Устройство для охлаждения изделий

 

УСТРОЙСТЮ ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ по авт.св. €32737, от л ичающееся тем, что, с целью обеспечения равномерного и интенсивного охлаждения по длине изделий за счет организации сплошного потока охлаждающей , среяа по длине очага охлаждения , сопла по длине устройства установлены с шагом, уменьшающимся в „кзходную сторону. СП О : а

O3I3 С(ЯЕТСНИХ

COINIIM

РЕ(ЯУБЛИН 50 С 21 0 1 62

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Й АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (6i) 632737 (21) 3434607/22-02 (22) 06.05.82 (46) 23.08.83. Бвл. в 31 (72) З.И.Ланге, Г.Н.Хейфец,. В.П.Козинец, A.Ñ.ÊàäèHîâà, Е.Л.Васильев, A.Ë.ÐíáàëîÝ, В.СЛилкин и A,À.Ôèñêèíä (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательс«ий к «онструкторско-технологический институт трубной промышленности и Государственный ордена Трудового Красного Знамени союзный институт.по проекткрованив агрегатов сталеплавильного 3l прокатного производства для чер. ной металлургии "Стальпроект" (53) 621. 784.6 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР- :

Ю 632737, кл. С 21 D 1/62, 1977 (npo> тотип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ

ИЗДЕЛИЙ по авт.св. Ф 632737, о т л ич ающее ся тем, что, сцельв обеспечения равномерного к интенсивного охлаждения по длине изделий за счет организацки сплошного потока охающей среды по длине очага охлакения сопла по длине устройст а уз становлены с шагом, уменьшакщи мся. в ,выходную сторону

10 36766

Изобретение относится к термической обработке.

По основному авт.св. Р 63?737 известно устройство для закалки цилиндрических длинномерных изделий, например труб. Это устройство включает секции. с соплами, расположенными рядами, в которых сопла наклонены по отношению к радиальным линиям, отходящим от продольной оси, и установлены по отношению к продольной оси устройства с увеличением угла по

его длине от 35 до 70 в выходную сторону L 13.

Недостатками известного устройства являются неравномерное и недостаточноt5. интенсивное охлаждение по длине иэделий в результате отсутствия сплошности потока охладителя по длине устройства.

Это вызвано тем, что расстояние между соплами (шаг) по длине устройства не меняется, а длина участка сопровождения иэделия потоком охлаж)дающей среды от места встречи струи . с охлаждаемой поверхностью до места ее отрыва от этой поверхности меняется в зависимости от угла наклона сопел к продольной оси устройства (угла встречи струи с охлаждаемой поверхностью). Упомянутая длина ,участка опррвождения и определяет расстояние между соплами по,цлине устройства (шаг).

Целью изобретения является обес печение равномерного и интенсиВного охлаждения по длине изделий за счет организации сплошного потока охлаждающей среди по длине очага охлаждения ° !

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для охлаждения изде- лий сопла по длине устройства уста" новлены с шагом, уменьшающимся в выходную сторону.

На фиг.1 приведено предлагаемое. устройство, общий вид; на фиг.2 траектория движения струи охладителя.

Устройство для охлаждения иэделий включает сопла 1, расположенные рядами и объединенные в секции 2. Каждая секция имеет самостоятельный подвод

3 охладителя. Сопла 1 расположены под углами 35-70 (ñ /Ь у ) к продольной оси устройства, при этом шаг сопел по длине устройства величина переменная изменяющаяся (уменьшающая- 55

1 ся) по мере увеличения угла наклона сопел к продольной оси устройства (при g с p c Д - )В )Я)), В пределах каждой секции 2 угол наклона сопел и их шаг по длине устройства постоянный, Устройство работает следующим об" разом.

Охладитель поступает через подводы

3 к секциям 2, а затем через сопла 1 на поверхность изделия 4, охлаждая

его. Каждая струя охладителя, вытекающая из сопла 1, после встречи с охлаждаемой поверхностью иэделия 4 иа некотором расстоянии сопровождает его с постепенной потерей скорости до прижима ее следующей струей (если струю охладителя не прижать следующей струей, она отрывается и падает вниз) .

В процессе работы устройства при термообработке иэделий участки их активного сопровождения струями охладителя составляют очаг активного охлаждения (с/ ), на всей длине которого отсутствуют разрывы (нарушение сплошности) потока охладителя.

Экспериментально была определена минимально допустимая скорость со-. провождения изделий охладителем, обеспечивающая досточно высокую интенсивность охлаждения. Эта скорость и определяет место встречи каждой последующей струи охЛадителя с поверхностью изделия. Таким образом, расстояние между соседними струями в свою очередь определяет длину пути активного сопровождения (3 q

Ъ )

1 ), т.е. соответственно шаг сопел ((), Я, ) ) по длине устройства.

Величина шага зависит от угла встречи (4 i Ь, и ф ) струи с охлаждаемой поверхностью: чем больше угол встречи, тем меньше шаг сопел по длине устройства (длина пути активного сопровождения).

В лабораторных условиях были прОведени эксперименты по установлению оптимального шага сопел с учетом угла встречи струи воды с охлаждаемой поверхностью. За оптимальный шаг принималось расстояние от места встречй струи с охлаждаемой поверхностью, на котором обеспечивается минимально требуемая скорость охлаждения. Опыты проводились на металлических пластинах при одинаковом удалении сопла (по нормали) от охлаждаемой поверхности.

Для фиксации температуры охлаждения вдоль оси пластини на различном расстоянии от места удара струи были вмонтированы (ближе к внутренней поверхности) б термопар на расстоянии

20 мм друг от друга. Ось среза сопла . совпадала с первой термопарой. В процессе опыта фиксировались следующие параметры: угол наклона сопла к поверхности пластины (угол атаки), расстояние от сопла к пластине (по нормали), расход и давление води, а также осциллографом снимались кривые охлаждения во всех б точках. Пластины нагревались до 900 С, а затем подвергались интенсивному охлаждению водой до 50 С. При прочих равных усо ловиях изменяли только угол наклона сопла к поверхности пластины и рас1036 766

1Î или о 47-57 с в если с подставить в радианах. . Приведен оптимальный в.ариант за- 45 цисимости шага сопел по длине устройства от угла их наклона к продольной оси устройства. Однако и любое уменьшение шага сопел. обеспечит получение положит ель но го э ффек т а. 50

В качестве базового объекта принято устройство для охлаждения иэделий по авт,св. Р 632737 используемое на

Волжском трубном заводе в линии упрочняющей термической обработки труб большого диаметра с отдельного нагрева. стояние от .сопла к пластине (по нормали) .

Выполненный объем исследований показал, что чем меньше угол атаки, тем меньше разница. между схоростью охлаждения в месте удара струи и на .5 периферии. Так, на расстоянии 60 мм от оси струи соотношение периферийной скорости охлаждения к осевой составляет; для < =90О-0,4...0,5, для C =,60 -0,75...0,8, для с

=30 С-0,85.. ° 0,88. Это позволило выбрать оптимальный шаг сопел как с точки зрения интенсивности охлаждения, так и его равномерности.

Что же касается расстояния п между соплом и пластиной (по нормали), то его изменение по отношению к постоянному диаметру сопла dc (((Д ) в пределах 5-22 (что соответствует рабочему диаметру) практически не .влияет на упомянутое соотношение пе- риферийной скорости охлаждения к осевой, а отсюда и на оптимальный шаг сопел.

Обработка экспериментальных данных по выполненному исследованию показала, что для обеспечения сплошности потока охлаждающей воды по длине очага охлаждения расстояние между соплами (шаг ) по длине предлагаемого устройства изменяется в обратной зависи- З0 мости только от угла их наклона к продольной оси устройства. Величина шага сопел может быть выражена зависимостью

2700-3300 . 35

I где 8 — расстояние между соплами, мм, угол наклона сопел к продольной оси устройства 40 (град ), Недост ат ком его я вляется о сл абление интенсивности охлаждения по длине очага охлаждения по мере увеличения угла наклона сопел к продольной оси спрейера при постоянном шаге сопел по .цлине последнего. Это шаг выбран иэ расчета обеспечения сплошного водяного потока воды вдоль обрабатываемой трубы при наиболее ходовом угле. (30-.

35О) встречи струи воды с обрабаты- ваемой поверхностью трубы. Увеличение же упомянутого угла привело к нарушению сплошности водяного потока, омывакщего трубу. Иэ-эа несоответствия угла наклона сопел их шагу по длине спрейера имеет место преждевременный сброс воды после каждого сопла, приводящий к кратковременности контакта единицы объема волы с охлаждаемой поверхностью трубы, а отсюда и недостаточно рациональному ее использованию.

Использование изобретения обеспечивает сплошность сопровождающего трубу потока воды на всей длине очага охлаждения. При этом скорость этого потока воды не ниже минимально допустимой с точки зрения достаточной интенсивности охлаждения металла трубы. При закалке одновременно всей трубы отсутствие разрывов водяного . потока с сохранением необходимой скорости омывания им поверхности трубы обеспечивает не только интенсивность, но и равномерность охлаждения по всей длине трубы.

Кроме этого, регламентированный оптимальный шаг сопел по длине устройства позволяет рационально использовать охлаждающую воду за счет исключения ее преждевременного сброса после каждого сопла. Организованный прижим потока воды к охлаждаемой поверхности каждой последующей струей обеспечивает длительность контакта (участие в теплообмене ) единицы объема воды.

B результате равномерного и интенсивного охлаждения труб разброс механических свойств металла и их уровень находятся в пределах ГОСТ 632-80

631-80. Кроме того, за счет рационального расхода охлаждающей воды снижаются эксплуатационные затраты на термическую обработку.

Экономический эффект может быть получен эа счет повышения прочности труб и снижения эксплуатационных затр ат на термоо бработку.

1036 766

Составитель И.Столярова

Редактор Н.Джуган ТехредМ.Гергель Корректор А.Тяско

Заказ 5943/26 Тираж 568 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ло делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская sa6., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4