УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО УПРОЧНЕНИЯ И ГИДРОТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ПРОКАТНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Полезная модель относится к черной металлургии, в частности, к области термического упрочнения и гидротранспортирования прокатных изделий в линии прокатного стана, и может быть использовано для термического упрочнения стержневой арматуры крупного сорта из экономнолегированных сталей.
Известно устройство для ускоренного охлаждения и гидротранспортирования прокатных изделий, содержащее ряд последовательно установленных секций, включающих форсунки и камеры охлаждения, причем форсунка каждой секции состоит из корпуса, приемной воронки и кожуха, установленного внутри корпуса форсунки и охватывающего наружную поверхность приемной воронки, выполненной перфорированной. На противоположном от форсунки конце каждой охлаждающей секции данного устройства закреплена телескопическая труба с отверстиями. Данное устройство также включает узел отсечки и водосборный короб. Отработанный охладитель сбрасывается в него через отверстия в телескопических трубах и кольцевые щели между секциями (SU №1283254, МКИ 6 С 21 D 1/62, 1987 г.).
Недостатком указанной конструкции является то, что предлагаемая компоновка ее узлов не позволяет регулировать расход охладителя при гидротранспортировании проката для получения пластических свойств требуемого уровня и исключает оперативную замену узлов в линии стана.
Известно также устройство для ускоренного охлаждения и гидротранспортирования прокатных изделий, содержащее приемную воронку, отсекающее сопло и ряд последовательно установленных секций, включающих форсунку с патрубком для подвода охладителя и камеру охлаждения, при этом устройство выполнено в виде модулей, содержащих корпус с
закрепленными в нем секциями, каждая из которых дополнительно снабжена камерой с патрубками для отвода охладителя, соединенной герметично с камерой охлаждения посредством сальникового уплотнения, причем секции соединены между собой, патрубки форсунок соединены с подающим охладитель трубопроводом, патрубки камер для отвода охладителя - с отводящим трубопроводом, при этом, камеры охлаждения, подводящий и отводящий трубопроводы между модулями выполнены разъемными, общая площадь сечения патрубков для отвода охладителя составляет не менее четырех площадей сечения камеры охлаждения, а отводящий трубопровод выполнен с последовательным расширением (RU № 2176940, МПК 7 В 21 В 45/02, 2001 г.).
Из-за крепления секций в корпусе известного устройства невозможен постоянный визуальный контроль технического состояния его узлов, а из-за сложности демонтажа и установки соединенных между собой секций в линии прокатного стана увеличивается продолжительность ремонтов. Существующее соединение камер для отвода отработанного охладителя с отводящим трубопроводом ограничивает количество охладителя, поступающего в камеры охлаждения, не допуская увеличения давления в форсунке каждой секции и регулирования степени охлаждения проката. Ограничение общей площади сечения патрубков для отвода охладителя и выполнение отводящего трубопровода с расширением приводит к созданию гидравлического «подпора» и снижению эффективности охлаждения проката, затрудняет его гидротранспортирование. Кроме того, непрерывное воздействие на профиль охладителя не обеспечивает требуемый уровень пластичности, а также приводит к ускорению движения проката и, как следствие, к неравномерному распределению свойств по его длине.
Задачей полезной модели является получение термически обработанного проката крупного сорта с заданным сочетанием прочностных, пластических свойств и создание надежной конструкции, обеспечивающей
равномерное движение проката и высокую оперативность замены узлов.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для термического упрочнения и гидротранспортирования прокатных изделий, содержащее приемную воронку, отсекающее сопло и ряд последовательно установленных и закрепленных модулей, включающих корпус, форсунку с патрубком для подвода охладителя, связанным посредством разъемного соединения с подающим охладитель трубопроводом, камеру охлаждения, герметично соединенную посредством сальникового уплотнения с камерой для отвода охладителя с патрубками, согласно полезной модели, каждый модуль снабжен дополнительно приемной воронкой, установленной после отсекающих сопел и смонтирован на корпусе, который соединен с патрубками камеры для отвода охладителя, а первый по ходу прокатки модуль снабжен дополнительно камерами для отвода охладителя с патрубками, размещенными попарно и последовательно после камер охлаждения, и камерами самоотпуска, каждая из которых соединена с приемной воронкой и расположена после отсекающего сопла перед форсункой с патрубком для подвода охладителя, причем протяженность установленных по ходу прокатки камер самоотпуска равна соответственно 2,5-2,8 и 0,6-0,9 длины камеры охлаждения, а последний по ходу прокатки модуль снабжен дополнительно расположенной в его конце форсункой с патрубком для подвода охладителя в сторону, противоположную движению проката и установленным автономно за ней воздушным отсекающим соплом, камерой охлаждения, смонтированной между форсункой с патрубком для подвода охладителя и камерой для отвода охладителя с патрубками, и камерой торможения, расположенной после камеры для отвода охладителя с патрубками и перед форсункой с патрубком для подвода охладителя в сторону, противоположную движению проката, при этом протяженность камеры торможения равна 0,65-0,85 длины последней по ходу прокатки камеры охлаждения, причем соединения приемной воронки с форсункой с патрубком
для подвода охладителя, форсунок с патрубками для подвода охладителя с камерами охлаждения и торможения, между камерами для отвода охладителя с патрубками, отсекающего сопла с камерой для отвода охладителя с патрубками выполнены разъемными, причем расстояние между отсекающим соплом и приемной воронкой равно 1-3 диаметра камеры охлаждения, расстояние между камерами самоотпуска и форсункой с патрубком для подвода охладителя равно 0,5-1,0 диаметра камеры охлаждения, а камера самоотпуска жестко соединена с приемной воронкой.
Техническим результатом настоящей полезной модели является осуществление термической обработки проката крупного сорта, например, стержневой арматуры крупного сорта с получением заданного сочетания прочностных и пластических свойств, а также создание надежной конструкции, обеспечивающей равномерное движение проката с высокой степенью мобильности замены ее узлов в потоке стана.
Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что каждый модуль снабжен дополнительно приемной воронкой, установленной после отсекающих сопел, и смонтирован на корпусе, который соединен с патрубками камеры для отвода охладителя, а первый по ходу прокатки модуль снабжен дополнительно камерами для отвода охладителя с патрубками, размещенными попарно и последовательно после камер охлаждения, и камерами самоотпуска, каждая из которых соединена с приемной воронкой и расположена после отсекающего сопла перед форсункой с патрубком для подвода охладителя, причем протяженность установленных по ходу прокатки камер самоотпуска равна соответственно 2,5-2,8 и 0,6-0,9 длины камеры охлаждения, а последний по ходу прокатки модуль снабжен дополнительно расположенной в его конце форсункой с патрубком для подвода охладителя в сторону, противоположную движению проката и установленным автономно за ней воздушным отсекающим соплом, камерой охлаждения, смонтированной между форсункой с патрубком для
подвода охладителя и камерой для отвода охладителя с патрубками, и камерой торможения, расположенной после камеры для отвода охладителя с патрубками и перед форсункой с патрубком для подвода охладителя в сторону, противоположную движению проката, при этом протяженность камеры торможения равна 0,65-0,85 длины последней по ходу прокатки камеры охлаждения, причем соединения приемной воронки с форсункой с патрубком для подвода охладителя, форсунок с патрубками для подвода охладителя с камерами охлаждения и торможения, между камерами для отвода охладителя с патрубками, отсекающего сопла с камерой для отвода охладителя с патрубками выполнены разъемными, причем расстояние между отсекающим соплом и приемной воронкой равно 1-3 диаметра камеры охлаждения, расстояние между камерами самоотпуска и форсункой с патрубком для подвода охладителя равно 0,5-1,0 диаметра камеры охлаждения, а камера самоотпуска жестко соединена с приемной воронкой.
Установленные в определенном сочетании охлаждающие элементы, их взаимосвязь и конструктивное выполнение позволяют получать после прохождения первого по ходу прокатки модуля в поперечном сечении проката заданное распределение температурных зон.
Компоновка и комбинация охлаждающих узлов последнего по ходу прокатки модуля позволяют обеспечить эффективность термической обработки проката за счет формирования заданного структурного состояния по сечению после окончательного охлаждения.
Размещение дополнительных приемных воронок после отсекающих сопел обеспечивает прямолинейное движение проката по всей длине устройства, при этом при расстоянии между отсекающим соплом и приемной воронкой более 3 диаметров камеры охлаждения снижается точность попадания проката в приемную воронку, приводит к "забуриванию" проката в устройстве и созданию аварийной ситуации, а при расстоянии между отсекающим соплом и приемной воронкой менее диаметра камеры охлаждения
усложняются операции по демонтажу и установке последней в линию стана, что снижает оперативность проведения ремонтов.
Размещение в первом по ходу прокатки модуле попарно и последовательно перед отсекающими соплами камер для отвода охладителя с патрубками, а также соединение корпуса с патрубками камеры для отвода отработанного охладителя, исключая образование гидравлического "подпора", позволяют значительно увеличить объем отводимого охладителя и регулировать в камерах охлаждения его количество, скорость истечения, обеспечивая упрочнение проката и его гидротранспортирование.
Монтаж в первом по ходу прокатки модуле менее двух камер самоотпуска нежелателен из-за недостаточного отогрева поверхности проката за счет сохранившегося тепла сердцевины, приводит к увеличению толщины закаленного слоя и резкому снижению его пластических свойств. Крепление более двух камер самоотпуска в первом по ходу прокатки модуле приводит к чрезмерному разогреву поверхности проката за счет сохранившегося тепла его сердцевины и недопустимому снижению прочностных свойств.
Выполнение первой по ходу прокатки камеры самоотпуска протяженностью менее 2,5, а второй - менее 0,6 длины камеры охлаждения приводит к снижению пластических свойств проката из-за недостаточного отогрева поверхности проката, увеличения толщины закаленного слоя.
Выполнение первой по ходу прокатки камеры самоотпуска протяженностью более 2,8, а второй - более 0,9 длины камеры охлаждения приводит к чрезмерному отогреву поверхности проката, уменьшению толщины закаленного слоя, что снижает прочностные свойства проката.
Жесткое соединение приемной воронки и камеры самоотпуска обеспечивает оперативный и точный монтаж последней в линии прокатки.
При расстоянии между камерой самоотпуска и форсункой с патрубком для подвода охладителя менее 0,5 диаметра камеры охлаждения снижается
оперативность их замены, а увеличение этого расстояния более диаметра камеры охлаждения не гарантирует точность попадания раската из камеры самоотпуска в форсунку с патрубком для подвода охладителя.
Камера охлаждения, смонтированная в последнем по ходу прокатки модуле между форсункой с патрубком для подвода охладителя и камерой для отвода охладителя с патрубками позволяет осуществлять эффективное охлаждение поверхности проката перед окончательным охлаждением.
Расположение камеры торможения между камерой для отвода охладителя с патрубками и форсункой с патрубком для подвода охладителя в сторону, противоположную движению проката, обеспечивает окончательное охлаждение проката по сечению и регулировку скорости его гидротранспортирования посредством изменения давления в форсунке с патрубками для подвода охладителя в сторону, противоположную движению проката.
Экспериментально установлено, что при протяженности камеры торможения менее 0,65 длины камеры охлаждения снижаются прочностные свойства проката, а при протяженности камеры торможения более 0,85 длины камеры охлаждения снижается скорость движения проката и возникает опасность "забуривания" последнего в устройстве.
Смонтированная в конце последнего по ходу прокатки модуля форсунка с патрубками для подвода охладителя в сторону, противоположную движению проката, позволяет регулировать количество и скорость охладителя в камере торможения и корректировать скорость гидротранспортирования проката, его равномерное движение, а также предотвращает выброс охладителя и его паровоздушной смеси на оборудование стана.
Наличие дополнительного воздушного отсекающего сопла, установленного автономно после форсунки с патрубками для подвода охладителя в сторону, противоположную движению проката, исключает возможность выброса охладителя и его паровоздушной смеси на оборудование стана.
Полезная модель поясняется чертежом, где показан общий вид устройства.
Устройство для термического упрочнения и гидротранспортирования прокатных изделий содержит приемную воронку 1, отсекающее сопло 2 и ряд последовательно установленных и закрепленных модулей, включающих корпус 3, форсунку 4 с патрубком 5 для подвода охладителя, связанным посредством разъемного соединения 6 с подающим охладитель трубопроводом 7, камеру охлаждения 8, герметично соединенную посредством сальникового уплотнения с камерой 9 для отвода охладителя с патрубками 10. Каждый модуль снабжен дополнительно приемной воронкой 1, установленной после отсекающего сопла 2 и смонтирован на корпусе 3, который соединен с патрубками 10 камеры 9 для отвода охладителя. Первый по ходу прокатки модуль снабжен дополнительно камерами 9 для отвода охладителя с патрубками 10, размещенными попарно и последовательно после камер охлаждения 8, камерами самоотпуска 11, каждая из которых соединена с приемной воронкой 1 и расположена после отсекающего сопла 2 перед форсункой 4 с патрубком 5 для подвода охладителя, причем протяженность установленных по ходу прокатки камер самоотпуска 11 равна соответственно 2,5-2,8 и 0,6-0,9 длины камеры охлаждения 8. Последний по ходу прокатки модуль снабжен дополнительно установленным автономно после форсунки 4 с патрубком 5 для подвода охладителя в сторону, противоположную движению проката, воздушным отсекающим соплом 12, камерой охлаждения 8, смонтированной между форсункой 4 с патрубком 5 для подвода охладителя и камерой 9 для отвода охладителя с патрубками 10, камерой торможения 13, расположенной после камеры 9 для отвода охладителя с патрубками 10 и перед форсункой 4 с патрубком 5 для подвода охладителя в сторону, противоположную движению проката, при этом протяженность камеры торможения 13 равна 0,65-0,85 длины последней по ходу прокатки камеры охлаждения 8, причем соединения приемной
воронки 1 с форсункой 4 с патрубком 5 для подвода охладителя, форсунок 4 с патрубками 5 для подвода охладителя с камерами охлаждения 8 и торможения 13, между установленными попарно камерами 9 для отвода охладителя с патрубками 10, отсекающего сопла 2 с камерой 9 для отвода охладителя с патрубками 10 выполнены разъемными посредством соединения 6, причем расстояние между отсекающим соплом 2 и приемной воронкой 1 равно 1-3 диаметра камеры охлаждения 8, расстояние между камерами самоотпуска 11 и форсункой 4 с патрубком 5 для подвода охладителя равно 0,5-1,0 диаметра камеры охлаждения 8, а камеры самоотпуска 11 жестко соединена с приемной воронкой 1.
Устройство работает следующим образом. Разогретый прокат проходит через приемную воронку 1 в первый по ходу прокатки модуль, форсунку 4 с патрубком 5 для подвода охладителя и далее - в камеру охлаждения 8. Охладитель из подводящего трубопровода 7 под давлением через патрубок 5 поступает в прямоточную форсунку 4, из которой попадает в камеру охлаждения 8, где взаимодействует с разогретым прокатом, максимально охлаждая поверхность последнего. Отработанный охладитель, выходя из камеры охлаждения 8, попадает в установленные попарно и последовательно камеры для отвода охладителя 9, откуда через патрубки 10, соединенные с корпусом 3, выводится в последний и далее - в канализацию. После камеры охлаждения 8 прокат, проходя через установленные попарно и последовательно камеры для отвода охладителя 9 с патрубками 10 для отвода охладителя, поступает через отсекающее сопло 2 и далее, через приемную воронку 1 - в первую по ходу прокатки камеру самоотпуска 11 протяженностью 2,5-2,8 длины камеры охлаждения 8. Отсекающее сопло 2 предотвращает попадание охладителя в камеру самоотпуска 11, где за счет сохранившегося тепла происходит разогрев поверхности проката и его самоотпуск до требуемой температуры. Из первой по ходу прокатки камеры самоотпуска 11 через форсунку 4 с патрубком 5 для подвода охладителя
прокат поступает в следующую камеру охлаждения 8, где производится повторное охлаждение поверхности проката, который далее следует в установленные попарно и последовательно камеры для отвода охладителя 9 с патрубками 10 для отвода охладителя, отсекающее сопло 2 и через приемную воронку 1 - во вторую по ходу прокатки камеру самоотпуска 11, протяженностью 0,6-0,9 длины камеры охлаждения 8, где за счет сохранившегося тепла сердцевины проката происходит его повторные разогрев и самоотпуск до заданной температуры. Таким образом, при выходе из первого по ходу прокатки модуля получен прокат с заданным распределением температурных зон по его сечению. Из второй по ходу прокатки камеры самоотпуска 11 прокат через приемную воронку 1 и форсунку 4 с патрубком 5 для подвода охладителя поступает в камеру охлаждения 8 последнего по ходу прокатки модуля, предназначенного для формирования заданного структурного состояния по сечению проката после окончательного охлаждения. Пройдя через камеру для отвода охладителя 9 с патрубками 10 прокат попадает в камеру торможения 13, обеспечивающую окончательное охлаждение проката и регулирование скорости его гидротранспортирования посредством изменения давления в форсунке 4 с патрубком 5 для подвода охладителя в сторону, противоположную движению проката, установленной в конце модуля. После прохождения камеры торможения 13 и форсунки 4 с патрубком 5 для подвода охладителя в сторону, противоположную движению проката, последний проходит через автономно установленное после форсунки 4 с патрубком 5 для подвода охладителя в сторону, противоположную движению проката, дополнительное воздушное отсекающее сопло 12, предназначенное для исключения выброса паровоздушной смеси на действующее оборудование стана, и затем по отводящему рольгангу транспортируется на холодильник. Для проведения оперативной замены элементов устройства расстояние между отсекающим соплом 2 и приемной воронкой 1 равно 1-3 диаметра камеры охлаждения
8, расстояние между камерой самоотпуска 11 и форсункой 4 с патрубком 5 для подвода охладителя равно 0,5-1,0 диаметра камеры охлаждения 8, причем соединения приемной воронки 1 с форсункой 4 с патрубком 5 для подвода охладителя, последней с камерой охлаждения 8, между установленными попарно и последовательно камерами для отвода охладителя 9 с патрубками 10, отсекающего сопла 2 с камерой для отвода охладителя 9 с патрубками 10, патрубков 5 для подвода охладителя с подающим охладитель трубопроводом 7 выполнены разъемными посредством соединения 6, а камера самоотпуска 11 жестко соединена с приемной воронкой 1.
Таким образом, применение предложенного надежного устройства, обеспечивающего равномерное движение проката, высокую степень мобильности замены узлов, позволяет получить термически обработанный прокат крупного сорта, например, стержневую арматуру диаметром более 36 мм из экономнолегированных сталей с заданным сочетанием пластических и прочностных свойств.