Способ охлаждения проката

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфез СоветскихСоциалистическихРеспублик 874760(5)М. Кл.С 21 О 1/02 В 21 В 45/02 Гасударственный комитет СССР ае делан изобретений и втнрытнй(72.) Авторы изобретения Ю, И. Блинов, В. А. Усов, Я. Н, Липкин, А, А. Фотов, 3. О. Нодев,В. А. Алешин, В, Н. Кукарских, Г, М, Шекунов, В, И. Карпов М. Ф. Й 6 ЫЩаэ,влемперт Р П фмапенюк н Н К Баран, 0 фГВХ 11 Ц,цурал ский научно-исследовате ский и ппу рубнрй ЯИОТСЖ,промышленности и Первоуральский новотрубный завод "(54) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ПРОКАТАИзобретение относится к термическойобработке металлов и может быть использованопрн термообработке различного проката, вчастности труб,Регулирование скорости охлаждения оченьсущественно для получения строго определеннойструктуры металла при охлаждении изделийиз нержавеющей и специальных сталей. Для повышения качества термообработки(охлаждения) к охлаждаемой поверхности наразличных по интенсивности режимах оченьважно подавать охладитель оптимального дисперсионного состава, Кроме того, необходимоисключить попадание струй воды на охлаждаемую поверхность, так как может вызвать возникновение термических напряжений и трещин,в поверхностном слое металла,Известен способ охлаждения проката путемохлаждения проката водо-воздушной смесью, З 1подаваемой из кольцевой щели, причем скоростьохлаждения регулируется эа счет измененияширйны кольцевой щели выходного сечениясопла, Данный способ позволяет применять для охлаждения как водо-воздушную смесь, такн воздух или воду в отдельности 111.К недостаткам способа относятся трудностьоперативного регулирования интенсивностиохлаждения по длине термообрабатываемой трубы, так как каждый раз требуется механически изменять ширину щели выходного сечениясопла, а также трудность поддерживания необходимого состава смеси в процессе регулирования интенсивности охлаждения из.эа того,что на различных по интенсивности режимахохлаждения необходимо подцерживать опреде.ленное соотношение параметров истечения водыи воздуха,Известен способ охлаждения, при котором охлаждение ведут разнотипными по интенсив. ности спрейерами (водо-воздушнымн и водяными). Интенсивность охлаждения регулируют подбором количества включаемых в работу спрейеров разного типа, 121Однако этот способ не позволяет, термообра. батывать (охлаждать) стали, склонные к глубокой поверхностной закалке, гак как неисключает попадание струй воды на охлаждаемую поверхность.Известен также способ охлаждения, в. котором охлаждение проката осуществляют путем распыления охладителя потоком сжатогогаза, направленного под утлом к охладителюи охлаждаемой поверхности. Интенсивностьрегулируют изменением поперечного сеченияводяного и воздушного сопел 13).,Недостатки способа состоят в том, чтозатруднено оперативное регулирование интен.сивности охлаждейия, так как необходимооперативно в процессе обработки изменятьширину щели, кпоме того, торопно. создатьоднородную водо-воздушную смесь иэ-за смешения потоков воды и воздуха, приходящегонепосредственно на охлаждаемой поверхности,При этом имеется зона, где охлаждение произ.водится только водой.Цель изобретения - упрощение регулирования интенсивности и повышение Качества охлаждения.Поставленная цель достигается темчтов способе охлаждения проката, включающем распыление охладителя струей сжатого газа, направленного под углом к охладителю и ох-, лаждаемой поверхности, охладитель распыляют несколькими юолированными друг от друга струями сжатого газа, скорости истечения которых изменяют относительно друг друга по гармоничес кому закону.Предлагаемый способ реализуется с помощью устройства, показанного на чертеже.Через коллектор 1 и сопло 2,например 1 мм,подводят охладитель, например воду, давлением2,5 - 6 ати, которую распыляют юолированны.ми друг от друга струями распылителя, например сжатого воздуха, давлением 2-6 ати, который подают через сопла 3-6 с площадью выходного отверстия, например, по 30 мм каждое.Сопла 3-6 наклонены под углом 55-60 к осисопла 2, Количество сопел уря подачи распы.лителя может быть от 2 до 8 (в данном случае их четыре).Интенсивность охлаждения регулируют путемюменения угла подачи факела водо-воздушнойструи к охлаждаемой поверхности, для чегоюменяют скорости истечения распыливающихПредлагаемый способ охлаждения был опробован при термообработке трубф 100 мм состенкой. 5 мм из стали ШХ - 15,Охлаждение проводили четырьмя форсункамиравномерно расположенными вокруг термообра .батываемой трубы в одной плоскости(перпендикулярной оси движения проката), Форсункирасположены вокруг трубы в диаметрально,п тивоположных точках.рои ати ,1,5 3,5ати ати 4 1,5 и ати 5Общая продолжительность охлажденляет 19 с.По четвертому варианту партиядается согласно ювестному способувоздуха и воды подцерживается равВ процессе испытаний определялохлаждения труб по равномерностипения температур на поверхности тточках по периметру и в 7 точкахтрубы.В таблице представлены сравнитезультаты качества охлаждения трубгаемому и известному способам. ия составтруб охлаж. Давление ным 4,5 ати и качество распредерубы и 5 по длине ные р пре В предлагаемом устройстве скорость искчения струй изменяли за счет изменения давле.ния распылителя в соплах 3-6. Распылитель ксоплам 3-6 подавался от одного источникасжатого распылителя через регулирующее устройство, установленное на ответвлении трубо.провода к каждому соплу, В качестве регули.рующего устройства испольэовали обычное золотнкковое устройство, которое перепускало1 о сжатый распылитель в нужном количестве ксоответствующему соплуБыло проверено 4 варианта охлаждения.По первому варианту давление воды вколлекторе 1 устанавливаютравным 4,5 ати,15. Давление воздуха в соплах 3 и 4 изменяютот 1.5 до 4 ати, а в соплах 5 и б от 4 до1,5 ати с периодичностью 2 раза в секунду,причем, когда давление воздуха в соплах 3 и4 минимальное и равно 1,5 ати в соплах 5 иб давление максимально и равно 4 ати, Врезультате этого струи колеблются в плоскостирасположения форсунок с частотой два колеба.ния в сек.По второму варианту партия труб охлаж.дается неподвижными струями, для чего давле.ние воздуха в соплах 3-6 поддерживают постоянным равным 4 ати, а давление воды в коллек.торе 1 равным 4,5 ати,По третьему варианту партия труб охлаждает.ся при поддержании следующих параметровсреды в соплах 2-6. Давление воды в соплах2.4,5 ати. Давление сжатого воздуха в соплах3 и 4 в течение 2 с, равным 4 ати, а в соплах 5- и б . 1,5 ати, затем давление в соплах.3,4 - 3 с равно 2 ати, а в соплах 5 и 6 - 3,5 ати.Предлагаемый способ 1 Известный Температура,С вариант 2 вариант 3 варизнт Поверхности трубы попериметру в пятиточкзх12.345. 650 670 645 630 643 660 650 635 645 650 660 635 670 650 640 620 670 640 630 650 По длине трубы всеми точках1234567 650 630 645 650 650 650 645 640 650 670 650 645 650 650 660 670 635 620 645 660 670 645 650 670 635 650 645 670 . Из таблицы видно, что охлаждение прокатапо варианту 1, где охладитель распыливаетсянесколькими изолированными друг от другаструями, скорости истечения которых изменяются относительно друг друга по гармоническомуззкону, повышает качество охлаждения.В этом случае наблюдается минимальньщперепад температур по длине трубы м по периметру, не превышзющий 5-7По второму варианту, когда струи неподвижны, перепад температур по периметру составляет 3540, а по третьему варианту, когдаскорость истечения струй изменяется по иегер.метическому закону, перепзд температур подлине 30-35 оПо известному способу перепад температур45.50, причем имеется зона, где охлаждение производится только водой, что нежелательно для получения качественной структуры,Поэтому при охлаждении труб до определен. ной температуры необходимо оперативно ре- гулировать интенсивность (скорость) охлажденияВ случае применения гармонического закона колебаний струй по охлзждаемой поверхности, получается, что факел водо-воздушной смеси с одинаковой скоростью будет перемещать. ся по охлаждаемой поверхности с одной ско. ростью и. равномерно охлаждать движущийся прокат. В случае применения негармонического закона изменения скорости истечения струй относительно друг друга, скорость перемещения факела водо-воздушной смеси по охлаждаемой 35 поверхности различная и, следовательно, рззлич.ная скорость охлаждения по длине термообра.батываемого изделия. Этот вариант являетсяпреимущественным при термообработке трубпеременного по длине поперечного сечения или 40 для получения труб с различной закаленной(термообработанной) структурой по длине.Предлагаемый способ позволяет упроститьрегулировзние интенсивностью охлаждения пу.тем исключения движущихся частей и механиэ.45 мов, повысить качество Охлаждения зз счетповышения равномерности охлаждения, и, какследствие, сокраппь время последующей термо.обработки в 1,5-2 раза, что в конечном счете,позволяет уменыиить потери металла на угар 5( и Обтдчку. В настоящее время ведется подготовка квнедрению предлагаемого изобретения на ПНТЗ при термообработке труб из стали ШХ 15.Ожидаемый экономический эффект составит 55.около 500 тыс. рублей в год за счет увеличе.ния пропускной способности камерных печей в 1,52 раза и экономии металла э 4 счет снижения потерь на угар и последующую обточку 5 , р 874760 6Сравнительные результаты "качества охлаждения труб по предлагаемомуспособу и прототипу874760 осгавитель И. Столяроехред С.Мигунова ректор В. Б р Н. Пушиен,Радек краж 621 И Государственного комитета СССР делам изобретений и Открытий Москва, Ж.35, Раушская наб., д. 4/5 Подписи Заказ 9261/43 1130, 4 ППП "Патент", г. Ужгород, ул. для снятия обезуглероженного поверхностногослоя. 1Формула изобретения 1. Способ охлаждения проката, включающий распыление охладителя струей сжатого газа, направленного под углом к охладителю и охлаждаемой поверхности, о т л и ч а ю и( и й . с я тем, что, с целью упрощения регулирова. ния интенсивности и повышения качества охлаждения, охладитель распыляют несколькими изолированными друг от друга струями сжатого газа, скорости истечения которых изменяютсяотносительно друг друга.2. Способ по п. 1, о т л н ч а ю щ и й с ятем, что скорости истечения струй сжатого газа изменяют друг относительно друга по гармо.ническому закону.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР йф 28237910 кл.С 21 О 1/02, 1968,2. Патент США йе 4065252, кл, 432-77,1977.3, Авторское свидетельство СССР Йф 279674,кл. С 2 О 1/02, 1969.