Агрегат для обработки ленточного проката

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфюэ Сфветсннк(51)М. Кл. С 25 Г 7/00 ФВудэ 9 стВьй вннтвт СССР пе даве извбрвтей и апувпЯДата опубликования описания 15.12,82 аучно-исследовательского и нституга металлургическог тно-конструкташиностроения 71) Заявитель(54) АГР ДЛЯ ОБРАБОТ ТОЧНОГО ПРОКАТА 1Изобретение относится к оборудованию черной металлургии и метизной промьппленности. Н аиболее эффективнофизобретение используется в агрегатах очистки ленты от технологических и консервационных смазок при изготовлении порошковой проволоки.Известны агрегаты электрохимической обработки проката с целью удаления с его.поверхности жировых загрязнений, других органических соединений и твердых частиц, образующихся в результате различных стадий производственного передела 1и2.Создание современных высокопроизводительных агрегатов подготовки проката предопределяет необходимость использования в их -составе технологического оборудования для регенерации рабочих растворов, обеспечивающих достн о жение высокой степени очистки.Процесс очистки полосы осуществляется комбинированным методом, вюпочающим следующие технологические опе рации: предварительное химическое обеэ-жиривание; ще точно-моечная обработка обезжирнвающим раствором; струйная промывка; элекгрохимическое обеэжирнвание; промывка водой по каскаднопрогнвоточной схеме; сушка.Для реализации названных операций агрегат снабжен последовательно расположенными камерой струйной замочки, щеточно-моечной машиной, ваннами химического и электролитического обеэжиривания, установками промывки и сушильным устройством. Кроме чисто техноло гического оборудования, в состав агрегата входит также оборудование для приема и раэмотки рулонов, ножницы для обрезки концов полос, сварочная машина для сварки концов полос и ножницы для вырезки сварных швов, оборудование для протягивання полосы по агрегату, смогки ее в рулон и выдачи с агрегата готовых рулонов.Недостатками такой конструкции явля я большой вес, наличие большогоФколичества и разновидности агрессивныхсточных вод, каждая из которых требует индивидуальных дорогостоящих установок нейтрализации, Кроме того, дляэтих агрегатов характерны большие габариты и сложность транспортной схемы,низкая скорость процесса обработки, ограничивающая производительность оборудования, Что касается систем очистки растворов, то наиболее широко используемой в известных агрегатах являетсясистема регенерации растворов и промывочной воды методом отстаивания в отстойниках-маслоловушках для выделения,из растворов основной массы масел имеханических примесей.Наиболее близким предлагаемому изобретению по техйической сущности идостигаемому эффекту является агрегаттермообработки ленты из прецизионныхсплавов с узлом электролито-кавигационной очистки поверхности обрабатываемойленты3,Для очистки маслосодержапч.х растворов в агрегате применяется электрохимический метод разделения многофаэных систем - электрофлотация, основанная, как известно, на использованииявления коагуляции примесей и их переносе (флотации) на поверхность жидкости с помощью пузырьков газа, образуюшихся при электролизе воды,Участок регенерации раствора включает следующее оборудование. Бак для приема загрязненного раствора; насос для подачи раствора на электрофлотационную очистку; электрофлогационный аппарат; емкость для очищенного раствора; треющие змеевики для обеспечения необходимой температуры раствора; насос для подачи очищенного раствора из емкости на установку элекгролигной обработки полосы; бак для сбора пенного продукта; насос для откачки замасленного шлама из бака на отвал или сжигание; гребковый механизм с приводом от электродвигателя для удаления всплыв щих фракций пенного продукта; выпрямительный агрегат типа,ВАКРО для элекгопнгания алектрофлотатора;систему вытяжной вентиляции для отсоса газов из элекгрофлогационного аппарата,Известный агрегат имеет следующие недостатки: большой вес; высокую энергоемкость участка регенерации раствора; сложность и несовершенство механических устройств для отвода пенного продукга с поверхности раствора; необходимость в дополнительных средствахвенгиляции и стабилизации температурного режима очищаемого раствора; сложность конструкции, требующую высококвалифицированного обслуживания;- большой состав технологическогооборудования, требующий дополнительных производственных площадей.10 Цель изобретения - снижение весаоборудования и эжплуатационных затрат.Поставленная цель достигается тем,что в агрегате для обработки ленточ 1 З ного проката, содержащем устройствараэмотки и смотки, узел электролигнокавитационной очистки с вертикальнымэлектролиэером, систему регенерациирабочего раствора, система регенерациивыполнена в виде механизма гидравлического улавливания масляных загрязнений с зеркала раствора в электролизере и отстойника, при этом электролизерв агрегате используется в качествеэлектрофлотатора.Кроме гого, механизм гидравлического улавливания выполнен в виде плоскоструйного коллектора для сдува масляных загрязнений, 1, - образного карманадля приема загрязнений и выполняющегоодновременно функцию контрольного перелива в электролизере, а также плоскихсклизов для направления струи от коллектора. Склизы расположены ниже зеркаЭ 5ла раствора, при этом они наклонены всторону дна электролизера и расположенымежду собой с зазором Ь, удовлетворяющим условиюьъИ+К,где 1- - толщина электрода;К - расстояние между электродами.Рабочая щель коллектора выполненаэллиптической формы с центром симметрии, расположенным в плоскости изделия.4На фиг. 1 изображена схема агрегата для обработки ленточного проката(вдоль движения проката); на фиг. 2 -поперечный разрез по вертикальномуэлектролиэеру; на фиг, 3 - вертикальный элекгролизер вид в плане;Уна фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 3, на фиг, 5 - сечение Б-Б на фиг. 3;на фиг. 6 и 7 - различные эпюры распределения струи коллектора и вспененных маслопродукгов; на фиг, 8 - один из вариантов выполнения корпуса электролизера,Оборудование агрегата предназначено для выполнения всех технологическихопераций по подготовке ленты для изготовления порошковой проволоки с приемомее на большегрузные катушки массой до2 т,Агрегат включает головную часть,обеспечивающую поступление. в него. исходной ленты, среднюю технологическую часть, предназначенную для очистки ленты от консервационной смазки, и .хвостовую часть, обеспечивающую про Ьдольный роспуск широкой ленты на узкие и рядную укладку узких лент принамотке на катушки, Соответственно головная часть включает: разматыватель1, роликоправильную машину 2, петлевик 3 запаса ленты, ножницы 4 и сварочную машину 5, служащие для приемаисходных рулонов, разматывания и сварки ленты для обеспечения непрерывности процесса, 20Средняя (технологическая) часть агрегата состоит из узла 6 электролитнокавитационной очистки с верхним 7 инижним 8 токоподводящими роликами,циркуляционного бака 9 с насосом 10 25и источника 11 постоянного тока. Хвостовая часть агрегата включает многодисковые ножницы 12 и моталки 13 и14 с .барабанами на 8 - 10 намоточныхкассет каждый, 30Моталки оборудованы системой ридной укладки узких лент и механизмомуборки с барабана намотанных кассет(условно не показаны), Для обеспечениянадежной транспортировки ленты, в агрегате предусмотрены транспортно-отклонящие ролики 15. Названный выше узел6 очистки (фиг, 2) состоит из вертикального электролизера 16 с коллекторомсдува 17 и карманом 18 приема масляных загрязнений, а также системы распределения потока подаваемого в электролизер раствора, выполненной в видезапорно-регулирующих вентилей 19 и 20с приводом от двухштокового гидроцилинцра 21 и трубопроводной арматуры 22.Для удаления из электролизера масляных загрязнений карман 18 снабженпостоянно открьпым штуцером 23 сливазагрязнений в приемную емкость - шламонакопитель 24. Для отвода из емкостиводной фазы раствора в циркуляционныйбак 9 и маслоотходов на утилизацию илирегенерацию предусмотрены соответственно задвижки 25 и 26, Регулированиеуровня и слив раствора из электролизера осуществляется с помощью вентиля27. С обеих сторон обрабатываемойленты ниже уровня раствора расположены стальные электроды 28, Передача потен-. циала от источника питания производится посредством двухстороннего.кольцевого токосъемника 29 на цапфах токсшодводяших роликов. Для обеспечения эффективного удаления всплывшего масла с зеркала раствора электролизер снабжен плоскими склизами 30 для направления струи коллектора, а рабочая щель последнего выполнена эллиптической формы,С целью электроизоляции,повышения корроэионной стойкости внутренняя поверхность электролизера гуммирована, а склизы выполнены из диэлектрического материала, Для отсоса газовыделений над электролизером установлен вытяжной зонд (не показан).Агрегат работает следубщим образом.Электроды 28 и токосъемники токоподводяших роликов подключают соответственно к положительному и отрицательному полксам источника питания;В ццркуляционный бак 9 заливают электролитвключают насос 10, открывают вентиль 20 и производят подачу. электролита в электролцзер 16. С помошьк вентиля 27 устанавливают необходимый уровень раствора в электролизере.Рулоны ленты поочередно подают на барабан разматывателя 1, развязывают и развертывают в положение удобное для задачи переднего кон: ца в роликоправцльную машину 2, Включают приводы рабочих органов оборудования головной, средней и хвостовой частей агрегата, Правильно-тянущей машиной 2 лента подается в петле- вое устройство для создания запаса полосы на время сварки, а затем к ножницам 4 ц сварочной машине 5 на которых производится обрезка переднего конца и сварка его с задним концом предшествующего рулона, После эФого оборудование агрегата переводится в рабочий режим, и лента подается в технологическую часть, где в узле электролитно-кавитационной обработки происходит очистка ленты от технологической и консервационной смаэок. После последующих операций промывки и сушки ( не показаны), лента поступает в хвостовую часть агрегата, многодисковыми ножницами 12 режется на узкие ленты, последние разводятся на шаг установки намоточных кассет, двухкратно кантуются на 90 и сматываются с равномерным натяжением при рядной укладке витков на барабанах моталок 13 и. 14.В процессе электролитной очисткиленФы в верхнюю часть электролиэерапроисходит всплытие масла в виде пенного продукта,Сброс и удаление уловленного маслапроизводится следующим образом.Для повышения уровня раствора вэлектролиэере на величину Я 4= 20-25мм, что соответствует уровню переливарастворав приемный карман 18, частич- Оно прикрывают вентиль 27 (последнийможет быть выполнен с электрическимисполнительным механизмом). Сдув маслак переливному карману осуществляетсядействием струи коллектора, при этом 15включение вентиля 19 для подачи в коллектор электролита производится гидроцилиндром 21, импульс на включение которого дает исполнительный механизмвентиля 27, 20Открывая вентиль 19, гидроцилиндр21 одновременно автоматически закрывает вентиль 20 подачи электролита внижнюю часть электролизерв. После удаления в электролизере с зеркала раствора всплывших маслопродуктов, на чтоуходит обычно 5-6 с, происходит отключение соответствующих вентилей системыраспределения подаваемого в электролиэер электролита в обратном порядке, зоЗатем в емкости 24 производится частичный отстой маслянистых загрязнений,после чего водная фаза обезжириваюшего раствора ( Н ) задвижкой 25 направляется в циркуляционный бак 9, апенный слой ( Н ) по мере слива воднойфазы раствора оседает на дно емкости24 и в виде замасленного шлама( Н ) задвижкой 26 удаляетсяв отвал2.или на регенерацию.40В качестве электролита в узле электролитно-кавитационной очистки используется 7-10%-ный раствор квльцинированной соды, Рекомендуемое рабочее напряжение источника питания. 50-75, Очист ку ленты ведут при темепературе рвствора 40-50 С за время 1 с. Как известно, механизм процесса электролитнокавитационной очистки заключается виспользовании гидродинамических явлений кввитационного типа на поверхностииэделия с локализацией энергии электрического поля в зоне обработки. При пропускании через нейтральный электролитэлектрического тока происходит выделе 55ние водорвда иа катоде и кислорода нааноде.Зв счет наличия пузырьков водородасопротивление приквтодной области возрастает, ток проходит только по перемычкам из электролита, находящимисямежду пузырьками водорода. Под действием проходящего тока перемычки вэрывообразно испаряются, разрушая такимобразом пленку масляных загрязненийнв поверхности изделия. Являющийсяфлотационно более активным агентом, водород флотирует масло на поверхностьраствора, а кислород приводит к окислению оставшихся в растворе органическихвеществ, что также является положительным моментом, Катионы нейтральныхэлектролитов К, Яафи др., выделяютсянв катоде, образуя осадок в виде металлической губки. Это явдение всегда имеет место при применении стальных электродов, так квк в нейтральных электролитах происходит интенсивное растворение металлического анода с образованием гидроокиси металла, которая сорбнрует также часть органических веществ,а затем флотируется пузырьками водорода и удаляется из раствора в видепены, Этот фактор исключвег необходимость введения в раствор специальныхковгулянтов (солей алюминия, железа),что имеем место в обычных электрофлотационных аппаратах с графитовымиэлектродами.На эффект флотвции значительное влияние оказывает размер пузырьков водорода, распределенных в объеме раствора,твк квк крупные пузырьки водородавсплывают слишком быстро, вызываяперемешивание раствора и не успеваязакрепиться нв поверхности взвешенныхчастиц, Поэтому более тонкое .диспергироввние водорода (при электродитнойочистке газы выделяются в виде мельчайших пузырьков размером 15-20 мкм)существенно повышает степень флотационной очистки раствора,Исследования процесса сбора масляных загрязнений с зеркала раствора вэлектролизере на действующих агрегатах электролитной обработки показывает,что необходимым условием эффективнойработы электролизерв является равномерное распределение в нем потока электролита с ламинарным движением его ввертикальном направлении - снизу вверх.Для образования восходяшего потокаэлектролита штуцер подвода электролита расположен в нижней части электролизера, у его днв. Склизы 30, нарядус выполнением функции направленияструи коллектора при сгоне масла кприемному карману 18, способствуютДЪ 2 Е+К,более равномерному распределению раствэра в обьеме элекгролизера и препятствуют смешиванию всплывшего пенообразного слоя масла с основным раствором.Расположение электродов и склизов 5ниже уровня зеркала раствора на величину т 1 = 3-5 мм, что соответствуетвысоте пенного слоя, исключает воз можность сопротивления их поверхностинаправленной струе коллектора 17.30Уклон склизов в сторону дна электролизера (в пределах 5-8%), а такжеэллипсообразная шель коллектора 31,обуславливающая распределение струиотносительно изделия по параболической 1 Ззависимости, способствуют сгону маслав направлении от изделия к периферийной ,части электролизера, исключая, такимобразом затягивание " всплывших маслопродуктов обратно в, толщу электро-. 20лита,Ход процесса сгона масла к приемному карману в зависимости от времени действия струи коллектора наглядноиллюстрируют графики эпюр (заштрихован ная область) распределения пенного слоязагрязнений на поверхности раствора,на фиг. 6. - в начальный момент действия струи; на фиг. 7 - по истечениинекоторого промежутка времени. 30Установление зазора (фиг, 4 и 5) .между торцовыми поверхностями склизовнаряду с наклоном последних способствуют выходу из раствора на его поверхность газовыделений, исключая такимобразом, образование и взрывоопасностьгремучего газа (смеси водорода и кислорода), при этом величина Ь должнаудовлетворять условиюЬЪ 2 Е - К,.40где Е - толщина электрода;К - расстояние между электродами,Опыты показывакл, что при очисткепроката от масел с повышенной вязкб- .стью, целесообразно стенки корпуса 4электролизера выполнять наклонными кплоскости изделия на линейный угол О(,=.й 4-6 с вершиной в сторону коллектора,сто несколько снижает силы сопротивления движению маслянистых загрязнений,при их флотации и сгоне в приемныйкарман. Кроме того, установление характерного для электролитной обработкитеплового баланса раствора исключаетнеобходимость в дополнительных средсйвах нагрева электролита, что такжеявляется важным при очистке маслосодержаших растворов, особенно с повышенной вязкостью масла. 66Технико-экономическая эффективность,агрегата достигается за счет снижениявеса и габаритов агрегата благодаряисключению специальных регенерирующКхуостановок и использованию компактного узла очистки; совмещенияпроцессов одновременной очисткипроката и маслосодержаших растворовв одном аппарате; непрерывности процесса очистки. раствора от масла; высокой производительности и степениочистки; простоты конструкции и эксплуатации, не требующей специальногообслуживания; использования надежного в работе и эффективного механизмасгона загрязнений с зеркала раствора;исключения дополнительных средств дляподдержания необходимого температурного режима раствора; возможности хорошей регулировки и контроля процессаочистки; минимальных энергозатрат,исключения необходимости введения враствор специальных реагентов для усиления эффекта коагулирования масляныхчастиц,Ожидаемый годовой экономическийэффект от внедрения агрегата составляет 786 тыс. руб. Ф ормула изобретения 1 . Агрегат для обработки ленточного пропита, оопарпаший тотройотва раамат- ки и смотки, узел электролитно-кавитационной очистки с вертикальным электролизером, а также систему регенерации рабочего раствора, о т л и ч а .ю ш и йс я тем, что, с целью снижения веса оборудования и эксплуатационных затрат система регенерации рабочего раствора выполнена в виде механизма гидравлического улавливания масляных загрязнений с зеркала раствора в электролизере и отстойника.2. Агрегат по и, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что механизм гидравлического улавливания выполнен в виде плоскоструйного коллектора с рабочей щелью, Ь -образного кармана, а также плоских склизов.3. Агрегат по п. 2, о т л и ч а ю - ш и й с я тем, что плоские склизы расположены ниже зеркала раствора, при этом они наклонены в сторону дна электролизера и расположены между собой с зазором Ь, удовлетворякхцим усло- виюИСточники информации,. принятые Во внимание при экспертизе11 981466 12где Е - толшина электрода; 1. файнштен В. М. Отделка прокатаК - расстояние между электродами. в листопрокатных цехах. М., "Металлур 4. Агрегат по п, 2, о т л и ч а ю- гия", 1969, с. 137-151.ш и й с я тем, что рабочая щель кол. Липкин Я; Н, и др, Химическаялектора выполнена эллиптической формы, 3 обработка стального проката, Киев,га Заказ 9644/4 Тираж 686 ИИПИ ГосУд по делам и 3035, МосП одписноеарсгвенного комитета СССэобрегений и открытийква, Ж, Раушская наб.,филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проект