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