УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСКОРЕННОГО ОХЛАЖДЕНИЯ И ГИДРОТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ДВУТАВРА

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 ускоренного охлаждения двутавра из низколегированных сталей.
Известно устройство для ускоренного охлаждения и гидротранспортирования фасонных профилей проката, преимущественно швеллера, содержащее корпус, направляющий канал со сливными отверстиями, патрубки для подвода охладителя и сопла, снабженное установленными на корпусе последовательно по ходу прокатки и жестко соединенными между собой камерой охлаждения и отсечным блоком, выполненными из верхнего и нижнего отделений, образующими направляющий канал, а камера охлаждения разделена сливным блоком на участки избирательного и общего охлаждения, причем в дне и примыкающих к нему внутренних стенках верхнего отделения камеры охлаждения в плоскости, перпендикулярной направлению движения проката, жестко установлены ряды охлаждающих сопел. (RU 55651, МПК 7 В21В 45/02, 2006).
Недостатками известного устройства является размещение в дне и примыкающих к нему внутренних стенках верхнего отделения камеры охлаждения в плоскости, перпендикулярной направлению движения проката, жестко установленных рядов охлаждающих сопел, что приводит к неоднородному охлаждению проката по сечению и последующему короблению проката при охлаждении.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому положительному результату является устройство для ускоренного охлаждения и гидротранспортирования шахтной стойки, содержащее установленные на корпусе последовательно по ходу прокатки и жестко соединенные между собой камеру охлаждения с участками избирательного, общего охлаждения и отсечной блок, выполненные разъемными из верхнего и с П-образным выступом нижнего отделений, образующих направляющий канал со сливными отверстиями, патрубки для подвода охладителя, сопла, размещенные равномерно по длине на участке общего охлаждения в отсечном блоке, ориентированные навстречу движущемуся прокату, а в боковых гранях П-образного выступа нижнего отделения камеры охлаждения - рядами, снабженное спрейерами, сообщающимися с нижним отделением камеры охлаждения и установленными равномерно по ходу прокатки симметрично ее оси на участке общего охлаждения, и участком отогрева, расположенным до первого по ходу прокатки спрейера, с протяженностью 0,1-0,2 длины участка избирательного охлаждения, при этом сопла установлены в верхней и боковых гранях П-образного выступа нижнего отделения камеры охлаждения парными рядами перпендикулярно движению проката, а в верхнем отделении камеры охлаждения равномерно по всей ее длине выполнены каналы, причем на участке избирательного охлаждения - в плоскости, перпендикулярной движению проката, а на участке общего охлаждения - по ходу прокатки под углом 43-47°, при этом суммарные площади выпускных отверстий каналов верхнего отделения камеры охлаждения и парных рядов сопел верхней и боковых граней П-образного выступа нижнего отделения камеры охлаждения равны, а протяженности участков избирательного и общего охлаждения выполнены в соотношении (1-1,5):(2-2,5); по всей длине верхней горизонтальной стенки нижнего отделения камеры охлаждения симметрично относительно вертикальной оси по обе стороны от П-образного выступа прикреплены регулирующие накладки; выпускное отверстие канала верхнего отделения камеры охлаждения выполнено прямоугольного сечения с соотношением сторон 1:(15-20); к нижним стенкам верхних отделений камеры охлаждения и отсечного блока прикреплены защитные экраны под углом 55-60° (RU 81911, МПК 7. В21В 45/02, 2006).
Недостатками известного устройства является то, что конструктивные особенности двутавра не позволяют использовать данное устройство и проводить эффективное охлаждение массивных элементов профиля, а также не обеспечивают равномерного распределения свойств по сечению проката и требуемого уровня прочностных и пластических характеристик из-за недопустимого переохлаждения наименее массивных элементов профиля.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение эффективности охлаждения проката по элементам профиля, обеспечение стабильного гидротранспортирования проката, требуемого уровня его прочностных и пластических характеристик, их равномерное распределение по длине и сечению, исключение коробления двутавра, а также создание надежной конструкции с высокой оперативностью монтажа при ее эксплуатации и ремонте.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для ускоренного охлаждения и гидротранспортирования двутавра, содержащее установленные на корпусе последовательно по ходу прокатки камеру охлаждения, включающую участки избирательного, общего охлаждения и отогрева, и отсечной блок, выполненные разъемными из верхнего и имеющего выступ нижнего отделений, образующих направляющий канал со сливными отверстиями, патрубки для подвода охладителя, сопла и спрейера, согласно полезной модели оно снабжено выполненными по всей длине верхних и нижних отделений камеры охлаждения и отсечного блока симметрично по оси прокатки центрирующими выступами прямоугольного сечения с угловыми скосами, расположенными под углом 43-47°, причем на горизонтальные грани центрирующих выступов к угловым скосам закреплены фиксирующие пластины, а на скосах в камере охлаждения последовательно по ходу прокатки попарно установлены сопла, расположенные друг от друга на расстоянии равном 15-17 диаметров сопел на участке избирательного охлаждения и 28-32 диаметров на участке общего охлаждения, при этом на вертикальных гранях центрирующих выступов на участке общего охлаждения выполнены сквозные отверстия в виде цилиндрических сопел, равноудаленных друг от друга, а в верхнем отделении камеры охлаждения нижняя часть участка избирательного охлаждения жестко соединена с трубами прямоугольного сечения, имеющими сопла, равноудаленные от фиксирующих пластин на расстоянии 2-5 диаметров сопел, причем по длине участка общего охлаждения верхнего отделения камеры охлаждения равномерно установлены спрейера, которые, начиная с первого по ходу прокатки, расположены со смещением на собственную длину относительно спрейеров нижнего отделения.
Техническим результатом настоящей полезной модели является повышение эффективности охлаждения проката по элементам профиля, обеспечение требуемого уровня прочностных и пластических характеристик проката, их равномерное распределение по его длине и сечению, исключение коробления двутавра, а также создание надежной конструкции с высокой оперативностью монтажа при ее эксплуатации и ремонте.
Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что устройство снабжено выполненными по всей длине верхних и нижних отделений камеры охлаждения и отсечного блока симметрично по оси прокатки центрирующими выступами прямоугольного сечения с угловыми скосами, расположенными под углом 43-47°, причем на горизонтальные грани центрирующих выступов к угловым скосам закреплены фиксирующие пластины, а на скосах в камере охлаждения последовательно по ходу прокатки попарно установлены сопла, расположенные друг от друга на расстоянии равном 15-17 диаметров сопел на участке избирательного охлаждения и 28-32 диаметров - на участке общего охлаждения, при этом на вертикальных гранях центрирующих выступов на участке общего охлаждения выполнены сквозные отверстия в виде цилиндрических сопел, равноудаленных друг от друга, а в верхнем отделении камеры охлаждения нижняя часть участка избирательного охлаждения жестко соединена с трубами прямоугольного сечения, имеющими сопла, равноудаленные от фиксирующих пластин на расстоянии 2-5 диаметров сопел, причем по длине участка общего охлаждения верхнего отделения камеры охлаждения равномерно установлены спрейера, которые, начиная с первого по ходу прокатки, расположены со смещением на собственную длину относительно спрейеров нижнего отделения.
Установка по всей длине верхних и нижних отделений камеры охлаждения и отсечного блока симметрично по оси прокатки центрирующих выступов позволяет расположить двутавр в вертикальной плоскости необходимым образом, обеспечить его стабильное гидротранспортирование и получить равномерное распределение свойств по длине проката.
Выполнение центрирующих выступов прямоугольного сечения с угловыми скосами, расположенными под углом 43-47° и наличие сопел в них позволяет осуществлять точное и направленное охлаждение требуемых элементов профиля, что обеспечивает возможность регулировки температуры проката по сечению, а, следовательно, и равномерное распределение свойств по сечению.
При установке угловых скосов под углом менее 43° произойдет непопадание струи охладителя на наиболее массивный элемент профиля, что приведет к снижению прочностных свойств проката и резкому увеличению неоднородности свойств по сечению проката из-за недопустимого увеличения температуры в этом участке сечения проката.
При установке угловых скосов под углом более 47° резко снижаются пластические свойства наименее массивного элемента профиля из-за недопустимого попадания на него струи охладителя, увеличивается неоднородность распределения температуры по сечению профиля, что приведет к короблению проката и аварийной остановки процесса охлаждения.
Размещение на участке избирательного охлаждения камеры охлаждения попарно установленных на угловых скосах последовательно по ходу прокатки сопел на расстоянии менее 15 диаметров сопел приводит к недопустимому переохлаждению соответствующих элементов профиля и последующему короблению проката.
Размещение на участке избирательного охлаждения камеры охлаждения попарно установленных на угловых скосах последовательно по ходу прокатки сопел на расстоянии более 17 диаметров сопел приводит к снижению прочностных свойств проката и их неоднородному распределению по сечению.
Выполнение на участке общего охлаждения камеры охлаждения попарно на угловых скосах последовательно по ходу прокатки сопел на расстоянии друг от друга менее 28 диаметров сопел не обеспечивает равномерное охлаждение проката и приводит к неоднородному распределению свойств по его сечению
Выполнение на участке общего охлаждения камеры охлаждения попарно на угловых скосах последовательно по ходу прокатки сопел на расстоянии друг от друга более 32 диаметров сопел уменьшает эффективность охлаждения проката и приводит к недопустимому снижению его прочностных свойств.
Крепление фиксирующих пластин к угловым скосам на горизонтальные грани центрирующих выступов обеспечивает стабилизацию положения двутавра в горизонтальной плоскости при гидротранспортировании, что позволяет зафиксировать требуемое положение проката относительно струй охладителя для эффективного охлаждения заданных элементов профиля.
Экспериментально установлено, что выполнение на вертикальных гранях центрирующих выступов на участке общего охлаждения сквозных отверстий в виде цилиндрических сопел, равноудаленных друг от друга, увеличивает эффективность охлаждения проката и гарантирует получение равномерного распределения заданного уровня прочностных и пластических свойств по сечению проката.
Выполнение нижней части участка избирательного охлаждения верхнего отделения камеры охлаждения жестко соединенной с трубами прямоугольного сечения, имеющими сопла, обеспечивает эффективное охлаждение снаружи наиболее массивных элементов профиля, что позволяет получить равномерное распределение прочностных и пластических свойств проката по сечению и длине, их гарантированное соответствие требуемому уровню.
Размещение сопел трубы прямоугольного сечения равноудалено от фиксирующих пластин на расстоянии менее 2 диаметров сопел не обеспечивает беспрепятственного прохода проката через устройство, что увеличивает риск остановки проката в устройстве и затрудняет гидротранспортирование проката.
Размещение сопел трубы прямоугольного сечения равноудалено от фиксирующих пластин на расстоянии более 5 диаметров сопел снижает эффективность охлаждения проката и не гарантирует получение требуемого уровня его прочностных и пластических свойств.
Равномерная установка спрейеров по длине участка общего охлаждения верхнего отделения камеры охлаждения, которые, начиная с первого по ходу прокатки, расположены со смещением на собственную длину относительно спрейеров нижнего отделения, обеспечивает эффективное и равномерное охлаждение снаружи по сечению проката, что гарантирует получение уровня прочностных и пластических характеристик проката, их равномерное распределение по сечению.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид устройства, на фиг.2 - поперечный разрез А-А фиг.1, на фиг.3 - поперечный разрез Б-Б фиг.1.
Устройство для ускоренного охлаждения и гидротранспортирования двутавра, содержит корпус 1, установленные на нем последовательно по ходу прокатки камеру охлаждения 2, включающую участки избирательного 3, общего 4 охлаждения и отогрева 5, и отсечной блок 6. Камера охлаждения 2 и отсечной блок 6 выполнены разъемными и состоят из верхнего 7 и нижнего 8 отделений, образующих направляющий канал. Для подвода охладителя служат патрубки 9, установленные в камере охлаждения 2 и отсечном блоке 6. По всей длине верхних 7 и нижних 8 отделений камеры охлаждения 2 и отсечного блока 6 симметрично по оси прокатки выполнены центрирующие выступы 10 прямоугольного сечения с угловыми скосами 11, расположенными под углом 43-47°. На горизонтальные грани центрирующих выступов 10 к угловым скосам 11 закреплены фиксирующие пластины 12. На скосах 11 в камере охлаждения 2 последовательно по ходу прокатки попарно установлены сопла 13, расположенные друг от друга на расстоянии равном 15-17 диаметров сопел 13 на участке избирательного 3 охлаждения и 28-32 диаметров на участке общего 4 охлаждения. На вертикальных гранях центрирующих выступов 10 на участке общего 4 охлаждения выполнены сквозные отверстия в виде цилиндрических сопел 14, равноудаленных друг от друга. В верхнем 7 отделении камеры охлаждения 2 нижняя часть участка избирательного 3 охлаждения жестко соединена с трубами прямоугольного сечения 15, имеющими сопла 16, которые равноудалены от фиксирующих пластин 12 на расстояние 2-5 диаметров сопел 16. По длине участка общего 4 охлаждения верхнего 7 отделения камеры охлаждения 2 равномерно установлены спрейера 17, которые, начиная с первого по ходу прокатки, расположены со смещением на собственную длину относительно спрейеров 17 нижнего 8 отделения.
Устройство работает следующим образом. Охладитель через патрубки 9 для подвода охладителя под давлением подается в установленные на корпусе 1 верхние 7 и нижние 8 отделения, образующие направляющий канал камеры охлаждения 2 и отсечного блока 6 и поступает в него через сопла 13, 14, 16, спрейера 17. В направляющем канале осуществляется взаимодействие охладителя с разогретым прокатом, который попадает туда, перемещаясь по установленным симметрично по оси прокатки центрирующим выступам 10 прямоугольного сечения с угловыми скосами 11, расположенными под углом 43-47°. Центрирующие выступы 10 стабилизируют положение проката в вертикальной плоскости, а закрепленные к угловым скосам 11 фиксирующие пластины 12 стабилизируют положение проката в горизонтальной плоскости, за счет чего обеспечивается точное попадание струй охладителя на заданную область поверхности проката. Перемещение проката в камере охлаждения 2 по участку избирательного охлаждения 3 сопровождается интенсивным охлаждением наиболее массивных элементов профиля: изнутри за счет струй охладителя, сформированных соплами 13, установленными последовательно по ходу прокатки попарно на скосах 11 в камере охлаждения 2 и расположенными друг от друга на расстоянии равном 15-17 диаметров сопел 13, а снаружи за счет струй охладителя, сформированных соплами 16 труб прямоугольного сечения 15, сообщающихся с нижней частью верхнего 7 отделения камеры охлаждения 2 участка избирательного 3 охлаждения и жестко прикрепленных к ней. Сопла 16 равноудалены от фиксирующих пластин на расстояние 2-5 диаметров сопел 16. При этом достигаемый после прохождения участка избирательного 3 охлаждения сбалансированный по элементам профиля отъем тепла позволяет получить в сечении проката требуемое распределение температуры, которое обеспечивает снижение термических напряжений и исключение коробления проката, что гарантирует стабильность гидротранспортирования проката. Миновав участок избирательного 3 охлаждения, прокат проходит через участок отогрева 5, где происходит выравнивание температуры проката по сечению, которое обеспечивает однородность распределения прочностных и пластических свойств заданного уровня по его сечению. Далее прокат перемещается по участку общего 4 охлаждения камеры охлаждения 2, где производится его интенсивное равномерное охлаждение изнутри и снаружи, обеспечивающее требуемое распределение температуры заданного уровня по сечению. При этом изнутри охладитель подается через сопла 13, расположенные друг от друга на расстоянии равном 28-32 их диаметров, и сквозные отверстия в виде цилиндрических сопел 14. Последние равноудалены друг от друга и установлены в вертикальных гранях центрирующих выступов 10. Сбалансированность теплосъема между внутренними и наружными участками проката достигается за счет подачи охладителя через установленные равномерно по длине участка общего 4 охлаждения спрейера 17, расположенные в верхнем 7 отделении камеры охлаждения 2 со смещением на собственную длину относительно спрейеров 17 нижнего 8 отделения.
Затем прокат поступает в отсечной блок 6, где производится его окончательное охлаждение интенсивным встречным потоком охладителя, что предотвращает коробление проката после его выхода из устройства и, одновременно, позволяет удалить остатки охладителя с поверхности проката с целью исключения попадания охладителя на оборудование стана. Отвод отработанного охладителя на всех участках осуществляется в корпус 1 устройства через сливные отверстия направляющего канала. Высокая оперативность монтажа устройства при его эксплуатации и ремонте достигается за счет выполнения верхних 7 и нижних 8 отделений камеры охлаждения 2 и отсечного блока 6 разъемными.
Применение предложенного надежного с высокой оперативностью монтажа при эксплуатации и ремонте устройства ускоренного охлаждения двутавра обеспечивает стабильное гидротранспортирование проката при охлаждении, эффективный и сбалансированный по элементам профиля отъем тепла, а, следовательно, равномерное распределение по длине и сечению требуемого уровня прочностных и пластических свойств при исключении коробления проката.