УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСКОРЕННОГО ОХЛАЖДЕНИЯ И ГИДРОТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ФАСОННЫХ ПРОФИЛЕЙ ПРОКАТА

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 швеллера из низколегированных и углеродистых сталей.
Известно устройство для охлаждения прокатного профиля преимущественно для термической правки профиля с асимметричной формой поперечного сечения, содержащее входную воронку, опоры, воздушный отсекатель, установленный на опорах корпус, выполненный из двух - верхней и нижней частей с образованием между ними направляющего канала со сливными отверстиями, установленными по периметру направляющего канала, укрепленными на нижней или верхней части корпуса с возможностью поворота трубы с патрубками с соплами на угол 5-10, а также размещенные на входной стороне устройства резервуары для воды, а патрубки с соплами подсоединены к этим резервуарам. В выходном отверстии сопла установлен, с возможностью вращения, шарик со сквозным осевым отверстием, выполненным с расширением с одной стороны в виде конуса, трубы с патрубками и соплами размещены симметрично в верхней и нижней частях, причем число сопел труб составляет 4-10. По боковым сторонам направляющего канала и в нижней его части установлены сменные изнашиваемые планки (RU 1831391, МПК 5 В 21 В 45/02, 1993 г.).
При охлаждении данным устройством не обеспечивается получение равномерного распределения свойств по сечению раската из-за смещения профиля относительно струй охладителя, что приводит к значительному короблению проката.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому положительному результату является устройство для охлаждения фасонных профилей проката, содержащее корпус, выполненный из верхней и нижней частей с образованием между ними направляющего канала со
сливными отверстиями, трубы с соплами, оси которых лежат в одной плоскости, патрубки для подвода охладителя, размещенное в направляющем канале по всей его длине металлическое тело в виде призмы, закрепленной одной из своих граней на одной из частей корпуса, и расположены параллельно свободным граням призмы направляющие, трубы с соплами размещены против каждого ребра призмы так, что оси сопел и ребро лежат в одной плоскости, проходящей через биссектрису угла, образованного прилегающими к ребру гранями и на направляющих с возможностью перемещения поперечно продольной оси устройства, а в теле призмы выполнены сквозные отверстия с размещенными в них соплами, при этом корпус снабжен жестко закрепленной на одной из его частей упругой пластиной, свободный конец которой размещен в сливном отверстии. При этом пластина снабжена средством для регулирования ее жесткости, сопла установлены в отверстиях призмы эксцентрично оси сквозных отверстий (RU 2212295, МПК 7. В 21 В 45/02, 2003 г.).
Недостатками известного устройства являются:
- наличие в устройстве элемента, препятствующего отводу отработанного охладителя и способствующего его накоплению в направляющем канале, что приводит к снижению эффективности охлаждения проката и получению нестабильных механических свойств по его длине из-за постоянно меняющейся разницы температур отработанного и подаваемого на элементы профиля охладителя;
- размещение в направляющем канале по всей его длине металлического тело в виде призмы затрудняет термическую правку проката, так как не позволяет регулировать количество и скорость истечения охладителя на массивные элементы профиля снизу;
- наличие труб с соплами, установленных на направляющих с возможностью перемещения поперечно продольной оси устройства, снижает надежность работы устройства из-за невозможности оперативной корректировки их положения при осуществлении термической правки или ускоренного охлаждения проката;
- невозможность оперативного монтажа устройства при проведении
плановых ремонтов и его технического обслуживания.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение эффективности охлаждения, термической правки фасонного проката, обеспечение заданного сочетания пластических и прочностных свойств, их равномерное распределении по длине, сечению проката и создание надежной конструкции с высокой оперативностью ее установки в линию стана.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для ускоренного охлаждения и гидротранспортирования фасонных профилей проката, преимущественно швеллера, содержащее корпус, направляющий канал со сливными отверстиями, патрубки для подвода охладителя и сопла, согласно полезной модели, что оно снабжено 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, причем камера охлаждения разделена сливным блоком на участки избирательного и общего охлаждения с соотношением длин (0,6-0,7):1 соответственно, при этом сливной блок соединен с корпусом посредством патрубка для отвода охладителя и имеет протяженность, равную 0,1-0,3 длины участка избирательного 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, а нижнее отделение камеры охлаждения по оси прокатки имеет П-образный выступ с крышкой, в скошенных гранях которого на участке избирательного охлаждения сопла расположены попарно, последовательно по ходу прокатки, а на участке общего охлаждения они расположены в боковых гранях выступа рядами, при этом протяженность отсечного блока с равномерно расположенными по его длине и ориентированными навстречу движению проката щелевыми соплами, смонтированными в примыкающих к дну внутренних стенках верхнего и своде нижнего его отделений, равна 0,5-0,7 длины участка избирательного охлаждения, кроме того, корпус с нижними отделениями
камеры охлаждения и отсечного блока соединен жестко, а соединение верхних отделений камеры охлаждения, отсечного блока с нижними их отделениями и корпуса с патрубком для отвода охладителя выполнено разъемным, крышка П-образного выступа нижнего отделения камеры охлаждения жестко прикреплена к его боковым граням, расстояние между крышкой П-образного выступа нижнего отделения камеры охлаждения и дном верхнего отделения камеры охлаждения равно 2-5 диаметров установленных в ней сопел, а на боковых гранях крышки П-образного выступа нижнего отделения камеры охлаждения выполнены фигурные вырезы, расположенные напротив установленных в его скошенных гранях сопел.
Техническим результатом настоящей полезной модели является проведение эффективного охлаждения, термической правки фасонного проката, обеспечение заданного сочетания пластических и прочностных свойств при их равномерном распределении по длине, сечению проката и создание надежной конструкции с высокой оперативностью ее установки в линию стана.
Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что устройство снабжено снабжено 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, причем камера охлаждения разделена сливным блоком на участки избирательного и общего охлаждения с соотношением длин (0,6-0,7):1 соответственно, при этом сливной блок соединен с корпусом посредством патрубка для отвода охладителя и имеет протяженность, равную 0,1-0,3 длины участка избирательного 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, а нижнее отделение камеры охлаждения по оси прокатки имеет П-образный выступ с крышкой, в скошенных гранях которого на участке избирательного охлаждения
сопла расположены попарно, последовательно по ходу прокатки, а на участке общего охлаждения они расположены в боковых гранях выступа рядами, при этом протяженность отсечного блока с равномерно расположенными по его длине и ориентированными навстречу движению проката щелевыми соплами, смонтированными в примыкающих к дну внутренних стенках верхнего и своде нижнего его отделений, равна 0,5-0,7 длины участка избирательного охлаждения, кроме того, корпус с нижними отделениями камеры охлаждения и отсечного блока соединен жестко, а соединение верхних отделений камеры охлаждения, отсечного блока с нижними их отделениями и корпуса с патрубком для отвода охладителя выполнено разъемным, крышка П-образного выступа нижнего отделения камеры охлаждения жестко прикреплена к его боковым граням, расстояние между крышкой П-образного выступа нижнего отделения камеры охлаждения и дном верхнего отделения камеры охлаждения равно 2-5 диаметров установленных в ней сопел, а на боковых гранях крышки П-образного выступа нижнего отделения камеры охлаждения выполнены фигурные вырезы, расположенные напротив установленных в его скошенных гранях сопел.
Повышение эффективности охлаждения и термической правки проката, получение заданного сочетания его пластических, прочностных свойств достигается за счет сбалансированности количества охладителя, подаваемого на элементы профиля проката при помощи установленных в определенном сочетании на верхнем, нижнем отделениях камеры охлаждения сопел. Своевременный отвод отработанного охладителя в корпус устройства и далее в канализацию через сливные отверстия направляющего канала и сливной блок с патрубками для отвода охладителя, позволяет предотвратить образование «гидравлического подпора» при отводе отработанного охладителя, смешивание отработанного и подводимого охладителя, что обеспечивает гидротранспортирование проката и равномерное распределение прочностных и пластических свойств по его длине.
Монтаж верхнего и нижнего отделений отсечного блока в конце устройства и их жесткое соединение с камерой охлаждения, позволяет регулировать
степень окончательного охлаждения проката, осуществлять эффективную корректировку процесса, его термической правки, сбалансированное окончательное охлаждение швеллера по периметру и обеспечить исключение выброса охладителя и его паровоздушной смеси на оборудование стана за счет подачи охладителя через равномерно расположенные по длине отсечного блока ориентированные навстречу движению проката щелевые сопел, закрепленные на примыкающих к дну внутренних стенках верхнего и своде нижнего его отделений.
Экспериментально установлено, что при расстоянии между крышкой П-образного выступа нижнего отделения камеры охлаждения и дном верхнего отделения камеры охлаждения менее 2 диаметров закрепленных в ней сопел не обеспечивается беспрепятственное прохождение проката, что резко увеличивает риск его «бурения» в устройстве.
Выполнение расстояния между крышкой П-образного выступа нижнего отделения камеры охлаждения и дном верхнего отделения камеры охлаждения более 5 диаметров установленных в ней сопел приводит к снижению эффективности охлаждения проката и его термической правки, что недопустимо.
Жесткое крепление в дне и примыкающих к нему внутренних стенках верхнего отделения камеры охлаждения в плоскости, перпендикулярной направлению движения проката рядов жестко закрепленных сопел обеспечивает эффективное равномерное охлаждение проката по периметру сверху.
Наличие в нижнем отделении камеры охлаждения по оси прокатки П-образного выступа с жестко прикрепленной к его боковым граням крышкой позволяет точно выдерживать положение проката при движении относительно струй охладителя и производить повышенный отбор тепла от массивных элементов профиля, обеспечивая термическую правку проката и получение равномерного распределения свойств по его сечению за счет выполнения на боковых гранях крышки П-образного выступа фигурных вырезов, обеспечивающих избирательное попадание подаваемого через расположенные напротив установленных в скошенных гранях выступа попарно, последовательно по ходу прокатки сопла охладителя на массивные элементы
профиля.
Монтирование рядов сопел в боковых гранях П-образного выступа на участке общего охлаждения рядами позволяет эффективно охлаждать профиль изнутри.
При выполнении участков избирательного и общего охлаждения с соотношением длин менее 0,6:1 приводит к недостаточному, а более 0,7:1 - к чрезмерному теплосъему от массивных элементов профиля проката и, как следствие, к несбалансированной разности скоростей охлаждения различных элементов фасонного профиля, неравномерному распределению свойств по его сечению и короблению.
При протяженности сливного блока менее 0,1 длины участка избирательного охлаждения не обеспечивается полный отвод отработанного охладителя, что приводит к образованию гидравлического «подпора», смешиванию подаваемого и отработанного охладителя, снижению скорости движения проката и получению неравномерного распределения свойств по его длине, сечению.
Протяженность сливного блока более 0,3 длины участка избирательного охлаждения не обеспечивает заданного сочетания свойств проката из-за снижения эффективности его охлаждения.
Выполнение отсечного блока длиной менее 0,5 длины участка избирательного охлаждения приводит к снижению эффективности окончательного охлаждения проката, а протяженность его более 0,7 длины участка избирательного охлаждения приводит к ухудшению термической правки проката и снижению его пластических свойств.
Жестким соединением корпуса с нижними отделениями камеры охлаждения и отсечного блока, камеры охлаждения и отсечного блока, обеспечивается высокая надежность конструкции при работе под воздействием механических ударных нагрузок.
Выполнение соединения верхних отделений камеры охлаждения и отсечного блока с нижними их отделениеми, корпуса с патрубком для отвода охладителя разъемным, обеспечивает высокую оперативность монтажа устройства в линию стана при осуществлении плановых ремонтов и технического
обслуживания.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 показан продольный разрез устройства, а на фиг.2 - поперечный разрез А-А фиг.1, на фиг.3 - поперечный разрез Б-Б фиг.1 и на фиг.4 - поперечный разрез В-В фиг.1.
Устройство для ускоренного охлаждения и гидротранспортирования фасонного проката, например, швеллера, содержит корпус 1, направляющий канал 2 со сливными отверстиями 3, патрубки 4 для подвода охладителя, сопла 5, отстоящие друг от друга на расстоянии 2-5 диаметров сопел 5 верхнее 6, нижнее 7 отделения камеры охлаждения, установленные на корпусе 1, образующие направляющий канал 2 и разделенные на участки избирательного 8 и общего 9 охлаждения с соотношением длин (0,6-0,7):1 сливным блоком 10 длиной 0,1-0,3 длины участка избирательного 8 охлаждения с патрубком 11 для отвода охладителя, соединенным с корпусом 1, при этом в дне и примыкающих к нему внутренних стенках верхнего 6 отделении камеры охлаждения в плоскости, перпендикулярной направлению движения проката, жестко закреплены ряды охлаждающих сопел 5, а по оси прокатки нижнее отделени 7 камеры охлаждения имеет П-образный выступ 12, в скошенных гранях которого на участке избирательного охлаждения 8 сопла 5 установлены попарно, последовательно по ходу прокатки, в боковых гранях на участке общего охлаждения 9 - рядами, к боковым граням П-образного выступа 12 жестко закреплена крышка 13, на боковых гранях которой выполнены фигурные вырезы, расположенные напротив установленных в скощенных гранях выступа 12 сопел 5, а камера охлаждения, отсечной блок 14 жестко соединены жестко соединены между собой и своими нижними отделениями жестко установлены на корпусе 1 последовательно по ходу прокатки, причем, отсечной блок 14 выполнен протяженностью 0,5-0,7 длины участка избирательного охлаждения 8 с равномерно расположенными по длине ориентированными навстречу движению проката щелевыми соплами 15, смонтированными в примыкающих к дну внутренних стенках верхнего 6 и своде нижнего 7 отделений отсечного блока, кроме того, соединение 16 верхних отделений 6 камеры охлаждения, отсечного блока 14 с нижними
их отделениями 7, корпуса 1 с патрубком 11 для отвода охладителя выполнено разъемным.
Устройство работает следующим образом. Охладитель через патрубки 4 под давлением поступает в верхнее 6 и нижнее 7 отделения камеры охлаждения, откуда через сопла 5 поступает в направляющий канал 2, где взаимодействует с разогретым прокатом. Отвод отработанного охладителя осуществляется в корпус 1 посредством соединенных с ним при помощи разъемного соединения 16 патрубков 11 для отвода охладителя сливного блока 10, расположенного между участками избирательного 8, общего 9 охлаждения и сливных отверстий 3 направляющего канала 2. На участке избирательного охлаждения 8 посредством подачи охладителя через жестко установленные ряды сопел 5 в дне и примыкающих к нему внутренних стенках верхнего отделения 6 камеры охлаждения в плоскости, перпендикулярной направлению движения проката, поверхность фасонного проката охлаждается по периметру сверху. Одновременно подачей охладителя через сопла 5, расположенные попарно, последовательно по ходу прокатки в скошенных гранях П-образного выступа 12 нижнего отделения камеры охлаждения участка избирательного охлаждения 8 интенсивно охлаждаются массивные элементы фасонного профиля снизу. При этом изменением скорости и количества подачи охладителя из сопел 5 верхнего 6 и нижнего 7 отделений камеры охлаждения осуществляется гидротранспортирование, термическая правка проката и сбалансированный теплосъем с его поверхности. Далее прокат, минуя сливной блок 10, предназначенный для отвода отработанного охладителя из направляющего канала 2, поступает на участок общего охлаждения 9, где, при контакте с охладителем, поступающим в направляющий канал 2 через установленные в дне и примыкающих к нему внутренних стенках верхнего отделения 6 камеры охлаждения в плоскости, перпендикулярной направлению движения проката и жестко закрепленные в боковых гранях на участке общего охлаждения 9 ряды сопел 5, производится равномерный интенсивный отбор тепла по всему сечению профиля. При этом по всей длине камеры охлаждения заданное положение фасонного проката при движении относительно струй охладителя и беспрепятственное их попадание
на массивные элементы профиля гарантируется жестко прикрепленной к скошенным граням П-образного выступа 12 крышкой 13, на боковых гранях которой выполнены фигурные вырезы, расположенные напротив установленных в скошенных гранях выступа 12 сопел 5. Затем прокат проходит через отсечной блок 14, где посредством регулируемой подачи охладителя через щелевые сопла 15, равномерно расположенные по его длине, ориентированные навстречу движению проката и смонтированные на примыкающих к дну внутренних стенках верхнего 6 и своде нижнего 7 отделений отсечного блока 14, окончательно охлаждается, одновременно заканчивается его термическая правка, а своевременный отвод отработанного охладителя через сливные отверстия 5 и подача охладителя через равномерно расположенные по длине отсечного блока 14 и ориентированные навстречу движению проката щелевые сопла 15, смонтированные в примыкающих к дну внутренних стенках верхнего 6 и своде нижнего 7 его отделений, обеспечивают исключение выброса охладителя и его паровоздушной смеси на оборудование стана. Демонтаж верхних отделений 6 камеры охлаждения и отсечного блока 14, корпуса 1 с патрубком 11 для отвода охладителя при проведении плановых ремонтов и технического обслуживания устройства производится при помощи разъемного соединения 16.
Таким образом, применение предложенного надежного устройства ускоренного охлаждения проката позволяет проводить эффективное охлаждения проката и его термическую правку при обеспечении заданного сочетания пластических и прочностных свойств, их равномерное распределение по длине, сечению и обеспечивает высокую оперативность монтажа устройства в линию стана.