Установка ускоренного охлаждения сортового проката
Полезная модель относится к области термической обработки горячего проката в линии прокатного стана предназначенного для производства мелких и средних сортовых профилей, в т.ч., периодических профилей строительного назначения.
Задача изобретения повысить эффективность охлаждения, достижение заданной глубины охлаждения раскатов, стабилизация структуры по сечению и длине раската.
Новым в изобретении является то, что лопатки расположены в непосредственной близости от поверхности проката, в отличие от наиболее близкого аналога (см., патент SU 
1759902 А1), где имеется проводка внутри активной секции, которая значительно снижает интенсивность теплообмена между движущимся прокатом и хладагентом.
Устранения этого недостатка, позволяет повысить интенсивность охлаждения, что способствует повышению скорости прокатки и увеличению производительности прокатного стана.
Устройство для охлаждения и гидротранспортирования проката содержит вводную воронку 1, с расположенным за ней, отсекающим соплом и ряд последовательных вводных-соединяющих воронок. Активная секция выполнена с возможностью вращения от привода в подшипниковом узле 7, которая на внутренней поверхности снабжена лопатками 6. Вращение от электродвигателя передается через приводные ремни на шкив 8. Лопатки 6 могут фиксировано поворачиваться относительно продольной оси движущегося проката 14. Турбулентный поток охладителя, подаваемый подводом хладагента 3, создается в активной секции за счет интенсивного перемешивания лопатками 6. Регулируемая скорость вращения шкива, возможность изменения количества лопаток и угла их расположения, позволяет менять давление охладителя и турбулентность потока и поддерживать постоянство отбора тепла при изменении скорости движущегося проката.
Интенсификация отбора тепла от проката способствует увеличению, вплоть до 20%, скорости прокатки, в результате повышается производительность прокатного стана, при ограниченной длине охлаждающей трассы.
Полезная модель относится к области термической обработки горячего проката в линии прокатного стана предназначенного для производства мелких и средних сортовых профилей, в том числе, периодических профилей строительного назначения.
Современные тенденции развития сортопрокатного производства направлены на повышение производительности и качественных показателей профилей, в процессе изготовления которых применяют термическое упрочнение. Поэтому устройства ускоренного охлаждения металла в потоке прокатки, при ограничениях в длине охлаждающих трасс на действующих прокатных станах, должны обеспечить высокую интенсивность и равномерность охлаждения прутков по сечению и длине.
Наибольшее распространение на практике получили прямоточные устройства проходного типа для охлаждения проката водой в процессе его движения [1].
Однако установки ускоренного охлаждения с поступательно движущимся в камере охладителем имеют ряд недостатков, один из наиболее значимых - недостаточно интенсивный и равномерный теплообмен между хладагентом и прокатом.
Настоящее техническое предложение предусматривает устранение этого недостатка.
Известно устройство для охлаждения движущейся горячекатаной полосы, содержащее камеру охлаждения и встроенные в ее торцах прямоточную и противоточную форсунки.
В устройстве камера охлаждения заужена по длине и имеет два одинаковых конических участка - прямоточный и противоточный, в стенке которых выполнены, по образующим конусов, сквозные щели с установленными над ними по наружной поверхности конусов насадками, при этом щели нижнего участка смещены в окружном направлении относительно щелей другого участка.
При отводе охладителя через конические участки этого устройства течение в камере охлаждения остается ламинарным, что не обеспечивает значительного повышения эффекта отбора тепла от проката и не создаются условия отрыва паровой рубашки от движущегося проката.
Известно устройство для термической обработки проката, содержащее камеру охлаждения, в торцах которой размещены прямоточная и противоточная форсунки, в котором внутренняя полость противоточной форсунки выполнена с многозаходной винтовой резьбой и с возможностью вращения.
В этом устройстве выводной патрубок с винтовой резьбой, предназначен для отсечения отработанного охладителя при выходе проката из камеры и в очень малой степени охлаждает металл.
Известно также устройство для охлаждения длинномерного проката, преимущественно катанки, которое содержит входную воронку, форсунку, камеру охлаждения и проводку с внутренним винтовым каналом, установленную в камере охлаждения с возможностью вращения вокруг продольной оси. Для регулирования вращения проводки под действием потока охладителя над камерой установлена тормозная колодка.
Это устройство имеет следующие недостатки.
В проводке с винтовым каналом, заторможенной тормозной колодкой, происходит закручивание наружных слоев потока охладителя, прилегающих к винтовой поверхности проводки. При растормаживании проводки поток охладителя давит на винтовые канавки и приводит во вращение проводку в сторону, обратную винтовой нарезке, а сам поток при этом не претерпевает закручивания. Внутренние слои потока, прилегающие к охлаждаемому изделию, в меньшей мере подвержены закручиванию. При закручивании потока винтовые канале проводки оказывают сжимающее действие на поток и его внутренние слои не могут оторваться от изделия. Поэтому значительного эффекта охлаждения не происходит.
Наиболее близким к предлагаемому, является устройство для охлаждения проката (см., например, патент SU 1759902 А1), которое содержит входную форсунку с расположенной за ней проводкой. В свою очередь проводка выполнена со сквозными окнами и охвачена обечайкой, выполненной с возможностью вращения от привода в подшипниковом узле, которая на внутренней поверхности снабжена лопатками, расположенными против окон проводки. Лопатки могут фиксировано поворачиваться относительно продольной оси проводки. Турбулентный поток охладителя, создаваемый регулируемой форсункой, сохраняется в проводке за счет интенсивного перемешивания лопатками. Регулируемая скорость вращения обечайки и возможность изменения угла расположения лопаток позволяет менять давление охладителя и турбулентность потока и поддерживать постоянство отбора тепла при изменении скорости движущегося проката.
Однако опытным путем установлено, что проводка, выполненная со сквозными окнами внутри, которой движется прокат, а снаружи вращаются лопатки, вдоль оси проката, препятствует повышению теплообмена между движущимся прокатом и хладагентом.
Устранения этого недостатка, позволяет повысить интенсивность охлаждения, что способствует повышению скорости прокатки, а следовательно, увеличению производительность прокатного стана.
Экспериментально установлено, что лопатки должны быть расположены в непосредственной близости от поверхности проката.
Целью изобретения является повышение интенсивности охлаждения движущегося проката.
На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, разрез; на фиг.2 - принцип крепления шкива на поверхности активной секции и способ демонтажа последней с целью ремонта; на фиг.3 - специальная съемная лопатка (до 6 штук по внутреннему периметру).
Устройство для охлаждения и гидротранспортирования проката содержит вводную воронку 1, с расположенным за ней, отсекающим соплом. Далее установлена вторая вводная воронка 2. Подвод хладагента 3, осуществляется через патрубок, расположенный сверху. За второй вводной воронкой 2, установлена третья, вводная воронка 4, соединяющая водяные потоки вводных воронок 1 и 2. Центральная - активная секция установки, содержит на входе вводную проводку активной секции 5. Активная секция выполнена с возможностью вращения от привода в подшипниковом узле 7, которая на внутренней поверхности снабжена лопатками 6. Вращение от электродвигателя передается через приводные ремни на шкив 8. Лопатки 6 могут фиксировано поворачиваться относительно продольной оси движущегося проката 14. Турбулентный поток охладителя, подаваемый подводом хладагента 3, создается в активной секции за счет интенсивного перемешивания лопатками 6. Регулируемая скорость вращения шкива, возможность изменения количества лопаток и угла их расположения, позволяет менять давление охладителя и турбулентность потока и поддерживать постоянство отбора тепла при изменении скорости движущегося проката. С задней стороны активной секции, установлена выводная проводка активной секции 9, сразу же за которой установлен патрубок сброса хладагента. Позицией 11, обозначена первая выводная проводка, после которой установлено отсекающие сопло. Подвод воздуха 12 осуществляется с помощью патрубка. На выходе установлена вторая выводная воронка. В подшипниковом узле 7 предусмотрены винтовые уплотнения.
Устройство работает следующим образом.
Сортовой прокат 14 принудительно направляют в первую вводную проводку 1, и с небольшим опережением подают охладитель через подвод хладагента 3. Омывая движущийся прокат 14, охладитель через вторую 2 и третью вводную воронку 4, соединяющую водяные потоки, поступает в зону активной секции. В зоне подвода хладагента 3 поток охладителя имеет турбулентное течение, которое обуславливает наилучший эффект охлаждения проката. При движении потока через проводки 2, 4 его течение становится ламинарным. При вращении активной секции ее лопатки 6 создают интенсивное перемешивание (вращение) охладителя в направлении, перпендикулярном потоку в проводке 4, срывают ламинарность потока и поддерживают турбулентность течения. В результате по всей длине проводки 4 существует турбулентность потока охладителя, обеспечивающая высокую степень эффективности отбора тепла от движущегося проката.
Изменение скорости вращения лопаток позволяет изменять число Re от ламинарного до турбулентного. При изменении скорости движения проката посредством изменения скорости вращения лопаток 6 становится возможным поддерживать постоянство скорости отбора тепла от проката, что позволяет обеспечить стабильность мартенситного слоя по длине и сечению раската, а так же улучшить качество поверхности.
Интенсификация отбора тепла от проката способствует увеличению скорости прокатки, в результате повышается производительность прокатного стана. За счет повышения теплообмена между хладагентом и движущимся прокатом на средне- и мелкосортном стане увеличение скорости прокатки может составить до 1-2 м/с.
Литература по установкам ускоренного охлаждения
1. Кугушин А.А., Узлов И.Г., Калмыков В.В., Мадатян С.А., Ивченко А.В. Высокопрочная арматурная сталь. - М.: Металлургия, 1986.
2. Губинский В.И., Минаев А.Н., Гончаров Ю.В. Уменьшение окалинообразования при производстве проката. - К.: "Технiка", 1981.
3. Исследование влияния температуры конца прокатки и температуры поверхности раската в период охлаждения на свойства / В.Т.Худик, В.Т.Черненко, В.А.Шеремет и др. // Теория и практика металлургии. - 2001. - 2. - С.41-42.
4. Трусов В.А., Зинкевич М.Б., Смарыгина И.В., Зиновьев А.В., Дыя X. Metallurgy 2010. New technologies and achievements. - Czestochowa, 2010.
5. Патент SU 1759902 A1 Снидков А.Я., Снидков Р.А. Опуб. 07.09.1992
1. Устройство для охлаждения и гидротранспортирования проката, содержащее вводную воронку с расположенным за ней отсекающим соплом, ряд вводных последовательно соединенных воронок, включая вводную воронку активной секции, выполненной с возможностью вращения в подшипниковом узле, передаваемого от привода через приводные ремни на шкив, с лопатками на ее внутренней поверхности, выполненными с возможностью фиксированного поворота относительно продольной оси движущегося проката и создания в активной секции турбулентного потока охладителя за счет его интенсивного перемешивания лопатками, при этом устройство выполнено с возможностью регулирования скорости вращения шкива, изменения количества лопаток и угла их расположения для изменения давление охладителя, турбулентности потока и поддерживания постоянства отбора тепла при изменении скорости проката.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что лопатки установлены в непосредственной близости от поверхности проката с возможностью вращения вокруг оси прокатки для повышения интенсивности охлаждения, скорости прокатки и увеличения производительности прокатного стана путем регулирования интенсивности охлаждения и повышения теплообмена проката с хладагентом.
