Устройство для закалки бухты катанки из алюминиевого сплава

Авторы патента:

C21D1/667 - Изменение физической структуры черных металлов; устройства общего назначения для термообработки черных или цветных металлов или сплавов; придание ковкости металлам путем обезуглероживания, отпуска или других видов обработки (цементация диффузионными способами C23C; поверхностная обработка металлов, включающая по крайней мере один процесс, предусмотренный в классе C23, и по крайней мере другой процесс, охватываемый этим подклассом, C23F 17/00; однонаправленное отвердевание эвтектики или однонаправленное разделение эвтектик C30B)

Владельцы патента RU 2427652:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к оборудованию для закалки изделий больших размеров и может быть использовано для закалки катанки из алюминиевого сплава (например, ABE) на кабельных заводах. Устройство для закалки бухты катанки из алюминиевого сплава включает емкость с крышкой и керном, прикрепленным к крышке, патрубки для слива воды и отвода пара, форсунки для подачи охлаждающей воды. Форсунки расположены на внутренней стороне емкости, крышки и керне, прикрепленном к крышке, в шахматном порядке, обеспечивающем полное покрытие поверхности бухты струями капельной жидкости, при этом бухта катанки размещена в решетчатом контейнере, а толщина бухты катанки составляет не более 0,16 м. Техническим результатом является повышение интенсивности охлаждения бухты алюминиевой катанки больших размеров со скоростью не менее 17°С/с. 3 ил.

Известно устройство для охлаждения ванного типа, содержащее наполнительную емкость с подводом воды, преимущественно имеющую форму полуцилиндрической ванны, одна из боковых поверхностей которой в верхней части выполнена со сливом, емкость по длине ванны разделена продольной перегородкой на две секции, одна из которых закрыта, другая, в боковой поверхности которой выполнен слив, выполнена открытой (см. Заявка на изобретение №92009659, опубл. 20.07.1996 г.).

К недостаткам известного устройства относится то, что известное устройство регулирует скорость охлаждения путем подачи воды с определенным расходом, вследствие этого обеспечивается коэффициент теплоотдачи 1200-1500 Вт/(м²·°С) [1], что является недостаточным для закалки бухты больших габаритов алюминиевой катанки.

Известно устройство для охлаждения рулона, содержащее основание и расположенную над ним форсунку для распыления воды, соединенную трубопроводом с запорным клапаном. Форсунка выполнена с возможностью изменения угла распыления и перемещения относительно основания в вертикальном направлении. Форсунка установлена с возможностью вертикального перемещения. Она содержит корпус, на котором с его охватом и возможностью перемещения вдоль оси установлен кольцевой диффузор. Основание выполнено в виде конической сужающейся к низу емкости (см. Патент РФ №2073730 от 20.02.1997 г.).

Недостатком известного устройства является низкая интенсивность охлаждения бухты катанки из-за того, что известное устройство не позволяет охлаждать внутреннюю поверхность бухты катанки больших размеров.

Известно устройство для охлаждения рулонов горячекатаных полос, содержащее основание в виде емкости с системой слива с дополнительным патрубком для отвода пара, съемный колпак, установленный на основании, систему подачи охлаждающей воды в виде форсунок, размещенных в верхней части колпака (см. Патент РФ №2100449 от 27.12.1997 г.). Данное устройство принято за прототип.

К недостаткам известного устройства, принятого за прототип, относится то, что известное устройство не позволяет интенсивно охлаждать бухту катанки больших размеров из-за того, что форсунки расположены только сверху.

Признаки прототипа, являющиеся общими с заявляемым изобретением, - емкость с крышкой; форсунки для подачи охлаждающей воды; патрубок для слива воды; патрубок для отвода пара.

Недостатком известного устройства, принятого за прототип, является низкая интенсивность охлаждения бухты катанки из-за того, что известное устройство не позволяет охлаждать внутреннюю поверхность бухты катанки больших размеров.

Задачей предложенного технического решения является повышение интенсивности охлаждения бухты алюминиевой катанки больших размеров со скоростью не менее 17°C/с [2].

Поставленная задача решается за счет того, что в известном устройстве, включающем емкость с крышкой, форсунки для подачи охлаждающей воды, патрубки для слива воды и отвода пара, форсунки расположены в шахматном порядке на внутренней стороне емкости, крышки и керне, прикрепленном к крышке, а количество форсунок должно быть таким, чтобы обеспечивалось полное покрытие поверхности бухты струями капельной жидкости. При этом катанка размещена в решетчатом контейнере и толщина бухты катанки составляет не более 0,16 м.

Отличительные признаки предлагаемого устройства от прототипа - форсунки расположены в шахматном порядке на внутренней стороне емкости, крышки и керне; керн прикреплен к крышке; количество форсунок должно быть таким, чтобы обеспечивалось полное покрытие поверхности бухты струями капельной жидкости; катанка размещена в решетчатом контейнере; толщина бухты катанки составляет не более 0,16 м.

Расположение форсунок в шахматном порядке на внутренней стороне емкости, крышки и керна обеспечивает полное покрытие поверхности бухты струями капельной жидкости. Размещение бухты катанки в решетчатом контейнере исключает потерю формы и запутывание витков при дальнейшем волочении. Расчетным путем установлена взаимосвязь толщины бухты и скорости охлаждения, достаточной для закалки бухты катанки больших размеров. Установлено, что толщина стенки бухты катанки должна составлять не более 0,16 м.

Отличительные признаки в совокупности с известными позволяют повысить интенсивность охлаждения бухты алюминиевой катанки больших размеров до скорости 17°C/с.

Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-3.

На фиг.1 представлена расчетная зависимость температуры среднего слоя бухты от времени охлаждения, где показана толщина бухты: 1 - 0,16 м; 2 - 0,22 м; 3 - 0,24 м. Расчетные кривые охлаждения (фиг.1) получены при моделировании процесса закалки с помощью пакета прикладных программ ANSYS. При толщине бухты 0,16 м температура упадет с 520°C до 150°C за 22 с, что обеспечит скорость 17°C/с.

На фиг.2 изображена схема устройства для закалки бухты катанки из алюминиевого сплава (крышка приподнята).

На фиг.3 изображено расположение форсунок в шахматном порядке.

Устройство состоит из емкости 1 (фиг.2) с крышкой 2, к которой крепится керн 3. На внутренней стороне емкости 1, крышки 2 и керне 3 размещены форсунки 4 для подачи охлаждающей воды, соединенные с трубопроводом 5. Форсунки 4 установлены в шахматном порядке (фиг.3). Количество форсунок 4 должно быть таким, чтобы обеспечивалось полное покрытие поверхности бухты 6 струями капельной жидкости. В нижней части емкости имеется патрубок 7 для слива воды, в верхней части емкости расположен патрубок 8 для отвода пара. Бухта 6 катанки помещена в контейнер 9, состоящий из поддона и цилиндрической части. Контейнер 9 имеет решетчатую конструкцию с крупными ячейками.

Устройство работает следующим образом.

Бухту 6, намотанную на контейнер 9, достают из печи нагрева и помещают в емкость 1, крышку 2 закрывают. Воду подают через трубопровод 5 к форсункам 4. Давление в трубопроводе 5 должно обеспечивать скорость струи капельной жидкости не менее 15 м/с для создания коэффициента теплоотдачи 30000-40000 Вт/(м²·°С) [1]. Пар выходит через патрубок 8, излишки воды сливаются через патрубок 7. После завершения охлаждения отключают подачу воды, крышку 2 открывают, бухту 6 извлекают.

Преимущество изобретения состоит в том, что оно позволяет закаливать бухту катанки больших размеров.

Литература

1. Юдаев Б.Н. Техническая термодинамика. Теплопередача: Учеб. для неэнергетич. спец. втузов. - М.: Высш. Шк., 1988. - 479 с.

2. Машиностроение. Справочник. Энциклопедия. Под ред. Фролова К.В. т.2-3, 2001.

Устройство для закалки бухты катанки из алюминиевого сплава, содержащее емкость с крышкой, форсунки для подачи охлаждающей воды, патрубки для слива воды и отвода пара, отличающееся тем, что форсунки расположены на внутренней стороне емкости, крышки и керне, прикрепленном к крышке, в шахматном порядке, обеспечивающем полное покрытие поверхности бухты струями капельной жидкости, при этом бухта катанки размещена в решетчатом контейнере, а толщина бухты катанки составляет не более 0,16 м.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к изготовлению сложных профилей проката с использованием тепла прокатного нагрева в потоке непрерывных среднесортных станов, а именно изготовление двутавра для шахтных монорельсовых дорог.

Способ нагрева сталей продуктами сгорания углеводородов без окисления и обезуглероживания их поверхности // 2425895

Изобретение относится к области машиностроения и металлургии. .

Способ лазерной термообработки сложных пространственных поверхностей крупногабаритных деталей // 2425894

Изобретение относится к способу термообработки поверхности материалов концентрированными источниками энергии. .

Легированная сталь, держатель или деталь держателя для инструмента для формования пластмасс, упрочненная закалкой заготовка для держателя или детали держателя, способ производства легированной стали // 2425170

Изобретение относится к области металлургии, а именно к легированной стали для изготовления заготовки держателя или заготовки детали держателя, или заготовки инструмента для формования для формирования держателя или детали держателя для инструмента для формования пластмассы или инструмента для формования и способу ее производства.

Способ изготовления высокопрочного холоднокатаного стального листа, обладающего превосходной способностью к химической обработке, и производственное оборудование для его изготовления // 2424331

Изобретение относится к области металлургии, в частности к изготовлению холоднокатаного стального листа. .

Системы закалки распылением термически обработанных металлических изделий // 2424327

Сталь для горячей штамповки или закалки в инструменте, обладающая улучшенной пластичностью // 2423532

Изобретение относится к изготовлению горячекатаных или холоднокатаных деталей. .

Сталь для горячей штамповки или закалки в инструменте, обладающая улучшенной пластичностью // 2423532

Изобретение относится к изготовлению горячекатаных или холоднокатаных деталей. .

Способ гибки и объемно-поверхностной закалки рессорных листов из сталей пониженной прокаливаемости и установка для его осуществления // 2422542

Изобретение относится к термической обработке и может быть использовано в области машиностроения, в частности в устройствах для изготовления деталей подвесок транспортных средств.

Способ термической обработки изделий из конструкционных сталей // 2422540

Изобретение относится к области металлургии, а более конкретно к термической обработке. .

Способ термической обработки листового проката из низкоуглеродистой феррито-перлитной стали // 2427653

Изобретение относится к технологии термической обработки листового проката, предназначенного для изготовления деталей и узлов конструкций, работающих при низких температурах, например контейнеров для перевозки, и длительного хранения отработавшего ядерного топлива

Способ поверхностной закалки чугуна и индуктор для его осуществления // 2428487

Изобретение относится к технологии термообработки деталей, а именно к поверхностной закалке электрической индукцией, и используется преимущественно при изготовлении износостойких элементов фрикционного гасителя колебаний (ФГК) тележек грузовых вагонов

Способ поверхностной закалки чугуна и индуктор для его осуществления // 2428487

Способ безокислительного нагрева термообрабатываемых металлических изделий в воздушной среде в муфеле и устройство для его осуществления // 2428488

Изобретение относится к области термообработки и может быть использовано для безокислительного нагрева металлических изделий с восстановлением окислов при термообработке, нагреве под пластическую деформацию черных и цветных металлов и сплавов

Уплотнительное устройство для газового подвода печи или подобного аппарата // 2428517

Изобретение относится к печам для обработки, в которые газ реагент вводится как часть этапа обработки газовой фазы, в частности к печам для процесса химической инфильтрации газовой фазы

Способ обработки режущего инструмента в стационарном комбинированном разряде низкотемпературной плазмы пониженного давления // 2428521

Изобретение относится к технологии поверхностной упрочняющей обработки режущих инструментов и может быть использовано в машиностроении и инструментальной промышленности

Устройство для газопламенной обработки образцов материалов // 2429299

Изобретение относится к устройству для газопламенной обработки образцов материалов путем высокоинтенсивного и высокотемпературного их нагрева и может быть применено при проведении испытаний на прочность и стойкость при повышенных более 1000°C температурах и при нагреве образцов со скоростью 30 50 град/с, т.е

Изолированная конструкция катушки индукционного нагрева // 2430164

Изобретение относится к области индукционного нагрева

Способ упрочнения железнодорожных колес и железнодорожное колесо с упрочненной рабочей поверхностью // 2430166

Изобретение относится к машиностроению и термической обработке металлов и может быть использовано при производстве новых и ремонте старых железнодорожных колес

Способ термомагнитной обработки магнитомягких материалов // 2430975

Изобретение относится к металлургии, а именно к термомагнитной обработке магнитомягких материалов