УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО УПРОЧНЕНИЯ И ГИДРОТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ПРОКАТА МЕЛКОГО СОРТА

Полезная модель относится к черной металлургии, в частности, к области термической обработки и гидротранспортирования прокатных изделий в линии прокатного стана и может быть использована для термического упрочнения проката мелкого сорта из углеродистых марок сталей, например, стержневой арматуры диаметром не более 14 мм.
Известно 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, причем каждый модуль снабжен дополнительно приемной воронкой, установленной после отсекающего сопла и смонтирован на корпусе, который соединен с патрубками камеры для отвода охладителя, а первый по ходу прокатки модуль снабжен 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 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, кроме того соединения приемной воронки с форсункой с патрубками 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 (патент RU 53192, МПК7 B21D 45/02, 2006 г.)
Недостатком указанного устройства является значительное переохлаждение проката мелкого сорта при термическом упрочнении из-за чрезмерной длины охлаждающих участков, что приводит к резкому снижению пластических характеристик изделия.
Известно также устройство для термического упрочнения и гидротранспортирования проката, содержащее ряд последовательно установленных и закрепленных на корпусе модулей, включающих приемную воронку, форсунку с патрубком для подвода охладителя, камеру охлаждения и подающий охладитель трубопровод, соединения которых между собой выполнены разъемными, воздушное отсекающее сопло, автономно установленное в конце последнего по ходу прокатки модуля, при этом в конце каждого модуля, кроме последнего дополнительно установлено автономно воздушное отсекающее сопло, расположенное перед механическим отсекателем с отводом охладителя и передающим блоком, смонтированным в камерах охлаждения и включающим последовательно расположенные комбинированный отсекатель, приемную воронку и форсунку с патрубком для подвода охладителя, связанную с комбинированным отсекателем, выполненным в виде цилиндрического корпуса со сливными патрубками, в котором неподвижно зафиксированы и соосно расположены друг за другом по ходу прокатки центрирующие элементы, причем расстояние между первым центрирующим элементом
и камерой охлаждения, первым и последним центрирующими элементами равны 2,0-3,0 диаметра камеры охлаждения, кроме того в последнем по ходу прокатки модуле протяженность камеры охлаждения равна 0,4-0,7 длины камеры охлаждения предыдущего модуля, а расстояние между модулями равно 1,8-3,0 длины камеры охлаждения последнего по ходу прокатки модуля; сливные патрубки комбинированного отсекателя снабжены Г-образными отсекателями, ориентированными навстречу друг другу и перпендикулярно движению проката; сливные патрубки и Г-образные отсекатели соединены между собой жестко; комбинированный отсекатель и форсунка с патрубком для подвода охладителя передающего блока связаны между собой отводной трубой; соединения между комбинированным отсекателем и отводной трубой, форсункой с патрубком для подвода охладителя и отводной трубой, приемной воронкой передающего блока и форсункой с патрубком для подвода охладителя выполнены разъемными; комбинированный отсекатель и камера охлаждения, механический отсекатель и камера охлаждения соединены между собой посредством сальникового уплотнения (патент RU 64540, МПК8 В21D 45/02, 2007 г.).
Смонтированный в камерах охлаждения передающий блок не обеспечивает получение требуемого уровня свойств проката мелкого сорта, например, арматуры №№10-14, из-за резкого снижения охлаждающей способности используемого для повторного использования отработанного, а, следовательно, нагретого охладителя.
Последовательно расположенные комбинированный отсекатель, приемная воронка и форсунка с патрубком для подвода охладителя, связанная при помощи отводной трубы с комбинированным отсекателем не обеспечивают эффективное гидротранспортирование проката из-за резкого падения давления в расположенной за передающим блоком камере охлаждения, вызванного отводом части охладителя комбинированным отсекателем, что, в свою очередь, приводит к нестабильному движению проката в устройстве и не обеспечивает равномерное распределение свойств по его длине. Кроме того,
использование отводной трубы, соединяющей форсунку с патрубком для подвода охладителя и комбинированный отсекатель, значительно снижает надежность устройства и оперативность замены его узлов.
Выполнение комбинированного отсекателя в виде цилиндрического корпуса со сливными патрубками, в котором неподвижно зафиксированы и соосно расположены друг за другом по ходу прокатки центрирующие элементы, при расстоянии между первым центрирующим элементом и камерой охлаждения, первым и последним центрирующими элементами равным 2,0-3,0 диаметра камеры охлаждения, а также соединение комбинированного отсекателя и камеры охлаждения, посредством сальникового уплотнения приводит к созданию гидравлического «подпора» охладителя и высокому сопротивлению входу переднего конца проката в комбинированный отсекатель, что приводит к бурению проката в устройстве.
Жестко закрепленный после камеры охлаждения и соединенный с ней при помощи сальникового уплотнения механический отсекатель с отводами значительно снижает мобильность управления устройством, в том числе оперативность замены узлов.
Задачей полезной модели является получение термически упрочненного проката мелкого сорта с заданными пластическими характеристиками, равномерным распределением свойств по длине проката за счет плавной регулировки длительности охлаждения, создание надежного устройства, обеспечивающего эффективное гидротранспортирование проката и высокую оперативность замены узлов.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для термического упрочнения и гидротранспортирования проката мелкого сорта, содержащее корпус, отсекатель, центрирующие элементы, установленное автономно воздушное отсекающее сопло и ряд последовательно установленных и закрепленных модулей, включающих приемную воронку, форсунку с патрубком для подвода охладителя, подающий охладитель трубопровод, камеру охлаждения, соединения которых между собой выполнены разъемными, согласно
полезной модели, оно снабжено гидрозатвором, расположенным после камеры охлаждения и выполненным в виде установленных соосно и последовательно по ходу прокатки отсекателя с отводами, первого и последующих центрирующих элементов и автономно установленного воздушного отсекающего сопла, неподвижно связанных с рамой, смонтированной с возможностью реверсивного перемещения по направляющим, жестко закрепленным на внутренних вертикальных стенках корпуса, выполненного в виде водоотводящего короба с крышкой, внутри которого закреплены модули, причем первый центрирующий элемент равноудален от отсекателя с отводами и последующего центрирующего элемента на расстояние 6-10 диаметров камеры охлаждения, а длина последней равна 45-75 ее диаметров, при этом рама снабжена роликами ив рабочем положении она зафиксирована разъемным соединением, а расстояние между гидрозатвором и камерой охлаждения равно 0,5-1,0 диаметра последней.
Техническим результатом настоящей полезной модели является осуществление термической обработки проката мелкого сорта, в частности, арматуры №№10-14 с заданными пластическими характеристиками, равномерным распределением свойств по длине проката за счет плавной регулировки длительности охлаждения, а также создание надежного устройства, обеспечивающего эффективное гидротранспортирование проката и высокую оперативность замены узлов.
Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что оно снабжено гидрозатвором, расположенным после камеры охлаждения и выполненным в виде установленных соосно и последовательно по ходу прокатки отсекателя с отводами, первого и последующих центрирующих элементов и автономно установленного воздушного отсекающего сопла, неподвижно связанных с рамой, смонтированной с возможностью реверсивного перемещения по направляющим, жестко закрепленным на внутренних вертикальных стенках корпуса, выполненного в виде водоотводящего короба с крышкой, внутри которого закреплены модули, причем первый центрирующий
элемент равноудален от отсекателя с отводами и последующего центрирующего элемента на расстояние 6-10 диаметров камеры охлаждения, а длина последней равна 45-75 ее диаметров, при этом рама снабжена роликами и в рабочем положении она зафиксирована разъемным соединением, а расстояние между гидрозатвором и камерой охлаждения равно 0,5-1,0 диаметра последней.
Расположенный после камеры охлаждения гидрозатвор обеспечивает эффективность работы устройства при отводе отработанного охладителя за счет выполнения в виде установленных соосно и последовательно по ходу прокатки отсекателя с отводами, первого и последующего центрирующих элементов и автономно установленного воздушного отсекающего сопла.
Использование разъемных соединений для фиксации рамы в рабочем положении, а также при соединениях приемной воронки с форсункой с патрубком для подвода охладителя, последней с подающим охладитель трубопроводом и с камерой охлаждения обеспечивает оперативность замены узлов устройства.
Установка на раме неподвижно соосно и последовательно по ходу прокатки отсекателя с отводами, первого и последующих центрирующих элементов и автономно воздушного отсекающего сопла гарантируют надежное прохождение проката через установку, исключая риск его бурения, при работе. Кроме того, жесткое крепление на внутренних стенках корпуса направляющих обеспечивает соосность центрирующих элементов и движущегося проката, а, следовательно, и его эффективное гидротранспортирование.
Реверсивное передвижение снабженной роликами рамы по направляющим обеспечивает возможность плавной регулировки длительности охлаждения проката мелкого сорта, например, арматуры диаметром 10-14 мм, что, в свою очередь, позволит получать термически обработанный прокат заданного уровня пластических характеристик с равномерным распределением свойств по длине.
Выполнение корпуса в виде водоотводящего короба с крышкой исключает попадание охладителя на оборудование стана.
Выполнение камеры охлаждения длиной менее 45 ее диаметров уменьшает глубину закаленного слоя на поверхности проката, что приводит к недопустимому повышению его пластических свойств.
Протяженность камеры охлаждения более 75 ее диаметров чрезмерно увеличивает глубину закаленного слоя, что приводит к резкому снижению пластических свойств.
Экспериментально установлено, что расстояние между первым и последующими центрирующими элементами, а также первым центрирующим элементом и отсекателем с отводами менее 6 диаметров камеры охлаждения не обеспечивает полное удаление отработанного охладителя с поверхности проката в водоотводящий короб, что приводит к скапливанию охладителя в гидрозатворе, снижает эффективность гидротранспортирования проката и равномерность распределения свойств по его длине.
Выполнение расстояния между первым и последующим центрирующим элементом, а также первым центрирующим элементом и отсекателем с отводами более 10 диаметров камеры охлаждения недопустимо, так как нарушается строгая центровка проката по оси движения, что приводит к его бурению в устройстве и снижению надежности работы последнего.
При длине разрыва между гидрозатвором и камерой охлаждения менее 0,5 диаметра последней значительно возрастает сопротивление охладителя входу переднего конца проката в отсекатель с отводами, что значительно снижает эффективность гидротранспортирования проката.
Расстояние между гидрозатвором и камерой охлаждения более 1 диаметра последней не обеспечивает точное попадание проката в отсекатель с отводами и создает риск бурения проката в устройстве.
Установка автономно за последним по ходу прокатки центрирующим элементом воздушного отсекающего сопла исключает выброс охладителя и его паровоздушной смеси на оборудование стана.
Полезная модель поясняется чертежом, где представлен вид сверху заявляемого устройства.
Устройство для термического упрочнения и гидротранспортитрования проката содержит выполненный в виде водоотводящего короба 1 с крышкой корпуса, внутри которого закреплен ряд последовательно установленных модулей, включающих соединенные между собой при помощи разъемного соединения 2: приемную воронку 3, форсунку 4 с патрубком для подвода охладителя, подающий охладитель трубопровод 5, камеру охлаждения 6, протяженностью 45-75 ее диаметров, после которой на расстоянии 0,5-1,0 ее диаметров расположен гидрозатвор 7, выполненный в виде установленных соосно и последовательно по ходу прокатки отсекателя 8 с отводами, первого 9 центрирующего элемента, равноудаленного от отсекателя 8 с отводами и последующего 10 центрирующего элемента на расстоянии 6-10 диаметров камеры охлаждения 6, а также автономно установленного воздушного отсекающего сопла 11, неподвижно связанных со снабженной роликами 12 рамой 13, смонтированной с возможностью реверсивного перемещения по жестко закрепленным на внутренних вертикальных стенках водоотводящего короба 1 направляющим 14 и фиксируемой в рабочем положении разъемным соединением 2.
Устройство работает следующим образом. После выхода из последней чистовой клети прокатного стана разогретый прокат через приемную воронку 3 попадает в форсунку 4 с патрубком для подвода охладителя и далее под воздействием подаваемого из трубопровода 5 под высоким давлением через патрубок форсунки 4 охладителя перемещается в камеру охлаждения 6, протяженность которой находится в интервале 45-75 ее диаметров, определяется сечением проката, требуемым уровнем пластических характеристик и устанавливается реверсивным перемещением по жестко закрепленным на внутренних вертикальных стенках водоотводящего короба 1 направляющим 14 снабженной роликами 12 рамы 13, с последующей фиксацией рабочего положения последней при помощи разъемного соединения 2. В камере охлаждения
6 производится максимальный отбор тепла с поверхности изделия, обеспечивая заданную глубину закаленного слоя, а за счет теплопроводности металла и небольшого сечения проката одновременно значительно уменьшается температура его сердцевины. Из камеры охлаждения 6 под действием струи охладителя прокат поступает в отсекатель 8 с отводами гидрозатвора 7, минуя при этом расстояние между последним и камерой охлаждения 6 протяженностью 0,5-1,0 ее диаметра, которое вместе с истечением отработанного охладителя через отводы отсекателя 8 компенсирует сопротивление входу переднего конца проката в последний. Движением проката через отсекатель 8 с отводами, где происходит резкое падение давления охладителя, приводящее к снижению интенсивности охлаждения сердцевины, обеспечивается стабилизация температуры проката и заданное ее распределение по сечению. Кроме того, ориентация отводов отсекателя 8 относительно проката обеспечивает удаление максимального количества отработанного охладителя с поверхности проката. Оставшийся охладитель удаляется в водосборный короб 1 при помощи неподвижно связанных с рамой 13 и установленных соосно и последовательно по ходу прокатки первого 9 центрирующего элемента, равноудаленного от отсекателя 8 с отводами и последующего 10 центрирующего элемента на расстояние 6-10 диаметров камеры охлаждения 6, которое обеспечивает строгую ориентировку проката центрирующими элементами 9 и 10 по оси движения и исключение скапливания охладителя в гидрозатворе, а предотвращение выброса паровоздушной смеси на оборудование стана достигается установленным после последнего центрирующего элемента соосно ему воздушным отсекающим соплом 11. Миновав гидрозатвор 7, прокат поступает в следующие по ходу прокатки модули, конструктивное выполнение которых аналогично первому, а их количество, число разрывов и расстояние между ними определяется диаметром проката мелкого сорта и требуемым уровнем пластических характеристик. Окончательное охлаждение проката с заданным распределением температуры по сечению, проводится в последнем
по ходу прокатки модуле, миновав который отводящим рольгангом изделие передается на холодильник.
Применение предложенного надежного устройства, обеспечивающего эффективное гидротранспортирование проката и высокую оперативность замены узлов, позволяет получать термически упрочненный прокат мелкого сорта, в частности, арматуру №№10-14 с заданными пластическими характеристиками, равномерным распределением свойств по длине проката.