SU874760A1

SU874760A1 - Method of rolled stock cooling

Info

Publication number: SU874760A1
Application number: SU792829057A
Authority: SU
Inventors: Юрий Иванович Блинов; Владимир Антонович Усов; Ян Натанович Липкин; Александр Андреевич Фотов; Эрик Освальдович Нодев; Владимир Аркадьевич Алешин; Вадим Николаевич Кукарских; Геннадий Михайлович Шекунов; Владимир Иванович Карпов; Марат Федорович Столетний; Ефим Давыдович Клемперт; Римма Прохоровна Шмаленюк; Нина Кондратьевна Барац
Original assignee: Уральский научно-исследовательский институт трубной промышленности; Первоуральский новотрубный завод
Priority date: 1979-10-11
Filing date: 1979-10-11
Publication date: 1981-10-23

Description

(54) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ПРОКАТА(54) ROLLING COOLING METHOD

Изобретение относитс к термической обработке металлов и может быть использован при термообработке различного проката, в частности труб. Регулирование скорости охлаждени очень существенно дл получени строго определенно структуры металла при охлаждении изделий из нержавеющей и специальных сталей. Дл повышени качества термообработки (охлаждени ) к охлаждаемой поверхности на различных по интенсивности режимах очень важно подавать охладитель оптимального дисперсионного состава. Кроме того, необходимо искшочить попадание струй воды на охлаждаемуго поверхность, так как может вызвать возникновение термических напр жший и трещин в поверхностном слое металла. Известен способ охлаждени проката путем охлазедени проката водо-воздущной смесыо, подаваемой из кольцевой шели, причем скорос охлаждени регулируетс за счет изменени ширины кольцевой щели выходного сечени сопла. Данный способ позвол ет примен ть дл охлаждени как водо-воздушную смесь, так и воздзх или воду в Отдельности 1 . К недостаткам способа относ тс трудность оперативного регулировани интенсивности охлаждени по длине термообрабатываемой трубы , так как раз требуетс механически измен ть ширину щели выходного сечени сопла, а также трудность поддерживани необходимого состава смеси в процессе регулировани интенсивности охлаждени из-за того, что на различных по интенсивности режимах охлаждени необходимо поддерживать определенное соотношение параметров истечени воды и воздуха. Известен способ охлаждени , при котором охлаждение ведут разнотипными по интенсивности спрейерами (водо-воздушными и вод ными ). Интенсивность охлаждени регулируют подбором количества включаемых в работу спрейеров разного типа. 2. Однако зтот способ не позвол ет, термообрабатывать (охлаждать) стали, склойные к глубокой поверхностной закалке, ак как не исключает попадание crpyli воды на охлаждаемую поверхность. Известен способ охлаждени , в которам охлаждение проката осуществл ют путем распылени охладител потоком сжатого газа, направле1шого под углом к охладителю и охлаждаемой поверхности. Интенсивность регулируют изменением ,попере шого сечени вод ного и воздушного сопел 13).. Недостатки способа состо т в том, что затруднено оперативное регулирование интенсивности охлаждейи , так как необходимо оперативно в процессе обработки измен ть ширину щели, кооме того, трудно создать однородную водо-воздущную смесь из-за смещени потоков воды и воздуха, приход щего непосредственно на охлаждаемой поверхности. При этом имеетс зона,, где охлаждение производитс только водой. Цель гообретени - упрощение регулировани интенсивности и повыщение kanecTBa охлаждени . Постав Лиша цель достигаетс тем,, что в способе охлаждени проката,-включающем распыление охладител струей сжатого газа, направленного под углом к охладителю и ох- лаждаемой поверхности, охладитель распыл ют нескол1ькими изолированными друг di друга стру ми сжатого газа,скорости истечени которых измен ют относительно друг друга по гармоничес кому закону. Предлагаемый способ реализуетс с помощью устройства, показанного на чертеже. Через коллектор 1 и сопло 2,например 1 мм, i подвод т охладитель, например воду, давлением 2,5 - 6 ати, которую распыл ют изолированны ми друг от друга стру ми распылител , например сжатого воздуха, давлением 2-6 ати, который подают через сопла 3-6 с- площадью выход ного отверсти , например, по 30 мм каждое. Сопла 3-6 наклонены под углом 55-60 к оси сопла 2. Количество сопел jyji подачи распылител может быть от 2 до 8 (в данном случае их четыре). Интенсивность охлаждени регулируют путе изменени угла подачи факела водо-воздупшой струи к охлаждаемой поверхности, дл чего измен ют скорости истечейи распыливающих струй. ,. Предлагаемый способ охлаждени был опро бован при термообработке мм со стенкой 5 мм из стали ШХ-15. Охлаждение проводили четырьм форсункам равномерно расположенными вокрзт термообр батываемой трубы в одной плоскости (перпендикул рной оси движени проката). Форсунки расположены вокруг трубы в диаметрально , противоположных точках. 8 В предлагаемом устройстве скорость истеени струй измен ли за счет изменени давлеи распылител в соплах 3-6. Распылитель к оплам 3-6 подавалс от одного источника жатого распылител через регулирующее устойство , установленное на ответвлении труборовода к каждому соплу. В качестве регулиующего устройства использовали обычное золотниковое устройство, которое перепускало жатый распылитель в нужном количестве к соответствующему соплу. Было проверено 4 варианта охлаждени . По первому варианту давление воды в коллекторе 1 устанавливаютравным 4,5 ати. Давление воздуха в соплах 3 и 4 измен ют от 1.5 до 4 ати, а в соплах 5 и 6 от 4 до 1,5 ати с периодичностью 2 раза в секунду, причем, когда давление воздуха в соплах 3 и 4 минимальное и равно 1,5 ати в соплах 5 и 6 давление максимально и равно 4 ати. В результате зтого струи колеблютс в плоскости расположени форсз ок с частотой два колебани в сек. По второму варианту парти труб охлаждаетс неподвижными стру ми, дл чего давление воздуха в соплах 3-6 поддерживают посто нным равным 4 ати, а давление воды в коллекторе 1 равным 4,5 ати. По третьему варианту парти труб охлажйаетс при поддержании следующих параметров среды в соплах 2-6. Давление воды в соплах 2-4,5 ати. Давление сжатого воздуха в соплах 3 и 4 в течение 2 с , равным 4 ати, а в соплах 5- и 6 - 1,5 ати, затем давле::ие в срплах. 3,4 -3с равно 2 ати, а в соплах 5 и 6 - 3,5 ати. и далее следующим образом: Обща продолжительность охлаждени составл ет 19 с. По четвертому варианту парти труб охлаждаетс согласно известному способу. Давление воздуха и воды поддерживаетс равным 4,5 ати. В процессе испытаний определ ли качество охлаждени труб по равномерности распределени температур на поверхности трубы и 5 точках по периметру и в 7 точках по длине трубы. В таблице представлены сравнительные результаты качества охлаждени труб по предлагаемому и известному способам5 . 8747606The invention relates to heat treatment of metals and can be used in the heat treatment of various rolled products, in particular pipes. Regulation of the cooling rate is very important for obtaining a strictly defined metal structure when cooling stainless and special steel products. To improve the quality of heat treatment (cooling) to the cooled surface in various intensity modes, it is very important to supply a cooler of optimal dispersion composition. In addition, it is necessary to prevent water jets from getting onto the cooling surface, since they can cause thermal stresses and cracks in the surface layer of the metal. There is a known method for cooling rolled products by cooling the rolled products of the air-air mixture supplied from the annular neck, the cooling rate being regulated by changing the width of the annular gap of the nozzle exit section. This method makes it possible to use for cooling both an air / water mixture, and air or Separately 1 water. The disadvantages of the method include the difficulty of quickly adjusting the intensity of cooling along the length of the heat-treating pipe, since it requires mechanically changing the width of the slit of the exit section of the nozzle, as well as the difficulty of maintaining the required composition of the mixture during the adjustment of the cooling intensity. cooling modes, it is necessary to maintain a certain ratio of the parameters of the outflow of water and air. There is a known cooling method in which cooling is carried out by sprayers of different types in intensity (air-to-water and water). The intensity of cooling is controlled by adjusting the number of different types of sprayers that are included in the operation. 2. However, this method does not allow the thermal treatment (cooling) of steel, which is laminated to deep surface hardening, as it does not exclude the ingress of crpyli water onto the cooled surface. A known cooling method in which the cooling of the car is carried out by spraying the cooler with a stream of compressed gas directed at an angle to the cooler and a cooled surface. The intensity is controlled by changing the cross section of the water and air nozzles 13) .. The disadvantages of the method are that it is difficult to quickly control the cooling intensity, since it is necessary to quickly change the width of the slit, which is difficult to create air mixture due to the displacement of water and air coming directly on the cooled surface. In this case, there is a zone where the cooling is carried out only with water. The goal of the invention is to simplify the regulation of the intensity and increase the cooling kanecTBa. Postav Lisha goal is achieved by the fact that in the method of cooling rolled products, including the spraying of the cooler with a jet of compressed gas directed at an angle to the cooler and the cooled surface, the cooler is sprayed with several insulated di- ries of compressed gas, the outflow rates of which change relative to each other by harmonious law. The proposed method is implemented using the device shown in the drawing. Through the collector 1 and the nozzle 2, for example 1 mm, i a coolant, for example water, of a pressure of 2.5-6 atms, which is sprayed by isolated spray jets, for example compressed air, of pressure 2-6 atm, which fed through nozzles 3-6 with a surface of the outlet, for example, 30 mm each. The nozzles 3-6 are inclined at an angle of 55-60 to the axis of the nozzle 2. The number of nozzles jyji of the sprayer feed can be from 2 to 8 (in this case there are four of them). The cooling intensity is controlled by varying the feed angle of the plume of the air jet to the cooled surface, for which the speeds of the spraying of the spray jets are changed. , The proposed cooling method was tested by heat treatment of mm with a wall of 5 mm made of steel SH-15. Cooling was carried out by four nozzles with uniformly located rounds of the heat treated pipe in one plane (perpendicular to the movement axis of the rolled metal). The nozzles are located around the pipe in diametrically opposite points. 8 In the proposed device, the flow rate of the jets was varied by changing the pressure of the sprayer in the nozzles 3-6. The atomizer to oplam 3-6 was supplied from one source of the compressed atomizer through a regulating device mounted on the branch pipe of the pipelayer to each nozzle. As a regulating device, a conventional spool device was used, which by-pass the compressed atomizer in the required quantity to the corresponding nozzle. Four cooling options were tested. In the first embodiment, the water pressure in the collector 1 is set equal to 4.5 MPa. The air pressure in the nozzles 3 and 4 varies from 1.5 to 4 MPa, and in the nozzles 5 and 6 from 4 to 1.5 MPa with a frequency of 2 times per second, and when the air pressure in the nozzles 3 and 4 is minimal and equal to 1, 5 MPa in the nozzles 5 and 6, the pressure is maximum and equal to 4 MPa. As a result, the jet oscillates in the plane of the location of the forcing force with a frequency of two oscillations per second. In the second variant, the pipe batch is cooled with fixed streams, for which purpose the air pressure in the nozzles 3-6 is kept constant at 4 bar and the water pressure in the collector 1 is equal to 4.5 bar. In the third embodiment, the pipe batch is cooled while maintaining the following environmental parameters in nozzles 2-6. The water pressure in the nozzles is 2-4.5 atm. The pressure of compressed air in the nozzles 3 and 4 for 2 s, equal to 4 ati, and in the nozzles 5 - and 6 - 1.5 ati, then pressure in slug. 3.4 -3c is 2 MPa, and in the nozzles 5 and 6 - 3.5 MPa. and further as follows: The total cooling time is 19 s. In the fourth embodiment, the pipe batch is cooled according to a known method. Air and water pressure is maintained at 4.5 ati. During the tests, the quality of cooling of the pipes was determined from the uniform distribution of temperatures on the surface of the pipe and 5 points along the perimeter and at 7 points along the length of the pipe. The table presents the comparative results of the quality of cooling pipes according to the proposed and known methods5. 8747606

Сравнительные результата качества охлаждени труб по предлагаемому способу и прототипуComparative results of the quality of cooling pipes for the proposed method and prototype

Температура, СTemperature, C

Поверхности трубы периметру в п ти точкахPerimeter pipe surface at five points

1 one

22

33

4four

5five

По длине трубы семи точкахThe length of the pipe seven points

1one

22

33

4four

5five

66

7 Из таблицы видно, что охлаждение проката по варианту 1, где охладитель распыливаетс несколькими изолированными друг от друга стру ми, скорости истечени которых измен ют с относительно друг друга по гармоническому закону, повьшгает качество охлаждени . В этом случае наблюдаетс минимальный перепад температур по длине трубы и по периметру , не превьппающий 5-7 . По второму варианту, когда струи еподвиж ны, перепад температур по периметру составл ет 35-40, а по третьему варианту, когда скорость истечени струй измен етс по негерметическому закону, перепад температур по длине 30-35.. По известному способу перепад температур 45-50 , причем имеетс зона, где охлаждение производитс только воаой, что нежелательно дл получени качественной структуры. Поэтому при охлаждшии труб до определен ной температуры необходимо оперативно регулировать интенсивность (скорость) охлаждени В случае применени гармонического закона колебаний струй По охлаждаемой прверхности , получаетс , что факел водо-воздушной емеси с одинаковой скоростью будет перемещатьс по охлаждаемой поверхности с одной скоростью и.равномерно охлаждать прокат.7 From the table it can be seen that the cooling of the rolled stock according to option 1, where the cooler is sprayed by several isolated jets, the flow rates of which vary harmonically with respect to each other, increases the cooling quality. In this case, there is a minimum temperature difference along the length of the pipe and around the perimeter, not exceeding 5-7. In the second variant, when the jets are displaced, the temperature difference around the perimeter is 35-40, and in the third variant, when the flow rate of the jets changes according to a non-hermetic law, the temperature difference along the length is 30-35. 50, and there is a zone where cooling is carried out only with wool, which is undesirable for obtaining a high-quality structure. Therefore, when the pipes are cooled to a certain temperature, it is necessary to quickly adjust the intensity (speed) of cooling. If the harmonic law of jets oscillations is applied. By the cooled surface, it turns out that the water-to-air mixture torch will move along the cooled surface at the same speed and uniformly cool. hire

Предлагаемый способ The proposed method

Известный 1 вариант I 2 вариант I 3 вариантKnown 1 option I 2 option I 3 option

670 670

660 660

620 630 635 670 660 670 640 635 650 630 650 640 650 В случае применени негармонического закона изменени скорости истечени струп относительно друг друга, скорость перемещени факела водо-аоздушной смеси по охлаждаемой поверхности различна и, следовательно, различна скорость охлаждени по длине термообрабатываемого издели . Этот вариант вл етс преимущественным при термообработке труб перемеиното по длине поперечного сечени или дл получени труб с различной закаленной (термообработанной) структурой по длине. Предлагаемый способ позвол ет упростить регулирование интенсивностью охлаждени путем исключеии движущихс частей и механизмов , повысить качество охла здени за счет повьпиеии равномерности охлажд ш , и, как следствие, сшфатить врем последующей термообработки в раза, что в конечном счете .позвол ет уменьщить потери металла на угар и обтрчку. В насто щее врем ведетс подготовка к внедрению предлагаемого изобретени на ПНТЗ при термообработке труб из стали ШХ15. Ожидаемый экономический эффект составит около 500 тыс. рублей в год за счет увеличени процускной способности камерных печей в 1,5-2 раза и экбномии металла 3d счет снижени потерь на угар и последую1щгю обточку620 630 635 670 660 670 640 635 650 630 650 640 650 In the case of the non-harmonic law of variation of the outflow of scabs relative to each other, the speed of movement of the water-air mixture plume on the cooled surface is different and, consequently, the cooling rate varies along the length of the heat-treated product. This option is advantageous for heat treatment of pipes along the length of the cross section or for obtaining pipes with different hardened (heat treated) structure in length. The proposed method makes it possible to simplify the regulation of cooling intensity by eliminating moving parts and mechanisms, to improve the quality of cooling due to the uniformity of cooling, and, as a result, to reduce the time of subsequent heat treatment in times, which ultimately reduces metal loss by burning and skipping. Currently, preparations are underway for the implementation of the proposed invention at PNTZ during the heat treatment of pipes made of ShKh15 steel. The expected economic effect will be about 500 thousand rubles a year due to an increase in the flow rate of the chamber furnaces by 1.5–2 times and the metal ekhnbomiya 3d due to the reduction of losses on burning and subsequent turning.

дп сн ти о6езу1лероженного поверхностного сло .dn remove o6-e-altered surface layer.

Claims

1. The method of rolling coolant, including spraying the chiller with a jet of compressed gas directed at an angle to the chiller AND the surface to be cooled, differs ii (in order to simplify the intensity control and improve the cooling quality, the chiller is sprayed with several insulated from each other mi compressed

gas whose flow rates vary relative to each other.

2. A method according to claim I, characterized in that the flow rates of the jets of compressed gas vary relative to each other according to harmonic law.

Information sources,,

taken into account in the examination

1. USSR author's certificate tf 282379 ,. C 21 D 1/02, 1968.

2. US patent number 4065252, cl. 432-77, 1977.

3. Author's certificate of the USSR M 279674, cl. C 21 O 1/02, 1% 9.

Type A