УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО УПРОЧНЕНИЯ И ГИДРОТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ПРОКАТА
APPARATUS FOR HEAT STRENGTHENING AND HYDROTRANSPORTATION OF ROLLED PRODUCTS

Изобретение относится к области термической обработки горячекатаного проката, преимущественно профилей для армированного бетона.
Известно устройство для охлаждения и гидротранспортирования проката, содержащее нагнетательную форсунку, телескопическую камеру охлаждения, отсекатель воды, установленный на выходном конце камеры и состоящий из разделительной камеры с сужающейся насадкой, каналами с отсекающими соплами и холостыми проводками, и воздушную форсунку.
На выходе закрытого перемещающегося короба, как правило, установлена воздушная форсунка, а внутри него на участке между отсекателем воды и воздушной форсункой установлены холостые трубы - проводки [1].
В указанном устройстве изменение длины активной зоны охлаждения для корректировки режима упрочнения осуществляется только дискретно и требует остановки процесса прокатки, что и является его основным недостатком.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному (прототип) является устройство для термомеханического упрочнения и гидротранспортирования проката, содержащее нагнетающую форсунку, камеру охлаждения и гидротранспортирования, состоящую из неподвижной и телескопически сочлененной с ней подвижной частью в виде распределенной камеры с сужающейся насадкой на выходе, каналами и отсекающими соплами. При этом часть распределительной камеры с сужающейся насадкой на выходе, каналами и отсекающими соплами заключены в закрытый короб, выполненный с возможностью его перемещения вдоль линии прокатки при помощи привода [2].
Указанное устройство обеспечивает стабильность механических свойств упрочненного проката путем оперативной корректировки длительности охлаждения за счет плавного изменения длины камеры в небольших пределах [±(3%-6%)] при необходимом и конструктивно выполненном изменении длины ±15%. Естественно изменяются гидродинамические параметры потока воды в камере охлаждения, что вызывает нарушение устойчивой работы отсекателя воды и приводит к снижению однородности механических свойств, искривлению раскатов после выхода из устройства и остывания на холодильнике и вызывает необходимость существенного увеличения расхода сжатого воздуха, что и является основным недостатком прототипа.
Таким образом, в основу изобретения поставлена задача повышения качества упрочненного проката за счет однородности механических свойств и уменьшения искривления раскатов на холодильнике и сокращения расхода сжатого воздуха.
Для решения этой задачи в устройстве термомеханического упрочнения и гидротранспортирования проката, содержащем нагнетающую форсунку, камеру охлаждения и гидротранспортирования, состоящую из неподвижной и телескопически сочлененной с ней подвижной частью, выходной конец которой представляет собой распределительную камеру с сужающейся на входе и цилиндрической на выходе насадкой, каналами и отсекающими соплами и направляющими проводками, аналогичными по форме насадке, эта подвижная часть заключена в автономный короб с приводом его перемещения относительно линии прокатки, на выходе из которой установлена воздушная форсунка, сужающаяся на входе и цилиндрическая на выходе насадка и направляющие проводки содержат диффузор, а соотношение площади сечения распределительной камеры к цилиндрической части сужающейся насадки и направляющих проводок составляет не менее 4 и не более 10.
Такое решение задачи позволяет повысить качество упрочненного проката за счет однородности механических свойств и уменьшения искривления раскатов на холодильнике и сокращение расхода воздуха.
Предлагаемое устройство изображено на фиг.1 и фиг.2. Оно содержит нагнетающую форсунку 1, камеру охлаждения и гидротранспортирования, включающую неподвижную часть 2 и телескопически сочлененную с ней подвижную часть 3, распределительную часть 4 с сужающейся на входе и цилиндрической на выходе насадкой 5 с диффузором, каналами 6 и отсекающими соплами 7, направляющими проводками 8, аналогичными по форме насадке 5, подвижный короб 9 с механизмом перемещения 10 который снабжен форсункой 11.
Устройство работает следующим образом.
Раскаты арматурных профилей по выходу из клети стана через приемную воронку и нагнетающую форсунку 1 поступают в камеру охлаждения, вначале неподвижную 2, а затем в подвижную 3, выходной конец которой является распределительной камерой 4 с сужающейся на входе и цилиндрической на выходе насадкой 5 и каналами 6 с отсекающими соплами 7, далее в направляющие проводки 8, холостые трубы-проводки (на чертеже не показано) и воздушную форсунку 11, причем сужающаяся на входе и цилиндрическая на выходе насадка 5 и направляющие проводки 8 содержат диффузор. Поток воды из нагнетающей форсунки 1 поступает в телескопическую камеру охлаждения и гидротранспортирования 2, 3, где происходит организованное охлаждение раскатов. На участке распределительной камеры 4 перед сужающейся на входе и расширяющейся на выходе насадкой 5 за счет уменьшения проходного сечения повышается статическое давление и, за счет этого часть потока отработанной воды поступает в каналы 6 и через сопла 7 сбрасывает часть потока воды, выходящего из диффузора насадки 5 и направляющих проводок 8. Снабжение насадки 5 и направляющих проводок 7 диффузором заметно повысило эффективность работы водяного отсекателя в стационарном (без изменения длины) режиме работы устройства. Для оперативной корректировки процесса в режиме реального времени производят изменение длины телескопической камеры охлаждения 2, 3 путем перемещения подвижного короба 9 с отсекателем воды 4, 5, 6, 7 и 8 и воздушной форсункой 11 при помощи механизма перемещения 10.
При существенном изменении длины телескопической камеры, естественно, изменяются условия работы отсекателя воды, зависящие при неизменном давлении на подводе воды к корпусу форсунки от соотношения сечения распределительной камеры (Fd1) и цилиндрической части сужающейся насадки (Fd2), фиг.2.
Зависимость работы отсекателя воды и кривизны раскатов упрочненной арматуры после остывания на холодильнике от соотношения сечений распределительной камеры Fd1 и цилиндрической части сужающейся насадки Fd2 приведены в таблице 1.
Из данных таблицы очевидно, что при соотношении Fd1/Fd2 менее 4 (3,6; 3,8) работа отсекателя воды неудовлетворительна. При такой разнице площадей сечений распределительной камеры и цилиндрической части сужающейся насадки повышение давления воды на участке перед водоотводящими каналами незначительно и основная часть отработанной воды поступает в холостые трубы-проводки, из-за чего происходит неорганизованное охлаждение раскатов, приводящее к их искривлению. При соотношении сечений Fd1/Fd2 более 10 значительно повышается статическое давление в распределительной камере, соответственно и повышается скорость истечения потока из сужающейся насадки, что так же приводит к неполному отсечению потока, попаданию отработанной воды в холостые трубы-проводки, неорганизованному охлаждению раскатов и их искривлению.
Таблица 1.
Зависимость работы отсекателя воды и кривизны раскатов упрочненной арматуры после остывания на холодильнике от соотношения сечений распределительной камеры Fd<sub>1</sub> и цилиндрической части сужающейся насадки Fd<sub>2</sub>.
№№ профиля
Соотношение Fd<sub>1</sub>/Fd<sub>1</sub>
Кривизна раската, %
Работа отсекателя воды
10
3,8
0,30…0,35
Неудовлетворительная (выбивание воды за пределы)
4,0
0,15…0,20
Удовлетворительная (без выбивания воды за пределы)
4,3
0,15…0,20
Удовлетворительная (без выбивания воды за пределы)
8,0
0,20…0,25
Удовлетворительная (без выбивания воды за пределы)
10,3
0,35…0,40
Неудовлетворительная (сильное выбивание воды за пределы)
25
3,6
0,25…0,30
Неудовлетворительная (выбивание воды за пределы)
4,0
0,10…0,15
Удовлетворительная (без выбивания воды за пределы)
4,3
0,10…0,15
Удовлетворительная (без выбивания воды за пределы)
5,1
0,10…0,15
Удовлетворительная (без выбивания воды за пределы)
10,4
0,25…0,30
Неудовлетворительная (сильное выбивание воды за пределы не только отсекателя, но и воздушной форсунки)
Таким образом, снабжение насадки и направляющих проводок диффузором и установленное соотношение площадей сечений распределительной камеры к цилиндрической части сужающейся насадки и направляющих проводок не менее 4 и не более 10 обеспечивает практически полный сброс отработанной воды и исключает неорганизованное охлаждение раскатов, что позволяет повысить качество упрочненного проката за счет однородности механических свойств и уменьшения искривления раскатов и сократить расход сжатого воздуха.