Устройство для поверхностной обработки проката

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 05. 02.81; (21) 3245558/22-02 31) М. Кп.з с присоединением заявки Мо С 21 Р 1/02(23) Приоритет -Государственный комитет СС.С Р но делам изобретений и открытий.6(088.8 И,Г.Узлов, Ю.С.Чернобривенко, Г.П.БорисеС.Л.Голосинский, В .В.Лисицкий, А.А.ГорбаВ.К.Лихов, В.С.ЕмченкО, М.И.Иамыкин,И.В.Яковлев и А.Т.Филиппов 72) Авторыизобретения 1) Заявите нститут черной м ии 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТБПРО 1 САТА Изобретение относится к области прокатного производства, конкретнее производству катанки и сортового про ката на проволочных и сортовых станах. Оно может быть использовано для ускоренного охлаждения проката и одновременного нанесения на его поверхность различных защитных покрытий как на существующих, так и на вновь сооружаемых проволочных и сортовых станах и в дальнейшем распространено на станы, выпускающие другие виды проката.Известно устройство для ускоренного охлаждения катанки, которое состоит из. выполненных совместно охлаждающей и отсекающей форсунок 1 11.Известно устройство для термообработки проката, содержащее секции, каждая из которых включает в себя рабочую камеру, форсунку, на входе которой выполнены дополнительные отверстия для подачи охладителя, оси которых направлены под углом против направления движения проката21.Такоеустройство ликвидирует образование "воздушной подушки" путем исключения подсоса окружающего воздуха. Однако оно не позволяет интенсифицировать теплообменные процессы при обработке непосредственно в рабочей камере.Известно устройство для термообработки проката, содержащее охлахуающую проводку с подводом хладагентапо ходу проката, в которой выполнены отверстия для улучшения гидродина.мических характеристик охлаждающейпроводки 3).Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому эффекту является устройство дляповерхностной обработки проката, преимущественно для его ускоренного охлаждения, содержащее рабочую камеру,входную цилиндрическую проводку с конической входной зоной, размещеннуювыходной частью в рабочей камере,которая имеет патрубок для подводаохладителя и перфорированный насадокдля его отвода 41.Недостатком прототипа являетсянизкая эффективность поверхностнойобработки проката, связанная с под сосом в устройство окружающего воздуха за счет эжекционного действияпроката, движущегося с большой скоростью (30-70 м/с) и высокой скорости истечения обрабатыващцей среды ЗО через сопло. Подсос воздуха происхо.дит со стороны входа проката в устройство через вводную проводку цилиндра-конической формы и приводит к появлению "воздушной подушки" прослойки) между металлом и обрабатывающей средой. Наличие "воздуш ной подушки" в устройстве приводит в свою очередь, к снижению эффективности обработки, получению неравномерной структуры металла и повышенному окалинообразованию. 10Целью изобретения является повышение эффективности обработки за счет использования действия подсасываемого воздуха на диспергирование пограничного слоя обрабатывающей среды и интенсификация тепломассообменных процессов.Для этого в устройстве для поверхностной обработки проката, преимущественно для его ускоренного охлаждения, содержащем рабочую камеру, вводную цилиндрическую проводку с ко нической входной зоной, размещенную выходной частью в рабочей камере, которая имеет патрубок для подвода охлапителя и перфорированный насадок для его отвода, в стенке цилиндрической части проводки на расстоянии 4-8 калибров от выходного торца под углом 20-45 к продольной оси устройства выполнены отверстия, при этом отверстия расположены в зоне патрубка для подвода охладителя;Такое решение позволяет использовать подсасываемый в устройство воздух для активизации поверхностной 35 обработки в рабочей камере путем соз дания в пределах цилиндрической час-ти проводки аэрозольного водовоз- душного потока, ликвидации в устройстве "воздушной подушки", разру шения пограничного с металлом слоя (пленки и усиления турбулизации Обрабатывающей среды.На чертеже изображено предлагаемое устройство, продольный разрез. 45Устройство содержит вводную цилиндрическую проводку 1 с конической входной зоной, которая пропущена через патрубок 2 для подвода обрабатывающей среды в .рабочУю камеру 3. В 50 стенке цилиндрической части проводки 1 выполнены сопловые отверстия 4, расположенные равномерно по периметру.проводки в полости патрубка 2 и ориентированные в направлении движения проката под углом 20-45 к продольной оси устройства.Сопловые отверстия могут быть выполнены цилиндрическими, сужающимисяили расширяющимися с зависимости от энергопараметров и характеристики обраб тывающей среды. Наружная поверх.ность выходной части проводки 1 выполнена конической и образует с вход.ным коническим участком рабочей камеры 3 сужающееся кольцевое сопла 5. 65 Площаць отверстий 4 должна находиться в пределах 0,1-0,2 площади кольцевого сопла 5. Рабочая камера 3 соединена патрубком 6 с перфорированным насадком 71 цилиндрической формы, предназначенным для отвода среды. Проводка 1 и насадок 7 выполнены съемными. Цилиндрическая проводка 1 соединена резьбой с патрубком 2, а насадок 7 посредством патрубка б соединен;с рабочей камерой 3, Резьбовые соедине- . ния зафиксированы и уплотнены конт- гайками 8 и 9.Устройство работает следующим образом.Горячий прокат после выхода из последней клети стана поступает с высокой скоростью в устройство через вводную проводку 1. Одновременно в устройство через патрубок 2 вводится обрабатывающая среда,. в качестве которой могут быть иойользованы охлаждающая вода, пар, растворы, сжатые газы, газожидкостная смесь и др, Обрабатывающая среда, например вода, под давлением от 5 до 25 ати практически используемое давление на проволочных станах) подается в рабочую камеру 3 с высокой скоростью в направлении движения проката после истечения через кольцевое сопла 5.В рабочей камере 3 происходит охлаждение проката путем скоростного воздействия потока обрабатывающей среды на его поверхность. После прохождения камеры 3 отработанная среда поступает через патрубок в перфорированный насадок 7,откуда удаляется. Из полости патрубка 2 часть охлаждающей среды под давлением поступает в сопловые отверстия 4 одновременно с подачей основного количест ва ее.через кольцевое сопла 5. Часть охлаждающей среды через сопловые отверстия 4 под давлением поступает в полость проводки 1, в которой происходит. высокоскоростное смещение ее с подсасываемым воздухом, диспергирование жидкости на микрокапли, формирование распыленного потока и истечение его через выходное отверстие проводки в рабочую камеру 3. Здесь .происходит Форсированное охлаждение проката путем активного высокоскоростного взаимодействия двух потоков охладителя: центрального-газожидкостного и периферийного-жидкостного. Механизм охлаждения в этом случае следующий: сформированный центральный аэрозольный поток со скоростью 30- 50 м/с поступает в рабочую камеру 3, примыкая непосредственно к поверхности горячего проката в видекольца равномерной толщины . При соприкосновении с нагретой поверхностью тонкодисперсныеф капли жидкости интенсивно испаряются и эффективно отбирают тепло. Испаряеьые частицы вформула изобретения йроцессе движения пронизывают равномерно кольцевой периферийный жидкостный поток, в результате чего слоевой жидкостный. поток становится газонасыщенным с режимам псевдокипения в котором интенсивно протекают тепломассообменные процессы. Вблизи об. рабатываемой псверхности за счет высокой степени турбулизации происходит разрушение ламинарного слоя и усиление непрерывного обмена Йежду 0 частицами обрабатывающей среды, в результате чего интенсифицируется поверхнОстный отвод тепла. Охлаждение ,испаряеиых частиц происходит в радиальном направлении камеры 3 и прак тически отпадает необходимость при.менения систем регенерации и рециркуляции жидкости, После прохождения . рабочей камеры 3 отработанная среда поступает через натрубок 7, отку да удаляется.Выполнение наклона отверстий 4 под углом 20-45 к продольной оси устройства, ориентированным в нап.равлении движения проката позволя ет создать оптимальные условияпо . Формированию однородного скоростного распыленного потока в полости проводки 1 и по его истечению в :рабочуюкамеру 3 вследствие равно- у) мерного охвата поверхности проката и проникновения потока на большую протяженность по длине камеры 3.Выполнение угла наклона отверстий 4 менее 20 а ухудшает взаимодействие З 5 .жидкости с воздухом в проводке 1,снижает степень диспергирования жидкости и приводит к наличию воздушной прослойки на входном участке рабочейкамеры 3.40Выполнение угла наклона более 45 ф приводитк резкому соударению жидкостной струи с поверхностью проката, к снижению ее эжектирующего действия и нехватке подсасываемого воздуха на формирование оптимального соотношения 45между жидкой и газовой фазами, а также к деформации центрального потока и потере его скоростного напора.Сонловые отверстия 4 должны находиться на расстоянии 4-8 калибров 50 от выходного торца проводки 1 Выполнение отверстий на указанном расстоянии обеспечивает достаточную степень однородности гаэожидкостного потока. в процессе работы устройства, необхо. димуюдля исключения "воздушной подушки 1 прослойки) в рабочей камере.Приближение отверстий 4 к выходному торцу на расстоянии менее 4 калибров ухудшает перемешивание смешивае- щ мых фаз и снижает эффективность обработки эа счет уменьшения ее равномерности и скорости.Удаление наклонных отверстий 4 от выходного торца проводки 1 на расстояние более 8 калибров приводит к активному испарительному процессу в пределах проводки, в результате чего часть пара покидает устройство через коническую часть проводки, а в рабочей камере. наблюдается неравномерностьгазонасыщения жидкостного потока по длине камеры 3 и образование в ней отдельных паровых:пузырей . по поверхности проката, что ухудшает тепломассообмен и в целом снижает эффективность обработки.Выполнение площади отверстий 4 в, пределах, равных 0;1-0,2 ппощади кольцевого сопла 5, обеспечивает при вышеуказанном давлении обрабатывающей среды расхоД, необходимяй для . получения оптимального соотношения между жидкой и газовой фазами. Практически их оптимальное соотношение находится в пределах до 5-1 при Давлении жидкости 5-25 ати, скорости движения проката 30-70 м/с, сортаменте катанки бмм и внутреннем диаметре проводки 12-15 мм.Выполнение площади сопловых отверстий 4 менее величины 0,1 затрудняет изготовление проводки 1.Выполнение рассматриваемой площади более величины 0,2 ухудшает диспергирование жидкостного потока.Изобретение позволит:дополнительно повысить эффективность поверхностной обработки движущегося горячего проката путем использования,подсасываемого в устройство воздуха на интенсификацию процесса обработки в рабочей камере, что в свою очередь снизит окалинообразование и повысит однородность структуры обрабатываемого проката.Внедрение изобретения предполагается осуществить на одном из современных проволочных станов, имеющим производительность до 500 тыс. тонн катанки в год.Повышение равномерности структуры, уменьшение окалинообразования и сужение разброса механических свойств катанки, выпускаемой станом, уменьшит затраты на ее переработку в метиэном производстве и позволит получить экономический эффект до 200 тыс. руб. в год. Устройство для поверхностной обработки,проката, преимущественно для его ускоренного охлаждения, содержащее рабочую камеру вводную цилиндри ческую проводку с конической входной зоной, размещенную выходной, частью в рабочей камере, которая имеет патрубок для подвода охладителя и перфорированный насадок для его отвода,1002371 ФрЫттыА мщу ср естся Составитель А. ДенисоваРедактор О. Юркова Техред М,Тепер Корректор М. Коста Ти ВНИИПИ Го по дел 5, Москва-35, Раушск ак Подписноемитета СССРоткрытийнаб., д, 4/5 1303 илиал ППП "Патент", г. Ужгород Ул . Проектная,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью интенсификации тепломассообменних процессов, в стенке цилиндрической части проводки на расстоянии 4- 8 калибров от выходного торца, под углом 20-45 ф к продольной осн устройства выполнены отверстия, при этом отверстия расцоложены в зоиЕ патрубка. для подвода охладителя.Источники нформации, принятые во внимание при экспертизе 10 1 . Бочков Н.Г . и др, Освоение производства канатной катанки класса ВК - сталь, 1977, 9 11, с, 1026, рис, 1.2. Авторское свидетельство СССР 9 279674, кл . С 21 0 1/00, 1970.3. Авторское свидетельство СССР 9 269183, кл. С 21 0 1/02, 1970.4. Прокатка и прокатное оборудование. Экспресс-информация. ВИНИТИ, 1971, 9 16, с. 6, рис. 3.