Способ охлаждения проволоки

 

СПОСОБ .ОХЛАВДЕНИЯ ПРОВОЛОЮТ, включакш1Ий подачу плоских струй охлаждающей жидкости с двух сторон проволоки, от л и ч а ю щ и и с я тем, что с целью повышения равномер- , нойти охлаждения проволоки подачу. плоских струй производят через движущийся вдоль проволоки поток охлаждающей жидкости со скоростъю ; превышающей скорость потока не менее чем в десять раз. (Л ел X) :л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) () )) 4уц С 21 1) 1/62

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

r1O ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

X ABTOPCXOMY СВИДЕТЕЛЪСТБУ (21) 3614090/22-02 (22) 01.07.83 (46) 23.05.85. Бюл. У 19 (72) Г.Г. Траянов, Л.Б. Петрова, В.А. Леонтьев, Н).И. Липунов, Н.Ф. Клыгин, С,А. Терских и И.И. Крычанский (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт металлургической теплотехники (53) 621.784.6(088.8) (56) 1. Патент Голландии Р 156445, кл. С 21 Р 1/62, 1978.

2. Оборудование для регулируемого охлаждения катанки на современных проволочных станках в СССР и за рубежом. НИИинформтяжмаш, 1-73-10, с. 54.

-Э. Недовизий И.Н. и др. Совмещение процессов производства проволоки.

М., "Металлургия", 1979. 5.-Авторское свидетельство СССР

Ф 985077, кл. С 21 Р 1/62, 1983.

5.. "Известия AH СССР. МИГ", 1977, В 5, с. 50-58.

6. Лойцеянский Л.Г. Механика жид- . кости и газа. М., "Наука", 1970, с. 214. (54) (57) СПОСОБ .ОХЛАЩЦКНИЯ ПРОВОЛОКИ, включающий подачу плоских струй охлаждающей жидкости- с двух сторон проволоки, о т л и ч а ю щ и .й с я тем, что с целью повышения равномер-, ности охлаждения проволоки, подачу. плоских струй производят через движущийся вдоль проволоки поток охлаждающей жидкости со скоростью, превы-! шающей скорость потока не менее, чем в десять раз.

1 11 570

Изобретение 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 1).

Способ охлаждения в данных устройствах осуществляется с помощью перпендикулярной подачи круглых струй, которая, как показал опыт, ( приводит к их разбрызгиванию при соударении или натекании на проволоку (ф1$

Однако условия теплообмена в различньм точках поверхности проволоки по длине и периметру окруж« ности неодинаковы, что приводит к снижению и ухудшению равномерности охлаждения, Неравномерное охлаждение приводит к неодинаковым структурным превращениям по сечению и длине, последнее ухудшает качество полученньм изделий. 2$

Известен способ, в котором изделия охлаждаются в движущемся потоке воды в водяных охлаждающих камерах, каждая из которых состоит из кольцевых разбрызгивающих сопел илн прово- ЗО дящих труб j3).

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- р ления и прилипания паровых пузырей, при этом может возникнуть технологический брак по структуре.

Известен также способ, в котором для охлаждения используют плоские 4$ струи (4

Однако при этом способе существует опасность выхода проволоки из зоны орошения, так как из-за гидродинаиических явлений при обтекании ци- $й линдра его положение относительно свободных струй является неустойчивым. При обтекании цилиндра струей со свободными поверхностями возникающая подьемная сила; действующая на $$ цилиндр в зависимости от геометри ческих параметров, имеет различную величину и направление (5), т.е.

S5. 2 при короблении проволоки или катанкй возможно возникновение условий вза-имного отталкивания струи и изделия.

При этом изделие выходит иэ зоны интенсивного водяного охлаждения и дальнейшее его возвращение в эту зону затруднено иэ-за сохраняющегося в этой области "отталкивающего" режима. Кроме этого, при обтекании цилиндра струей со свободной поверхностью возможно образование отрыва струи от поверхности изделия, что приводит к образованию в. этом месте паровой 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 fiasномерности охлаждения по длине и периметру проволоки.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу охлаждения, включающему подачу плоских струй охлаждающей жидкости с двух сторон проволокиp подачу плоских струй про изводят через движущийся вдоль 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- 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

s затопленной струе от ее оси всегда возникает разница скоростей на поверхности изделия, причем на поверхности, расположенной ближе к оси струи, скорсють больше и в соответствии с законом Бернулли давление меньше, чем 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

11570

3 (область перемешивания), можно представить как сумму равномерного и циркуляционного.потока. Из гидродинамики известно, что при циркуляционном обтекании цилиндра возникает подъемная сила, направление и величину которой можно легко определить 6 .

Кроме подъемной силы к оси струи, на цилиндрическое тело, помещенное 10 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 1$ струй. В этой точке равнодействующая всех гидродинамических сил, действующих на круглое иэделие, равна нулю, т.е. тело находится в условиях гидродкнамического равновесия.. От- 26 клоиение иэделия в любую сторону от этой точки вызывает появление усилий, возвращающих изделие в точку встречи струй, в которой обеспечивается безотрывное обтекание его 2$ поверхности.

При значениях отношения скорости поступающих на охлаждение водяных плоских струй к скорости течения продольного потока меньших обеспечивается необ- ходимая стабилизация изделия и его безотрывное обтекание, что ухудшает равномерность охлаждения и затруднит удаление паровых пузырей.

Предлагаемый способ заключается 3$ в следующем.

Организуется подача воды через сопла на направляющие, изогнутые под углом 90, прн этом образуются плоские струи. Перекрывают 1/3 часть 1О или полностью нижние сливные отверстия, при этом повышается уровень воды, который закрывает охлаждаемое .. иэделие и плоские струи поступают в .образованный движущийся вдоль про- 1$ 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- $ш ростью продольного потока не менее, чем в 10 раэ.

На фиг. 1 изображено взаимодействие потоков с охлаждаемьаю изделием, на фкг. 2 - один иэ вариантов реа- $$ лизации предлагаемого способа охлаждения в устройстве, на фкг. 3 - сечение А-А на фиг. 2, на фиг. 4 - теи-, 85 1 пературная зависимость для способа охлаждения в плоских струях, на фиг. 5 - то же,.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 поляии 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 F„ направленная в соответствии с циркуляцией жидкости 5 всегда к оси струй, и сила трения F, направленная к линии соударения встречных струй. Равнодействующая F> этих гидродкнамических сип всегда направлена. к оси струй и равна нулю только при расположении 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.

Многониточное устройство, предназначенное для одновременного охлаждения нескольких параллельных ниток движущейся проволоки, представляет собой ванну 6, разделенную вертикальными перегородкаии 7, которые образуют для каждой нитки отдельные камеры-жепоба 8 прямоугольного сечения. Каждая камера-желоб 8 содер- .. жит сопла 9 для подачи охладителя и изогнутые на 90 по радиусу пластины с острьа и кромками на выходном конце 10. В днище ванны располагаются сливные отверстия 11. Для обеспечения условий создания продольного потока воды сливные отверстия снабжены регулирующиии устройствами 12.

При осуществлении способа охлаждения затопленными струями в потоке воды запорными.и регулкрующкмк устройствами перекрывают полностью ипк частично слив воды через нижние сливине отверстия. 3а счет этого в секциях повышается уровень воды, кото5 1157085 6

%0 1 рый закрывает охлаждаемое изделие и образуется движущийся продольный поток воды, который стекает через передний и задний край камеры-жело.ба в поддон. Подобная схема охлажде- 5 ния проволоки обеспечивает устойчивый постоянный режим охлаждения

I и воспроизводимость результатов при заданных режимных параметрах и типа обрабатываемой проволоки.

Исследованиями было установлено, что наиболее эффективным и обеспечивающим стабильные результаты является способ охлаждения в потоке с затопленными струями воды. 15

Из графиков, приведенных для одних и тех же режимных параметров (расход охладителя — 0,4-0,8 мз/ч, скорости движения проволоки 0,09 м/с и диаметр проволоки 20 " 4,4 мм) видно, что для температурного интервала,750-500 С, наиболее важного с точки зрения технологии, время охлаждения для способа в плоских струях составляет 2,5- 25

4,8 с, для спокойной воды 1,1-2,0 с и для предлагаемого способа 0,71,0 с. Зто в свою очередь определяет технологическую стабильность.

Очевидно, что наилучшая стабиль- Зб ность результатов имеет место при предлагаемом способе (фиг. 5).

Соответственно имеем и следующие диапазоны изменения скорости охлаждения: 100-52, 230- 125 и 360-250 /с.

Выход проволоки из зоны омыва ния отсутствует при использовании затопленных струй в потоке воды, Требуемый уровень воды в устройстве устанавливается sa счет определенного соотношения между скоростью поступающих на охлаждение водяных плоских струй и максимальной скорости течения продольного потока.

Пример. 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 высотой 10 мм. Колйчеством откры-тых сливных отверстий регулируется в 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

f 157085 ф к g

ВРЕМЯ NIMS ИМИ, С фиг. Ф

1157085

1А 1,5 Z,O g 5

Время охюждения, с

Фиг.S

1157085

9 8

Вреио цхмждения, с

Фиг.f

fZ Заказ 3284/24

Тираж 553 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьггий

113035, Москва, Ж-35, Раушскаяьнаб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Уз город, ул. Проектная, 4

Составитель Г.Максименко

Редактор Н.Бобкова Техред И,Асталош Корректор В.Синицкая

Способ охлаждения проволоки Способ охлаждения проволоки Способ охлаждения проволоки Способ охлаждения проволоки Способ охлаждения проволоки Способ охлаждения проволоки Способ охлаждения проволоки Способ охлаждения проволоки 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к прокатному производству, и может быть использовано при производстве стальных горячекатаных полос на широкополосных станах

Изобретение относится к термической обработке металлов и предназначено для определения охлаждающей способности жидкой закалочной среды
Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к литым деталям из низкоуглеродистых и низколегированных сталей, содержащих 0,15 - 0,30% углерода, и применяемым в автосцепных устройствах подвижного состава железных дорог

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в прокатном производстве для легирования поверхности заготовки в процессе прокатки

Изобретение относится к термообработке и может быть использовано при закалке деталей из углеродистых сталей сложной формы, например пуансонов, накатных роликов и др

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для производства булатной стали

Изобретение относится к области обработки поверхностей металлов, такой как очистка (например, удаление окалины, оксидированных слоев, загрязнителей и тому подобное) поверхностей, термическая обработка и нанесение покрытий на них

Способ охлаждения проволоки

Наверх