Способ охлаждения проволоки

(19) ( ) 1/62 щ С СТ ЕНИЯ ПРОВОЛОКИких струйдвух сторонающи.йс яения равномеолоки, подачу,ят через двии поток охлажростью, превыне менее,р е аллургическои руемоняых 10,Совмещениолоки,пр М 7,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЭО Х АВТОРСХОЬИГ СВИДЕТЕЛ(56) 1. Патент Голландии У 15644кл. С 21 Р 1/62, 1978.2. Оборудование для регулиохлаждения катанки на совремепроволочных станках в ГССР и зарубежом, НИИинформтяжмаш, 1-73 с. 54."Металлургия", 1979.5 Авторское свидетельство СССФ 985077, кл. С 21 Р 1/62, 1983.5 "Известия АН СССР. МЖГ",В 5, с. 50-58,6. Лойцеянский Л.Г. Механикакости и газа. М., "Наука", 1970,с. 214. У 19Л.Б. Петрова,Липунов,ерских и И.И. Кры(54) (57) СПОСОБ .ОХЛАЩЦ включающий подачу плос охлаждающей жидкости. с проволоки, о т л и ч тем, что с целью повыш ноСти охлаждения пров плоских струй производ жущийся вдоль проволок дающей жидкости со ско шающей скорость потока чем в десять раз.1 11 570Изобретение относится к термической обработке проката, а именно к охлаждению проволоки, прутка или катанки.Известен способ охлаждения, приме няемый в устройствах для охлаждении прутков или проволоки, представляющих собой проходные камеры прямоугольного сечения 1 13.Способ охлаждения в данных уст- б ройствах осуществляется с помощью перпендикулярной подачи круглых струй, которая, как показал опыт, приводит к их разбрызгиванию при соударении или натекании на проволоку 12,1 фОднако условия теплообмена в различньм точках поверхности проволоки по длине и периметру окрукности неодинаковы, что приводит к снижению и ухудшению равномерности 2 ф охлаждения, Неравномерное охлаждение приводит к неодинаковыи структурныи превращениям по сечению и длине, последнее ухудшает качество полученньм изделий. .2Известен способ, в которои изделия охлаждаются в движущемся потоке воды в водяных охлаждающих камерах, каждая из которых состоит из кольцевьм разбрызгивающих сопел илн прово дящих труб 13.Недостатком этих способов является невозможность обеспечения. стабиль.ного равномерного охлаждения по периметру изделий иэ-за различйых условий теплообмена. Так при охлаждении проволоки в спокойной воде или проводящих трубах возникает опасность снижения теплоотдачи на етдельных участках проволоки из-за скоп- щ ления и прилипания паровых пузырей, при этои может возникнуть технологический брак по структуре.Известен также способ, в котором для охлаждения используют плоские 4Однако при этом способе существует опасность выхода проволоки из зоны орошения, так как из-за гидродинаиических явлений при обтекании ци- Я линдра его положение относительно свободных струй является неустойчивыи. При обтекании цилиндра струей со свободными поверхностями возникающая подьемная сила; действующая на зз грцтиндр в зависимости от геометри ческих параметров, имеет различную величину и направление 5, т.е. 85. 2при короблении проволоки или катанкйвозможно возникновение условий вза.имного отталкивания струи и изделия,При этом изделие выходит иэ зоныинтенсивного водяного охлажденияи дальнейшее его возвращение в этузону затруднено иэ-за сохраняющегосяв этой области "отталкивающего" режима. Кроме этого, при обтекании цилиндра струей со свободной поверхностью возможно образование отрываструи от поверхности изделия, чтоприводит к образованию в этом местепаровой области,Недостатки этого способа охлажде,ния не позволяют устойчиво обеспечить равномерное по периметру охлаждение иэделия с -требуемой скоростью,Из-эа этих причин возможно возникновение большой неоднородности и технологического брака по структуре и ме-.ханическим свойствам изделий. Цель изобретения - повышение равномерности охлаждения по длине и перииетру проволоки.Указанная цель достигается тем, что согласно способу охлаждения, включающему подачу плоских струй охлаждающей жидкости с двух сторон проволоки, подачу плоских струй производят через движущийся вдопь проволоки поток охлаждающей жидкости со скоростью, превышающей скорость потока не менее, чем в десять раэ.В этом случае иа расположенное в зоне струй круглое изделие дейст- ф вуют силы, стабилизирующие его в плоскости струй такии образом, что обеспечивается безотрывное обтекание по всему периметру иэделия, Как известно скоростной профиль затопленных струй имеет колоколообразный характер с максимумом на оси струи. При перемещении круглого иэделия- в затопленной струе от ее оси всегда возникает разница скоростей на поверхности изделия, причем на поверхности, расположенной ближе к оси струи, скорооть больше и в соответствии с законом Бернулли давление иеньше, чеи на поверхности, более удаленной от оси струи. Эта разница давлений приводит к возникновению усилия, действующего на иэделие и направленное к оси струи.Потоки,жидкости, обтекающие цилиндрическое тело, помещенное в пограничный слой затопленной струи(область перемешивания), можно представить как сумму равномерного и циркуляционного потока. Из гидро- динамики известно, что при циркуляционном обтекании цилиндра возникает подъемная сила, направление и величину которой можно легко определить 63Кроме подъемной силы к оси струи, на цилиндрическое тело, помещенное 1 О в поперечный поток вязкой жидкости,1 действуют силы трения, направленные вдоль оси струи. Суммарное действие этих сил всегда оказывается направленным к точке встречи двух плоских 15 струй. В этой точке равнодействующая всех гидродинамических сил, действующих на круглое иэделие, равна нулю, т.е. тело находится в условиях гидродкнамического равновесия От клоиение иэделия в любую сторону от этой точки вызывает появление усилий, возвращающих изделие в точку встречи струй, в которой обеспечивается безотрывное обтекание его 25 поверхности. При значениях отношения скорости поступающих на охлаждение водяных плоских струй к скорости течения продольного потока меньших обеспечивается необ-ходимая стабилизация изделияи его безотрывное. обтекание, что ухудшает равномерность охлаждения и затруднит удаление паровых пузырей.Предлагаемый способ заключается 35 в следующем.Организуется подача воды через сопла на направляющие, изогнутые под углом 90, прн этом образуются плоские струи. Перекрывают 1/3 часть 0 или полностью нижние сливные отверстия, при этом повышается уровень воды, который закрывает охлаждаемоеиэделие и плоские струи поступают в .образованный движущийся вдоль про З волоки поток воды, который стекает через передний и задний края желоба в поддон, При осуществлении способа обеспечивается превышение скорости истечения струй из сопел над ско- эш ростью продольного потока не менее, чем в 10 раэ.На фиг. 1 изображено взаимодействие потоков с охлаадаемьаю изделием, на фкг. 2 - один иэ вариантов реа- зз лизации предлагаемого способа охлаждения в устройстве, на фиг, 3 - сечение А-А на фиг. 2, на фиг. 4 " тем-,85 фпературная зависимость для способа охлаадения, в плоских струях, на фиг. 5 - то ае, в спокойной воде в ванне, на фиг. 6 - то же, для охлаждения затопленными струями в потоке воды.В ванне со свободной поверхностью жидкости 1 и днищем 2 за счет ввода в ее объем двух встречных плоских струй охлаждающей жидкости возникают потоки со,скоростными полями 3 (сечение в месте ввода струй в объем ванны) и 4, соответствующими скоростному полю затопленных струй, На ци-: линдрическое изделие 5, помещенное в область струйных потоков, действует подъемная сила Р, направленная в соответствии с циркуляцией жидкости Б всегда к оси струй, и сила трения Рт, направленная к линии соударения встречных струй. Равнодействующая Р этих гидродкнамических сип всегда направлена. к оси струй и равна нулю только при располоаеник изделия на лкнии встречи струй, которая прк равном начальном импульсе струй располагается на одинаковом расстоянии от сопел. Реализация предлагаемого способа охлаждения в потоке воды с затопленными струями заключается в образовании потока воды в работающих секциях - камерах-желобах в устройстве.Иногониточное устройство, предназначенное для одновременного охлаждения нескольких параллельных ниток движущейся проволоки, представляет собой ванну 6, разделенную вертикальными перегородками 7, которые образуют дпя каждой нитки отдельные камеры-жепоба 8 прямоугольного сечения. Каждая камера-желоб 8 содержит сопла 9 для подачи охладителя и изогнутые на 90 по радиусу пластины с острьааю кромками на выходном конце 10. В днище ванны располагаются сливные отверстия 11. Дпя обеспечения условий создания продольного потока воды сливные отверстия снабаены регулирующими устройствами 12.При осуществлении способа охлаадеккя затопленными струями в потоке воды запорными .и регулкрующкмк устройствами перекрывают полностью ипк частично слив воды через икание сливине отверстия. За счет этого в секциях повышается уровень воды, кото 5 1157085 6рый закрывает охлаждаемое изделиеи образуется движущийся продольныйпоток воды, который стекает черезпередний и задний край камеры-желоба в поддон. Подобная схема охлаждения проволоки обеспечивает устойчивый постоянный режим охлажденияи воспроизводимость, результатовпри заданных режимных параметрахи типа обрабатываемой проволоки. 1 ОИсследованиями было установлено, фчто наиболее эффективным и обеспечивающим стабильные результаты является способ охлаждения в потокес затопленными струями воды. 15Из графиков, приведенных для одних и гех же режимных параметров(расход охладителя - 0,4-0,8 мЗ/ч,скорости движения проволоки0,09 м/с и диаметр проволоки 204,4 мм) видно, что для температурного интервала,750-500 С, наиболее важного с точки зрения технологии, время охлаждения для способав плоских струях составляет 2,5- ЙЗ4,8 с, для спокойной воды 1,1-2,0 си для предлагаемого способа 0,71,0 с, Зто в свою очередь определяет технологическую стабильность.Очевидно, что наилучшая стабиль- Зб.ность результатов имеет место припредлагаемом способе (фиг. 5),Соответственно имеем и следующиедиапазоны изменения скорости охлаждения: 100-52, 230-125 и 360-250 /с,Выход проволоки из зоны омывания отсутствует при использовании затопленных струй в потоке воды,Требуемый уровень воды в устройствеустанавливается эа счет определенного соотношения между скоростьюпоступающих на охлаждение водяныхплоских струй и максимальной скорости течения продольного потока. П р и м е р. Для осуществления предлагаемого способа охлаждения затопленными струями в потоке воды 1/3 часть всех отверстий 11 закрывается с помощью запорных устройств и механизмов 12; Проволока 5 определенного диаметра (например, 6 мм), нагретая до температуры, задаваемой по технологии (например, 950 С), подается из печи в камеры 8, где за счет увеличенной подачи охладителя и закрытия части сливных отверстий создается продольный водяной поток высотой10 мм. Количеством откры- . тых сливных отверстий регулируется прежде .всего соотношение между скоростями поступающих.на охлаждение водяных плоских струй и максимальной скорости течения продольного подпорного потока и устанавливаемый вследствие их взаимодействия необходимый уровень воды в устройстве на 5-10 мм выше уровня охлаждаемых изделий.Использование предлагаемого способа позволяет повысить равномерность охлаждения проволоки по ее длине и периметру и за счет этого цовысить качество проволоки.1157085 Составитель Г,МаксименкоРедактор Н,Бобкова Техред И,Асталош Коррек иницкая Заказ 3284/ Филиал ППП "Патент од, ул. Проектная, 4вюъа Тираж 553 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Подписноекомитета СССРоткрьггийушскаяьнаб., д. 4