеющими отверстия 13 для подачи воды под углом 10-80° к поверхности охлаждаемого изделия -14. Отверстия 13 в каждой из вставок 12 направлены в одну сторону, но навстречу друг другу. Во второй зоне ротора вырезаны окна 15, между ними установлены лопатки

16. Кроме этого, в камере вывода охладителя 6 размещен коллектор сжатого воздуха

17. подающий сжатый воздух в пространство между поверхностью коллектора и обрабатываемого изделия 14.

В предлагаемом решении коллектор подачи сжатого воздуха может быть выполнен, например, как показано на фиг.4, разрез В-В. На. наружной стороне камеры вывода охладителя 6 приварен кольцевой коллектор 18, имеющий патрубки подвода сжатого воздуха 19. На внутренней стороне камеры 6 закреплены манжеты 20, входящие внутрь полости, образованной кольцевыми выступами 21, выполненными на роторе 8. На внутренней поверхности ротора 8 закреплены отсекатели 22, наружная поверхность которых наклонена к поверхности

трубы, например, под углом 30-45°. Количество отверстий, шаг, профиль и угол наклона зависят от необходимых параметров ведения процесса охлаждения (интенсивности охлаждения, степени орошения).

0 Работает устройство следующим образом.

Ротор 8 приводится во вращение шкивом 10. Труба 14, подвергаемая закалке, перемещается через устройство. Охлажда5 ющая среда с заданными параметрами, которые могут регулироваться отдельно для каждой камеры охлаждения 1,2с помощью регуляторов расхода 5 и переключателей 4, через подводящие трубопроводы 3 поступа0 ет в камеры охлаждения 1,2 к отверстиям 11 первой и третьей зон ротора 8. Через отверстия 11 охлаждающая среда попадает в пространство между ротором 8 и вставками 12 и далее через отверстия 13 в виде струй

5. подается на охлаждаемую поверхность изделия 14. Струи, истекая из первой и третьей зон навстречу друг другу под углом к охлаждаемой поверхности, падая на трубу 14, отражаясь и двигаясь вдоль ее поверхности.

0 охлаждают ее, попадают во вторую зону ротора 8. В этой зоне к поверхности ротора 8 через коллектор 17 подается сжатый воздух. При подаче сжатого воздуха в коллектор 17 манжеты 20, выполненные из эластичного

5 материала, например резины, уплотняют полость коллектора по внутренним плоскостям кольцевых выступов 21, обеспечивая их перемещение друг относительно друга. Сжатый воздух, выходя в кольцевую щель,

0 образованную поверхностью охлаждаемой трубы 14 и отсекателями 22, отрывает поток воды от поверхности трубы 14, который, двигаясь по наружной поверхности отсека- телей 17, попадает на лопатки 16 и выводит5 ся из камеры 6 через окна 15 ротора 8. Из камеры 6 охладитель поступает в сливной короб 7 и выводится из устройства для охлаждения проката.

В процессе работы устройства охла0 дитель поступает в камеры охлаждения 1, 2 с заданными параметрами и через первую и третью зоны ротора к охлаждаемой поверхности изделия 14 подаются только организованные струи охладителя, обеспе5 чивающие заданную интенсивность охлаждения, которые имеют четко ограниченную зону воздействия с организованным выводом охлаждающей среды из зоны охлаждения. Подавая в камеры 1 и 2 охладитель различных параметров (давление, температура), можно обеспечить необходимый режим охлаждения по длине устройства для охлаждения проката. Так осуществляется охлаждение тела трубы или труб, движущихся через охлаждающее устройство встык (без зазора).

При прохождении через охлаждающее устройство труб с зазором (а также в начале и при окончании транспортировки труб) переключатели 4 и регуляторы расхода 5 сра- батывают таким образом, что при прохождении переднего конца через охлаждающее устройство прекращается подача охладителя в камеру 1, а в камеру 2 подается такое его количество, чтобы обеспечить получение равнопрочностных свойств металла переднего конца, как и при охлаждении тела трубы при подаче охладителя через обе камеры 1 и 2.

При выходе переднего конца из охлаждающего устройства срабатывают переключатели 4 и -регуляторы расхода 5 таким образом, что устанавливаются, необходимые для охлаждения тела трубы параметры охладителя в камерах 1 и 2.

При входе заднего конца в охлаждающее устройство переключатели 4 и регуляторы расхода 5 срабатывают таким образом, что прекращается подача воды в камеру 2, а через камеру 1 подается такое его количество, чтобы обеспечить получение таких же прочностных свойств металла заднего конца, как и тела трубы. Такие переключения позволяют за счет использования для охлаждения направленного в одну сторону потока охладителя, при прохождении концов труб, избежать попадания воды внутрь трубы через их передний и задние концы и тем самым значительно повысить равномерность охлаждения.

Сигналы на переключения регуляторов давления 5, переключатели 4 можно подавать от фотодатчиков, фиксирующих начало входа переднего и заднего концов труб в охлаждающее устройство с необходимой задержкой от реле времени и с коррекцией на скорость перемещения труб в потоке линии.

Предлагаемое устройство для охлаждения проката прошло опытно-промышленное опробование в термоотделе цеха Т-2 Синарского трубного завода при прерванной закалке обсадных труб диаметром 146 мм, ( мм из стали 45.

Скорость движения труб 9 м/мин, скорость вращения ротора 50 об/мин. В качестве охлаждающей среды использовали воду.

Давление в подводящих трубопроводах изменяли от 2 до 4,5 эти. Расход воды от 250

до 300 м3/ч. Давление сжатого воздуха, подаваемого на отсечку в камеру, 6-3,5 ати.

Температура труб перед закалкой составляла 880± 20°С; температура переохлаждения 620 ± 20°С.

Габариты предложенного устройства: общая длина 900 мм, длина зон активного охлаждения (вставок 12) по 150 мм, наружный диаметр камер 1,2-500 мм, внутренний

диаметр цилиндрических вставок 12-250 мм. Диаметр отверстий для истечения воды на цилиндрических вставках 12-4,5 мм, количество отверстий по 140 штук на каждой вставке, угол наклона осей отверстий к поверхности охлаждаемого изделия 45°.

Эффективность работы предлагаемого устройства оценивали по качеству термической обработки: разбросу прочностных свойств по периметру трубы послетермообработки. Механические (прочностные) свойства определяли как на круглых - диаметром 3 мм, так и на плоских образцах с необработанными поверхностями.

Результаты экспериментов показали,

что в предлагаемом устройстве процесс охлаждения идет равномерно, разброс прочностных свойств по периметру составляет по От - 37 Н/мм2; 00.2-15 Н/мм2; 65 2,3% (таблица).

Для сравнения в таблице приведен разброс прочностных Свойств металла трубы при демонтаже лопаток 16, отключений подачи сжатого воздуха в коллёктбр 17, а также при угле наклона отражателя 22 и поверхности трубы, близким к 9.0°, который показывает, что демонтаж лопаток приводит к увеличению разброса прочностных свойств по сравнению с предлагаемым решением по От на 15-25%, по OQZ на 18-20%,, пб д$ на

10-15%. При угле наклона отражателя, близким к 90°, разброс прочностных свойств увеличивается соответственно на 70-75%, 20-30% и 30-40%.

Предлагаемое устройство в сравнении с

прототипом позволяет повысить равномерность охлаждения и снизить разброс прочностных свойств по ат в 2,0-2,5 раза, по Оо,2 в 1,2-1,5 раза, по 6$ в 1,2-1,3 раза.

Устройство для охлаждения проката будет внедряться в цехах Т-2 и Т-1А Синарского трубного завода, предлагаемый экономический эффект от внедрения составит 400 тыс.руб. за счет организации выпуска насосно-компрессорных труб групп

прочности К и Е в линии стана взамен группы прочности Д.

Формула изобретения Устройство для охлаждения проката, содержащее последовательно установленные

камеры охлаждения с перфорированной камерой сброса охладителя между ними и соплами подачи охладителя навстречу друг другу, отличающееся тем, что, с целью улучшения качества проката путем повышения равномерности и стабильности охлаждения, оно снабжено ротором, размещенным концентрично камерам охлаждения и сброса охладителя, и коллектором подачи энергоносителя с соплами на его внутренней поверхности, при этом ротор выполнен в виде кольцевых коллекторов на участках подвода охладителя, а на участке камеры сброса - с окнами по периметру и размещенными на стенках окон лопатками.

Сущность изобретения: устройство содержит последовательно установленные камеры охлаждения 12, между которыми размещена перфорированная камера сброса охладителя 6. На внутренней поверхности камер охлаждения выполнены сопла в виде направленных к камере сброса охладителя под углом 10-80° отверстий 11. В месте размещения камеры сброса охладителя 6 установлен с ее охватом кольцевой коллектор 17 подачи энергоносителя с соплами на его внутренней поверхности и лопатками 16, закрепленными между окнами 15 камеры сброса охладителя 6. Камеры охлаждения и сброса охладителя установлены на роторе 8 с приводом вращения через шкив 10. 1 табл.. 4 ил. ел С

Примечание. В числителе - результаты испытания плоских образцов с необработанными поверхностями, в знаменателе - образцов диам. 3,0

Редактор

Составитель В.Усов Техред М.Моргентал

У.Г. Ъ

Корректор О.Юрковецкая