способ нанесения твердой смазки на поверхность прокатного валка

Формула изобретения

Способ нанесения твердой смазки на поверхность прокатного валка, включающий подачу смазки твердыми брикетами и прижатие брикетов к поверхности валка потоком напорно-охлаждающего агента, отличающийся тем, что в качестве напорно-охлаждающего агента используют смесь жидкого охладителя со сжатым газом, количество которого в смеси составляет 0,1 10 объема жидкого охладителя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при нанесении твердой технологической смазки на поверхность прокатного валка.

Известен способ нанесения твердой технологической смазки на поверхность валка, в котором твердую смазку на поверхность валка подают в твердых брикетах, размещенных в магазине, которые прижимают к валку пружиной (а.с. СССР N 1212638, кл. В 21 В 27/06). Недостатками данного технического решения являются сложность и громоздкость устройства, не позволяющие в ряде случаев вписаться в рабочее пространство клетей прокатного стана. Для способа характерна также неравнозначность усилия прижатия брикета к валку пружиной, которое изменяется по мере выработки брикета. Это исключает возможность нанесения на поверхность валка слоя смазки оптимальной толщины.

Наиболее близким к предлагаемому является способ подачи технологической смазки на поверхность валка [1] в котором смазку подают твердыми брикетами и прижимают к поверхности валка потоком охладителя. Данный способ упрощает конструкцию устройства, дает возможность подавать на поверхность валка одновременно и твердую смазку и жидкий охладитель. Однако, обязательным условием работы этого способа является наличие калиброванной пары цилиндр-поршень, в котором поршнем служит брикет, а цилиндром является корпус магазина, при этом зазор между стенками брикета и корпуса при существующем в системе охлаждения давлении охладителя (которое составляет, как правило, 1,0-2,5 атм) должен быть не более 0,1-0,25 мм. В условиях производства, где в качестве охладителя используют техническую воду, содержащую, несмотря на очистку, большое количество мелкодисперсных взвесей масел, мазута, окалины, грязи, работа системы цилиндр- поршень при малом давлении охладителя быстро нарушается из-за заклинивания брикета в корпусе устройства.

При истечении охладителя через узкий зазор между стенками брикета и корпуса магазина скорость потока под действием сопротивления стенок уменьшается и мелкие частицы, находящиеся в охладителе, оседают или приклеиваются к пористой поверхности брикета. Диаметр брикета увеличивается, а зазор уменьшается. Уменьшение зазора приводит к увеличению сопротивления течению охладителя, что еще более интенсифицирует осаждение мелких частиц на поверхности брикета. В конечном итоге зазор между стенками брикета и корпуса полностью закрывается; происходит заклинивание брикета в корпусе с прекращением подачи к поверхности валка не только смазки, но и охладителя. Очевидно, что при этом необходимы: остановка стана, извлечение заклиненного брикета, очистка устройства от грязи и зарядка устройства новым брикетом. Все это снижает надежность работы и требует специального обслуживания устройства.

Вероятность заклинивания резко возрастает с увеличением высоты брикета и периметра его поперечного сечения. По этой причине высоту брикета выполняют минимальной, не более 250 мм, а форму поперечного сечения круглой.

Для предотвращения заклинивания необходимо увеличить зазор между стенками брикета и корпуса магазина в 3-5 раз и одновременно повысить рабочее давление жидкости в системе охлаждения в 3-4 раза. Это требует адекватного повышения объема и расхода охладителя, что практически невыполнимо.

Целью изобретения является повышение надежности работы системы подачи твердой смазки за счет исключения заклинивания брикетов, сокращение расхода охладителя и расширение технологических возможностей способа.

Цель достигается тем, что в способе нанесения технологической смазки на поверхность валка, в котором смазку подают твердыми брикетами и прижимают к валку потоком охладителя, в качестве напорно-охлаждающей жидкости используют смесь жидкого охладителя со сжатым газом, количество которого в смеси составляет 0,1-10,0 объема жидкого охладителя.

При добавлении в поток охладителя сжатого газа происходит перемешивание-барботаж жидкого охладителя с газом. Образующийся в устройстве поток газожидкостной смеси приобретает турбулентный характер, при этом находящиеся в потоке мелкие частицы, многократно сталкиваясь со стенками брикета, корпуса, крышкой устройства, а также между собой, подвергаются дополнительному дроблению и измельчению. Одновременно возрастает число встреч каждой частицы с периметром кольцевого зазора, причем при каждой такой встрече меняется ориентация частицы относительно зазора. Сама смесь жидкого охладителя и сжатого газа приобретает новые положительные свойства: становится менее вязкой, чем охладитель, обладает способностью подобно газу сжиматься и расширяться под действием внешних усилий. Такая смесь с большей скоростью, чем жидкий охладитель, проходит узкую щель между стенками брикета и корпуса.

Действие перечисленных факторов существенно облегчает и содействует удалению из устройства вместе со смесью находящихся в ней взвешенных частиц. Образование механической смеси жидкого охладителя со сжатым газом характеризуется разрывами многочисленных мелких пузырьков газа, т.е. происходит кавитация или серия микровзрывов в смеси. Процесс кавитации способствует очистке поверхности брикета от успевших прилипнуть или осесть на ней мелких частиц масел, грязи или окалины. Тем самым обеспечивается чистота поверхности брикета и постоянство величины зазора между стенками брикета и корпуса, исключается вероятность заклинивания брикета.

При добавлении в жидкий охладитель сжатого газа происходит увеличение объема получаемой охладительной смеси, соответственно увеличиваются давление смеси внутри устройства, скорость истечения смеси через зазор, расход смеси и усилие прижатия брикета к поверхности валка.

Действие перечисленных новых положительных признаков и свойств, помимо исключения заклинивания, расширяет технологические и технические возможности способа и область его использования: становится реальным увеличить в 2-3 раза высоту и, следовательно, массу заряжаемых в устройство брикетов, исключая при этом возможность их заклинивания (конструктивно такая возможность имеется на многих станах). Добавлением сжатого газа в жидкий охладитель можно существенно увеличить объем и, следовательно, давление и расход охладительно-напорной смеси, использовать способ и устройство для подачи смазки в тех случаях, когда давления охладителя оказывается недостаточно для обеспечения необходимого усилия прижатия брикета к валку. Данный случай касается реализации способа подачи смазки на крупносортных станах с использованием крупногабаритных брикетов, на которых площадь зазора между брикетом и корпусом может оказаться соизмеримой или большей площади сечения трубопровода, подающего охладитель к валку.

Таким образом, совокупность перечисленных новых положительных признаков, получаемых в результате использования в качестве напорной жидкости смеси жидкого охладителя со сжатым газом, позволяет исключить заклинивание брикета, повысить надежность в работе, расширить технологические возможности и область использования устройства для подачи твердой смазки, а также экономить жидкий охладитель.

На чертеже показано устройство подачи смазки, вертикальный разрез.

Устройство содержит полый цилиндрический корпус 1, закрепленный при помощи болтов 2 на станине 3 прокатной клети. Один конец корпуса 1 закрыт герметически крышкой 4, в которой выполнены штуцер 5 для подвода охлаждающей жидкости (охладитель) 6 и штуцер 7 для подвода сжатого газа 8. Во внутренней полости цилиндрического корпуса 1 находится брикет твердой графитизированной смазки 9, который расположен по центру корпуса 1 с зазором 10. Другой конец цилиндрического корпуса 1 и брикета твердой смазки 9 выполнены по форме ручья прокатного валка 11, деформирующего заготовку 12.

Способ подачи смазки осуществляют следующим образом.

Заготовку 12 деформируют в калибре, образованном ручьями валков 11. В процессе прокатки в пространство между крышкой 4 и нерабочим торцом брикета 9 через штуцер 5 подают жидкий охладитель 6, например воду, и через штуцер 7 сжатый газ 8, например сжатый воздух. Внутри корпуса 1 охладитель 6 и сжатый газ 8 интенсивно перемешиваются между собой (барботаж), образуя механическую водновоздушную смесь 13.

Активное перемешивание образовавшейся охладительной смеси внутри устройства сопровождается образованием хаотичных турбулентных потоков в смеси, которые препятствуют прилипанию и осаждению взвешенных частиц мазута, масел, окалины, грязи на пористой поверхности стенок брикета. Напротив, в результате хаотичного движения частицы, многократно сталкиваясь со стенками устройства, брикета, а также между собой, подвергаются дополнительному дроблению и измельчению. В образовавшейся охладительной смеси активно идет процесс кавитации, т.е. большого количества микровзрывов за счет разрывов в воде мелких пузырьков сжатого воздуха. В процессе кавитации мелкие взвешенные частицы подвергаются дополнительному дроблению, а поверхность брикета очистке от налипших и осевших на ней частиц. Меньшая вязкость образовавшейся смеси, способность ее подобно газу сжиматься и расширяться, обеспечивают прохождение ею кольцевого зазора 10 между брикетом и корпусом 1 с большей скоростью, чем жидкого охладителя 6. Добавление сжатого газа 8 в охладитель 6 увеличивает объем и расход охладительной смеси, что делает возможным увеличить величину зазора 10.

Граничные объемы добавляемого в охладитель сжатого газа выбраны по следующим критериям: при добавлении в жидкий охладитель газа в объеме менее принятого минимального значения происходит как бы внутреннее насыщение охладителя газом, при этом полученная механическая смесь жидкости и газа еще не "вскипает", т.е. процессы барботажа и кавитации в смеси незаметны и практически не значимы, сама же смесь сохраняет физические свойства жидкости. При добавлении в жидкий охладитель сжатого газа в объеме 0,1 и выше процесс насыщения жидкости газом заканчивается, смесь "закипает", объем ее увеличивается, процессы барботажа и кавитации активизируются, изменяются физические свойства смеси: уменьшается вязкость, смесь приобретает чистящие свойства за счет происходящих в ней процессов микровзрывов пузырьков газа. Кроме этого добавление в охладитель сжатого газа в количестве 0,1 объема охладителя дает практически ощутимый для промышленных условий эффект от экономии охладителя примерно 10%

При увеличении объемов добавляемого в охладитель сжатого газа в указанных пределах, например от 0,1 до 3,0 объемов охладителя, охлаждающая способность смеси повышается за счет эффекта от интенсивного разбрызгивания охладителя, при увеличении объема газа до 5,0 объемов охладителя сохраняет охлаждающую способность чистого охладителя. При дальнейшем увеличении газового агента в смеси охлаждающая способность уменьшается, свойства смеси все более приближаются к свойствам газа. Тем не менее, в зависимости от конкретных условий прокатки скорости деформации, размеров валка, температуры нагрева заготовки, степени деформации, такая смесь может быть использована как охладитель, например, в процессах теплой и холодной прокаток.

Однако при добавлении к охладителю сжатого газа в объеме, большем 10 объемов охладителя, смесь превращается в мелкую пыль охладителя в газовом потоке или увлажненный газ. Эффект отбора тепловой энергии такой смеси становится практически незначим.

Предложенный способ опробован в условиях прокатки труб размером 73х10 мм в горячем состоянии на чистовой клети 12-ти клетьевого редукционно-калибровочного стана ТПА "50-200" ВТЗ. В чистовую клеть были установлены устройства для подачи твердой смазки. Размер ручья калибра составлял 73,6 мм. От общего трубопровода в крышке каждого из устройств была подсоединена система подачи охлаждающей воды и от внутрицехового пневмопровода система подачи сжатого воздуха. С целью равномерного перемешивания охладителя со сжатым воздухом последний подавали в пространство между крышкой и брикетом через систему мелких отверстий диаметром 0,5 мм, просверленных в воздушном трубопроводе внутри устройства.

Внутренний диаметр цилиндрического корпуса составлял 125 мм, диаметр брикета твердой смазки 123 мм при величине зазора между стенками брикета и корпуса 1 мм. Часть брикета, обращенная к валку, была выполнена в виде усеченного конуса под калибр валка. В таком виде клеть была установлена в чистовую группу редукционно-калибровочного стана с подключением систем подачи охлаждающей воды и сжатого воздуха. Подачу воды и воздуха в корпус устройства осуществляли под давлением 1,2 атм при соотношении объемов воды и воздуха 1:3. Усилием давления водновоздушной смеси брикет прижимался к поверхности валка и при вращении последнего, благодаря истиранию брикета, на поверхность ручья наносился слой твердой смазки, являющийся разделительным между контактными поверхностями валка и металла.

После окончания прокатки системы подачи воды и воздуха отключали, валки останавливали и клеть с устройствами извлекали из линии стана.

Определение эффективности работы предложенного способа осуществляли в сравнении с работой способа-прототипа, в котором брикет прижимали к поверхности валка усилием потока охлаждающей воды при давлении ее, равном также 1,2 атм.

Прокат в обоих случаях осуществляли до полного износа калибра, определяемого по количеству прокатываемых труб с размером по наружному диаметру укладывающихся в поле допуска, регламентируемое ГОСТом.

Результаты сравнительных данных представлены в таблице, из которой следует, что предложенный способ дает возможность без повышения расхода жидкого охладителя увеличить зазор между стенками брикета и корпуса в 3 раза и исключить заклинивание брикета. При этом расширяются технологические возможности способа: увеличение длины брикета и корпуса, а следовательно период между перезарядками брикетов, повышается производительность стана и стойкость калибра, обеспечивается значительная экономия твердой смазки и жидкого охладителя. Внедрение предполагается на ТПА "5-6" Таганрогского металлургического и "50-200" Волжского трубного заводов.