УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСКОРЕННОГО ОХЛАЖДЕНИЯ И ГИДРОТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ШАХТНОЙ СТОЙКИ

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 охлаждение шахтной стойки из углеродистых сталей.
Известно 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. В21В 45/02, 2003 г.).
Недостатками известного устройства является размещение в направляющем канале по всей его длине металлического тела в виде призмы, которое не позволяет регулировать количество и скорость истечения охладителя на массивные элементы профиля снизу, что приводит к снижению эффективности охлаждения проката и затрудняет его термическую правку.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому положительному результату является 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, 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; на боковых гранях крышки П-образного выступа нижнего отделения камеры охлаждения выполнены фигурные вырезы, расположенные напротив установленных в его скошенных гранях сопел (RU 55651, МПК 7. В21В 45/02, 2006).
Задачей заявляемой полезной модели является повышение эффективности охлаждения массивных элементов профиля проката, осуществление его термической правки при обеспечении равномерного распределения прочностных и пластических свойств заданного уровня по сечению и длине проката, а также создание надежной при эксплуатации, мобильной при ремонте конструкции.
Поставленная задача достигается тем, что 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, согласно полезной модели оно снабжено 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 к ее оси 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), кроме того по всей длине верхней горизонтальной стенки нижнего отделения камеры охлаждения симметрично относительно вертикальной оси установлены регулирующие накладки, выпускное отверстие канала верхнего отделения камеры охлаждения имеет прямоугольное сечение с соотношением сторон 1:(15-20), а к нижним стенкам верхних отделений камеры охлаждения и отсечного блока прикреплены под углом 55-60° защитные экраны.
Техническим результатом настоящей полезной модели является проведение эффективного охлаждения массивных элементов профиля, термической правки проката, обеспечение равномерного распределения по длине и сечению проката заданного сочетания пластических и прочностных свойств, а также создание надежной при эксплуатации и мобильной при ремонте конструкции.
Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что устройство снабжено 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 к ее оси 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), кроме того по всей длине верхней горизонтальной стенки нижнего отделения камеры
охлаждения симметрично относительно вертикальной оси установлены регулирующие накладки, выпускное отверстие канала верхнего отделения камеры охлаждения имеет прямоугольное сечение с соотношением сторон 1:(15-20), а к нижним стенкам верхних отделений камеры охлаждения и отсечного блока прикреплены под углом 55-60° защитные экраны.
Повышение эффективности охлаждения массивных элементов профиля проката и осуществление его термической правки достигается за счет дифференцированной подачи охладителя через спрейера и особым образом установленные в верхнем и нижнем отделениях камеры охлаждения сопла и каналы, расположенные в определенной последовательности участки камеры охлаждения и отсечной блок позволяют обеспечить гидротранспортирование проката и получить равномерное распределение прочностных и пластических свойств заданного уровня по его сечению и длине.
Монтаж спрейеров сообщающимися с нижним отделением камеры охлаждения и установленными симметрично ее оси на участке общего охлаждения равномерно по ходу прокатки обеспечивает охлаждение боковых поверхностей проката снаружи, что позволяет регулировать распределение температуры, а, следовательно, и свойств, по сечению проката.
Расположенный до первого по ходу прокатки спрейера участок отогрева позволяет получать равномерное распределение свойств по сечению проката за счет выравнивания температуры по его сечению.
Выполнение участка отогрева протяженностью менее 0,1 длины участка избирательного охлаждения не обеспечивает заданную температуру отогрева профиля проката, что приводит к неравномерному распределению свойств по его сечению.
Выполнение участка отогрева протяженностью более 0,2 длины участка избирательного охлаждения приводит к недопустимому снижению температуры поверхности проката после отогрева, значительному снижению его прочностных свойств и затрудняет гидротранспортирование.
Установка в верхней и боковых гранях П-образного выступа нижнего отделения камеры охлаждения парных рядов сопел перпендикулярно движению
проката нейтрализует отрицательное влияние на прочностные свойства проката теплового излучения направленных друг на друга и вниз элементов профиля.
Монтаж в верхнем отделении камеры охлаждения равномерно по всей ее длине каналов на участке избирательного охлаждения - в плоскости, перпендикулярной движению проката, а на участке общего охлаждения - по ходу прокатки к ее оси под углом 43-47° позволяет интенсифицировать процесс охлаждения массивных элементов профиля сверху, что обеспечивает получение заданного уровня прочностных свойств проката и эффективно управлять его термической правкой. Наклон каналов камеры охлаждения к оси прокатки под углом более 47° приведет к смещению потока охладителя и короблению профиля. При наклоне каналов камеры охлаждения к оси прокатки под углом менее 43° уменьшится интенсивность охлаждения массивных элементов профиля и снизится прочность готового проката.
Выполнение суммарной площади выпускных отверстий каналов верхнего отделения камеры охлаждения меньшей, чем суммарной площади парных рядов сопел верхней и боковых граней П-образного выступа нижнего отделения камеры охлаждения, приводит к переохлаждению профиля снизу и, как следствие, короблению проката и неравномерному распределению свойств по его сечению.
Выполнение суммарной площади выпускных отверстий каналов верхнего отделения камеры охлаждения большей, чем суммарной площади парных рядов сопел верхней и боковых граней П-образного выступа нижнего отделения камеры охлаждения, приводит к недопустимому переохлаждению профиля проката сверху, резкому увеличению риска бурения проката в устройстве и неравномерному распределению свойств по его сечению.
Выполнение участков избирательного и общего охлаждения с соотношением менее (1-1,5):(2-2,5) приводит к недостаточному отогреву проката, получению неравномерного распределения свойств по сечению и затрудняет термическую правку проката.
Выполнение участков избирательного и общего охлаждения с соотношением более (1-1,5):(2-2,5) приводит к чрезмерному охлаждению массивных элементов профиля, что приводит к короблению проката, увеличению риска бурения проката в устройстве и затрудняет его термическую правку.
Установка на верхней горизонтальной стенке по всей длине нижнего отделения камеры охлаждения регулирующих накладок симметрично относительно вертикальной оси обеспечивает требуемый зазор между профилем и каналами, парными рядами сопел камеры охлаждения, что увеличивает эффективность охлаждения проката и гарантирует получение равномерного распределения заданного уровня прочностных и пластических свойств по длине проката.
Выполнение выпускного отверстия канала верхнего отделения камеры охлаждения прямоугольного сечения позволяет увеличивать интенсивность теплоотдачи за счет активного разрушения парового слоя между струями охладителя и поверхностью проката.
При соотношении сторон выпускного отверстия канала верхнего отделения камеры охлаждения менее 1:(15-20) резко снижается эффективность охлаждения проката сверху, что приводит к снижению прочностных свойств проката и увеличению риска бурения проката в устройстве.
При соотношении сторон выпускного отверстия канала верхнего отделения камеры охлаждения более 1:(15-20) происходит чрезмерное охлаждение проката сверху, что приводит к его короблению, затруднению термической правки и снижению пластических свойств при недопустимом росте прочностных.
Монтаж защитных экранов к нижним стенкам верхних отделений камеры охлаждения и отсечного блока под углом менее 55° приводит к попаданию отработанного охладителя на оборудование стана, что недопустимо.
Монтаж защитных экранов к нижним стенкам верхних отделений камеры охлаждения и отсечного блока под углом более 60° приводит к увеличению риска бурения проката из-за недостаточного расстояния между защитными
экранами и прокатом при движении последнего в устройстве, задержке отвода отработанного охладителя из сливных отверстий направляющего канала, что снижает прочностные свойства проката.
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 шахтной стойки, содержит установленные на корпусе 1, последовательно по ходу прокатки и жестко соединенные между собой камеру охлаждения 2 с участками избирательного 3, общего охлаждения 4, протяженность которых выполнена в соотношении (1-1,5):(2-2,5), и отсечной блок 5, смонтированные разъемными из верхнего 6, нижнего 7 отделений, образующие направляющий канал 8 со сливными отверстиями, предназначенными для отвода отработанного охладителя в корпус 1 устройства, патрубки 9 для подвода охладителя, сообщающиеся с нижним отделением 7 камеры охлаждения 2 и установленные равномерно по ходу прокатки симметрично ее оси на участке общего охлаждения 4 спрейера 10, предназначенные для охлаждения боковых поверхностей проката снаружи, а также расположенные до первого по ходу прокатки спрейера 10 участок отогрева 11 протяженностью 0,1-0,2 длины участка избирательного охлаждения 3, предназначенный для выравнивания температуры проката по сечению, закрепленные в верхней и боковых гранях П-образного выступа 12 нижнего 7 отделения камеры охлаждения 2 парными рядами перпендикулярно движению проката сопла 13, предназначенные для охлаждения проката изнутри, установленные в верхнем 6 отделении камеры охлаждения 2 равномерно по всей ее длине каналы 14, выпускное отверстие которых выполнено прямоугольного сечения с соотношением сторон 1:(15-20), причем на участке избирательного 3 охлаждения - в плоскости, перпендикулярной движению проката, а на участке общего 4 охлаждения - по ходу прокатки к ее оси под углом 43-47°, при этом суммарные площади выпускных отверстий каналов 14 верхнего 6 отделения камеры охлаждения
2 и парных рядов сопел 13 верхней и боковых граней П-образного выступа 12 нижнего 7 отделения камеры охлаждения 2 равны, кроме того по всей длине верхней горизонтальной стенки нижнего 7 отделения камеры охлаждения 2 симметрично относительно вертикальной оси установлены регулирующие накладки 15, а к нижним стенкам верхних 6 отделений камеры охлаждения 2 и отсечного блока 5 прикреплены под углом 55-60° защитные экраны 16.
Устройство работает следующим образом. Охладитель через патрубки для подвода охладителя 9 под давлением поступает в установленные на корпусе 1 верхнее 6 и нижнее 7 отделения камеры охлаждения 2, откуда через спрейера 10, парные ряды сопел 13, каналы 14 поступает в направляющий канал 8 со сливными отверстиями, где взаимодействует с разогретым прокатом, который поступает туда, перемещаясь по закрепленным по всей длине нижнего 7 отделения камеры охлаждения 2 к верхней горизонтальной стенке симметрично относительно вертикальной оси по обе стороны от П-образного выступа 12 регулирующим накладкам 15, обеспечивающим требуемый зазор между элементами профиля проката и каналами 14, парными рядами сопел 13 камеры охлаждения 2, что увеличивает эффективность охлаждения проката. Отвод отработанного охладителя производится через сливные отверстия направляющего канала 8, при этом прикрепленные под углом 55-60° к нижним стенкам верхних 6 отделений камеры охлаждения 2 и отсечного блока 5 защитные экраны 16 исключают попадание отработанного охладителя на оборудование стана при беспрепятственном прохождении проката через устройство. На участке избирательного охлаждения 3 посредством закрепленных в верхней и боковых гранях П-образного выступа 12 нижнего 7 отделения камеры охлаждения 2 парными рядами перпендикулярно движению проката сопел 13 и установленных в верхнем 6 отделении камеры охлаждения 2 равномерно в плоскости, перпендикулярной движению проката каналов 14, выпускное отверстие которых выполнено прямоугольного сечения с соотношением сторон 1:(15-20), подвергаются интенсивному охлаждению сверху и
снизу наиболее массивные элементы профиля, что снижает уровень термических напряжений при его охлаждении, исключает возможность коробления проката и позволяет управлять его термической правкой. Затем прокат поступает на расположенный до первого по ходу прокатки спрейера 10 участок отогрева 11 протяженностью 0,1-0,2 длины участка избирательного охлаждения 3, где происходит выравнивание температуры проката по сечению, что обеспечивает равномерное распределение температуры по элементам профиля проката и, следовательно, равномерное распределения прочностных и пластических свойств заданного уровня по его сечению. Далее, проходя через участок общего охлаждения 4, при соотношении участков избирательного и общего охлаждения (1-1,5):(2-2,5), он охлаждается равномерно, нейтрализуя отрицательное влияние на прочностные свойства проката теплового излучения направленных друг на друга и вниз элементов профиля проката, по всему его сечению за счет проведения эффективного охлаждения изделия изнутри при помощи закрепленных в верхней и боковых гранях П-образного выступа 12 нижнего 7 отделения камеры охлаждения 2 парных рядов перпендикулярно движению проката сопел 13 и снаружи посредством установленных равномерно по ходу прокатки симметрично ее оси на участке общего охлаждения 4 спрейеров 10 и установленных по ходу прокатки к ее оси под углом 43-47° в верхнем 6 отделении камеры охлаждения 2 равномерно по всей ее длине каналов 14. После выхода из камеры охлаждения 2 прокат, имеющий в результате распределенную равномерно по всему сечению температуру заданного уровня, проходит через отсечной блок 5, где происходит его полное охлаждение до конечной температуры. Мобильное проведение ремонтов, демонтаж устройства обеспечивается за счет выполнения разъемными верхнего 6 и нижнего 7 отделений камеры охлаждения и отсечного блока 5.
Применение предложенного устройства ускоренного охлаждения шахтной стойки позволяет проводить эффективное охлаждения массивных элементов профиля проката, осуществление его термической правки при
обеспечении равномерного распределения прочностных и пластических свойств заданного уровня по сечению и длине проката, а также создание надежной при эксплуатации, мобильной при ремонте конструкции.