Устройство для поверхностной обработки прокатных валков

СОКИ СОВЕТСНИХ ЦЦВВЮИЕНН щ) В 21 В 27/1 Вг СССР отли-во входной ала устаФФ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПВ ДЕЛАМ а 69%ЧЙЮ и бщЪН ПИСАНИЕ ИЗО СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Институт черной металлургиии Новокраматорский машиностроительный завод им. ЛЕнина(54)(57) 1УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ,содержащее кожух, снабженный впускными я выпускными отверстиямио т л и ч а ю щ е е с я. тем, что, с целью повьыения эффективности об" работки путем увеличения интенсивности тепломассообменных процессов и снижения расхода обрабатывакицей среды, кожух снабжен профили; рованным каналом, входная часть которо-, , го сообщается с атмосферой,а выходной его торец расположен по касательной к образующей прокатного валка,при этом внутренняя поверхность кожуха в зоне торца профилированного канала образует с поверхностью прокатного валка дополнительный профилированный сопловой канал, направленный по касательной к образующей валка.2. Устройство по п. 1, ч а ю щ е е с я тем, что части профилированного кан новлена заслонка.Изобретение относится к тепловой обработке металлов давлением и может быть использовано для охлаждения прокатных валков нанесения смазочно- охлаждающих жидкостей на их рабочую поверхность, подачи технологической смазки, нанесения защитных покрытий и т.п., а также для поверхностного проведения тепломассообменных процессов вращающихся деталей, работающих в условиях высоких температур.В металлургии широко применяются различные устройства для поверхностной обработки прокатных валков, в частности для их наружного охлаждения посредством подачи на рабочую поверхность сплошных потоков воды 1 .Однако для методов жидкостной обработки нагретых поверхностей посредством подачи сплошных потоков практически исчерпаны возможности дальнейшего повышения их интенсивности и форсирования тепломассообменных процессов, в основном, в связи с трудностями значительного увеличения параметров потока несжимаемой жидкости; дефицита жидкости, контактирующей с нагретой поверхностью, устойчивости и надежности процессов тепловой обработки, а также воэможности увеличения диапазона регулиро вания. Попыткой найти выход иэ этого затруднения является отказ от применения сплошных потоков жидкости и переход к ее дисперсному сочетанию, например, с газом.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство, . содержащее кожух, снабженный впускными и выпускными отверстиями. При поверхностной обработке, например 40 охлаждении прокатных валков, в качестве обрабатывающей среды используют охлаждающую воду, которую насосом подают в кожух. Впускные и выпускныеотверстия для охлаждающей среды располагают по ширине движущегося металла и сообщают с кожухом рядом с прокатными валками или между ними. Охлаждающую среду подают в разных направлениях относительно валков 21,Недостатком известного устройства является низкая эффективностьповерхностной обработки, связаннаясо слабой интенсивностью тепломассо-.обменных процессов (охлаждения) иповышеннымрасходом обрабатывающейсреды. Указанный недостатки вызваны при жидкостном охлаждении наличием на рабочей поверхности валка пленочного 60 режима кипения, что обуславливает снижение интенсивности скорости охлаждения в 3-10 раз и приводит к повышению расхода и давления жидкости для устранения пленочного режима. 65 При переводе укаэанного устройства на гаэожидкостное охлаждение также наблюдаются перечисленные недостатки, вызванные снижением однородности обрабатываемого потока при его опуске в кожухе, появлением подъемной силы, снижением скорости потока в нижней зоне валка и его дисперсности, повышением температур.Снижение однородности гаэожидкостного потока связано с выделением газовых пузырей по центру потока при его опуске и распределением их по поверхности валка.Появление подъемной силы в кожухе связано с вращением валка, что приводит к росту давления внизу и снижению давления вверху. В результате возникает разность давлений, создающая подъемную силу, что снижает скорость потока при его обтекании по поверхности валка. Отсутствие допол" нительного ввода газообразного агента и возможности его регулирования приводит к появлению устойчивой неод" нородности обрабатывающего потока по высоте кожуха.Для повышения интенсивности охлаждения обычно устанавливают высоко- напорное оборудование и увеличивают расход обрабатывающей среды, что в целом снижает экономику процесса обработки и не устраняет ее неравномер,ность.1Цель изобретения - повышение эффективности обработки путем увеличения интенсивности тепломассообменных процессов и снижения расхода обрабатывающей среды.Поставленная цель достигаеся тем, что в устройстве для поверхностной обработки прокатных валков, содержащем кожух, снабженный впуск- ными и выпускными отверстиями, кожух снабжен профилированным каналом, входная часть которого сообщается с атмосферой, а выходной его торец расположен по касательной к образу" ющей прокатного валка, при этом внутренняя поверхность кожуха взоне выходного торца профилированного канала образует с поверхностью прокатного валка дополнительный профилированный сопловой канал, направленный по касательной к образующейвалка.Кроме того, во входной части профилированного канала установлена заслонка.На чертеже схематически показано предлагаемое устройство.Устройство для поверхностной обработки прокатных валков состоит иэкожуха 1, впускного 2 и выпускного 3отверстий, профилированного канала 4,входная часть 5 которого сообщаетсяс атмосферой, а выходной его торец 6расположен по касательной с обраэующей прокатного валка 7. Внутренняяповерхность 8 кожуха, обращенная кповерхности прокатного валка, обра"зует с ней дополнительный профилированный канал 9, Во входной части 5профилированного канала 4 установлено регулирующее устройство в видезаслонки 10.Корпус профилированного канала.4может быть выполнен литым или свар"ным как с единой сплошной полостью, 10так и в виде отдельных секций, разделенных перегородками (ребрами), приэтом канал 4 должен быть расположенпо длине прокатного валка .и экранирован по торцам. 35Входная часть 5 кожуха соединенас окружающей атмосферой, однако принеобходимости может быть соединенасамостоятельным трактом с тягодутьевым оборудованием, например вентилятором. для улучшения входных условий и снижения гидропотерь впускноеотверстие выполнено плавно расширяющимся с закругленйьажи кромками.Длину канала целесообразно выполнитьравной 3-8 ее гидравлическими диаметрам.Сопловой канал 9 на входном участке 11 может быть выполнен суживающимся или параллельным образующей вал"ка 7 в зависимости от характеристики 30и энергопараметров обрабатывающейсреды. Выходной торец 12 канала 9должен быть расположен в зоне горизонтальной оси валка, при этом оптимальная величина угла между верти- .З 5кальной осью валка и линией, соеди,няющей торец 12 канала 9 с центромокружности валка, должна находиться,в пределах 70-110. Ширина канала 9определяется расчетным путем, исходя из располагаемого давления навводе в устройство. Оптимальную ве,личину скорости движения газожидкостного потока при омываиии валкацелесообразно принять 30-70 м/с,а при истечении нз сопла 50-110 м/с. 45Площадь выпускного отверстия 3 выполняется на 10-30 больше суммарной площади каналов 4 и 9 в зоне ихввода.Устройство работает следующим 50образом.1Обрабатывающая среда в виде предварительно подготовленного,полифазного потока, например водовоздушнойсмеси, водомасловоздушной смеси,газорастворных смесей и др., поддавлением, превосходящим давление вполости кожуха 1, подается черезвпускное отверстие 2, разделяется надва потока, омывающих валок, и посту пает по дополнительному профилированному каналу 9 на скоростное истечение,в результате которого осуществляется:подсос.окружающей среды по профилированному каналу 4; Происходит послед нее вследствие создания зоны пониженного давления (разрежения) в прикорневой области плоской струи в процессе истечения потока из соплового канала, т.е. при переводе кинетической энергии потока в потенциальную.В результате взаимодействия истекающего ижектирующего и эжектируемого (,подсасываемого ) потоков происходит их совместное спутное движение, внедрение более активного потока в пассив"ный и интенсивное их смешение, что приводит к снижению температурного уровня обрабатывающей среды и диспергированию жидкой фазы. Омыв поверх- . ность прокатного валка,.обрабатывающий поток удаляется из устройства через выпускное отверстие 3. Снабжение кожуха профилированным каналом 4, входная часть 5 которого сообщена с атмосферой, позволяет вводить на обработку окружающую устройство газо- паровую среду без дополнительного энергоносителя, подсос которой снижает общий расход обрабатывающей среды и температурный потенциал, повышает ее степень распыления, уменьшает паровыделения вокруг устройства, экологически оздоровляет цеховую атмосферу. При этом происходит перераспределение давления в нижней области, прилегающей к прокатному валку, за счет сброса через канал 4, в резуль-, тате чего падает величина подъемной силы и возрастает скорость обрабаты" вающего потока и интенсивность его воздействия на поверхность валка.Расположение выходного торца канала 4 .по касательной к образующей валка приводит к лучшему втягиванию с минимальными гидравлическими потерямн ижектируемого потока вовраща-тельное движение, к снижению вихревых зон и поперечных пульсаций всмешиваемом потоке.Выполнение в устройстве дополнительного профилированного соплового канала 9 и расположение его .торца 12 в зоне выходного торца 6 канала 4 обеспечивает при вышеуказанных скоростях истекающего потока наилучший эжектирующий эффект, ввод основного количества эжектируемого потока среды непосредственно в прикорневую область активной струи, высокую степень турбулизации смешиваемых потоков при максимальном их поступательном движении, При этом движение сжимаемой среды по длине канала 9 приводит к равномерному наращиванию линейной скорости потока н равномерному поверхностному теплосъему в процессе охлаждения валка и продоль ного повышения температуры среды, Выполнение внутренней стенки канала 9 подэижной (в результате вращения валка) обеспечивает высокую сцепляемость обрабатывающей среды с обраба1031543 Составитель М.РеутоваТехред И,Метелева Корректор О. Тигор Редактор Л. филь Заказ 5272/7 Тираж 816 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 тываемой поверхностью в случае исполь-, зования вязких жидкостей, например масляно-водяной эмульсии.Расположение соплового канала 9 по касательной к образующей валка усиливает степень закручивания пото ка в процессе его истечения, улучшает аэродинамику вращательного движения, уменьшает потери на вихреобразование; способствует меньшему падению кинетической энергии струи, формирует рав нодействующую слившихся потоков вблизи поверхности обрабатываемого валка и обеспечивает интенсивное перемешивание общего потока с наименьшей поперечной его деформацией. 15Установка во входной части 5 канала 4 регулирующей заслонки 10 , позволяет осуществить рабочую настройку гидродинайическим режимом обрабатывающего потока в рабочей полости устройства путем подачи необходи" мого количества подсосанной окружающей среды и создания ее оптимального скоростного режима, В результате возможно изменение степени распыла жидкой составляющей обрабатывающего потока при разных технологических режимах и характере поверхностной обработки. Таким образом, в результате применения изобретения повьыается эффективность поверхностной обработки прокатных валков путем повышения интенсивности тепломассообменных процессов и снижения расхода обрабатывающей среды, в качестве которой используется полифазная смесь.Повьзаение эффективности осуществляют посредством рационального использования кинетической энергии сжимае" мого обрабатывающего потока, подсоса в устройство окружающей среды, в результате чего возрастает однородность рабочего потока, снижается температурный уровень и сокращается расход исходной среды на 20-30, повыаается степень закручивания и турбулизации поверхностно взаимо" действующего потока.Реализация предлагаемого устройст" ва позволяет повысить эффективность обработки валков путем создания сплошного равномерного потока обрабатывающей среды, Это позволит снизить температуру поверхности валка и увеличить эффективность действия смазки, что позволит на 10 увеличить стойкость валков при снижении расхода масла на 30.