Устройство для охлаждения сортового проката

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСК ЛЬСТВУ ВИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Днепропетровский ордена ТрудовогоКрасного Знамени металлургический институт им. Л, И. Брежнева и Днепропетровский государственный университет(54) (57) УСТРОЛСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ СОРТОВОГО ПРОКАТА, содержащее камеру охлаждения и форсунку с сопловым отверстием, образованным конической поверхностью входа в камеру и концевым участком наружной поверхности проводковой втулки, прикрепленной задним торцом через упругий элемент герметично к корпусу форсунки с возможностью перемещения, и патрубок подвода охладителя в полость . форсунки, отличающееся тем, что, с целью повышения равномерности, охлаж/ дения широкого сортамента проката при сохранении высокой интенсивности охлаждения, проводковая втулка снабжена жестко установленной на ней перегородкой с окнами, расположенной между сопловым отверстием и патрубком подвода охладителя Е и свободно контактирующей с поверхностью корпуса форсунки.го 25 30 процесс охлаждения проката за счет периодического изменения угла входа потока охладителя и создания дополнительной тур булизации потока, однако обеспечить рав- З 5 номерное охлаждение по сечению и длине не круглого сечению проката не представляется возможным, так как колебание потока охладителя происходит в какой-то одной плоскости по отношению к оси камеры. 4 р Даже если изменение потока возможно получить в нескольких плоскостях симметрии, то равномерно охладить сортовой прокат (уголок, балку, тавровый профиль, арматуру), невозможно, так как изменяя направление потока охладителя в каких-то плос 55 Изобретен ие относится к прокатному производству и может быть использовано для охлаждения проката, движущегося в линиях прокатных станов.Известно устройство для охлаждения проката, состоящее из камеры охлаждения, проводковой втулки и форсунки с силовым отверстием, образованным конической поверхностью входа в камеру охлаждения и концевым участком наружной цилиндрической поверхности проводковой втулки, выполненной эксцентрично относительно оси канала камеры охлаждения 1.Недостатком устройства является то, что изменение потока охладителя в камере происходит не по всей длине камеры охлаждения, а только на незначительных участках, примыкающих к форсунке. Прокат омывается направленным потоком в одной плоскости. Добиться полностью равномерности охлаждения проката не представляется возможны м.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для охлаждения сортового проката, содержащее камеру охлаждения и форсунку с сопловым отверстием, образованным конической поверхностью входа в камеру и кольцевым участком наружной поверхности проводковой втулки, прикрепленной задним торцом через упругий элемент герметично к корпусу форсунки с возможностью перемещения, и патрубок подвода охладителя в полость форсунки 21. Известное устройство интенсифицирует костях будут охлаждаться более интенсивно те участки, где скорость движения потока наивысшая.Цель изобретения - повышение равномерности охлаждения широкого сортамента проката при сохранении высокой интенсивности охлаждения. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для охлаждения сортового проката, содержащем камеру охлаждения и фор. сунку с сопловым отверстием, образованным конической поверхностью входа в камеру и концевым участком наружной поверх ности проводковой втулки, прикрепленной 5 10 15 задним торцом через упругий элемент герметично к корпусу форсунки с возможностью перемещения, и патрубок подвода охладителя в полость форсунки, проводковая втулка снабжена жестко установленной на ней перегородкой с окнами, расположенной между сопловым отверстием и патрубком подвода охладителя и свободно контактирующей с поверхностью корпуса форсунки.На фиг, 1 изображено устройство в начальный момент подачи охладителя; на фиг. 2 - устройство в момент, когда величина соплового отверстия минимальна, на фиг. 3 - разрез А - А на фиг. .Устройство состоит из камеры 1 охлаждения с участком 2 для крепления к форсунке 3, В полости форсунки соосно с камерой охлаждения установлена проводковая втулка 4, образуя с поверхностью входа в камеру охлаждения сопловое отверстие. К проводковой втулке жестко прикреплена перегородка 5 на участке по длине между входом в камеру охлаждения и отверстия с натрубком 6 подвода охладителя в полость форсунки. К заднему торцу форсунки проводковая втулка прикреплена через эластичный элемент 7 с помощью, например, хомута 8 и задней крышки форсунки 9. Перегородка 5 свободно контактирует с внутренней поверхностью корпуса форсунки 3 с возможностью продольного перемещения совместно с проводковой втулкой 4, В перегородке выполнены окна (или пазы, образуя окна),Устройство работает следующим образом.Охладитель-воду подают в полость камеры 1 охлаждения под давлением 20 - 30 атм через сопловое отверстие, образованное поверхностью входа в камеру и поверхностью проводковой втулки 4. Охладитель подается в камеру импульсно так, что поток охладителя, изменяя скорость движения от нуля до максимума перекрытием и открытием соплового отверстия, совершает кольцевое волнообразное движение, омывая периодически всю поверхность проката по его длине.Перекрытие и открытие соплового отверстия происходит следующим образом. Вода попадает в кольцевую полость форсунки 3, образованную наружной поверхностью проводковой втулки и внутпенней поверхностью форсунки, и закрытой перегородкой 5 с окнами. Заполняя полость под давлением 20 - 40 атм проводковая втулка перемещается по длине и перекрывает сопловое отверстие. Как только сопловое отверстие перекроется, вода через окна перетекает в кольцевую полость по длине между входом в камеру охлаждения и перегородкой. Давление в смежных относительно перегородки полостях уравновешивается и проводковая втулка за счет кинетического движения охладителя во внутренней полости проводки1127657 иг. 2 ль О. РВерес еваКорректорПодписноемитета СССРоткрытийая наб д 4/5ул. Проектная янц Составит Техред И Тираж 79 ИПИ Государств по делам изобре Москва, Ж - 35 ПП Патент, гобусловленным движением самого проката (скорость 10 - 40 м/с) перемеп 1 ается по ходу движения охладителя с прокатом. Давление в камере охлаждения уменьшается за счет слива из камеры и соответственно давление в кольцевой полости форсунки в зоне подачи охладителя-воды станет выше, чем давление в камере и примыкающей к ней полости. Перепад давления воды способствует вновь перемешени ю проводко вой втулки до перекрытия кольцевого сопла,В процессе цикла от изменения величины кольцевого зазора от 0 до Рмаи снова до 0 изменяется количество воды (расход), поступающей в камеру охлаждения. Причем скорость воды при различной величинеУзазора остается постоянной, а в этом случае кинетическая энергия потока, поступаю 1 цего в камеру охлаждения, зависит от д, и поэтому является переменной величиной. Величина изменения кинетической энергии пропорциональна циклу изменения величины кольцевого зазора. В камере охлаждения кинетическая энергия струи с учетом потерь на расширение преобразуется в потенциальную энергию (статическое давление потока)поддерживающую продвижение потока по камере охлаждения. Следовательно, в камере охлаждения возникает переменное статическое давление по длине камеры охлаждения. Скорость потока воды при этом усредняется и равна половине максимального расхода через кольцевое сопло. При постоянном или монотонно изменяющемся статическом давлении по длине камеры охлаждения уменьшение расхода в два раза приводит к резкому снижению охлаждающей способности устройства. Это относится к случаю, когда зазор Ю = - "ф - "с - ид = сопв(, Как показали сопоставительные испытания устройств с зафиксированным зазором, равным ---- , и постояннымд ма.ксстатическим давлением, где д - диаметр камеры охлаждения; с 1 = 20 мм;- длина камеры охлаждения, 1 = 2,5; скорость прокатки 25 м/с, скоРость (1 глот ) потока воды 5в камере охлаждения равна 28 м/с при - б гакса при Баланс пот = 56 м/с, при цикле изменения зазора от 0 до бмакс, равном 0,1 с охлаждающая способность устройства с о = маг (изменяющимся) в 1,5 - 0 2 раза выше, чем у устройства с постоянным кольцевым зазором ----- и прибиакслизительно равна охлаждающей способности устройства с зазором биакспри расходе воды, превышакнцем расход воды в прсдлагаемом устройстве в 2 раза. Увеличение частоты изменения 6 практически осуществимо, но для известного устройства прн 1 цикла = 0,05 с заметного увеличения охлаждающей способности не наблюдалось.Уменьшение частоты до 1 ч, -- 0,5 с рез 20 ко снизило охлаждающую способность, онаприблизительно стала равной охлаждающей способности устройства при постоянном статическом давлении и - -" - .Таким образом, частота изменения кольцевого зазора, а соответственно и статического давления может быть равной времени прохождения единицы длины проката через охлаждающее устройство. Использование предлагаемого устройства позволит улучшить процесс охлаждения сортового проката созданием равномерных условий теплообмена на всех участках поперечного охлаждения проката (уголок, балка и т. д.). Это обеспечит кроме качества охлаждения, т. е. равномерности охлаж ления по сечению длине, уменьшение расхода охладителя, являющегося в настоящее время большим дефицитом на заводах.