58628 KI. 18 c, 9/08 Opublikowano: 31.X.1969 MKP C 21 d 'Sjos UKD621.785 : 621-46 Wspóltwórcy wynalazku: mgr inz. Mieczyslaw Gruszka, mgr inz. Jerzy Janicki Wlasciciel patentu: Biuro Projektów Przemyslu Hutniczego „Biprohut", Gliwice (Polska) Urzadzenie do zanurzeniowego chlodzenia rur przy hartowaniu i przesycaniu Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do za¬ nurzeniowego chlodzenia rur przy hartowaniu i przesycaniu w dowolnym cieklym osrodku, do którego wprowadza sie rury ukosnie, nadajac im ruch obrotowy jeszcze przed zetknieciem sie ze zwierciadlem cieczy chlodzacej.Czynnikiem sprawiajacym duze trudnosci przy. hartowaniu dlugich przedmiotów jest unikniecie deformacji, których powodem jest niedostateczna równomiernosc chlodzenia. Szczególnie jaskrawie wystepuje to przy hartowaniu dlugich gruboscien- nych rur oraz rur ze speczonymi koncami.Pionowe zanurzenie, dajace na ogól dobre wy¬ niki przy hartowaniu dlugich przedmiotów, to zna¬ czy dajace male deformacje, nie jest w zasadzie stosowane dla rur, gdyz wyposazenie takich har¬ towni jest kosztowne ze wzgledu na glebokie zbior¬ niki hartownicze, wysoka hale i potrzebe stosowa¬ nia specjalnych suwnic hartowniczych, co jest dro¬ gie w eksploatacji i malo wydajne. Hartowanie i przesycanie rur odbywa sie wiec na ogól w po¬ zycji poziomej.Z praktyki i literatury technicznej znane jest chlodzenie rur w tej pozycji, przy czym rury za¬ nurza sie nieobrotowo w intensywnie mieszanym osrodku chlodzacym, lub po zanurzeniu w czyn¬ niku chlodzacym nadaje sie rurom ruch obrotowy, albo rury w ciagu produkcyjnym chlodzi sie na¬ tryskowo, ewentualnie wprowadza sie poziomo ru¬ ry do kapieli chlodzacej z obrotem i równoczes- 2 nym wtryskiem czynnika do wnetrza rury. Chlo¬ dzenie odbywa sie przy oscylacyjnym ruchu rur w plaszczyznie pionowej, lub w odmianie urza¬ dzenia — przy oscylowaniu zwierciadla cieczy 5 chlodzacej.Zasadnicza wada wymienionych wyzej dwóch pierwszych metod jest brak ruchu obrotowego ru¬ ry w chwili jej zanurzania i utrudnione chlodze¬ nie od wewnatrz, co moze powodowac znaczne de- io formacje rury i nierównomiernosc struktury ma¬ terialu w przekroju poprzecznym. Metoda trzecia dla rur o grubosci scianki powyzej 15 mm i dla rur ze speczonymi koncami nie daje wymaganych efektów, ze wzgledu na niezbyt intensywne i tylko 15 zewnetrzne chlodzenie. Metoda czwarta nie wyka¬ zuje w zasadzie powyzszych wad ale nie gwaran¬ tuje jednak zupelnej równomiernosci chlodzenia rury z zewnatrz i od wewnatrz w chwili zanurza¬ nia, gdyz chlodzenie zewnetrznej powierzchni be- 20 dzie zapoczatkowane w kierunku pionowym, a we¬ wnetrznej — wzdluznie. Oscylacyjny ruch piono¬ wy pomostów z chlodzonymi rurami moze wywo¬ lywac falowanie zwierciadla cieczy chlodzacej i za- chlapywanie goracej rury wyczekujacej na zanu- 25 rzenie, co nastepuje dopiero w momencie zejscia sasiedniego pomostu do dolnego polozenia. Moze to równiez sprzyjac pewnej nierównomiernosci chlodzenia. Manipulacje przy podawaniu rur na zespoly obracajace i przetrzymywanie ich w tym 30 polozeniu do momentu zejscia sasiedniej rury w 5862858628 dolne polozenie, lub do momentu przepompowania cieczy z sasiedniej komory, nasuwaja pewne za¬ strzezenia odnosnie niepotrzebnych strat cieplnych i spadku temperatury rury. Brak tutaj równiez mo¬ zliwosci regulacji predkosci obrotu i przesuwu oraz temperatury czynnika chlodzacego, co nasu¬ wa wniosek, ze urzadzenie w konkretnym wyko¬ naniu moze miec zastosowanie w odniesieniu do dosc waskiego asortymentu rur, zarówno pod wzgledem wielkosci przekroju jak i rodzaju ma¬ terialu.Celem wynalazku jest usuniecie mankamentów zwiazanych z poziomym chlodzeniem rur a wiec nierównomiernosci chlodzenia i zwiazanych z tym drogich inwestycji.Cel ten zostal osiagniety przez to, ze zastosowano skosne zanurzanie rur w osrodku chlodzacym z uwzglednieniem ruchu obrotowego juz w chwili zanurzenia, oraz przez zastosowanie mieszadel i wtrysku cieczy do wnetrza rury.Przedmiot wynalazku w przykladowym rozwia¬ zaniu przedstawiono na rysunku na którym fig. 1 obrazuje schematycznie widok z góry na urzadze¬ nie, fig. 2. — przekrój urzadzenia wzdluz linii A— A zaznaczonej na fig. 1., fig. 3. — przekrój wzdluz linii B—B zamoczonej na fig. 2, a fig. 4 — szczegól „a" napedu — zestawu obrotu rur zaznaczony na fig. 3.W podanym przykladowo rozwiazaniu urzadze¬ nie sklada sie z czterech zespolów: zespolu poda¬ jacego rury, maszyny hartowniczej, zespolu odbie¬ rajacego rury, wanny hartowniczej z instalacja za¬ silajaca i jest przystosowane do pracy w ciagu produkcyjnym, w którym gorace rury z pieca grzewczego sa transportowane samotokiem z me¬ chanizmem wyrzucajacym i z urzadzeniem do har¬ towania. Podajacy rury zespól 1, do maszyny har¬ towniczej, stanowi belka 2 z poprzecznymi zebra¬ mi 3 i 4. Zestaw belki 2 i zeber 3 oraz 4 w prze¬ kroju poprzecznym posiada pochylenie w kierun¬ ku maszyny hartowniczej. Belka 2 jest z jednej strony zamocowana na przegubie stalym 5, z dru¬ giej jest zwiazana z silownikiem hydraulicznym 6 umozliwiajacym jej odchylanie od polozenia pozio¬ mego. W belce 2 miesci sie zespól dzwigni 7 sprze¬ zonych wspólnym walem 8 napedzanym silowni¬ kiem hydraulicznym 9, wywolujacym ruch obroto¬ wy dzwigni 7 w kierunku maszyny hartowniczej z polozenia pionowego w styczne do pochylenia belki 2, lub ruch powrotny. Dzwignie 7 stanowia zarazem przedluzenie zeber 3 siegajace mniej wie¬ cej do srodka zestawu obrotu rur 28. Maszyna har¬ townicza 10 jest ustawiona ukosnie, pod katem po¬ chylenia rury 39 zanurzanej w kapieli chlodzacej.Glówne zespoly maszyny to konstrukcja nosna 11, mechanizm przesuwu 12 rur i mechanizm obrotu 13 rur. Silnik elektryczny 14 mechanizmu przesu¬ wu rur poprzez przekladnie 15 napedza wal 16 na przyklad z czterema kolami lancuchowymi 17 obra¬ cajacymi lancuchy nosne 18 prowadzone w pro¬ wadnicach 19. Lancuchy sa napinane zespolem kól napinajacych 20. Mechanizm obrotu rur jest rów¬ niez napedzany silnikiem elektrycznym 21, który przez przekladnie zebata 22 napedza kolo lancucho¬ we 23, lancuch obrotu 24 rur i kolo lancuchowe 25. 10 15 20 25 30 85 40 45 50 55 60 Lancuch 24 z pomoca kól lancuchowych 26 i odchy¬ lajacych 27 napedza zestawy obrotu 28 rur moco¬ wane w równych odstepach na lancuchach nosnych 18. Kazde kolo lancuchowfe 26 napedza za posrednic¬ twem trzech kól zebatych 29 dwa waly 30 z rol¬ kami 31 i mieszadlami 32. W tym ukladzie, waly 30 posiadaja zgodne obroty umozliwiajace prawi¬ dlowy obrót rury 39 bez poslizgu. Zespól 33 od¬ bierajacy rury z maszyny hartowniczej posiada bu¬ dowe podobna do zespolu 1 podajacego rury. Oba te zespoly sa zasilane wspólnym ukladem hydraulicz¬ nym." Wanna hartownicza 34 jest wyposazona w bocz¬ ne prowadnice 35 rur, czolowa prowadnice 36 rur, przelew 37 na calym obwodzie wanny, oraz dwie instalacje zasilajace. Instalacja zasilania swiezym czynnikiem chlodzacym jest wyposazona w termo¬ stat. Instalacja wtrysku jest wyposazona w dysze 38, lub wieksza ilosc dysz i pobiera czynnik o wy¬ maganej temperaturze z wanny hartowniczej.Dzialanie urzadzenia w przykladowo podanym rozwiazaniu jest nastepujace: goraca rura 39 wy¬ rzucona przez samotok z pieca grzewczego zatrzy¬ muje sie na zestawie dzwigni 7 zespolu podajace¬ go 1. Powoduje to odchylenie zespolu podajacego 1 do polozenia ukosnego, odpowiadajacego pochyle¬ niu maszyny hartowniczej 10 potem nastepuje obrót zespolu dzwigni 7, umozliwiajacy wtoczenie sie rury 39 na zestaw obrotu 28 rur. Rura 39 za¬ czyna sie obracac a równoczesnie nastepuje uru¬ chomienie mechanizmu przesuwu 12 i rura zanu¬ rza sie ukosnie w kapieli chlodzacej, zatrzymujac sie w osi dyszy 38 przez która nastepuje wtrysk czynnika do wnetrza rury, a nastepny zestaw obrotu 28 rur ustawia sie przed zespolem 1 poda¬ jacym rury. Mieszadla 32 wywoluja intensywna wymiane czynnika w sasiedztwie rury. W tym cza¬ sie, zestaw dzwigni 7 podnosi sie do polozenia pio¬ nowego, po czym zespól 1 wraca do polozenia po¬ ziomego.Wyrzucanie dalszych rur przez samotok powo¬ duje powtarzanie powyzszego cyklu. Rury za dysza wtrysku 38 przestaja sie obracac, gdyz wytaczaja sie z zestawu obrotu 28 rur i sa przez nastepny ze¬ staw 28 transportowane skokami (z kazdym cy¬ klem) do góry po prowadnicach bocznych 35. Pro¬ wadnica czolowa 36 ogranicza ewentualne przesu¬ niecia poosiowe rur. Gdy pierwsza rura wynurzy sie z wanny hartowniczej 34, pozostaje przez okres jednego cyklu nad kapiela chlodzaca. Przy na¬ stepnym cyklu rura ta wtacza sie na ustawiony ukosnie zespól 33, co powoduje jego obrót do po¬ lozenia poziomego, opuszczenie zestawu dzwigni i wtoczenie rury do samotoku odbierajacego.Dzwignie wracaja do polozenia pionowego, po czym zespól 33 ustawia sie ponownie ukosnie. Od tego momentu wystepuje juz pelny cykl podawania, chlodzenia, osuszania i odbierania rur.Urzadzenie niniejsze moze byc calkowicie zauto¬ matyzowane. Pierwszy impuls, sterowniczy w cyklu daje wówczas wpadajaca rura, naciskajac np. przelacznik przy przetaczaniu sie po zespole 1 po¬ dajacym rury. Dalsze impulsy uzyskuje sie w po¬ dobny sposób w momencie konczenia ruchu dane¬ go zespolu czy zestawu. Przy konczeniu produk-58628 cji, pierwszy impuls cyklu od podawanej rury mo¬ zna zastapic impulsem na przyklad recznym. Me¬ chanizm obrotu rur pracuje stale, natomiast me¬ chanizm przesuwu rur — okresowo. Obrót rur jest realizowany za posrednictwem lancucha zamknie¬ tego 24, powiazanego kinematycznie z przesuwem rur. Dla utrzymania wiec stalych obrotów rury, w okresie jej przesuwania nastepuje odpowiednia i samoczynna zmiana obrotów silnika 21 mecha¬ nizmu obrotu rur. Dla zakresu produkcyjnego rur, gdzie wystarczy jedna lub dwie predkosci przesu¬ wu i obrotu przewiduje sie zastosowanie silników pradu zmiennego; jedno- lub dwubiegowego dla mechanizmu przesuwu rur, odpowiednio — dwu- lub czterobiegowego (dla mechanizmu obrotu rury dla utrzymania stalych obrotów rury).Przy bardziej zróznicowanej produkcji przewi¬ duje sie silniki pradu zmiennego lub stalego, w ukladzie elektrycznym pozwalajacym na zmiane predkosci przesuwu i obrotu w szerokim zakresie.Warunek prawidlowosci procesu technologicznego wymagajacy równomiernego chlodzenia rury z zewnatrz i od wewnatrz przynajmniej ponizej temperatury przemiany martenzytycznej narzuca ilosc zespolów obrotu 28 rur na których nastepuje chlodzenie rur z obrotem i wtryskiem wewnetrz¬ nym, a wiec i ilosc dysz 38, zaleznie od wymiarów przekroju rury i jej materialu (co wiaze sie z cza¬ sem chlodzenia) i okresem podawania rur. Zespól 1 podajacy rury i zespól 33 odbierajacy rury sa zasi¬ lane wspólna pompa olejowa.Dzwignie 7 zespolu 1 podajacego rury po obró¬ ceniu stanowia przedluzenie zeber 3, siegajac mniej wiecej do srodka zestawu 28 obrotu rur i umozliwiajac w ten sposób lagodne wtoczenie ru¬ ry bez wstrzasu oraz dokladne jej podanie na ten zestaw. Kierunek obrotu rury w maszynie har¬ towniczej 10 jest zgodny z kierunkiem wtaczania rury i jest skierowany do maszyny hartowniczej.Zapobiega to zwiekszonym poslizgom w momen¬ cie wtaczania rury na zestaw obrotu 28 i eliminuje mozliwosc wyskakiwania rury miedzy rolki zew¬ netrzne 31 i prowadnice boczne 35.Urzadzenie wedlug niniejszego wynalazku posia¬ da nastepujace zalety. Ukosne zanurzanie rur w kapieli chlodzacej z równoczesnym obrotem daje wieksza równomiernosc chlodzenia w chwili za¬ nurzania niz na przyklad przy poziomym zanurza¬ niu z równoczesnym obrotem i wtryskiem. Przy ukosnym zanurzaniu usytuowanie rury wzgledem czynnika chlodzacego jest jednakowe od wewnatrz i zewnatrz, a wytwarzajaca sie we wnetrzu para lub gaz maja swobodne ujscie. Metoda niniejsza sprzyja wiec uzyskaniu prawidlowej struktury ma¬ terialu w calym przekroju rury i zmniejsza mo¬ zliwosc deformacji hartownicyeh. Po wyjsciu z wanny hartowniczej rura przez okres jednego cy¬ klu pozostaje w ukosnym polozeniu, co pozwala na dostateczne usuniecie czynnika, zwlaszcza z wnetrza rury. Ukosne osuszanie jest szczególnie istotne dla rur wewnetrznie speczonych, w których pozostaje co najwyzej niewielka ilosc cieczy, mini¬ malnie zwilzajaca wnetrze rury przy dalszym transporcie (poziomym), co nie powoduje zaburzen w wypadku dalszego podgrzewania rur, na przy¬ klad przy odpuszczaniu. Mozliwosc zmiany para¬ metrów predkosci obrotu, predkosci zanurzania, regulacji wtrysku i temperatury kapieli chlodza¬ cej, pozwala na zastsoowanie niniejszego urzadze- 5 nia do bardzo zróznicowanej produkcji pod wzgle¬ dem wymiarowym i materialowym oraz umozli¬ wia dobranie dla danego asortymentu optymalnych warunków chlodzenia.Urzadzenie moze byc przystosowane do kazdej 10 wydajnosci przez zastosowanie odpowiedniej ilosci zestawów, na których odbywa sie chlodzenie z obrotem i wtryskiem, zaleznie od materialu i wy¬ miarów rur w przekroju. Nie ogranicza wiec wydaj¬ nosci innych urzadzen w ciagu produkcyjnym, na 15 przyklad agregatu do obróbki cieplnej rur. Urzadze¬ nie moze byc calkowicie zautomatyzowane, a sterom wanie go impulsem od dostarczanej rury pozwala na dowolna zmiane wydajnosci. Urzadzenie jest wlasciwie przystosowane do obracania goracyeh 20 rur z polozenia poziomego do ukosnego, co winno zapobiegac krzywieniu sie rur przy tej operacji.Urzadzenie pozwala na hartowanie rur zarówno krótkich jak i dlugich. Urzadzenie zapewnia krót¬ ki czas transportu goracych rur z pieca do ma- 25 szyny hartowniczej. Daje to male straty cieplne, umozliwia podgrzewanie do nizszej temperatury i zmniejsza tym w pewnym stopniu wrazliwosc na odksztalcalnosc. Glebokosc wanny hartowniczej i wysokosc calego urzadzenia jest zblizona do urza- 80 dzen dla hartowania poziomego. Napedy mecha¬ nizmów urzadzenia nie maja kontaktu z kapiela chlodzaca i sa latwo dostepne, co umozliwia pra¬ widlowa ich kontrole i konserwacje. Urzadzenie nadaje sie do zastosowania w ciagu produkcyjnym 35 lub linii automatycznej. Zbedne sa tu dodatkowe urzadzenia do podawania i odbierania rur z ma¬ szyny hartowniczej co daje mozliwosc na przy¬ klad zmniejszenia ilosci suwnic. PL