УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОЛОСЫ Российский патент 2011 года по МПК B21B45/02 

Изобретение относится к устройству для охлаждения металлической полосы между двумя прокатными клетями, причем полоса направляется по выполненному плоским передающему элементу, под которым расположен распылительный элемент, направляющий охлаждающую среду через, по меньшей мере, одно отверстие в передающем элементе на нижнюю сторону полосы.

В станах горячей прокатки для воздействия на температуру поверхности полосы между клетями используется межклетевое охлаждение. Оно выполняет, в основном, две задачи.

Во-первых, оно предотвращает вторичное окалинообразование на полосе за счет обработки ее поверхности небольшим количеством воды. Этот режим используется, прежде всего, за первыми, более медленными клетями.

Во-вторых, с помощью межклетевого охлаждения устанавливается температура полосы в рамках ведения технологического процесса, чтобы за счет обработки полосы необходимым для этого количеством воды установить определенные свойства материала. Этот режим относится ко всем клетям.

В этой связи важно, чтобы водой обрабатывалась как можно большая поверхность. Обычные необходимые количества воды колеблются при межклетевом охлаждении между 80 и 280 м³/ч при двусторонней обработке полосы водой. При этом давление воды составляет 1-10 бар.

Чтобы при одинаковой длине тракта охлаждения между двумя клетями обеспечить повышенное охлаждающее действие у прокатной клети, в ЕР 0998993 В1 предусмотрена комбинация межклетевого охлаждения с дополнительным охлаждением валков в выходной зоне межвалкового зазора с использованием направленного потока воды под давлением вдоль периферийной зоны бочки каждого рабочего валка. При межклетевом охлаждении и охлаждении валков используется бесконтактная герметизация поверхности проката или бочки.

В DE 3704599 А1 описан способ охлаждения горячей движущейся катаной полосы по горизонтальному транспортному пути, причем сверху и снизу на катаную полосу наносится жидкое охлаждающее средство в виде ламинарных водяных завес. Для поддержания расхода охлаждающей воды на низком уровне в этой публикации предусмотрено, что водяные завесы по ширине и толщине могут регулироваться бесступенчато и независимо друг от друга.

Из ЕР 1399277 В1 известен способ охлаждения и смазки валков прокатной клети, при котором в целях рентабельности в зависимости от краевых условий и требований либо только наносится смазочное средство, либо только активируется водяное охлаждение.

Из ЕР 1624078 А1 известно устройство для охлаждения полосы, содержащее расположенные поперечными рядами относительно направления подачи полосы и под ней сопла для распыляемой на нижнюю сторону полосы охлаждающей жидкости. Для создания благоприятных условий охлаждения в этой публикации предусмотрено, что сопла, выполненные в виде плоскоструйных сопел, образуют в каждом поперечном ряду одну общую среднюю струйную поверхность и что в зоне распыления сопел с боков к полосе примыкают бортики.

В WO 2005/115651 А1 раскрыты способ и устройство для охлаждения валков и смазки проката с использованием охлаждающей среды и основного масла. Для достижения улучшенной смазки в межвалковом зазоре охлаждающая среда наносится на валки отдельно от основного масла, а на прокат по всей его ширине наносится исключительно основное масло без воды в качестве среды-носителя в количестве, очень малом по отношению к обычному количеству.

В ЕР 1527829 А1 и JP 2002239623 А описаны решения, в которых охлаждающие устройства содержат передающий элемент, в котором выполнены отверстия, обеспечивающие доступ охлаждающей жидкости к охлаждаемой полосе.

При межклетевом охлаждении возникает та проблема, что как при минимальном, так и при максимальном давлении на охлаждаемой полосе должен достигаться распыл охлаждающей жидкости, обеспечивающий достаточное перекрытие во избежание образования полос на поверхности полосы.

При этом особое внимание уделяется созданному нижней сопловой балкой распылу, то есть при орошении полосы с помощью сопловой балки с ее нижней стороны. Нижняя сопловая балка находится под передающим столом, по которому движется охлаждаемая полоса. Задача передающего стола состоит, в частности, в том, чтобы направлять полосу между выходной направляющей и петлеобразователем.

Распыляемая нижней сопловой балкой вода должна направляться передающим столом. Это значит, что передающий стол должен быть снабжен сквозными отверстиями для охлаждающей среды. При этом оказалось, что выполнение отверстий неспецифической формы не может привести к удовлетворительному результату. Без специфического выполнения отверстий нельзя реализовать оптимальный распыл. Кроме того, в случае отверстий неспецифической формы может произойти недопустимое ослабление передающего стола.

В основе изобретения лежит задача усовершенствования межклетевого охлаждения описанного выше рода так, чтобы стало возможным лучшее охлаждение за счет создания улучшенного распыла, в частности, на нижней стороне полосы, причем по ширине и длине полосы должно достигаться более однородное охлаждение.

Эта задача решается, согласно изобретению, за счет того, что в передающем элементе выполнены, по меньшей мере, два расположенных рядом друг с другом в направлении поперек направления транспортировки полосы отверстия, которые при виде сверху на передающий элемент имеют продолговатую форму, причем продольная ось отверстия ориентирована под углом к направлению транспортировки полосы, и, по меньшей мере, два отверстия, расположенных параллельно рядом друг с другом в направлении поперек направления транспортировки полосы, простираются в направлении транспортировки по тому же диапазону протяженности.

При этом угол составляет предпочтительно 10-50°, особенно предпочтительно 20-40°.

В передающем элементе выполняется, по меньшей мере, множество расположенных рядом друг с другом отверстий.

Отверстия в передающем элементе имеют предпочтительно длину, составляющую их двойную, преимущественно, по меньшей мере, тройную ширину.

Вдоль продольной оси отверстий в распылительном элементе могут быть расположены несколько распылительных сопел.

В направлении поперек направления транспортировки полосы имеет место предпочтительно перекрытие поперечных протяженностей отверстий. Этим достигается оптимальный распыл охлаждающей среды. Отверстия имеют такую поперечную протяженность, что передний в направлении транспортировки конец отверстия при рассмотрении в направлении поперек направления транспортировки полосы выступает за задний в направлении транспортировки конец соседнего отверстия в сторону последнего.

Передающий элемент представляет собой предпочтительно известный как таковой передающий стол, а распылительный элемент выполнен предпочтительно в виде распылительной балки.

Благодаря выполнению, согласно изобретению, устройства для охлаждения металлической полосы предпочтительным образом достигается то, что выполненное в виде межклетевого охлаждения охлаждающее устройство обеспечивает большую длину обработки полосы охлаждающей средой. Кроме того, гарантировано достаточное перекрытие в направлении поперек направления транспортировки или прокатки полосы как при низком, так и при высоком давлении.

Пример осуществления изобретения изображен на чертежах, на которых представляют:

- фиг.1: вид сбоку устройства для охлаждения металлической полосы, расположенного между двумя прокатными клетями;

- фиг.2: вид «А» по фиг.1, т.е. вид сверху на передающий стол устройства без расположенного над полосой распылительного бруса;

- фиг.3: разрез В-В по фиг.1.

На фиг.1 изображено устройство 1 для охлаждения металлической полосы 2, выполненное в виде межклетевого охлаждения. Оно расположено между двумя прокатными клетями, причем на фиг.1 обозначена только одна из прокатных клетей 3.

Полоса 2 в направлении прокатки или направлении F транспортировки направляется по передающему столу 4 (передающий элемент), как это само по себе известно. Для охлаждения горячекатаной полосы 2 над и под передающим столом 4 находятся верхняя 13 и нижняя 5 распылительные балки. Верхняя распылительная балка 13 орошает верхнюю сторону полосы; соответственно нижняя распылительная балка 5 орошает нижнюю сторону 8 полосы 2. Балки 5, 13 содержат соответственно множество распылительных сопел 10, наносящих охлаждающую среду 7 (воду).

Предусмотрены различные дополнительные элементы, которые сами по себе известны.

Валки 14 образуют межвалковый зазор 15, через который проходит полоса 2. За валками 14 находятся скребки 16, 17. Через отверстия в этих направляющих 16, 17 на поверхность полосы распыляется вода из верхней 18 и нижней 19 распылительных балок.

Для охлаждения валков 14 предусмотрены охлаждающие устройства 20, 21.

За передающим столом 5 находится петлеобразователь 22.

Вода из нижней распылительной балки 5 распыляется на полосу 2 через отверстия 6 в передающем столе 4. При этом существенно то, что в передающем столе 4 в направлении Q поперек направления F транспортировки полосы 2 рядом друг с другом выполнены, по меньшей мере, два отверстия 6, которые при виде сверху на передающий стол 4 имеют продолговатую форму, причем продольная ось 9 отверстия 6 ориентирована под углом α к направлению F транспортировки полосы. В данном примере этот угол составляет около 30°.

Это выполнение более подробно изображено на фиг.2. Видны несколько расположенных рядом друг с другом отверстий 6, имеющих продолговатую форму. Продольная ось 9 отверстий 6 проходит параллельно плоскости поверхности передающего стола 4 или плоскости полосы 2.

Длина L отверстий 6 заметно больше ширины В; длина L должна составлять, по меньшей мере, двойную, преимущественно, по меньшей мере, тройную ширину В. Далее видно, что отдельные отверстия 6 перекрываются в направлении Q поперек направления F транспортировки. Перекрытие b обозначено для двух соседних отверстий 6. Это видно также на примере двух отверстий 6' и 6'', которые расположены рядом друг с другом и имеют передние 11 и задние 12 концы. Если спроецировать на передний конец 11 отверстия 6' конец отверстия в направлении Q, то получится, что он находится уже за поперечной протяженностью соседнего отверстия 6'' и лежит в его концевой зоне 12. Это значит, что достигается полное поперечное перекрытие орошения полосы 2 охлаждающей средой.

Далее на фиг.2 видно, что вдоль продольной оси 9 отверстий 6 друг за другом расположены несколько распылительных сопел 10, так что вдоль продольной протяженности отверстий гарантировано непрерывное течение охлаждающей среды.

На фиг.3 видно, что нижняя распылительная балка 5 (то же относится к верхней распылительной балке 13) имеет множество распылительных сопел 10, орошающих полосу 2 охлаждающей средой.

Описанное расположение или описанная ориентация отверстий, то есть сквозных щелей для охлаждающей воды, обеспечивает достаточную стабильность направляющего стола 4, то есть не происходит его существенного механического ослабления. В сочетании с соответствующим расположением сопел 10 на распылительной балке 5 можно, тем самым, достичь оптимального распыла в любых типичных эксплуатационных условиях.

Перечень ссылочных позиций

1 - устройство для охлаждения

2 - металлическая полоса

3 - прокатная клеть

4 - передающий элемент (передающий стол)

5 - распылительный элемент (распылительная балка)

6 - отверстие

6' - отверстие

6'' - отверстие

7 - охлаждающая среда

8 - нижняя сторона

9 - продольная ось

10 - распылительное сопло

11 - передний конец отверстия

12 - задний конец отверстия

13 - распылительный брус

14 - валок

15 - межвалковый зазор

16 - выходная направляющая

17 - выходная направляющая

18 - распылительная балка

19 - распылительная балка

20 - охлаждение рабочего валка

21 - охлаждение рабочего валка

22 - петлеобразователь

F - направление транспортировки полосы

Q - направление горизонтально и поперек направления транспортировки полосы

α - угол

L - длина отверстия

B - ширина отверстия

b - перекрытие.

Изобретение предназначено для улучшения условий распыла при охлаждении металлической полосы (2) между двумя прокатными клетями (3) при транспортировании полосы (2). Устройство включает плоский передающий элемент (4), под которым расположен распылительный элемент (5), направляющий охлаждающую среду (7), по меньшей мере, через одно отверстие (6) в передающем элементе (4) на нижнюю сторону (8) полосы (2). Улучшение распыла и повышение равномерности охлаждения обеспечивается за счет того, что в передающем элементе (4) выполнены, по меньшей мере, два расположенных рядом друг с другом в направлении (Q) поперек направления (F) транспортировки полосы (2) отверстия (6) продолговатой формы с регламентированными размерами, причем продольная ось (9) отверстий (6) ориентирована под углом к направлению (F) транспортировки полосы. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство (1) для охлаждения металлической полосы (2) между двумя прокатными клетями (3), включающее плоский передающий элемент (4) для транспортировки по нему полосы (2), под которым расположен распылительный элемент (5), направляющий охлаждающую среду (7) через отверстие (6) в передающем элементе (4) на нижнюю сторону (8) полосы (2), отличающееся тем, что в передающем элементе (4) выполнены, по меньшей мере, два расположенных рядом друг с другом в направлении (Q) поперек направления (F) транспортировки полосы (2) отверстия (6) продолговатой формы, длина (L) которых составляет, по меньшей мере, их двойную ширину (В), продольная ось (9) отверстий (6) ориентирована под углом (α) к направлению (F) транспортировки полосы, при этом, по меньшей мере, два отверстия (6) расположены параллельно рядом друг с другом в направлении (Q) поперек направления (F) транспортировки, и все отверстия простерты в направлении (F) транспортировки в одном и том же диапазоне протяженности.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что угол (α) составляет 10-50°.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что угол (α) составляет 20-40°.

4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что в передающем элементе (4) выполнено множество расположенных рядом друг с другом отверстий (6).

5. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что вдоль продольной оси (9) отверстий (6) в распылительном элементе (5) расположено несколько распылительных сопел (10).

6. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что в направлении (Q) поперек направления (F) транспортировки полосы (2) имеет место перекрытие (b) поперечных протяженностей отверстий (6).

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что отверстия (6) выполнены такой поперечной протяженностью, при которой передний в направлении (F) транспортировки конец (11) отверстия (6') при рассмотрении в направлении (Q) поперек направления (F) транспортировки полосы (2) выступает за задний (12) в направлении транспортировки (F) конец (12) соседнего отверстия (6") в сторону последнего.

8. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что передающий элемент (4) выполнен в виде передающего стола.

9. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что распылительный элемент (5) выполнен в виде распылительного бруса.