Устройство для охлаждения движущегося проката

Изобретение предназначено для ускоренного охлаждения движущегося проката, например проволоки. Задача изобретения - повышение эффективности охлаждения. Устройство содержит камеру охлаждения и герметично встроенную в нее форсунку. Форсунка включает внутреннюю втулку с конической наружной поверхностью и наружную втулку с конической внутренней поверхностью, образующими кольцевое сопло. На конической поверхности внутренней втулки выполнены пазы под углом к продольной оси устройства. Камера охлаждения выполнена из связанных между собой втулок, внутренняя поверхность которых выполнена эксцентрично относительно оси устройства, соединенных с поворотом эксцентриситета на угол, обеспечивающий образование на внутренней поверхности камеры охлаждения спирали с углом подъема, совпадающим с углом наклона пазов на внутренней втулке форсунки. На конце камеры охлаждения закреплена камера струйной подачи воздуха и последовательно установлены камера противоточной подачи воды и противоточной подачи воздуха, связанные между собой коробчатыми корпусами. Устройство может быть снабжено корпусом, в котором с зазором установлена камера охлаждения. Изобретение позволяет создать волнообразное движение воды с вращением вокруг проката по всей длине камеры охлаждения, что способствует усиленному сбиву "паровой рубашки" и окалины, а также обеспечивает прерывистую схему охлаждения проката. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к прокатному производству, а точнее к устройствам для поверхностной обработки проката, конструктивно сопряженным с прокатным станом, и предназначено для принудительного ускоренного охлаждения движущегося проката, например проволоки, являющегося одним из эффективных средств улучшения качества проката. Однако при быстром охлаждении горячего проката возникает пограничный слой пара ("паровая рубашка"), препятствующий дальнейшему охлаждению металла.

Известно устройство для охлаждения движущегося проката, содержащее камеру охлаждения и связанную с ней регулируемую форсунку (авт.свид. СССР №566643, кл. В 21 В 45/02, заявл. 07.10.74 г., опубл. 30.07.77 г.).

Камера охлаждения выполнена из цилиндрических труб, связанных между собой участком, содержащим конфузор, диффузор и узкий цилиндрический канал между ними для создания гидродинамического сопротивления, затрудняющего парообразование.

Недостатком этого устройства является то, что и в форсунке, и в камере охлаждения поток воды (водяная рубашка) движется с прокатом без завихрений и не обеспечивает достаточный сбив с проката "паровой рубашки" и окалины, то есть прокат охлаждается недостаточно эффективно.

Известно также устройство для охлаждения движущегося проката, содержащее камеру охлаждения и форсунку для подачи в нее охлаждающей жидкости (авт.свид. СССР №582021, кл. В 21 В 45/02, заявл. 01.04.76 г., опубл. 30.11.77 г.).

Противоточная форсунка имеет кольцевое сопло переменного сечения благодаря тому, что форсунка снабжена патрубком, наружная цилиндрическая поверхность которого выполнена эксцентрично к осевому каналу устройства, в результате чего обеспечивается подача охлаждающей жидкости под углом 30-40° к оси цилиндрической камеры охлаждения. Поток жидкости, контактируя с противоположной по направлению начального движения потока стенкой камеры, образует волнообразное движение, способствующее разрушению "паровой рубашки" и уменьшению окалинообразования.

Недостатком этого устройства является то, что волнообразное движение охлаждающей жидкости затухает по мере прохождения ее в камере охлаждения и охлаждение проката происходит недостаточно эффективно.

Возможно исключение затухания волнообразного движения выполнением в цилиндрической камере охлаждения чередующихся в шахматном порядке на ее противоположных стенках плавных криволинейных выступов, смещенных по длине камеры на 1/4-1/8 ее длины и образующих в поперечных сечениях канала сужения, например, в виде неполного круга (авт.свид. СССР №522864, кл. В 21 В 45/02, заявл. 02.08.76 г., опубл. 05.12.77 г.). Однако выполнить такие выступы внутри протяженной цилиндрической трубы практически не представляется возможным.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для охлаждения движущегося проката, содержащее камеру охлаждения с герметично встроенной в нее регулируемой охлаждающей форсункой, включающей внутреннюю втулку с конической наружной поверхностью и наружную втулку с внутренней конической поверхностью, образующих кольцевое сопло под углом к оси проката (см. авт.свид. СССР №410844, кл. В 21 В 45/02, заявл. 26.04.71 г., опубл. 15.01.74 г.).

Наружная втулка форсунки связана с внутренней втулкой и камерой охлаждения резьбовым соединением.

Для предупреждения образования "паровой рубашки" на прокате в камере охлаждения по всей длине поддерживают постоянное регулируемое давление посредством создания противодавления противоточной форсункой, установленной на другом конце камеры охлаждения.

Недостаток известной конструкции устройства для охлаждения движущегося проката заключается в том, что степень охлаждения проката недостаточна, так как недостаточно интенсивно удаляются "паровая рубашка" и окалина, образующиеся на прокате из-за того, что противоточная форсунка эффективна только в конце камеры охлаждения и при этом водяная рубашка не сбивается.

Задача настоящего изобретения состоит в создании устройства, позволяющего повысить степень охлаждения за счет усиленного сбива "паровой рубашки" и окалины с проката, а также обеспечивающего полный сброс воды (водяной рубашки) с проката.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для охлаждения движущегося проката, содержащем камеру охлаждения и герметично встроенную в нее форсунку, включающую внутреннюю втулку с конической наружной поверхностью и наружную втулку с конической внутренней поверхностью, образующими кольцевое сопло, согласно изобретению внутренняя втулка форсунки снабжена пазами на ее конической наружной поверхности, расположенными под углом к оси, камера охлаждения выполнена из связанных между собой втулок, внутренняя поверхность которых выполнена эксцентрично относительно продольной оси устройства и каждая последующая втулка соединена с предыдущей с поворотом эксцентриситета на угол, обеспечивающий образование на внутренней поверхности камеры охлаждения спирали с углом подъема, совпадающим с углом наклона пазов на внутренней втулке форсунки, а на конце камеры охлаждения закреплена камера струйной подачи воздуха и последовательно установлены камера противоточной подачи воды и камера противоточной подачи воздуха, связанные между собой коробчатыми корпусами, образующими соответственно зону сбива водяной рубашки и зону сушки.

Устройство также снабжено корпусом, в котором с зазором установлена камера охлаждения с образованием герметичной полости, связанной с системой подачи циркулирующей охлаждающей жидкости.

Такое конструктивное выполнение устройства для охлаждения движущегося проката позволяет повысить эффективность охлаждения проката благодаря тому, что обеспечивается гарантированное волнообразное движение воды с вращением ее вокруг проката по всей длине камеры охлаждения, способствующее усиленному сбиву "паровой рубашки" и окалины с проката и, следовательно, его более эффективному охлаждению. Кроме того, волнообразное движение потока воды по спирали обеспечивает прерывистую схему охлаждения проката, когда циклы интенсивного охлаждения (вода приближена к прокату) чередуются с паузами (вода отодвинута от проката к стенкам камеры охлаждения) для выравнивания температурного перепада по сечению.

Установленные в конце камеры охлаждения, камеры струйной подачи воздуха и противоточной подачи воды способствуют разрыхлению водяной рубашки и полному последующему сбиву (сбросу) воды с проката.

Для пояснения изобретения ниже приводится конкретный пример выполнения изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг.1 - изображено устройство для охлаждения движущегося проката, общий вид в разрезе;

на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;

на фиг.3 - узел Б на фиг.1.

Устройство для охлаждения движущегося проката состоит из камеры 1 улавливания (отсечки) противотока воды; напорный камеры 2, связанной с системой подачи под давлением воды через патрубок 3; камеры охлаждения 4, связанной с напорной камерой 2 регулируемой форсункой; камеры 5 струйной подачи воздуха, закрепленной на конце камеры 4 охлаждения; камеры 6 противоточной подачи воды; камеры 7 противоточной подачи воздуха; коробчатых корпусов 8 и 9, связывающих между собой камеры 5, 6 и 7 и образующих соответственно зону 8 сбива водяной рубашки и окалины и зону 9 сушки проката.

Регулируемая форсунка содержит связанную с камерой 1 внутреннюю втулку 10 с наружной конической поверхностью, снабженной пазами 11, наклонными к продольной оси устройства под углом α, и наружную втулку 12 с внутренней конической поверхностью, образующие кольцевое сопло под углом β к продольной оси устройства.

Наружная втулка 12 снабжена кольцевым буртом 13, размещенным между торцами камеры 2 и камеры 4 охлаждения и связана с камерой 4 охлаждения.

Камера 4 охлаждения состоит из связанных между собой нескольких втулок, оси которых эксцентрично смещены на величину а относительно продольной оси устройства, и каждая последующая втулка соединена с предыдущей с поворотом эксцентриситета на угол, обеспечивающий образование на внутренней поверхности камеры 4 охлаждения спирали с углом подъема, совпадающие с углом α наклона пазов 11 на внутренней втулке 10 форсунки. Камера 4 охлаждения установлена в корпусе 14 с образованием герметичной полости, связанной с системой подачи циркулирующей воды патрубками 15 и 16.

Камера 5 струйной подачи воздуха выполнена из корпуса 17 с патрубком 18, связанным с системой подачи воздуха под давлением и втулки 19 с пазами 20 и отверстиями 21, выполненными под углом к продольной оси устройства.

Камера 6 противопоточной подачи воды снабжена втулкой 22 с отверстиями 23, выполненными под углом к продольной оси устройства.

Камера 7 снабжена форсункой, состоящей из двух втулок 24 и 25 с коническими поверхностями, образующими кольцевое сопло для противоточной подачи воздуха под углом к продольной оси устройства.

Устройство работает следующим образом.

Прокат проходит через камеру 1, втулки 10 и 12 регулируемой форсунки в напорной камере 2 и попадает в камеру 4 охлаждения, где охлаждается водой, подаваемой из напорной камеры 2 через кольцевое сопло и пазы 11 форсунки и волнообразно движущейся вокруг проката по спирали, уменьшая возможность образования "паровой рубашки" и окалины.

При выходе из камеры 4 охлаждения водяная рубашка вокруг проката разрыхляется сжатым воздухом, подаваемым из камеры 5 через отверстия 21 и пазы 20 втулки 19 на прокат, что значительно облегчает сбив воды с окалиной с проката в зоне 8 противотоком воды поступающего через отверстия 23 втулки 22 из камеры 6 с последующей сушкой проката в зоне 9 встречным воздушным потоком из кольцевого сопла между втулками 24 и 25 камеры 7.

Для полной термообработки проката последовательно устанавливается несколько предлагаемых устройств.

Предложенное устройство для охлаждения движущегося проката по сравнению с известными позволяет более эффективно охлаждать прокат с полным сбивом водяной рубашки вокруг него.

1. Устройство для охлаждения движущегося проката, содержащее камеру охлаждения и герметично встроенную в нее форсунку, включающую внутреннюю втулку с конической наружной поверхностью и наружную втулку с конической внутренней поверхностью, образующими кольцевое сопло, отличающееся тем, что внутренняя втулка форсунки выполнена с пазами на ее конической поверхности под углом к оси, камера охлаждения выполнена из связанных между собой втулок, внутренняя поверхность которых установлена эксцентрично относительно продольной оси устройства, и каждая последующая втулка соединена с предыдущей с поворотом эксцентриситета на угол, обеспечивающий образование на внутренней поверхности камеры охлаждения спирали с углом подъема, совпадающим с углом наклона пазов на внутренней втулке форсунки, а на конце камеры охлаждения закреплена камера струйной подачи воздуха и последовательно установлены камера противоточной подачи воды и камера противоточной подачи воздуха, связанные между собой коробчатыми корпусами, образующими соответственно зону сбива водяной рубашки и зону сушки.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено корпусом, в котором с зазором установлена камера охлаждения с образованием герметичной полости, связанной с системой подачи циркулирующей охлаждающей жидкости.