Способ очистки внутренней поверхности водоохлаждаемого ролика от карбонатных отложений

 

Изобретение относится к способам очистки полых изделий от отложений и загрязнений и может быть использовано для ремонта и восстановления теплообменных аппаратов, холодильников, подогревателей и трубопроводов различного назначения в энергетической, нефтегазовой, химической и других отраслях промышленности, а также в черной металлургии для удаления карбонатных отложений и других видов загрязнений с внутренних полостей водоохлаждаемых роликов, в том числе и роликов установок непрерывной разливки стали. Изобретение обеспечивает повышение эффективности и производительности очистки. Способ включает заполнение полости рабочей жидкостью и ее протекание по упомянутой полости, воздействие на внутреннюю поверхность электрогидравлическим излучателем и его перемещение по мере очищения внутренней поверхности, сливание рабочей жидкости, загрязненной частицами карбонатных отложений, при этом дополнительно производят пропитывание рабочей жидкостью карбонатных отложений на внутренней поверхности ролика в течение времени не менее 0,25 часа, а расстояние между продольной центральной осью электрогидравлического излучателя и внутренней поверхностью ролика поддерживают в пределах 2-15 толщин карбонатных отложений, причем пропитывание рабочей жидкостью карбонатных отложений ведут перед началом воздействия на внутреннюю поверхность электрогидравлическим излучателем. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способам очистки полых изделий от отложений и загрязнений. Изобретение может быть использовано для ремонта и восстановления теплообменных аппаратов, холодильников, подогревателей и трубопроводов различного назначения в энергетической, нефтегазовой, химической и других отраслях промышленности, а также в черной металлургии для удаления карбонатных отложений и других видов загрязнений с внутренних полостей водоохлаждаемых роликов, в том числе и роликов установок непрерывной разливки стали (УНРС).

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом), по мнению авторов, является “Способ очистки внутренней поверхности труб” по патенту РФ №2062971, кл. В 08 В 9/00.

Из описания патента следует, что способ очистки внутренней поверхности труб от карбонатных отложений, включает заполнение полости рабочей жидкостью и ее протекание по упомянутой полости, воздействие на внутреннюю поверхность электрогидравлическим излучателем и его перемещение по мере очищения полости, сливание рабочей жидкости, загрязненной частицами карбонатных отложений.

Недостатками известного технического решения являются низкие эффективность и производительность очистки внутренней поверхности водоохлаждаемых роликов, например опорных роликов УНРС, от карбонатных отложений. Недостатки обусловлены тем, что в известном способе отсутствуют предварительные операции и не оговариваются скоростные параметры перемещения электрогидравлического излучателя, обеспечивающие повышение эффективности воздействия гидравлического удара, генерируемого электрогидравлическим излучателем, на карбонатные отложения и приводящие к устранению вышеуказанных недостатков. А это, в свою очередь, способствует снижению качества очистки внутренних поверхностей упомянутых роликов от отложений, снижению эффективности их охлаждения и перегреву. Кроме того, при перегреве бандажированных опорных роликов УНРС происходит прослабление посадок бандажных колец, а также возникает вероятность деформации валков, что способствует снижению их эксплуатационной стойкости, повышению расхода валков на тонну производимой продукции, снижению качества поверхности продукции, перемещаемой с помощью валков, образованию рисок, царапин, задиров, при транспортировке горячих слябов, возможности получения на последующих переделах дефектов “вкатанная окалина”, увеличению отбраковки продукции. Низкая производительность, в свою очередь, способствует увеличению трудозатрат и энергозатрат при очистке внутренних полостей водоохлаждаемых роликов от карбонатных отложений.

Задача, на решение которой направлено техническое решение, - повышение эффективности и производительности очистки внутренней поверхности водоохлаждаемых роликов от карбонатных отложений, например опорных роликов УНРС. При этом достигается получение такого технического результата, как повышение качества очистки внутренней поверхности роликов от отложений, эффективности их охлаждения и эксплуатационной стойкости, снижение расхода воды для охлаждения роликов, снижение расхода роликов на тонну производимой продукции, повышение качества поверхности производимой продукции, транспортируемой при помощи водоохлаждаемых роликов, за счет уменьшение количества дефектов рисок, царапин и задиров, а в случае транспортировки горячих слябов - уменьшение на последующих переделах дефекта “вкатанная окалина”, уменьшение отбраковки продукции, снижение трудозатрат на ремонт роликов и энергозатрат на их охлаждение, а также снижение себестоимости обработки роликов и получение дополнительной прибыли.

Вышеуказанные недостатки исключаются тем, что в способе очистки внутренней поверхности водоохлаждаемого ролика от карбонатных отложений, включающем заполнение полости рабочей жидкостью и ее протекание по упомянутой полости, воздействие на внутреннюю поверхность электрогидравлическим излучателем и его перемещение по мере очищения внутренней поверхности, сливание рабочей жидкости, загрязненной частицами карбонатных отложений, дополнительно производят пропитывание рабочей жидкостью карбонатных отложений на внутренней поверхности ролика в течение времени не менее 0,25 часа, причем расстояние между продольной центральной осью электрогидравлического излучателя и внутренней поверхностью ролика поддерживают в пределах 2-15 толщин карбонатных отложений, при этом пропитывание рабочей жидкостью карбонатных отложений ведут перед началом воздействия на внутреннюю поверхность электрогидравлическим излучателем; причем электрогидравлический излучатель перемещают вдоль полости ролика со скоростью 0,1-0,6 м/мин с одновременным вращением с частотой 0,2-0,8 об/мин.

Сопоставительный анализ предложенного технического решения с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от известного введением дополнительной операции по пропитыванию рабочей жидкостью карбонатных отложений на внутренней поверхности ролика, поддержанием величины расстояния между продольной центральной осью электрогидравлического излучателя и внутренней поверхностью ролика в зависимости от толщины карбонатных отложений, а также последовательностью выполнения и взаимосвязью упомянутых операций. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения “Новизна”.

Сравнительный анализ предложенного решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями не позволил выявить существенные признаки, присущие заявленному решению. Отсюда следует, что заявленная совокупность существенных отличий обеспечивает получение упомянутого технического результата, что, по мнению авторов, соответствует критерию изобретения “Изобретательский уровень”.

Предложенное техническое решение будет понятно из следующего описания и приложенных к нему чертежей.

На фиг.1 схематически изображена схема установки для реализации способа очистки внутренней поверхности водоохлаждаемого ролика от карбонатных отложений. На фиг.2 изображен фрагмент I фиг.1. На фиг.3 - изображен разрез А-А фиг.2.

Способ осуществляется следующим образом.

Эксплуатирующиеся в условиях теплового воздействия водоохлаждаемые ролики, как правило, имеют на своей внутренней поверхности карбонатные отложения. После длительного периода эксплуатации толщина слоя карбонатных отложений может достигать величин, отрицательно влияющих на отвод тепла от роликов и способствующих их перегреву. Для предотвращения перегрева роликов их, через определенный период времени, демонтируют и для проведения очистки внутренней поверхности устанавливают на стенд 1 под определенным наклоном. Выходное отверстие 2, предназначенное для отвода или подвода воды, расположенное внизу, перекрывают, после чего заполняют внутреннюю полость рабочей жидкостью 3 и производят пропитывание рабочей жидкостью карбонатных отложений 4 на внутренней поверхности в течение времени не менее 0,25 часа. После насыщения карбонатных отложений рабочей жидкостью (степень насыщения определяется экспериментально) в полость подают рабочую жидкость, обеспечивая ее протекание по упомянутой полости. Затем в полость вводят электрогидравлический излучатель, представляющий собой кабель 5, соединенный с высоковольтным импульсным источником тока 6. При подаче высоковольтных импульсов в зоне излучателя происходит электрический разряд в воде (эффект Юткина), образующий гидроудар со значительными скачками давления, при этом упомянутый излучатель перемещают вдоль полости ролика, снизу вверх и обратно, со скоростью 0,1-0,6 м/мин с одновременным вращением с частотой 0,2-0,8 об/мин, а расстояние “а” между продольной центральной осью 6 электрогидравлического излучателя 5 и внутренней поверхностью 7 ролика поддерживают в пределах 2-15 толщин “в” карбонатных отложений. Толщину “в” карбонатных отложений определяют по разнице диаметров рабочего канала ролика (по чертежу) и образовавшегося в процессе его эксплуатации. Заданное расстояние выдерживают при помощи трубы 8, выполненной из диэлектрического материала, к которой крепят кабель 5. Загрязненную отслоившимися карбонатными загрязнениями рабочую жидкость сливают, наклоняя ролик в противоположную сторону, производят промывку полости и визуальный контроль качества ее очистки. При необходимости обработку полости повторяют. Как показал ряд проведенных экспериментов, пропитывание рабочей жидкостью карбонатных отложений в полости ролика в течение времени менее 0,25 часа, недостаточно для заполнения пор и вытеснения из них воздуха, что приводит к снижению эффективности гидроудара, а следовательно и к снижению эффективности очистки, производительности и к увеличению энергетических затрат. При поддержании расстояния между продольной центральной осью электрогидравлического излучателя и поверхностью полости менее 2 толщин “в” карбонатных отложений, снижается мощность электрогидравлического разряда и, соответственно, эффективность очистки, ее производительность и увеличиваются энергетические затраты. При поддержании расстояния между продольной центральной осью электрогидравлического излучателя и поверхностью полости более 15 толщин “в” карбонатных отложений, снижается частота импульсов электрогидравлического разряда и, соответственно, производительность, качество очистки и увеличиваются энергетические затраты, что приводит к снижению качества очистки полости, к уменьшению эффективности охлаждения роликов и снижению их эксплуатационной стойкости, увеличению расхода воды для охлаждения роликов, увеличению расхода роликов на тонну производимой продукции, к снижению качества поверхности производимой продукции, контактирующей с водоохлаждаемыми роликами, увеличению количества рисок, царапин, задиров на вышеуказанной поверхности, а при транспортировке горячих слябов - к увеличению на последующих переделах дефекта “вкатанная окалина”, увеличению отбраковки продукции, трудозатрат на ремонт роликов и энергозатрат на их охлаждение, а также себестоимости обработки роликов, и снижению дополнительной прибыли. Перемещение гидравлического излучателя со скоростью, меньшей 0,1 м/мин, и вращение с частотой, меньшей 0,2 об/мин, приводит к уменьшению производительности очистки и к увеличению энергозатрат. Перемещение гидравлического излучателя со скоростью, большей 0,6 м/мин, и вращение с частотой, большей 0,8 об/мин, приводит к снижению качества очистки полости ролика.

Пример

В кислородно-конверторном цехе № 2 ОАО “НЛМК” была проведена опытная очистка роликов рольганга, предназначенного для транспортировки слябов, входящего в состав оборудования установки непрерывной разливки стали (УНРС) № 6. Была произведена очистка партии роликов, изготовленных из стали 25Х1М1Ф, максимальным наружным диаметром - 540 мм, длиной 4320 мм, с внутренним глухим отверстием диаметром 75 мм, длиной 3800 мм, в количестве 20 шт. За период непрерывной эксплуатации в течение 2 месяцев толщина слоя карбонатных отложений достигла (как показали результаты измерений) 2,5-4 мм, при этом существенно снизилась теплопроводность роликов и эффективность их охлаждения, что привело к прослаблению посадок бандажных колец, деформации и преждевременному выходу из эксплуатации части роликов.

Ролики демонтировали и перевезли на участок, предназначенный для проведения очистки внутренней поверхности, где их попарно устанавливали на стенд под наклоном около 30°. Так как в конструкции представленных для испытания роликов внутренняя поверхность выполнена в виде глухого отверстия, необходимость в перекрытии нижнего отверстия отсутствовала. После установки роликов их полость заполнили водой, путем ее подачи с помощью трубки, расположенной внутри упомянутого отверстия, и выдерживали для пропитывания карбонатных отложений в течение 0,5 часа. После выдержки в отверстие подали проточную воду, обеспечив, таким образом, ее возможность протекания по упомянутому отверстию. Затем в полость ввели электрогидравлический излучатель, представляющий собой кабель диаметром 8 мм, имеющий внутреннюю электропроводную жилу, оголенную на конце, соединенный с высоковольтным импульсным источником тока, который был закреплен на трубе диаметром 50 мм, выполненной из диэлектрического материала. Шланг для подачи воды размещали внутри трубы. Затем по кабелю подавали высоковольтные импульсы, при этом излучатель перемещали вдоль внутреннего отверстия ролика, снизу вверх и обратно, со скоростью 0,2 - 0,4 м/мин с одновременным вращением с частотой 0,3-0,5 об/мин, а расстояние “а” между продольной центральной осью электрогидравлического излучателя и поверхностью полости поддерживали в пределах 12-15 мм (3-6 толщин “в” карбонатных отложений). Заданное расстояние выдерживали при помощи трубы и закрепленного на ней кабеля 5. После прохода вверх-вниз загрязненную отслоившимися карбонатными загрязнениями рабочую жидкость слили, произвели промывку внутренней поверхности ролика и визуальный контроль качества ее очистки. На некоторых роликах, имеющих более плотные и толстые карбонатные отложения, для достижения качественной очистки внутренней поверхности, обработку повторяли.

В результате необходимых замеров и контроля времени в процессе опытной очистки внутренних поверхностей водоохлаждаемых опорных роликов УНРС от карбонатных отложений, а также их визуального осмотра выявлено, что эффективность, производительность и качество очистки роликов повысились по сравнению с известным способом.

Опытная партия роликов, прошедшая очистку по предлагаемому способу, была установлена на УНРС. В процессе их эксплуатации было выявлено, что в среднем на 14% повысилась эффективность их охлаждения и на 9% эксплуатационная стойкость.

Отсюда можно сделать вывод, что задача, на решение которой направлено техническое решение, - выполняется, при этом достигается получение вышеприведенного технического результата.

Формула изобретения

1. Способ очистки внутренней поверхности водоохлаждаемого ролика от карбонатных отложений, включающий заполнение полости рабочей жидкостью и ее протекание по упомянутой полости, воздействие на внутреннюю поверхность электрогидравлическим излучателем и его перемещение по мере очищения внутренней поверхности, сливание рабочей жидкости, загрязненной частицами карбонатных отложений, отличающийся тем, что дополнительно производят пропитывание рабочей жидкостью карбонатных отложений на внутренней поверхности ролика в течение времени не менее 0,25 ч, причем расстояние между продольной центральной осью электрогидравлического излучателя и внутренней поверхностью ролика поддерживают в пределах 2-15 толщин карбонатных отложений, при этом пропитывание рабочей жидкостью карбонатных отложений ведут перед началом воздействия на внутреннюю поверхность электрогидравлическим излучателем.

2. Способ по п.1 отличающийся тем, что электрогидравлический излучатель перемещают вдоль полости ролика со скоростью 0,1-0,6 м/мин с одновременным вращением с частотой 0,2-0,8 об/мин.

РИСУНКИРисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3