Способ поверхностной обработки движущегося проката

А 1 цв ЯО ш 1 58878 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВ ЕЛЬСТ оизи ий инстико 1: о СССР1977СССР1983.(54) СПОСОБ ПОВЕРХНОСТНОЙДВИЖУЩЕГОСЯ ПРОКАТА(57) Изобретение относится РАБОТКИ рокатГОсудФРстВенный комитетПО ИЗОаРЕ УНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельстУ 602566, кл. С 2 1 Р 1/02,Авторское свидетельствоУ 1157085; клС 21 0 1/62 Изобретение относится к прокатному производству, конкретнее к производству сортовых профилей проката и катанки, и может быть использовано для ускоренного охлаждения проката на сортовых и проволочных станах.Цель изобретения - повышение производительности путем обеспечения равномерного охлаждения двух движущихся рядом профилей проката.На чертеже показана камера охлаждения с обрабатываемыми профилями проката и указанием действующих на . них сил, поперечное сечение.При подаче плоских струй в плоскости касания стержней проката на расположенное в зоне струй место контакта двух стержней действуют силы, обеспечивающие разделение стержней и тем самым способствующие всесторон(ц) С 21 П 1/62, В 21 В 45/02 2ному производству, конкретнее к пр водству сортовых профилей проката катанки, и может быть использовано для ускоренного охлаждения проката на сортовых и провоЛочных станах.Цель изобретения - повышение производительности путем обеспечения равно" мерного охлаждения двух движущихся рядом профилей проката, Осуществляют подачу плоских струй параллельно плоскости касания стержней под давлением, превышающим давление продольного потока охлаждающей жидкости на 0,5- 1,3 МПа, Первую по направлению движения проката струю подают в пульсирующем режиме с частотой 1-3 импульса/ /метр. 1 табл., 1 ил. нему равномерному охлаждению. изделийпо периметру и длине. Скоростнойпрофиль затопленных струй имеет коло колообразный характер с максимумомнаоси струи. При этом место контактадвух стержней находится на оси струй,т.е, на стержни действует максимальная раздвигающая сила Г. Кроме того,при перемещении круглого изделия взатопленной струе от ее оси всегдавозникает разница скоростей на поверхности изделия, причем на поверхности,расположенной ближе к оси струи, скорость больше и в соответствии с законом Бернулли давление меньше, чем на фффффповерхности, более удаленной от осиструи, Эта разница давлений, приводитк возникновению усилия р, действую"щего на изделие и направленное к осиструи.Потоки жидкости, обтекающие цилиндрическое тело, помещенное в пограничный слой затопленной струи, раскладываются на сумму равномерного и циркуляционного потоков. Из гидродинамики 5 известно, что при циркуляционном обтекании цилиндра возникает подъемная сила Р, направленная в соответствии с циркуляцией жидкости всегда к оси струи. Однако вследствие того, что10 первоначально каждый из стержней смещен от оси струи на величину, равную половине его диаметра, каждый из стержней попадает на границу погранич 15 ной зоны действия затопленной струи, характеристики которой определяются геометрическими размерами сопел, При этом создаются условия для взаимного отталкивания струи и изделий, Дальнейшее возвращение изделий в зону20 действия струи затруднено иэ-эа сох. ранившегося в этой области "отталкивающего" режима. Величина отталкиваю" щей силы Р значительно больше РКроме раздвигающей силы на цилиндрическое тело, помещенное в попереч-" ный поток, действуют силы трения, направленные вдоль оси струи. На каж дый иэ стержней также действует сила30 трения Р.Суммарное действие этих сил на каждый из стержней всегда оказывается направленным в противоположные сторо" ны, т.е. обеспечивает их раздвижение (фиг,1). Возникающее при этом переме- З 5. щение стержней вниз компенсируется подачей следующей плоской струи снизу вверх. В результате каждый из стержней движется горизонтально. Между ними исключается возможность образо вания сплошной паровой рубашкиПодача плоских струй под давлением, превышающем давленйе внутри камеры охлаждения не менее чем на 0,5 МПа, обеспечивает создание, условий, когда 45 сумма Рв +Р) Р+Р, т.е. происходит раздвижение стержней. При уменьшении давления меньше 0,5 МПа это условие нарушается, т.е. Р 1 р +Р становитсябольше суммы Ро + Р. В результате 50 этого стержни начинают сближаться, образуется зона сплошной "паровой рубашки", нарушается равномерное все-стороннее охлаждение. Кроме того,при уменьшении давления менее 0,5 МПа 55 приведет .к уменьшению глубины проникновения струй, Верхний предел превышения давления подачи плоских струйпо сравнению с давлением внутри камеры охлаждения ограничивается энергетическими воэможностями цеховых насосных станций воды высокого давленияВпрыскивание первой по направлению движения проката струи в пульсирующем режиме с частотой 1-3 импульса/ /1 м является рациональным, так как обеспечиваЪт надежное первоначальное разделение двух стержней за счет сильного кратковременного удара струей в местоих контакта, что отсутствует в случае подачи первой струи не в пульсирующем режиме, Кроме того, пульсирующая подача одной из струй способствует повышению интенсивности и равномерности охлаждения обоих стержней за счет более интенсификации проникания тепломассообменных процессов. При наложении пульсации на охлаждающий поток межслойное перемешивание в рабочей камере усиливается, снижается вероятность появления "воздушной подушки" (прослойки) между прокатом и средой, которая, перемещаясь вместе с прокатом в виде центрального потока, снижает эффективность обработки, ухудшает тепломассообменные процессы, приводит к повышению окалинообразования, увеличению неравномерности структуры и разбросу механических свойств проката. Для эффективного разделения стержней частота пульсаций первой струидолжна составлять 1-3 импульса/метр.Уменьшение частоты пульсаций менее 1 импульса/1 м является нецелесообразным, так как в этом случае снижается эффективность разделения за счет более сильного гашения импульса, воздействующего на место контакта стержней. Кроме того, происходит снижение темпа охлаждения, так как выравниваются амплитуды пульсаций, взаимодействующих потоков, Увеличение частоты пульсаций более 3 импульсов/1 м приводит также к ухудшению разделения стержней и снижению темпа охлаждения. Это происходит вследствие того, что свойства пульсирующей с такой частотой струи становятся равными свойствам обычной струи (не пульсирующей). Кроме того, вследствие того, что слои потоков в рабочей камере не успевают взаимодействовать между собой в достаточной мере, интенсивность протекания тепломассообменных процессовуменьшается, следствием чего является снижение темпа охлаждения, ухудшение5 158служебных характеристик, повьппенныйрасход охлаждающей среды.На чертеже изображено взаимодействие потоков с охлаждаемыми иэделями.П р и м е р. На непрерывном мелкосортном стане прокатывали арматурныйпериодический профиль В 14 из стали 55 сп по классу А- Шс. Принудительноеохлаждение готового проката от темпе"ратуры конца прокатки, равной 10501100 С, проводили до среднемассовойтемпературы 600-650 С.При прокатке профилей 1 в ниткучасовая производительность стана иучастка термического упрочнения составляет Р ч = 115,0 т/ч при скорости прокатки Ч 1 = 17 м/с,При переходе на прокатку в двенитки (прокатка-разделением) скоростьпрокатки уменьшается до ЧУ=13,2 м/с,а часовая производительность возрастает на Р " ( -- 1) Р ч=63 9 тУч2 ЧгЧФПри этом производительность участка термического упрочнения становится недостаточной. Весь прирост объемапроизводства арматурных стержнее,достигнутый в результате повышениячасовой производительности поставляется по классу А-П, ввиду того, чтопри охлаждении в существующих устройствах одновременно двух стержнейнаблюдается крайне неравномерное охлаждение, приводящее к разбросу механических свойств по длине стержня.Установка дополнительных ниток невозможна иэ-за недостаточной произво"дительности насосных станций и отсутствия места.Контроль качества обрабатываемыхизделий осуществляли путем проведениямеханических образцов, отобранных от"головной" и "хвостовой части раскатов,Результаты обработки проката попредлагаемому способу приведены втаблице.Режимы обработки: 1 - известный,2,4,7,10 - за пределами предлагаемыхвеличин, 3, 5, 6, 8, 9, 11 - предлагаемые,12 - базовый.8781 10 15 20 25 30 35 40 45 50 В качестве базовой принята технология термического упрочнения арма-турных периодических профилей,в потоке стана 250. Применительно к поверхностной обработке проката технологическая схема ее выглядит следующимобразом.Прокат после выхода иэ последнейклети стана режут летучими ножницамина длину холодильника, а затем подаютна участок термического упрочнения.Трасса термического упрочнения дляслучая упрочнения арматурных профилейиз стали 5 сп содержит 2 прямоточныефорсунки с камерами охлаждения 5,5 мм.Сравнительные механические испытанияпоказали, что уровень служебных характеристик проката, изготовленногов соответствии с предлагаемым изобретением в 1, 1-1,3 раза вьппе.Равномерное охлаждение в однойкамере одновременно двух стержней позволяет повысить производительностьучастка ускоренного охлаждения безкапиталовложений на строительство двухновых трасс охлаждения. Кроме того,расход охлаждающей жидкости не увеличивается, так как скорость прокаткиснижается на 4,8 м/с. Уменьшение величины зерна позволяет получать прокатс более мелкодисперсной структурой,а следовательно, прокат имеет повышенную стойкость к циклическим нагруз"кам,Формула изобретенияСпособ поверхностной обработки движущегося проката, включающий подачу плоских струй охлаждающей жидкости на прокат через движущийся вдоль него поток этой жидкости, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повьппения производительности путем обеспечения равномерного охлаждения двух движущихся рядом профилей проката, плоские струи охладителя подают в плоскости касания профилей под давлением", превышающим давление продольного потока охлаждающей жидкости на 0,5-1,3 МПа, а подачу первой по направлению движения проката струи осуществляют в пульсирующем режиме счастотой 1-3 импульсов на 1 м,1588781 Результатн обработки Способ сто- нуль 3 1-й стераань старвзиь цийрвой%т 7 Оа плодадь истинного зерна х 1 О нн Изаестннй 1 630-590 440-400 Ф Ь а 610 420 600-580 430-Э 70 59 Ъ ЯОЪ,О 05 характеристикиголовной" н ззостозой" азброс неквннческнк свойств по длине раската (числитель - эначеннвотяк раската, энаиеяатель " среднее значение). Составитель Г,МаксименкоРедактор МеНедолу)боенко Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Бес 2517Тира)к,517Государственного комитета113035 з Москва, Ж Подписное изобретениям и открытиям и Раушская набэ д. 4/5к ИТ ССЯ;Р П оизводственно-издательский комбинат "Патент". г.укгородз ул. Гагарина Р Паралетрм обработки пренекиие давлении подачи струФ, давлениекамереоклендеииа Ф Относнтель- йбсолятлое ное зиаче- дазлелне поила дача струн Оредлагаенцйа о,а 7 1,3 Ь 1,5 Скоростьнстечеяия струянэ сопла 26,521,0 плояад истин ного зерна к 10 нн 620-600 610 640-600 620