CS216915B2 - Facility for piueing the cooling agent and cooled material - Google Patents

Description

Vynález se vztahuje na zařízení pro vedení chladicího prostředku a ochlazovaného materiálu při přerušovaném chlazení zejména drátu, jemné oceli a podobně, jehož vodicí prvky jsou . uspořádány soustředně kolem probíhajícího ochlazovaného materiálu, . opatřené vodícími částmi, chladicími otvory, případně pláštěm. Vynález přitom vychází ze stavu . techniky, který vyplývá z německého užitného vzoru 7 134 676 a amerického patentního spisu č. 1 211 277.

Trysky pro rychlé ochlazení válcovaného drátu, jimiž . se v dílčím úseku přivádí k materiálu chladicí médium, například voda, a v .dalším dílčím úseku se toto chladicí médium rychle odvádí, jsou . všeobecně známy a jsou označovány jako chladicí trubky. Rovněž je známo uspořádat několik chladicích trubek v řadě za sebou v chladicí trať, v níž se drát opakovaně v chladicích trubkách na povrchu rychle ochlazuje a v úsecích mezi chladicími trubkami se povrch opět ohřívá teplem, vystupujícím z jádra drátu.

Známé provedení chladicích trubek s tryskami pro rychlé ochlazení je však málo vhodné pro výrobu drátu zvláštní jakosti, u něhož .se . požaduje, aby jeho jádro . bylo tvořeno. jemně lamelárním perlitem a ' jeho povrchová vrstva stanovené tloušťky aby ' byla martenzitícká. Tyto známé chladicí trub2 ky umožňují. sice poměrně rychlý přívod chladicího média k povrchu drátu, . neumožňují však dostatečně rychlý odvod chladicího média od povrchu drátu. To je však · nutné pro. výrobu určitých druhů ocelí, zejména pro udržení. rovnoměrné kvality. Je totiž . nutno jednak dosáhnout v krátkém čase co .největších teplotních rozdílů mezi jádrem drátu a jeho povrchem, jednak v krátké době . vyrovnání teplot mezi jádrem a povrchem drátu tím, že teplo z. jádra . drátu. rychle pronikne na jeho. povrch.

Známé chladicí trubky nejsou pro dosažení těchto podmínek vhodné, protože . pro . dokonalé odstranění chladicího. média, je nutno vytvářet trati značně dlouhé a. při vysokých válcovacích rychlostech . dokonce . velmi dlouhé.

Taková .zařízení jsou známa například ' z amerického patentového spisu . č. 1 211 277 a německého užitného vzoru 7 134 · 676.

V obou případech je válcovaný materiál zakryt .dlouhými vodícími trubkami, takže . přívod chladicího prostředku ve velkém množství není možný. Chl-adicí prostředek se stříká na válcovaný materiál ·· v . nedostatečném množství úzkou tryskou na. konci. vodicí trubky. Chladicí prostředek · se odvádí nevelkým počtem malých otvorů na . konci chladicí .trubky, které kladou odtoku chladicího prostředku značný odpor, takže chladicí prostředek odtéká pomalu.

Rovněž vedení drátu v těchto chladicích trubkách je nedostačující. V otvorech nebo výřezech chladicích trubek se drát poměrně snadno zaklíní, takže vznikají provozní poruchy.

Další zařízení je známo z německého patentového spisu č. 557 455, v němž je válcovaný materiál veden a chlazen v chladicí skříni, opatřené několika prstencovými prvky ' na stírání vody. Aby byl válcovaný materiál dostatečně veden, jsou prstencové prvky na stírání vody uspořádány hustě za sebou, což znemožňuje chladit válcovaný materiál · v delším úseku. Tryskáním chladicího prostředku se nedosahuje stejnoměrného prudkého ochlazení celého povrchu válcovaného materiálu, což je nutné u jakostních ocelí. Rovněž není možno dosáhnout opětovného ohřátí povrchu drátu teplem z jádra, protože za každým stíracím prvkem se válcovaný materiál znovu chladí.

Úkolem vynálezu je vytvořit zařízení pro vedení chladicího prostředku a ochlazovaného materiálu při přerušovaném chlazení zejména drátu, jemné oceli a podobně, u něhož se chladicí prostředek přivádí nárazově na _ delší úsek válcovaného materiálu, načež se rychle odvádí, aby se dosáhlo rychle velkého teplotního rozdílu mezi povrchem a jádrem válcovaného materiálu, načež se povrch opět rychle ohřál teplem z jádra. Dále je účelem vynálezu vytvořit krátké chladicí tratě s dobrým vedením válcovaného materiálu bez otěru, aby se zajistil spolehlivý provoz.

Úloha je řešena vytvořením zařízení pro vedení chladicího prostředku a ochlazovaného materiálu při přerušovaném chlazení zejména drátu, jemné oceli a podobně, jehož vodicí prvky jsou uspořádány soustředně kolem probíhajícího ochlazovaného materiálu, opatřené vodicím! částmi, chladicími ¹ otvory, případně pláštěm, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje nejméně jednu dvojici úseků., složenou z prvního úseku pro přívod chladicí kapaliny a druhého úseku pro odvod ohřáté chladicí kapaliny, přičemž v druhém úseku mezi zaváděcí částí a vyváděcí částí je uspořádána soustava tyčí souměrně kolem podélné osy ochlazovaného materiálu, jejichž přední konce jsou upevněny v zaváděcí části na přední roztečné kružnici, jejíž průměr je větší, než průměr zadní roztečné kružnice, na níž jsou upevněny zadní konce tyčí ve vyváděcí části · a jež nejméně polovinou svého obvodu vyčnívají do vodícího kužele vyváděcí části, přičemž .obvodová vzdálenost mezi sousedními tyčemi je vždy menší, než průměr ochlazovaného· materiálu.

Pro· lepší vedení · ochlazovaného materiálu je podle · vynálezu průměr zadní roztečné kružnice roven, nebo je menší, než vstupní průměr vodícího kužele ve vyváděcí části.

Tyče jsou podle vynálezu buď kruhového průřezu, nebo pro lepší odvod ohřáté chladicí kapaliny jsou oválného průřezu, přičemž hlavní dlouhé osy oválných průřezů jsou orientovány směrem k podélné ose ochlazovaného materiálu.

Pro dosažení žádoucího náhlého· chladicího účinku je podle vynálezu první úsek pro přívod chladicí kapaliny opatřen zaváděcí částí, vyváděcí částí a soustavou tyčí, které jsou uspořádány stejně, jako ve druhém úseku pro odtok ohřáté chladicí kapaliny, přičemž jsou obklopeny rotačním pláštěm, nasazeným na zaváděcí část a vyváděcí část, vzhledem k nimž je utěsněn těsnicími kroužky.

Ještě účinnějšího ochlazování lze podle vynálezu dosáhnout tím, že první úsek pro přívod chladicí kapaliny je složen ze vstupní vložky, tryskového tělesa a výstupní vložky, jež jsou uspořádány za sebou na společné .ose, přičemž ve vstupní vložce je vytvořen náběžný kuželový prostor, zúžený ve směru pohybu ochlazovaného materiálu, v tryskovém tělese pak kuželový tryskový prostor, rozšířený ve směru pohybu ochlazovaného materiálu, obklopený přívodní prstencovou komorou a spojený s· ní soustavou vtokových otvorů a ve výstupní vložce je vytvořen výběhový kuželový prostor, zúžený ve směru pohybu ochlazovaného materiálu, přičemž délka výběhového kuželového prostoru je větší než délka kuželového tryskového prostoru.

Aby tlak chladicí kapaliny na výstupu z prvního. . úseku pro přívod chladicí kapaliny poklesl a chladicí kapalina odtékala vysokou rychlostí, je podle vynálezu výhodné vytvořit délku výběhového kuželového · prostoru nejméně jako jedenapůlnásobek délky kuželového tryskového prostoru.

Pro lepší proudění chladicí kapaliny jsou podle · vynálezu vtokové otvory opatřeny zaoblenými nebo sraženými hranami.

Zařízení· pro· vedení chladicího prostředku a ochlazovaného materiálu, vytvořené podle vynálezu, má početné výhody.

Mezi tyčemi v druhém úseku pro odvádění chladicí kapaliny je velký odtokový průřez, který umožňuje rychlé odvedení ohřáté chladicí kapaliny od povrchu ochlazovaného materiálu. Chladicí kapalina stálé teploa turbulence se přivádí ve velkém množství a v dostatečné délce na celý povrch ochlazovaného materiálu. Ochlazovaný materiál je spolehlivě veden při minimálním tření. Vodicí kužele vhodně usměrňují běh •ochlazovaného materiálu i při velikých rychlostech.

Obě provedení prvních úseků pro přívod chladicí kapaliny mají své výhody. U provedení s rotačním pláštěm je hlavní výhoda v tom, že oba úseky jsou vytvořeny v podstatě stejně, pouze první úsek je opatřen rotačním pláštěm. To je výrobně velmi výhodné. U provedení s kuželovým tryskovým prostorem je první úsek vytvořen odlišně než úsek druhý, ale jeho •ochlazovací úči5 nek je ještě vyšší, než u provedení s rotačním pláštěm.

V obou případech lze střídavým uspořádáním · prvního a druhého úseku vytvořit velmi krátké chladicí trati s vysokým účinkem. To přináší značné úspory na prostoru a nákladech. Další úspory na nákladech vznikají · tím, že provoz trati je spolehlivý, bez poruch.

Zařízení zajišťuje též dosažení vysoké a stabilní · kvality ochlazovaného materiálu, a to zejména při použití prvního úseku pro přívod chladicí kapaliny, opatřeného· . kuželovým tryskovým prostorem. Vytvořením kuželového· ·tryskového prostoru, · který obklopuje ochlazovaný materiál při přívodu chladicí kapaliny, jakož i uspořádáním vtokových otvorů se dosáhne intenzivního ostříknutí ochlazovaného materiálu chladicí kapalinou na velkém povrchu, přičemž vhodným dimenzováním výběhového kuželového prostoru lze dosáhnout volitelného průběhu tlaku, jež jednak umožňuje intenzívní chlazení, ale zároveň též pokles tlaku na výstupu z prvního úseku pro přívod · chladicí kapaliny, jímž se kapalinový film odtrhává od povrchu ochlazovaného materiálu a · tím se usnadňuje oddělování chladicí kapaliny od ochlazovaného materiálu ve druhém úseku pro odvod ohřáté chladicí kapaliny.

Příklady provedení zařízení pro vedení chladicího prostředku a ochlazovaného· materiálu, vytvořeného podle vynálezu jsou uvedeny · na připojených výkresech, kde · na •obr. 1 je znázorněn úsek pro odvod ohřáté chladicí kapaliny, zobrazený v podélném řezu, na obr. 2 řez rovinou A—A z obr. 1, na obr. 3 řez rovinou Β—-B z obr. 1, na obr. 4 řez rovinou A—A z o-br. 7, avšak pro provedení s oválným průřezem tyčí, na obr. 5 úsek pro přívod chladicí kapaliny, zobrazený v podélném řezu, na obr. 6 vzájemné spojení úseků · pro· přívod chladicí kapaliny a· pro odvod · ohřáté chladicí · kapaliny v částečném řezu, na obr. 7 jiné provedení úseku pro přívod chladicí kapaliny v podélném řezu a · na obr. 8 řez rovinou II—II z · obr. 7.

Zařízení pro vedení chladicího prostředku a · ochlazovaného materiálu je tvořeno nejméně · jednou dvojicí úseku, složenou z prvního úseku a pro přívod chladicí kapaliny 3 a druhého· úseku b pro odvod ohřáté chladicí kapaliny 3i, jak znázorněno na obr. 6.

Druhý úsek b pro odvod ohřáté chladicí kapaliny 3i, znázorněný na obr. 1 až 4, je tvořen vodicím zařízením 1.

V čele vodícího zařízení 1 je umístěna zaváděcí část 19 s výstupní tryskou 8, kolem níž je na přední roztečné · kružnici 7 uspořádán · libovolný počet tyčí 4. Tyče 4 jsou rozmístěny soustředně kolem podélné osy 2 vodícího zařízení 1 a sbíhají se směrem k vyváděcí · části 14, umístěné na opačném konci vodícího zařízení 1. Radiální vzdálenosttig. 9 mezi tyčemi 4 jsou největší na konci vý-BB stupni trysky 8, takže radiální vzdálenosti · 9 mezi předními konci 5 tyčí 4 vytvářejí. · · dostatečně velký volný prostor pro· rychlý · odtok ohřáté chladicí kapaliny 3i. Kruhový průřez 15 tyčí 4 tento rychlý odtok usnadňuje.

Ochlazovaný materiál 10 se ve vodicím zařízení 1 pohybuje ve . směru šipky 6.

Zadní konce 11 tyčí 4 jsou . zasazeny · · do vyváděcí části 14 na zadní roztečné kružnici 12, jejíž průměr je menší, než průměr přední roztečné kružnice 7 a je roven · největšímu průměru vodícího kužele · 13, který je vytvořen ve vyváděcí části 14. -Proto asi polovina průřezu zadních konců · 11 ' tyčí 4 zasahuje do · vodícího kužele 13, čímž se výrazně zlepšuje zavádění ochlazovaného materiálu 10 do vyváděcí části 14 a tudíž i jeho celkový průchod vodicím zařízením 1.

Pro· další zlepšení možností odtoku ohřáté chladicí kapaliny 3i je možno volit tyče 4 o oválném průřezu 16, jak znázorněno na obr. 4. Radiální vzdálenost 9 mezi tyčemi · 4 je tak možno zvětšit, aniž by se zhoršilo vedení ochlazovaného materiálu · 10. · Hlavní, dlouhé osy oválných průřezů 16' směřují · přitom k podélné ose 2 vodícího · zařízení · 1.

První úsek a pro· · přívod chladicí kapaliny 3, v provedení znázorněném na . obr. 5, . je tvořen popsaným již vodicím zařízením · 1, které je obklopeno rotačním pláštěm· 10. Na rotační plášť 18 je napojeno· přívodní potrubí 20, jež je výhodně poněkud skloněno tangenciálně, čímž se chladicí kapalina 3 dostane do rotace. Chladicí kapalina 3 proudí zezadu podél rotačního pláště 18 směrem k zaváděcí části 19, kde se obrací, proniká mezi tyčemi k ochlazovanému materiálu 10, který ochlazuje. Rychle se pohybující ochlazovaný materiál · 10 strhává chladicí kapalinu 3 s sebou, která centrálním otvorem ve vyváděcí části 14 proudí do dalšího úseku. Rotační plášť 18 je vzhledem k zaváděcí · části 19 a vyváděcí části ·· 14 utěsněn těsnicími kroužky · 21.

Zvláštní výrobně technická výhoda · . popsaného zařízení je v tom, že celá chladicí · trať, jakkoliv dlouhá, je složena z . jednotně · · vyrobených vodicích zařízení 1. - Při · použití jako. druhý úsek b pro odvod . ohřáté' · chladicí kapaliny 3i zůstává volné, · při použití · pro první úsek b pro přívod chladicí · . kapaliny 3 se uzavře do· rotačního . pláště · 18. Pro · upevnění na chladicí trať je vyváděcí · část ·. · 14 druhého úseku b - opatřena držákem ·· 17 - -a zaváděcí část 19 prvního úseku a dalším držákem 17i. Ohřátá chladicí kapalina . · 31, vyteklá z druhého úseku b pro odvod · Ohřáté chladicí · kapaliny 3i se v uzavřeném okruhu vrací vratným korytem · 22.

První úsek a pro přívod chladicí . kapaliny a druhý úsek b pro · odvod ohřáté chladicí kapaliny 31, není nutno používat - . pouze v · jejich vzájemném spojení. Každý · z nich je .· použitelný · odděleně jeden od druhého · ve . · spojení s jinými, případně · známými ·· prvky .a á zařízeními chladicích tratí. Tak například

216 druhý úsek b pro odvod Ohřáté chladicí kapaliny 3i je možno kombinovat s prvním úsekem a pro přívod chladicí kapaliny 3, který se liší od provedení dříve popsaného a znázorněného na obr, 5. Jedno takové odlišné provedení je znázorněno na obr, 7 a obr, 8,

V tomto příkladě provedení je první úsek a pro· přívod chladicí kapaliny 3 opatřen tryskovým tělesem 31 s přítokovým potrubím 32 pro chladicí kapalinu 3, Na tryskové těleso 31 jsou připojeny vstupní vložka 33 a výstupní vložka 34, Jeden konec vstupní vložky 33 je zasunut do tryskového tělesa 31 a spolu s ním vytváří přívodní prstencovou komoru 35, do níž ústí přítokové potrubí 32, Na začátku vstupní vložky 33 je vytvořen náběžný kuželový prostor 37, který se ve směru 36 pohybu ochlazovaného materiálu zužuje, Na jeho nejmenší průměr navazuje vstupní válcový prostor 38, který přechází v kuželový tryskový prostor 39, jež se ve směru 36 pohybu ochlazovaného materiálu rozšiřuje, V plášti kuželového tryskového prostoru 39 jsou vytvořeny rovnoměrně rozmístěné vtokové otvory 40, tvaru podélných štěrbin, jež spojují kuželový tryskový prostor 39 s přívodní prstencovou komorou 35,

Na největší průměr kuželového tryskového prostoru 39 navazuje opět svým největším průměrem výběhový kuželový prostor 41, vytvořený ve výstupní vložce 34, Výběhový kuželový prostor 41 se zužuje ve směru 36 pohybu ochlazovaného materiálu a na jeho nejužší konec navazuje výstupní válcový prostor 42, Na výstupní vložku 34 je nasazen nástavec 44, . v němž je vytvořen vodicí kanál 43, smáčený filmem chladicí kapaliny, pro vedení ochlazovaného ma915 teriálu 10, V nástavci 44 je vytvořen věnec otvorů 45 pro tyče 4 druhého úseku b pro odvod ohřáté chladicí kapaliny 3i, Nástavec plní ve znázorněném příkladě funkci zaváděcí části 19 z obr, 1,

Chladicí kapalina proudí tedy dvojkuželovým prostorem s kužely o společné velké základně, tvořený kuželovým tryskovým prostorem 39 a výběhovým kuželovým prostorem 41, přičemž v kuželovém tryskovém prostoru jsou vytvořeny vtokové otvory 40, Kuželový tryskový prostor 39 a výběhový kuželový prostor 41 jsou dimenzovány tak, že tlak chladicí kapaliny 3 v kuželovém tryskovém prostoru 39 u vstupního válcového prostoru 38 je vyšší, než tlak ve výběhovém kuželovém prostoru 41 a výstupního válcového prostoru 42, Toho se dosáhne tím, když délka výběhového kuželového prostoru 41 je nejméně jedenapůlnásobkem délky kuželového· tryskového prostoru 39,

Hrany vtokových otvorů 40 s přívodní prstencovou komorou 35 jsou buď zaobleny, nebo sraženy,

Dvojkuželový prostor, složený z kuželového tryskového· prostoru 39 a výběhového kuželového prostoru 41 je dostatečně velký, aby pojmul takové množství chladicí kapaliny 3, jež účinně ochladí povrch ochlazovaného materiálu 10, Chladicí účinek · je dále zvyšován tím, že vtokové otvory 40 směřují přitékající studenou chladicí kapalinu 3 přímo na povrch ochlazovaného· materiálu 10, Tím, že u vstupního válcového prostoru 39 je tlak chladicí kapaliny 3 vyšší než její tlak u výstupního· válcového prostoru 42, je ohřátá chladicí kapalina 31 vytlačována vodicím kanálem 43 do druhého úseku b pro odvod ohřáté chladicí kapaliny 31,

Claims (8)

1. PŘEDMĚT

   1, Zařízení pro vedení chladicího prostředku a ochlazovaného materiálu při přerušovaném chlazení, zejména drátu, jemné oceli a podobně, jehož vodicí prvky jsou uspořádány soustředně kolem probíhajícího ochlazovaného materiálu, opatřené vodícími částmi, chladicími otvory, popřípadě pláštěm, vyznačené tím, že obsahuje nejméně jednu dvojici úseků, složenou z prvního úseku (a) pro přívod chladicí kapaliny (3) a · druhého úseku (b) pro odvod ohřáté chladicí kapaliny (3i), přičemž v druhém úseku (b) mezi zaváděcí částí [19] a vyváděcí částí (14) je uspořádána soustava tyčí (4) souměrně kolem podélné osy (2) ochlazovaného materiálu . (10), jejichž přední konce (5) jsou upevněny v zaváděcí části (19) na přední roztečné kružnici (7), jejíž průměr je větší než průměr zadní roztečné kružnice (12), na níž jsou upevněny zadní konce (11) tyčí ve vyváděcí části (14) a jež nejméně polovinou svého obvodu vyčnívají do vodícího kužele (13) vyváděcí části (14), při- vynalezu čemž obvodová vzdálenost (9) mezi sousedními tyčemi (4) je vždy menší než průměr ochlazovaného materiálu (10),
2. 2, Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že průměr zadní roztečné kružnice (12) je roven nebo je menší, než vstupní průměr vodícího kužele (13) ve vyváděcí části,
3. 3, Zařízení podle bodů 1 a 2, vyznačené tím, že tyče (4) jsou kruhového· průřezu (15),
4. 4, Zařízení podle bodů 1 a 2, vyznačené tím, že tyče (4) jsou oválného průřezu (16), přičemž hlavní dlouhé osy oválných průřezů (16) jsou orientovány směrem k podélné ose (2) ochlazovaného materiálu (10),
5. 5, Zařízení podle bodů 1 až 4, vyznačené tím, že první úsek (a) pro přívod chladicí kapaliny (3) je opatřen zaváděcí částí (19), vyváděcí částí (14) a soustavou tyčí (4), které jsou uspořádány stejně jako ve druhém úseku (b) pro odtok ohřáté chladicí kapaliny (3i), přičemž jsou obklopeny rotačním pláštěm (18) nasazeným na zavádě- cí část (19) a vyváděcí část (14), vzhledem к nimž je utěsněn těsnicími kroužky (21).
6. 6. Zařízení podle bodů 1 až 4, vyznačené tím, že první úsek (a) pro přívod chladicí kapaliny (3) sestává ze vstupní vložky (33), tryskového tělesa (31) a výstupní vložky (34), jež jsou uspořádány 2a sebou na společné ose, přičemž ve vstupní vložce (33) je vytvořen náběžný kuželový prostor (37), zúžený ve směru (36) pohybu ochlazovaného materiálu, v tryskovém tělese (31) pak kuželový tryskový prostor (39), rozšířený ve směru (36) pohybu ochlazovaného materiálu, obklopený převodní prstencovou komorou (35) a spojený s ní soustavou vtoko vých otvorů (40.) a ve výstupní vložce (34) je vytvořen výběhový kuželový prostor (41), zúžený ve směru (36) pohybu ochlazovaného materiálu, přičemž délka (Li) výběhového kuželového prostoru (41) je větší než dél. ka (Lž) kuželového tryskového prostoru (39).
7. 7. Zařízení podle bodu 6, vyznačené tím, že délka (Li) výběhového kuželového prostoru (41) je nejméně jedenapůlnásobkem délky (L2) kuželového tryskového prostoru (39).
8. 8. Zařízení podle bodu 6, vyznačené tím, že vtokové otvory (40) jsou opatřeny zaoblenými nebo sraženými hranami.