Способ охлаждения поверхности прокатного валка листового стана Советский патент 1983 года по МПК B21B27/10 

.1

Изобретение относится к прокатному производству, конкретно - к охлаждению валков листовых станов.

Известен способ охлаждения поверхности прокатных валков, при котором струи направляют через круглые отверстия перпен- 5 дикулярно к поверхности бочки валка. Попадая на плоскую поверхность хвостовика, струй уплощаются, и узкой плоской струей, параллельной оси валка, охладитель достигает поверхности бочки 1.

Недостатком этого способа является малая площадь контакта плоской струи с бочкой валка, что снижает :5ффективность отвода тепла. Причем увеличение расхода жидкости не приводит к более эффективному от- ,, воду тепла, так как дополнительно поданная жидкость, попадая с большрй скоростью на ту же небольшую поверхность бочки, сильно разбрызгивается и уносится на слив, не успев отвести от валка необходимого количества теплоты. В результате качество ре- о гулирования тепловым профилем валков плоскостно|:ти полосы оказывается недостаточно эффективным, особенно на высокоскоростных тяжелонагруженных станах с больщим выделением тепла, поэтому с ростом скоростей прокатки увеличивается отсортировка по неплоскостности.

Наиболее близким к предлагаемому является способ охлаждения поверхности прокатных валков листовых станов с помощью спреерных форсунок плоскими струями, оси которых перпендикулярны к оси валка и расположены в одной плоскости, содержащей ось валка. .При этом плоскость каждой струи наклонена под острым углом yj к оси валка (например 30°). Этот способ позволяет повысить эффективность теплообмена за счет того, что площадь контакта каждой струи с поверхностью бочки валка значительно больше 2.

Данный способ имеет два недостатка. Первый связан с тем, что, помимо плавности изменения теплового профиля по длине бочки, на листовых станах должна быть обеспечена возможность секционного независимого изменения интенсивности теплообмена в нескольких, например пяти, зонах (секциях) по длине бочки валка. Это необходимо для регулирования теплового профиля валков (изменения величины перепада температуры по длине бочки, например, для увеличения количества жидкости, подаваемой на середину бочки, при неизменном количестве ее на краях бочки. Однако секционное регулирование подачи жидкости возможно не при любом остром угле наклона плоскостей струй и оси валка, причем угол /J 30° практически не позволяет осуществить секционного регулирования. Действительно, при угла /), меньших 70°, и особенно при углах J, близких к 30°, перекрытие струй жидкости по длине бочки увеличивается и становится столь значительным, что при увеличении расхода жидкости, например, в средней секции (если надо, например, уменьшить в ней температуру бочки относительно крайних секций) одновременно охлаждаются и крайние секции, так как струи, принадлежащие средней секции, частично охлаждают крайние секции. Они подают расход вплоть до середины крайних секций, т. е. четкого раздельного, секционного регулирования не получается: при уменьшении (увеличении) температуры в середине бочки уменьшается (увеличивается) температура у краев бочки, и перепад температур по длине почти не изменяется, т. е. цель (изменение теплового профиля) не достигается. Следовательно, принятый в прототипе наклон плоскостей струй к оси валка под любым острым углом, например 30°, не гарантирует эффективного регулирования теплового профиля валка секционным изменением расхода охладителя по длине бочки. Другой недостаток данного способа связан с тем, что наклон всех плоскостей струй в Охяну сторону создает несимметричные условия теплообмена валка относительно вертикального сечения, проходящего через середину бочки, что приводит к неодинаковому теплово у режиму левого и правого концов бочки. Это объясняется тем, что коэффициент теплоотдачи, существенно зависит от кинетической энергии струи, которая максимальна в зонах удара струй о бочку (поз. 4 на фиг. I) и значительно меньше в соседних зонах, где теплообмен валка происходит с растекающимися частями струй, скорость которых гораздо меньше, чем в момент удара.. Рассматривают теплообмен в верхней части бочки рабочего валка по длине зоны контакта рабочего валка с опорным. Теплота, поступившая в эту зону изнутри рабочего валка, передается частично охлаждающей жидкости, частично - опорному валку. В зоне контакта валков (фиг. 1) струя слева ударяет не в самый край бочки, а справа - в самый край, так как все струи наклонены в одну сторону. Следовательно, теплообмен с жидкостью слева меньше,чем справа. Поэтому теплообмен рабочего валка с опорным слева больше, так как количество поступившего тепла изнутри слева и снрава одинаково. Направить слева на валки дополнительную струю жидкости невозможно, так как общая длина зоны охлаждения (расстояние между осями крайних струй) всегда меньше длины бочки валка. Увеличить эту длину не позволяют габариты станин рабочей клети. Таким образом, тепловой поток от рабочего валка к опорному несимметричен относительно середины бочки. С другой .стороны, со стороны контакта рабочего валка с полосой наоборот струя ударяет слева почти на край бочки, а справа - на некотором расстоянии от края. Хотя растекание струй имеет место, однако из-за разных коэффициентов теплоотдачи в зонах удара и растекания слева отводится больше тепла, а справа - меньше. Выделение же тепла по ширине полосы равномерное. Следовательно, тепловой поток от полосы к рабочему валку тоже несимметричен относительно середины бочки. Причем эта несимметричность не скомпенсирует несимметричности со стороны опорного валка, та.к как полоса намного горячее опорного валка, и тепловой поток от полосы к рабочему валку гораздо больше теплового потока от рабочего валка к опорному. Поскольку тепловой профиль рабочего валка зависит от разности тепловых нотоков полоса-рабочий валок и рабочий валокопорный валок, которые несимметричны относительно середины бочки, то тепловой нрофиль обязательно несимметричен относительно середины бочки. Но в связи с тем, что процесс листовой прокатки симметричен относительно середины бочки, настройка и профилировка валков должны быть симметричными. Таким образом, наклон струй в одну сторону, не обеспечивая этой симметричности, затрудняет настройку профиля валков, что отрицательно сказывается на форме полосы, вызывая повышенную отсортировку ее по неплоскостности. Цель изобретения - обеспечение возможности секционного регулирования теплового профиля валков и симметричности теплового профиля валков относительно середины бочки, облегчение за счет этого настройки профиля валков на прокатку полосы с улучшенной плоскостью и тем самым повышение качества проката. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу охлаждения поверхности прокатных валков листовых станов плоскими струями, оси которых перпендикулярны, к оси валка, а плоскости струй наклонены к оси валка, плоскостям струй придают угол наклона к оси валка, равный 70-75° и симметричный относительно вертикальной плоскости, проходящей через середину бочки аалка. Угол наклона плоскостей струй к оси валка, равный 70-75°, обеспечивает, как и в прототипе, плавность изменения теплового профиля по длине бочки за счет перекрытия соседними струями охлаждаемых наружных участков поперечных сечений валка. В то же время такой угол наклона в отличие от прототипа дает возможность осуществить независимое секционное изменение расходов охладителя по длине бочки для регулирования теплового профиля валка, так как перекрытие соседними струями охлаждаемых участов бочки при этом незначительно, и при изменении расхода жидкости в той или иной секции заливание жидкости на соседние участ ки бочки минимально, практически не сказываясь на изменении их температуры. При угле наклона к оси менее 70° перекрытие струй увеличивается, значительная часть жид кости, подаваемой на ту или иную зону по длине бочки, начинает попадать на соседние зоны, и эффективность регулирования теплового профиля уменьшается. При угле наклона к оси более 75° перекрытие соседними струями охлаждаемых участков бочки становится недостаточным для обеспечения плавности изменения теплового профиля по длине бочки валка: в зонах удара струй о валок температура ниже, чем в расположенных между ними соседних зонах. Придание углам наклона к оси валка плоскостей струй, расположенных справа и слева от середины бочки, симметричности относительно вертикальной плоскости, проходящей через середину бочки, обеспечивает одинаковые условия теплообмена леБО1о и правого концов бочки рабочего валка с полосой и с опорн-ым валком, а следовательно, симметричность теплового профиля относительно середины бочки, что облегчает настройку стана на точную прокатку полосы без неплоскостности. Предлагаемый способ подачи охладителя на поверхности прокатных валков листовых станов иллюстрируется фиг. 2, на которой показано расположение струй относительно верхних прокатных валков 1 и 2 и полосы 3. Способ может быть реализован посредством спреерных форсунок, щелевые отверстия которых устанавливают так, что плоскости струй 4, расположенных слева от вертикальной плоскости симметрии 5, образуют с осью валка угол /J i 70-75°, симметричный углу наклона z- 70-75°, плоскостей струй б, расположенных справа от плоскости симметрии 5. Предлагаемый способ обеспечивает более качественное регулирование плоскостности полосы тепловым профилем валков, что позволяет повысить качество проката за счет сокращения отсортировки готовых листов по неплоскостности. Формула изобретения Способ охлаждения поверхности прокатного валка листового стана плоскими струями, оси которых перпендикулярны к оси валка, а плоскости струй наклонены к оси валка, отличающийся тем, что, с целью повышения качества проката, плоскостям струй придают угол наклона к оси валка, равный 70-75° и симметричный относительно вертикальной плоскости, проходящей через середину бочки валка. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Третьяков А. В. и др. Совершенствование теплового процесса листовой прокатки. М., «Металлургия, 1973, с. 149-151. 2.Авторское свидетельство СССР № 471912, кл. В 21 В 27/10, 1975.