устройство для охлаждения прокатных валков и проката

Формула изобретения

1. Устройство для охлаждения прокатных валков и проката, содержащее коллектор с размещенными вдоль его продольной оси соплами, оси которых расположены в одной плоскости, и пластины, дефлекторная поверхность которых расположена под острым углом к осям сопел, отличающееся тем, что на дефлекторной поверхности пластин выполнены по меньшей мере три участка микрорельефа, образованного канавками в пластинах, причем один участок расположен в центре по продольной оси пластины, а два других - вдоль ее боковых кромок, канавки в пластинах выполнены в поперечном сечении прямоугольной формы с соотношением ширины к глубине канавки, равным 0,8-1,2.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что канавки центрального участка микрорельефа выполнены V-образными в плане с ориентацией вершин углов в сторону сопла и расположением их в плоскости, проходящей через продольную ось пластины и сопла.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству проката на сортовых и листовых станах, и может быть использовано для охлаждения прокатных валков и проката в процессе производства.

Известно устройство для охлаждения валков, содержащее коллектор с распыляющими форсунками, снабженный шторками с регулируемым углом раствора (А. с. СССР 579043, кл. В 21 В 27/10, опубл. 05.11.77).

Дискретное истечение охладителя из форсунок коллектора известного устройства не обеспечивает равномерного охлаждения прокатных валков и проката, поскольку максимальные скорость и интенсивность охлаждения наблюдаются вблизи места падения струи, а минимальные - на границе между двумя соседними областями падения. Устройство не обеспечивает стабилизации температурного режима валка, так как интенсивность охлаждения не пропорциональна интенсивности тепловыделений в зоне деформации. Недостаточно интенсивное охлаждение приводит к тому, что большая часть тепла распространяется на всю массу валка и вызывает повышение температуры. При слишком интенсивном охлаждении температура поверхности валка при входе в очаг деформации ниже, чем всей массы валка, что приводит к возникновению растягивающих тангенциальных термических напряжений и, как следствие, к усталостному разрушению поверхностной зоны валка. Кроме того, возможно попадание охладителя в зону деформации, что снижает стойкость валков и качество проката.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому устройству является устройство для охлаждения горячекатаных полос, содержащее коллектор, выполненный в виде коробки с размещенными вдоль его продольной оси соплами, оси которых расположены в одной плоскости, создающими вертикальный поток дискретных струй, и установленный под коробкой козырек в виде пластины, дефлекторная поверхность которой расположена под острым углом к вертикальной плоскости, проходящей через ось сопел (А.с. СССР 995954, кл. В 21 В 45/02, опубл. 15.02.83).

Признаки ближайшего аналога, совпадающие с существенными признаками предлагаемого изобретения:

1. Коллектор с размещенными вдоль его продольной оси соплами, оси которых расположены в одной плоскости.

2. Пластины, дефлекторная поверхность которых расположена под острым углом к плоскости, проходящей через ось сопел.

Известное устройство не обеспечивает получения требуемого технического результата по следующим причинам.

Дефлекторная поверхность отражающей пластины, на которую подают дискретные струи охладителя, выполнена с одинаковой по всей площади огибающего движения струи охладителя шероховатостью. При движении струи охладителя вдоль дефлекторной поверхности с одинаковой шероховатостью невозможно управлять распределением охладителя по площади орошаемого пятна, так как имеет место большая плотность в центральных приосевых участках струи. Неравномерное распределение охладителя по охлаждаемой поверхности приводит к неравномерному теплоотбору по ширине бочки валка, что может привести к ее локальному перегреву и повышенному износу и, как следствие, к преждевременному выходу валка из строя, а в случае охлаждения проката - к неравномерным физико-механическим свойствам.

Характер распределения плотности охладителя по охлаждаемой поверхности подобен распределению по нормальному закону с выраженным максимумом в центральной части струи, что приводит к неравномерному охлаждению проката и валка по ширине, снижая стойкость валков и качество проката.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования устройства для охлаждения прокатных валков и проката, в котором за счет изменения и перераспределения потока охладителя на дефлекторной поверхности пластины обеспечивается повышение равномерности охлаждения прокатных валков и проката, что приводит к повышению стойкости валков и качества проката.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для охлаждения прокатных валков и проката, содержащем коллектор с размещенными вдоль его продольной оси соплами, оси которых расположены в одной плоскости, и пластины, дефлекторная поверхность которых расположена под острым углом к осям сопел, по изобретению на дефлекторной поверхности пластин выполнены по меньшей мере три участка микрорельефа, образованного канавками в пластинах, причем один участок расположен в центре по продольной оси пластины, а два других - вдоль ее боковых кромок.

Целесообразно выполнение канавок в пластинах в поперечном сечении прямоугольной формы с соотношением ширины к глубине канавки, равным 0,8-1,2.

Целесообразно, чтобы канавки центрального участка микрорельефа были выполнены V-образными в плане с ориентацией вершин углов в сторону сопла и расположением их в плоскости, проходящей через продольную ось пластины и сопла.

На фиг.1 показано предлагаемое устройство для охлаждения прокатных валков и проката, общий вид; на фиг.2 - вид пластины, сверху; на фиг.3 - сечение А-А на фиг.2.

Устройство содержит коллектор 1 с патрубком 2 для подвода охладителя. По продольной оси коллектора размещены сопла 3, оси которых расположены в одной плоскости. Выходное отверстие сопел 3 выполнено в виде круга для создания потока дискретных струй охладителя цилиндрической формы. На коллекторе 1 у среза каждого сопла 3 установлены пластины 4, у которых дефлекторная поверхность 5 расположена под острым углом к осям сопел 3. На дефлекторной поверхности 5 пластины 4 выполнены три участка микрорельефа, при этом центральный участок 6 расположен по продольной оси пластины 4, а участки 7 и 8 - вдоль ее боковых кромок. Участки 6, 7 и 8 образованы канавками 9, имеющими в поперечном сечении прямоугольную форму с соотношением ширины к глубине канавки, равным 0,8-1,2. Канавки центрального участка 6 микрорельефа выполнены V-образными в плане с ориентацией вершин углов в сторону сопла и расположением их в плоскости, проходящей через продольную ось пластины 4 и сопла 3.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом прокатки металла на стане осуществляется подача охладителя через патрубок 2 в коллектор 1. Охладитель в виде потока дискретных струй цилиндрической формы, образуемых соплами 3, подается на дефлекторную поверхность 5 пластин 4, формирующих струю, подаваемую на охлаждаемую поверхность прокатного валка или проката.

В результате набегания исходной струи на дефлекторную поверхность 5 пластины 4 охладитель распределяется по ее площади. При этом струя цилиндрической формы приобретает определенный угол раскрытия и за счет высокой кинетической энергии движется к краю пластины 4, обращенной к охлаждаемой поверхности.

На участках 6, 7 и 8 микрорельефа дефлекторной поверхности 5 происходит заполнение охладителем канавок, в пределах которых под гидродинамическим воздействием струи возникает кольцеобразное движение охладителя. Диаметр возникающего водяного вала превышает глубину канавок 9, что обеспечивает отклоняющее воздействие частей огибающего потока струи от первоначальной траектории и направление их на участки пятна орошения с недостаточной плотностью охладителя. Отклоняющее воздействие обеспечивается выбранным отношением глубины к ширине канавки, равным 0,8-1,2. При значении менее 0,8 относительная глубина канавки возрастает и водяной вал как бы "проваливается" в нее и практически не выступает за габариты канавки. При этом практически отсутствует отклоняющее воздействие на струю охладителя и отсутствует возможность перераспределять охладитель по площади пятна орошения. При значениях более 1,2 относительная глубина канавки снижается и снижается относительный объем охладителя, участвующий в кольцевом движении потока в канавке. Это не позволяет эффективно воздействовать на набегающую струю и перераспределять охладитель требуемым для высокого качества охлаждения образом.

Выполнение канавок центрального участка 6 микрорельефа V-образными в плане с ориентацией углов в сторону сопла 3 и расположением их в плоскости, проходящей через продольную ось пластины 4 и сопла 3, позволяет сместить избыток охладителя из центральной части струи на периферию и создать характер распределения охладителя по охлаждаемой поверхности, близким к равномерному.

Расположение участков 7 и 8 микрорельефа вдоль боковых кромок пластины 4 позволяет компенсировать уменьшение ширины отраженной струи вследствие поверхностного натяжения охладителя.

Равномерное распределение охладителя по охлаждаемой поверхности позволяет исключить локальный перегрев участков бочки валка, предотвратить их преждевременный выход из строя, избежать отбраковки металла по качеству поверхности из-за прокатки в валках с изношенными участками бочки.

Использование предлагаемого изобретения в условиях стана 2000 горячей прокатки ОАО "ММК" позволит:

- повысить стойкость валков в 1,3-1,5 раза;

- улучшить качество поверхности проката;

- снизить технологические простои стана из-за большей стойкости валков.