УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО УПРОЧНЕНИЯ И ГИДРОТРАНСПОРТИРОВАНИЯ 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 арматуры мелкого сорта из углеродистых марок сталей.
Известно устройство для ускоренного охлаждения и гидротранспортирования прокатных изделий, содержащее приемную воронку, отсекающее сопло и закрепленный 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 приемной воронкой, отсекающим соплом и установлен на корпусе, который соединен с патрубками камеры для отвода охладителя, при этом модули расположены друг от друга на расстоянии 2-3 диаметров камеры охлаждения, а первый по ходу прокатки модуль снабжен дополнительной камерой для отвода охладителя с патрубками, размещенной перед отсекающим соплом, следующий по ходу прокатки модуль снабжен расположенной между приемной воронкой и форсункой камерой самоотпуска протяженностью 0,6-0,8 длины камеры охлаждения, а в конце последнего по ходу прокатки модуля установлено дополнительное отсекающее сопло, причем соединения приемной воронки с форсункой, камеры охлаждения с форсункой, отсекающего сопла с камерой для отвода охладителя с патрубком, отсекающего сопла с дополнительным отсекающим соплом выполнены разъемными (патент RU 48828, МПК 7 B21D 45/02, 2005 г.).
Недостатком указанного устройства является чрезмерное охлаждение проката мелкого сорта при термическом упрочнении из-за малого расстояния между модулями, что приводит к недопустимому снижению его пластических свойств.
Известно также 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, МПК 7 В21D 45/02, 2006 г.).
Наличие в первом по ходу прокатки модуле известного устройства размещенных после камер охлаждения попарно и последовательно камер для отвода охладителя с патрубками и установленных по ходу прокатки протяженностью 2,5-2,8 и 0,6-0,9 длины камеры охлаждения камер самоотпуска, каждая из которых соединена с приемной воронкой и расположена после отсекающего сопла перед форсункой с патрубком для подвода охладителя, снижает эффективность охлаждения проката мелкого сорта и приводит к резкому снижению прочностных и увеличению его пластических свойств. Из-за смонтированных в последнем по ходу прокатки модуле расположенной в его конце форсунки с патрубком для подвода охладителя в сторону, противоположную движению проката, и установленной перед ней камеры торможения протяженностью 0,65-0,85 длины последней по ходу прокатки камеры охлаждения, происходит чрезмерное охлаждение проката, что вызывает увеличение прочностных и недопустимое снижение его пластических свойств, а также тормозит прокат при прохождении через последний по ходу прокатки модуль, что приводит к неравномерному распределению свойств проката по его длине. Установка после каждой камеры самоотпуска форсунок с патрубком для подвода охладителя, соединенных посредством разъемного соединения с подводящим охладитель трубопроводом, приводит к повышенному расходу последнего и увеличению использованной для его доставки электроэнергии.
Задачей полезной модели является получение термически упрочненного проката мелкого сорта с заданным соотношением «прочность-пластичность», равномерным распределением свойств по длине и создание надежного, мобильного в эксплуатации энергосберегающего устройства.
Поставленная задача достигается тем, что 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, согласно полезной модели устройство снабжено автономно установленным в конце каждого модуля, кроме последнего, воздушным отсекающим соплом, расположенным перед ним 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, при этом расстояния между первым центрирующим элементом и камерой охлаждения, первым и последним центрирующими элементами равны 2,0-3,0 диаметра камеры охлаждения, кроме этого, 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, кроме того, сливные патрубки комбинированного отсекателя снабжены Г-образными отсекателями, ориентированными навстречу друг другу и перпендикулярно движению проката, причем сливные патрубки и Г-образные отсекатели соединены между собой жестко, а комбинированный отсекатель и форсунка с патрубком для подвода охладителя передающего блока связаны между собой отводной трубой, при этом 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.
Техническим результатом настоящей полезной модели является осуществление термической обработки проката мелкого сорта, в частности, арматуры №25 для получения заданного соотношения «прочность-пластичность», равномерного распределения свойств по длине проката и создание надежного, мобильного в эксплуатации энергосберегающего устройства.
Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что оно снабжено автономно установленным в конце каждого модуля, кроме последнего, воздушным отсекающим соплом, расположенным перед ним 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, при этом расстояния между первым центрирующим элементом и камерой охлаждения, первым и последним центрирующими элементами равны 2,0-3,0 диаметра камеры охлаждения, кроме этого, 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, кроме того, сливные патрубки комбинированного отсекателя снабжены Г-образными отсекателями, ориентированными навстречу друг другу и перпендикулярно движению проката, причем сливные патрубки и Г-образные отсекатели соединены между собой жестко, а комбинированный отсекатель и форсунка с патрубком для подвода охладителя передающего блока связаны между собой отводной трубой, при этом 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.
Установленное автономно в конце каждого модуля, кроме последнего, воздушное отсекающее сопло исключает попадание охладителя на оборудование стана после выхода проката из модуля за счет формирования направленной против хода прокатки на поверхность проката кольцевой воздушной струи, повышая, таким образом, надежность и эффективность работы устройства.
Конструктивное выполнение расположенного перед воздушным отсекающим соплом механического отсекателя с отводом обеспечивает полный отвод отработанного охладителя в корпус устройства и не допускает образование гидравлического "подпора" в камере охлаждения, обеспечивая получение термически упрочненного проката с равномерным распределением свойств по его длине.
При помощи смонтированного в камерах охлаждения передающего блока за счет разницы температур охладителя и скорости его истечения до и после передающего блока, обеспечивается необходимая для получения заданного соотношения «прочность-пластичность» скорость и глубина охлаждения проката, а также равномерное распределение свойств по длине. Кроме того, использование для дальнейшего упрочнения проката охладителя, подаваемого при помощи отводной трубы в форсунку с патрубком для подвода охладителя, исключает необходимость дополнительного подвода последнего от подводящего трубопровода, т.е. снижает количество потребляемого при термической обработке охладителя и электроэнергии, требуемой для его доставки к форсунке с патрубком для подвода охладителя.
Комбинированный отсекатель передающего блока, выполненный в виде цилиндрического корпуса со сливными патрубками, в котором неподвижно
зафиксированы и соосно расположены друг за другом по ходу прокатки центрирующие элементы, ориентирующие изделие строго по оси прокатки, обеспечивает необходимую паузу при охлаждении проката, регулируя скорость его охлаждения за счет отвода большей части охладителя в форсунку с патрубком для подвода охладителя с установленной перед ней для точного попадания проката в последнюю приемную воронку, что позволяет получать заданное соотношение «прочность-пластичность» проката.
При расстоянии между первым по ходу прокатки центрирующим элементом и камерой охлаждения, первым и последним по ходу прокатки центрирующими элементами менее 2,0 диаметров камеры охлаждения, не обеспечивается своевременный отвод охладителя через сливные патрубки, что приводит к образованию гидравлического "подпора" охладителя, затрудняет гидротранспортирование проката и получение равномерного распределения свойств по длине проката. Конструктивное выполнение последнего по ходу прокатки центрирующего элемента минимизирует количество охладителя, выбрасываемого вместе с прокатом из комбинированного отсекателя, обеспечивая надежность работы устройства и термическое упрочнение проката.
Выполнение расстояния между первым центрирующим элементом и камерой охлаждения, первым и последним центрирующими элементами более 3,0 диаметров камеры охлаждения не обеспечивает своевременный отвод охладителя через сливные патрубки, что затрудняет получение заданного соотношения «прочность-пластичность» термически упрочненного проката.
Экспериментально установлено, что выполнение в последнем по ходу прокатки модуле камеры охлаждения протяженностью менее 0,4 длины камеры охлаждения предыдущего модуля не обеспечивает достаточного охлаждения проката, что приводит к недопустимому увеличению пластических свойств.
Выполнение в последнем по ходу прокатки модуле камеры охлаждения протяженностью более 0,7 длины камеры охлаждения предыдущего модуля не обеспечивает заданного соотношения «прочность-пластичность» термически
упрочненного проката из-за его чрезмерного охлаждения в последнем по ходу прокатки модуле и, как следствие, приводит к снижению пластических свойств.
Монтаж модулей на расстоянии менее 1,8 длины камеры охлаждения последнего по ходу прокатки модуля приводит к снижению пластических свойств проката из-за недостаточного отогрева его поверхности и увеличению глубины закаленного слоя.
Размещение модулей на расстоянии более 3,0 длин камеры охлаждения последнего по ходу прокатки модуля приводит к чрезмерному отогреву поверхности проката, недопустимому снижению толщины закаленного слоя, что не обеспечивает заданного соотношения «прочность-пластичность» термически упрочненного проката.
Жестко соединенные между собой сливные патрубки комбинированного отсекателя и Г-образные отсекатели эффективно отсекают охладитель с поверхности проката за счет установки последних перпендикулярно движению проката и навстречу друг другу, исключая попадание захватываемого элементами профиля проката охладителя в приемную воронку передающего блока, что обеспечивает надежность работы устройства.
Соединения комбинированного отсекателя и камеры охлаждения, механического отсекателя и камеры охлаждения при помощи сальникового уплотнения, а также выполнение разъемными соединений 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 обеспечивают мобильность его эксплуатации - возможность оперативной замены охлаждающих узлов.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид устройства, на фиг.2 - продольный разрез комбинированного отсекателя передающего блока.
Устройство для термической обработки и гидротранспортирования прокатных изделий содержит ряд последовательно установленных и закрепленных
на корпусе 1 модулей, включающих приемную воронку 2, форсунку 3 с патрубком для подвода охладителя, камеру охлаждения 4 и подающий охладитель трубопровод 5, связанных между собой посредством разъемного соединения 6, при этом в конце каждого модуля автономно установлено воздушное отсекающее сопло 7, перед которым смонтирован предназначенный для отвода отработанного охладителя в корпус 1 устройства механический отсекатель 8 с отводом охладителя. Регулирование глубины охлаждения проката осуществлено установленным в камерах охлаждения 4 передающим блоком 9, включающим последовательно расположенные комбинированный отсекатель 10, связанные посредством разъемного соединения 6 между собой: приемную воронку 2 и форсунку 3 с патрубком для подвода охладителя, отводную трубу 11, связанную с последней и комбинированным отсекателем 10, выполненным в виде цилиндрического корпуса 12 со сливными патрубками 13, 14, в котором неподвижно зафиксированы и соосно расположены друг за другом по ходу прокатки центрирующие элементы 15, 16. При этом сливные патрубки 14 комбинированного отсекателя 10 жестко соединены с Г-образными отсекателями 17, ориентированными навстречу друг другу и перпендикулярно движению проката, а расстояния между первым центрирующим элементом 15 и камерой охлаждения 4, соединенной с комбинированным отсекателем 10 и с механическим отсекателем 8 посредством сальникового уплотнения 18, первым 15 и последним 16 центрирующими элементами равны 2,0-3,0 диаметра камеры охлаждения 4. Кроме этого, в последнем по ходу прокатки модуле протяженность камеры охлаждения 4 равна 0,4-0,7 длины камеры охлаждения 4 предыдущего модуля, а расстояние между модулями равно 1,8-3,0 длины камеры охлаждения 4 последнего по ходу прокатки модуля.
Устройство работает следующим образом. После выхода из последней чистовой клети прокатного стана разогретый прокат через приемную воронку 2 попадает в форсунку 3 с патрубком для подвода охладителя и далее в камеру охлаждения 4. Охладитель из подающего трубопровода 5 под высоким
давлением через патрубок форсунки 3 поступает в нее и затем в камеру охлаждения 4, где поверхность разогретого проката охлаждается на максимальную глубину, причем за счет теплопроводности металла одновременно снижается и температура сердцевины изделия. Из камеры охлаждения 4 прокат поступает в комбинированный отсекатель 10 передающего блока 9, где из-за отвода большей части охладителя по отводной трубе 11, один конец которой соединен посредством разъемного соединения 6 со сливным патрубком 13 комбинированного отсекателя 10, а другой - с форсункой 3 с патрубком для подвода охладителя в последнюю, реализуется необходимая для получения заданных пластических свойств проката пауза при охлаждении. Оставшийся охладитель транспортирует прокат через неподвижно зафиксированные в цилиндрическом корпусе 12 комбинированного отсекателя 10 первый 15 и последний 16 центрирующие элементы, направляющие изделие строго по оси прокатки. Находящийся между первым 15 и последним 16 по ходу прокатки центрирующими элементами под остаточным давлением охладитель поступает на поверхность проката через неподвижно зафиксированные в цилиндрическом корпусе 12 комбинированного отсекателя 10 сливные патрубки 14 и жестко соединенные с ними Г-образные отсекатели 17, ориентированные навстречу друг другу и перпендикулярно движению проката, отсекая с его поверхности в корпус 1 устройства остатки охладителя. Прокат после прохождения комбинированного отсекателя 10 через приемную воронку 2 поступает в форсунку 3 с патрубком для подвода охладителя и далее - вновь в камеру охлаждения 4, где резкое падение давления охладителя при его истечении через отводную трубу 11 в форсунку 3 с патрубком для подвода охладителя, снижает скорость охлаждения проката, вследствие чего, между его охлажденной поверхностью и разогретой сердцевиной создается переходная зона, улучшающая пластические характеристики изделия. При этом происходит дальнейшее охлаждение сердцевины изделия с требуемой скоростью при стабилизированной до необходимого значения температуры поверхности. Миновав камеру охлаждения 4, прокат проходит механический
отсекатель 8 и установленное автономно воздушное отсекающее сопло 7, при помощи которых отработанный охладитель отводится в корпус 1 устройства и исключается попадание охладителя на оборудование стана. Для нового цикла термического упрочнения прокат транспортируется в следующий по ходу прокатки модуль через разрыв между модулями, равный 1,8-3,0 длины камеры охлаждения 4 последнего по ходу прокатки модуля, при прохождении которого прокат отогревается до температуры, обеспечивающей получение заданных пластических свойств. Конструктивное выполнение последующих охлаждающих модулей аналогично первому, а их количество и число разрывов между модулями определяется диаметром проката и требуемым соотношением «прочность - пластичность». Окончательное охлаждение проката, обеспечивающее заданное распределение температуры по сечению проката, производится в последнем по ходу прокатки модуле, куда прокат поступает через приемную воронку 2, форсунку 3 с патрубком для подвода охладителя, а затем и камеру охлаждения 4 длиной 0,4-0,7 длины камеры охлаждения 4 предыдущего модуля. Далее, проходя через соединенные посредством сальникового уплотнения 18 с камерой охлаждения 4 механический отсекатель 5 и смонтированное автономно в конце модуля воздушное отсекающее сопло 7, прокат рольгангом отводится на холодильник.
Применение предложенного надежного, мобильного в эксплуатации энергосберегающего устройства позволяет получать термически упрочненный прокат мелкого сорта, в частности, арматуру №25 с заданным соотношением «прочность-пластичность» и равномерным распределением свойств по длине.