Способ поверхностной обработки движущегося проката
Изобретение относится к прокатному производству, конкретнее к производству сортовых профилей проката и катанки, и может быть использовано для ускоренного охлаждения проката на сортовых и проволочных станах. Цель изобретения - повышение производительности путем обеспечения равномерного охлаждения двух движущихся рядом профилей проката. Осуществляют подачу плоских струй параллельно плоскости касания стержней под давлением, превышающим давление продольного потока охлаждающей жидкости на 0,5-1,3 МПа. Первую по направлению движения проката струю подают в пульсирующем режиме с частотой 1-3 импульса/метр. 1 табл., 1 ил.
А1
„„Я0„„158878
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Р:"л1.л;,р Ф, б
> ъ !
ГОСУДФРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОИНИНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4435440 /31-02 (22) 03,06.88 (46) 30,08.90. Бюл. У 32 (71) Донецкий политехнический институт (72) А.А.Минаев, В.Л.Пилюшенко :
Е.Н,Смирнов, Г.М.Шульгин и А.И.Максаков (53) 621.784.6 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
У 602566, кл. С 21 D 1/02, 1977 °
Авторское свидетельство СССР
У 1157085; кл, .С 21 D 1/62, 1983. (54) СПОСОБ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ
ДВИЖУЩЕГОСЯ ПРОКАТА (57) Изобретение относится к прокатИзобретение относится к прокатному производству, конкретнее к производству сортовых профилей проката и катанки, и может быть использовано для ускоренного охлаждения проката на сортовых и проволочных станах.
Цель изобретения — повышение производительности путем обеспечения равномерного охлаждения двух движущих. ся рядом профилей проката.
На чертеже показана камера охлаж-. дения с обрабатываемыми профилями проката и указанием действующих на них сил, поперечное сечение.
При подаче плоских струй в плоскости касания стержней проката на расположенное в зоне струй место контакта двух стержней действуют силы, обеспечивающие разделение стержней и тем самым способствующие всесторонI (g1)g С 21 D 1/62, В 21 В 45/02
2 ному производству, конкретнее к производству сортовых профилей проката и катанки, и может бь ть использовано для ускоренного охлаждения проката на сортовых и провоЛочных станах.
Цель изобретения — повышение производительности путем обеспечения равномерного охлаждения двух движущихся рядом профилей проката. Осуществляют подачу плоских струй параллельно плоскости касания стержней под давлением, превышающим давление продольного потока охлаждающей жидкости на 0,51,3 МПа. Первую по направлению движения проката струю подают в пульсирующем режиме с частотой 1-3 импульса/
/метр. 1 табл., 1 ил.
r нему равномерному охлаждению. изделий по периметру и длине. Скоростной профиль затопленных струй имеет коло-1 колообразный характер с максимумом на оси струи. При этом место контакта двух стержней находится на оси струй, т.е, на стержни действует максимальная раздвигающая сила Fp ° Кроме того, при перемещении круглого изделия в затопленной струе от ее оси всегда возникает разница скоростей на поверхности изделия, причем на поверхности, расположенной ближе к оси струи, скорость больше и в соответствии с законом Бернулли давление меньше, чем на поверхности, более удаленной от оси струи. Эта разница давлений, приводит к возникновению усилия F„, действую" щего на изделие и направленное к оси струи.
1588781
Потоки жидкости, обтекающие цилиндрическое тело, помещенное в пограничный слой затопленной струи, раскладываются на сумму равномерного и циркуляционного потоков. Из гидродинамики известно, что при циркуляционном обтекании цилиндра возникает подъемная сила F направленная в соответствии с циркуляцией жидкости всегда к оси струи. Однако вследствие того, что
10 первоначально каждый из стержней смещен от оси струи на величину, равную половине его диаметра, каждый из стержней попадает на границу погранич15 ной зоны действия затопленной струи, характеристики которой определяются геометрическими размерами сопел, При этом создаются условия для взаимного отталкивания струи и изделий, Дальнейшее возвращение изделий в зону
20 действия струи затруднено иэ-эа сох. ранившегося в этой области "отталкивающего" режима. Величина отталкивающей силы F значительно больше F<Кроме раздвигающей силы на цилиндрическое тело, помещенное в попереч-. ный поток, действуют силы трения, направленные вдоль оси струи. На каж дый Hs стержней также действует сила
30 трения Р .
Суммарное действие этих сил на каждый из стержней всегда оказывается направленным в противоположные сторо" ны, т.е. обеспечивает их раздвижение (фиг.1). Возникающее при этом переме- З5. щение стержней вниз компенсируется подачей следующей плоской струи снизу вверх. В результате каждый из стержней движется горизонтально. Между ними исключается возможность образо- 40 вания сплошной "паровой рубашки".
Подача плоских струй под давлением, превышающем давленйе внутри камеры охлаждения не менее чем на 0,5 MIIa> обеспечивает создание, условий, когда 45 сумма Рв +Р Fz +Fp, т.е. происходит раздвижение стержней. При уменьшении давления меньше 0,5 МПа это условие нарушается, т.е. F<> +F становится больше суммы Р + F . В результате 50 этого стержни начинают сближаться, образуется зона сплошной "паровой рубашки", нарушается равномерное все- стороннее охлаждение. Кроме того, при уменьшении давления менее 0,5 МПа55 приведет .к уменьшению глубины проникновения струй. Верхний предел превышения давления подачи плоских струй по сравнению с давлением внутри камеры охлаждения ограничивается энергетическими воэможностями цеховых насосных станций воды высокого давления °
Впрыскивание первой по направлению движения проката струи в пульсирующем режиме с частотой 1-3 импульса/
/1 м является рациональным, так как обеспечивает надежное первоначальное разделение двух стержней за счет сильного кратковременного удара струей в место их контакта, что отсутствует в случае подачи первой струи не в пульсирующем режиме, Кроме того, пульсирующая подача одной из струй способствует повышению интенсивности и равномерности охлаждения обоих стержней за счет более интенсификации проникания тепломассообменных процессов.
ЛРи наложении пульсации на охлаждающий поток межслойное перемешивание в рабочей камере усиливается, снижается вероятность появления "воздушной подушки" (прослойки) между прокатом и средой, которая, перемещаясь вместе с прокатом в виде центрального потока, снижает эффективность обработки, ухудшает тепломассообменные процессы, приводит к повышению окалинообразования, увеличению неравнсмерности структуры и разбросу механических свойств проката.
Для эффективного разделения стержней частота пульсаций первой струи должна составлять 1-3 импульса/метр.
Уменьшение частоты пульсаций менее
1 импульса/1 м является нецелесообразным, так как в этом случае снижается эффективность разделения за счет более сильного гашения импульса, воздействующего на место контакта стержней. Кроме того, происходит снижение темпа охлаждения, так как выравниваются амплитуды пульсаций, взаим >действующих потоков, Увеличение частоты пульсаций более 3 импульсов/1 м приводит также к ухудшению разделения стержней и снижению темпа охлаждения.
Это происходит вследствие того, что свойства пульсирующей с такой частотой струи становятся равными свойствам обычной струи (не пульсирующей).
Кроме того, вследствие того, что слои потоков в рабочей камере не успевают взаимодействовать между собой в достаточной мере, интенсивность протекания тепломасСообменных процессов уменьшается, следствием чего является снижение темпа охлаждения, ухудшение
5 158 служебных характеристик, повьппенный расход охлаждающей среды.
На чертеже изображено взаимодейст вие потоков с охлаждаемыми иэделями. I
Пример. На непрерывном мелкосортном стане прокатывали арматурный периодический профиль и 14 из стали 5
5 сп по классу A„- Шс. Принудительное охлаждение готового проката от температуры конца прокатки, равной 10501100 С, проводили до среднемассовой температуры 600-650 С.
При прокатке профилей 1 в нитку часовая производительность стана и участка термического упрочнения составляет Р ч = 115 О т/ч при скорости прокатки Ч = 17 м/с.
При переходе на прокатку в две нитки (прокатка-разделением) скорость прокатки уменьшается до Ч =13,2 м/с, а часовая производительность возрастает на бР (— -- — 1) P ч=63 9 туч
2 Чг
Ф
При этом производительность участка термического упрочнения становится недостаточной. Весь прирост объема производства арматурных стержнее, достигнутый в результате повышения часовой производительности поставляется по классу А-П, ввиду того, что при охлаждении в существующих устройствах одновременно двух стержней наблюдается крайне неравномерное охлаждение, приводящее к разбросу механических свойств по длине стержня, Установка дополнительных ниток невозможна иэ-за недостаточной производительности насосных станций и отсутствия места.
Контроль качества обрабатываемых изделий осуществляли путем проведения механических образцов, отобранных от
"головной и "хвостовой части раскатов.
Результаты обработки проката по предлагаемому способу приведены в таблице.
Режимы обработки: 1 — известный, 2,4,7,10 — за пределами предлагаемых величин, 3, 5, 6, 8, 9, 11 — предлагаемые, 12 — базовый.
8781
В качестве базовой принята технология термического упрочнения арматурных периодических профилей,в потоке стана 250. Применительно к поверхностной обработке проката технологическая схема ее выглядит следующим образом.
Прокат после выхода иэ последней клети стана режут летучими ножницами на длину холодильника, а затем подают на участок термического упрочнения.
Трасса термического упрочнения для случая упрочнения арматурных профилей из стали 5 сп содержит 2 прямоточные форсунки с камерами охлаждения 5,5 мм.
Сравнительные механические испытания показали, что уровень служебных характеристик проката, изготовленного в соответствии с предлагаемым изобретением в 1, 1-1,3 раза вьппе.
Равномерное охлаждение в одной камере одновременно двух стержней поз» воляет повысить производительность участка ускоренного охлаждения без капиталовложений на строительство двух новых трасс охлаждения. Кроме того, расход охлаждающей жидкости не увеличивается, так как скорость прокатки снижается на 4,8 м/с. Уменьшение величины зерна позволяет получать прокат с более мелкодисперсной структурой, а следовательно, прокат имеет повышенную стойкость к циклическим нагруз"
KBM
Ф о р м у л а изобретения
Способ поверхностной обработки движущегося проката, включающий подачу плоских струй охлаждающей жидкости на прокат через движущийся вдоль него поток этой жидкости, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повьппения производительности путем обеспечения равномерного охлаждения двух движущихся рядом профилей проката, плоские струи охладителя подают в плоскости касания профилей под давлением", превышающим давление продольного потока охлаждающей жидкости на
0,5-1,3 МПа, а подачу первой по направлению движения проката струи осуществляют в пульсирующем режиме с частотой 1-3 импульсов на 1 м, 1588781
Результати обработки
Способ
1-II стервень
2-Я стервзиь
Gзз, 710а
t3, 7!Оа
° НПа
О, ° 10!а 1, 6,, 2 плояадь истин ного зерна х 10 ии
Иэеестннй 1
22,5
14, I
0,3
1,8
24 S
0,5
lS,0
21 ° О
3l >6 1,0
21,0 14>1
670-600
675
670 650 490-480
660 485
476-466
471
12,S
О ° 5
2,0
2l>5
Оредлагаеинй
630-590 440-420
2>0
610 430
680-600
640
460-420
440
28,3
0,4!
26,5 20 ° О
20,0
13,5
2f,0 13,0
31,6
485-475
480
680-660 470-460
2 О
670 465
680-610
675
0>5
2 ° О
20 ° 5
l3 5
12>5
21 ° 5 14,0
690-670 485-415
2 О
В 680 480
680-66О
670
490-470
480
2i4
42,4
0>9!
9,5 20,0 13 ° 2
680-670 485-475
2 О
В 675 480
680-660
670
490-480
i>3
2,8
51,0
460-520 ееб
3,0
6ЭО-600 440-420.
2 О
> 615 430
680-620
650
54,8
1,5
20,0
20>О
42,4
470-450
460
640-620 431-4 11
О 7
В 630 421
650-610
830
0,9
2,4
24 ° 5 17,3
18,5
12,0
12 ° 5
21,S
49 I -411
481
678-658 480-470
1 О
668 475
680-670
675
0,9
2 ° 4
42,4
22,0 13 ° О
485-465
475
685-665 485-475
3 О
В 675 480
685-675
680
2,4
0,9
42>4
21,5
13,0
625-565 430-400
5 О
605 413
620-600
610
433-393
26 0
41 Э
2,4
42,4
0,9
17,5
51,0
485-415
480
675-665 488-468
670 478
680-670
675
3,0
21,0 !3,0
13,5
1,3
2 ° 8
20,0
610-590 450-410
5 О
600 430
600-580
590
433-39Э
413
3 О
54 ° 8
23,0 18,5
22,0
16 ° 4
1,5
Ьазовнй
445-435
445
625-585 465-435
605 450
620-590
605
16,0
26,0
25,0 17,0
Ф
Разброс иеквинческик свойств по длине раската (числитель - значение характеристики ° головной и "ззостозой"
1 > частик раската, знаиеяатель - среднее значение).
Составитель Г.Максименко
Редактор М,Недолу7кенко Техред Л.Сердюкова Корректор Л>Бескид
Заказ 2517 Тира7к 517 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС4. Р
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб>з д. 4/5
П оизводственно-издательский комбинат Патент . г.укгород, ул. r p
11 1! л. Гага ина 101
Паралетрм обработки пре»
° мнение давлении подачи струй, давление ° камере окленденла
Относнтель- йбсолятное ное значе- давление локле дача струн
Скорость нстечеяия струя нэ сопла стонульций рвой рун>
630-590
61б
600-580
59б
440-400
420
430-370
400
2 плонад истин ного зерна к10 >о>
28>5 22,1
28,0 23,0
19,0, !Э ° 2
20,0 . 20,0
20,0 12,5
26,5 18,0
620-600
610
640-600
620
480-440
470-430
450
