способ охлаждения валков сортопрокатной клети

Формула изобретения

1. Способ охлаждения валков сортопрокатной клети, включающий подачу из форсунок на ручьи, образующие калибры, веерообразных взаимно перекрывающихся струй охлаждающей воды, отличающийся тем, что воду подают к форсункам с соплом истечения диаметром 5-9 мм под давлением 0,9-4,5 атм., охлаждение производят струями воды с углом раскрытия 50-70°, при этом расход воды, подаваемой на выпуски ручьев, в 1,5-3,2 раза превышает расход воды, подаваемой на среднюю часть калибров.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что охлаждающую воду на ручьи подают с выходной стороны клети.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что на входной стороне клети производят осушение ручьев струями сжатого воздуха.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано на сортопрокатных станах для охлаждения валков с калибрами.

Известен способ охлаждения прокатных валков в процессе прокатки, включающий подачу охлаждающей воды на поверхность валков со стороны выхода и входа металла в клеть, причем отношение максимальных и минимальных углов подачи охладителя на поверхность валка и раската устанавливают в диапазоне (1,4-3):1, длину зоны подачи охладителя устанавливают не более 5 длин дуги захвата на раскате и /2 на валке [1].

Недостаток известного способа охлаждения состоит в том, что при подаче охлаждающей воды на валок и полосу на входной стороне клети, в результате паровзрывного эффекта в очаге деформации происходит разрушение поверхности валка, стойкость валка снижается.

Известен также способ охлаждения валков при горячей прокатке, по которому охлаждающую воду на валок подают струями с выходной стороны клети. На входной стороне клети с валка удаляют остатки охлаждающей воды с помощью двух пластин, расположенных одна над другой [2].

Недостатки известного способа состоят в том, что охлаждение валка, на бочке которого выполнены ручьи, неэффективно. Кроме того, пластины на входной стороне клети не позволяют осушить поверхность валка. В результате этого снижается стойкость валков сортопрокатной клети.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому изобретения является способ охлаждения валков сортопрокатной клети, по которому на ручьи и бурты, образующие калибры, из форсунок (наконечников) подают веерообразные взаимно перекрывающиеся струи охлаждающей воды. Остальную часть бочки охлаждают в меньшей степени [3] - прототип.

Недостаток известного способа состоит в том, что в нем не обеспечивается эффективное охлаждение калибров и их последующее осушение, что приводит к снижению стойкости валков. В частности, наиболее подверженные износу выпуски (боковые стенки) ручья охлаждают менее интенсивно, чем среднюю часть калибров.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении стойкости валков.

Для решения поставленной технической задачи в известном способе охлаждения валков сортопрокатной клети, включающем подачу из форсунок на ручьи, образующие калибры, веерообразных взаимно перекрывающихся струй охлаждающей воды, согласно предложению воду подают к форсункам с соплом истечения диаметром 5-9 мм под давлением 0,9-4,5 атм., охлаждение производят струями воды с углом раскрытия 50-70°, при этом расход воды, подаваемой на выпуски ручьев, в 1,5-3,2 раза превышает расход воды, подаваемой на среднюю часть калибров. Кроме того, охлаждающую воду на ручьи подают с выходной стороны клети, а на входной стороне клети производят осушение ручьев струями сжатого воздуха.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в следующем.

Подача воды к форсункам с соплом истечения 5-9 мм под давлением 0,9-4,5 атм. и охлаждение ручьев веерообразными струями воды с углом раскрытия 50-70° обеспечивают наиболее интенсивный отбор тепла от ручьев. При этом подача на выпуски ручьев увеличенного в 1,5-3,2 раза количества воды позволяет понизить температуру наиболее нагруженных по температуре и работе сил трения участков. Это снижает скорость износа ручьев, делает его равномерным по контуру ручья. Подача охлаждающей воды на ручьи с выходной стороны клети позволяет отобрать от перегретой поверхности валка, вышедшей из очага деформации, больше тепла из-за более высокого температурного градиента и уменьшить теплопередачу в глубь валка. Последующее осушение ручьев струями сжатого воздуха на входной стороне клети исключит попадание воды в очаг деформации и образование в нем паровзрывного эффекта, который способствует разрушению поверхности ручья.

Экспериментально установлено, что если сопло истечения имеет диаметр менее 5 мм и воду подают под давлением ниже 0,9 атм., силы удара веерообразной струи об охлаждаемую поверхность ручья недостаточно для того, чтобы эффективно пробить паровую рубашку и отобрать тепло от валка. К тому же имеет место снижение расхода охлаждающей воды. Это ведет к перегреву валка и ускоренному термическому износу. Увеличение диаметра более 9 мм и давления выше 4,5 атм. приводит к перерасходу охлаждающей воды и переохлаждению прокатываемого профиля, что недопустимо.

Уменьшение угла раскрытия менее 50° снижает эффективность охлаждения и для покрытия водой всей охлаждаемой поверхности требует удаления форсунки от валка. При этом происходит потеря кинетической энергии струи, повышается температура валка и его износ. Увеличение угла раскрытия более 70° приводит к снижению равномерности охлаждения поверхности валка в центральной и периферийных частях веерообразной струи воды. Это снижает стойкость валка.

Если расход воды, подаваемой на выпуски ручья, превышает расход воды, подаваемой на среднюю часть калибра, менее чем в 1,5 раза, то имеет место повышенный износ выпусков. Если указанное соотношение расходов будет более 3,2, то это увеличит неравномерность износа калибра, т.к. его средняя часть будет изнашиваться более интенсивно. В результате снизится стойкость валка.

Примеры реализации способа

На валки первой клети проволочного стана 150 с открытым ящичным калибром, образованным ручьями трапециевидного сечения верхнего и нижнего валков, подают охлаждающую воду. Форсунки для подачи воды установлены на выходной стороне клети и имеют диаметр рабочего канала d=7 мм. Угол раскрытия струи форсунок составляет =60°.

При прокатке нагретой до температуры 1230°С заготовки квадратного сечения 100×100 мм из стали марки 45 в первой клети к валкам подают веерообразные взаимно перекрывающиеся струи охлаждающей воды. На каждый ручей охлаждающую воду подают из 5-ти форсунок: пара форсунок направлена на один из выпусков, одна форсунка - на среднюю часть калибра, еще одна пара форсунок - на другой выпуск. Благодаря этому расход воды, подаваемой на выпуски ручья, в N=2 раз превышает расход воды, подаваемой на среднюю часть калибра. Давление воды в коллекторе, в котором установлены все 5 форсунок, составляет Р=2,7 атм.

Для того чтобы осушить ручьи на валках перед их входом в контакт с прокатываемым металлом, на входной стороне клети ручьи обдувают сжатым воздухом из цеховой магистрали. Струи сжатого воздуха сдувают остатки влаги и позволяют устранить паровзрывной эффект в очаге деформации.

Благодаря охлаждению валков сортопрокатной клети по предложенным режимам их среднемассовая температура не поднимается выше t=70°C, износ валков уменьшается и улучшается его равномерность по контуру ручья. В результате удельный расход валков снижается до величины Q=0,76 кг на тонну проката.

Варианты реализации предложенного способа и показатели их эффективности приведены в таблице.

Из данных, представленных в таблице, следует, что при реализации предложенного способа охлаждения (варианты №2-4) достигается повышение стойкости валков с калибрами сортопрокатной клети, температура валков минимальна. В случаях запредельных значений заявленных параметров (варианты №1 и №5) стойкость валков снижается, косвенным показателем чего является более высокая температура валков. Также низкая стойкость валков при их более высокой температуре имеет место при реализации способа-прототипа (вариант 6).

Таблица Варианты реализации предложенного способа и их эффективность
№ п/п	D, мм	Р, атм	, град	N, раз	t, °С	Q, кг/т
1.	4	0,8	48	1,4	98	0,99
2.	5	0,9	50	1,5	75	0,79
3.	7	2,7	60	2,0	70	0,76
4.	9	4,5	70	3,2	72	0,78
5.	10	4,6	75	3,3	84	0,92
6.	нерегл.	3,0	нерегл.	N<1,0	120	1,1

Технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в том, что при регламентированном давлении, диаметре сопла истечения и угле раскрытия струи охлаждающей воды возрастает эффективность теплосъема с поверхности ручья. Увеличение расхода воды, подаваемой на выпуски ручья, в 1,5-3,2 раза при использовании всех предложенных параметрах охлаждения обеспечивает выравнивание износа валка по контуру ручья. Кроме того, подача охлаждающей воды на ручьи на выходной стороне клети и осушение ручьев сжатым воздухом на входной исключают появление паровзрывного эффекта в очаге деформации. Благодаря этому повышается стойкость валков с калибрами сортопрокатной клети.

Внедрение предложенного способа охлаждения позволит повысить рентабельность производства сортовых профилей проката на 5-7%.

Источники информации

1. Авт.свид. СССР №1227275, МПК В 21 В 27/10, 1986 г.

2. Заявка Японии №57-103718, МПК В 21 В 27/10, 1982 г.

3. Н.А.Будагьянц, В.Е.Карсский. Литые прокатные валки. М.: Металлургия, 1983 г., с.60-61 - прототип.