Труба к кассете-панели теплоизоляционного экрана рольганга стана горячей полосовой прокатки
Изобретение относится к производству горячекатаного полосового металла на полосовых станах. Задача изобретения - снижение эксплуатационных затрат. Труба к кассете-панели рольганга этих станов содержит две горизонтальные, две вертикальные и две торцевые стенки и заполнена теплоизолятором. Обе горизонтальные стенки трубы прикреплены к вертикальным стенкам посредством соединения типа рояльных петель. Для ужесточения поперечного сечения трубы и повышения его устойчивости внутрь трубы помещена поддерживающая арматура, расположенная по меньшей мере на участках стягивания труб при формировании кассеты-панели. Арматура не соприкасается с горизонтальными стенками трубы и контактирует с рояльными петлями и вертикальными стенками трубы. Арматура выполнена в виде укороченных труб, повторяющих внутренний контур трубы к кассете-панели, с закруглением по углам их поперечного сечения радиусом, обеспечивающим указанные контакты арматуры. Вертикальные стенки трубы к кассете-панели и укороченных труб скреплены. Изобретение обеспечивает возможность использования обеих горизонтальных стенок трубы. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к производству горячекатаного металла в черной металлургии, но в наибольшей мере к полосовым и широкополосовым станам в этой отрасли.
Теплоизоляционные экраны в последние годы получили широкое распространение в черной металлургии в основном на широкополосовых станах горячей прокатки. Основное их назначение - уменьшение потерь тепла металлом в процессе его передачи по рольгангу из клетей черновой обработки в клети чистовой обработки, уменьшение перепада температуры по длине раската в момент его входа в первую чистовую клеть. В конечном итоге благодаря использованию экранов снижаются расходы на энергию в печах и в процессе обработки металла давлением, улучшается качество проката.
Известен теплоизоляционный экран, базирующийся на использовании теплоотражательного эффекта (см., например, патент РФ №2122475, В 21 В 39/00).
Основной недостаток известного теплоизоляционного экрана состоит в отсутствии активного воздействия на теплообмен между прокатываемым металлом и экранами, что делает процесс экономии тепла металлом относительно незначительным. К недостаткам известного экрана следует отнести также относительно низкую их работоспособность.
Известна труба к кассете-панели теплоизоляционного экрана рольганга стана горячей прокатки, содержащая две горизонтальные, две вертикальные и две торцевые стенки и заполненная теплоизолятором, при этом одна из горизонтальных стенок прикреплена к вертикальным стенкам посредством соединения типа рояльных петель, при этом обе торцевые стенки трубы являются продолжением горизонтальной стенки, имеющей рояльные петли, не соприкасаются с другими стенками трубы и имеют односторонний выступ за высотный размер трубы (см., например, патент РФ №2234384, В 21 В 1/26, В 23 Р 6/00 от 27.03.2003 г.).
Основной недостаток известной трубы к кассете-панели теплоизоляционного экрана состоит в ее применимости только для активных экранов, т.е. экранов, температура отражающей поверхности которых принудительно изменяется.
Известна кассета экрана секций теплосохраняющей установки рольганга полосового стана горячей прокатки, содержащая корпус и ряд прямоугольных труб, наполненных каждая теплоизолятором, закрытых по торцам и плотно набранных на стержни, закрепленные на корпусе, при этом на свободной от контактов горизонтальной стенке труб выполнена продольная прорезь (см., например, патент РФ №2207196, В 21 В 1/26, F 28 F 9/20, F 16 L 59/08 от 27.09.2001 г.).
Известная конструкция кассеты позволяет использовать в работе обе стороны кассеты. Основным ее недостатком является передача аккумулируемого тепла вертикальным стенкам труб, что на 15% снижает эффект экранирования.
Известен теплоизоляционный экран, базирующийся на эффекте теплоаккумулирования тепла экраном по мере прохождения под ним горячего металла [см., например, патент №1671384 (РФ) В 21 В 1/26, F 28 F 9/20]. Экран выполнен в виде секций, которые укомплектованы кассетами-панелями, которые, в свою очередь, в качестве рабочего инструмента - панелей-отражателей тепла, содержат ряд прямоугольных труб, плотно набранных с помощью стяжных стержней.
Труба к кассете-панели теплоизоляционного экрана рольганга стана горячей прокатки содержит две горизонтальные, две вертикальные и две торцевые стенки и заполнена теплоизолятором, при этом одна из горизонтальных стенок прикреплена к вертикальным стенкам посредством соединения типа рояльных петель, и в вертикальных стенках предусмотрены отверстия для стягивания труб при формировании кассеты-панели (см., например, фиг.3 и 4 в указанном патенте 1671384).
По совокупности существенных признаков указанная труба наиболее близка предлагаемой, поэтому принята за прототип.
Основной недостаток известной трубы, из набора которых монтируется кассета-панель, а из них сами секции теплоизоляционного экрана, состоит в том, что их применение исключает использование в качестве рабочего инструмента обеих горизонтальных стенок трубы, так как в процессе работы в кассете-панели из-за термического расширения происходит разрушение труб кассеты в местах перехода (перегиба) от горизонтальной к вертикальной стенке (см. сведения, опубликованные в журнале "Сталь", 1994, №5, с.54). Отмеченный недостаток не позволяет в полной мере использовать дорогостоящий жаростойкий сплав, из которого изготовлены трубы, снижает соответственно экономические показатели работы экранирующей установки.
Предлагаемая труба к кассете-панели теплоизоляционного экрана рольганга стана горячей прокатки свободна от указанного недостатка. В ней устранено явление ускоренного разрушения труб кассеты в местах перегиба горизонтальной стенки в вертикальную. Тем самым решена техническая задача использование в работе кассеты-панели обеих горизонтальных стенок трубы. Последнее практически в два раза снижает эксплуатационные затраты на использование рабочего инструмента экранирующей установки.
Перечисленные технические результаты достигаются за счет того, что в известной трубе к кассете-панели теплоизоляционного экрана рольганга стана горячей прокатки, содержащей две горизонтальные, две вертикальные и две торцевые стенки и заполненной теплоизолятором, при этом одна из горизонтальных стенок прикреплена к вертикальным стенкам посредством соединения типа рояльных петель и в вертикальных стенках предусмотрены отверстия для стягивания труб при формировании кассеты-панели, согласно изобретению вторая из горизонтальных стенок прикреплена к вертикальным стенкам посредством соединения типа рояльных петель и внутрь трубы вставлена поддерживающая арматура, расположенная по меньшей мере на участках стягивания труб при формировании кассеты-панели, при этом арматура не соприкасается с горизонтальными стенками трубы и контактирует с рояльными петлями и вертикальными стенками трубы. Кроме того, поддерживающая арматура выполнена в виде по меньшей мере двух укороченных труб с закруглением по углам их поперечного сечения радиусом, обеспечивающим указанные контакты арматуры, при этом вертикальные стенки трубы к кассете-панели и укороченных труб скреплены и в вертикальных стенках укороченных труб выполнены соосные отверстия, идентичные соответствующим отверстиям в вертикальных стенках трубы к кассете-панели. К тому же укороченная труба по меньшей мере с одной стороны выполнена с удлиненными за пределы продольного сечения этой трубы горизонтальными стенками, при этом эти удлинения отогнуты в сторону центра трубы и в трубе к кассете-панели эти удлинения укороченных труб расположены в одинаковом направлении.
Труба к кассете-панели теплоизоляционного экрана рольганга стана горячей прокатки пояснена чертежами на фиг.1-4.
На фиг.1 показана труба к кассете-панели; на фиг.2 - поперечный разрез А-А трубы на фиг.1; на фиг3 - поперечный разрез Б-Б трубы на фиг.1 (увеличенный масштаб); на фиг.4 - поперечный разрез А-А на фиг.3.
Труба к кассете-панели содержит две горизонтальные стенки 1 и 2, две вертикальные стенки 3 и 4 и две торцевые стенки 5 и 6 (фиг.1). Обе горизонтальные стенки соединены с вертикальными стенками соединением 7 типа рояльных петель. В вертикальных стенках труб выполнены соосные отверстия 8 и 9, которые используют для стягивания идентичных труб стержнями 10 при формировании кассеты-панели. В трубу к кассете-панели, внутрь ее, вставлена арматура в виде укороченной трубы 11 (фиг.3). Наименьшее число укороченных труб 11 равно двум и это предпочтительный вариант исполнения. В этом случае они расположены на участках стягивания труб при формировании кассеты-панели (пунктир на фиг.1). Трубы 11 повторяют внутренний контур трубы к кассете-панели, при этом углы труб 11 закруглены с наружным радиусом R (фиг.3). Трубы 11 на вертикальных стенках имеют сквозные соосные отверстия 12, идентичные соответствующим отверстиям 8 и 9 в вертикальных стенках трубы к кассете-панели. Укороченные трубы 11 (являющиеся арматурой) соприкасаются с рояльными петлями 7 и с вертикальными стенками 3 и 4 трубы к кассете-панели (фиг.3). Между горизонтальными стенками укороченных труб 11 и горизонтальными стенками 1 и 2 трубы к кассете-панели предусмотрен зазор, исключающий ускоренную передачу тепла от между этими не контактирующими стенками. Горизонтальные стенки укороченных труб 11 по меньшей мере с одной их стороны выполнены удлиненными, т.е. выходящими за контур В продольного сечения (фиг.4) укороченной трубы 11 и отогнутыми 13 к центру трубы. (На фиг.4 показана укороченная труба 11, горизонтальные стенки которой удлинены за пределы конура В трубы с обеих сторон, и с обеих сторон это удлинение отогнуто к центру трубы 13. Такое исполнение укороченной трубы 11 допускается при изготовлении трубы к кассете-панели и несколько улучшает эксплуатационные возможности кассеты-панели, что будет отмечено ниже). Отогнутые удлинения 13 укороченной трубы 11 внутри трубы к кассете-панели расположены в одинаковом направлении. Труба к кассете-панели заполнена теплоизолирующей ватой 14. Так как процессу заполнения труб ватой 14 предшествует установка внутрь труб арматуры, вертикальные стенки укороченных труб 11 и вертикальные стенки трубы к кассете-панели скреплены, например, винтами 15.
Труба к кассете-панели работает следующим образом (работа трубы рассматривается отдельно от кассеты-панели и от секции теплоизоляционного экрана, т.к. сущность работы трубы после ее установки в кассету-панель с помощью стержней 10, а последней в секцию экранов не меняется).
Трубы с помощью стержней 10 стягивают и подвешивают к несущему корпусу кассеты-панели, образуя кассету-панель. Последняя устанавливается в секции теплоизоляционного экрана с расположением труб вдоль направления движения теплоизолируемого металла (вдоль рольганга). При этом в кассете-панели одна из горизонтальных стенок трубы (1 или 2) обращена к проходящему горячему металлу.
По мере работы трубы в кассете-панели теплоизолирующего экрана из-за высоких температур разогрева происходит коррозия (утонение) горизонтальной стенки трубы, обращенной к горячему металлу. Когда утонение горизонтальной стенки, например стенки 2, достигнет критической толщины, трубу (или лучше набор труб) переворачивают, так что другая горизонтальная стенка, в нашем случае стенка 1, становится рабочей.
Однако реализация крепления обеих горизонтальных стенок трубы к вертикальным стенкам посредством соединения типа рояльных петель существенно снижает жесткость и устойчивость поперечного сечения трубы. Последнее усугубляется отмеченным утонением горизонтальных стенок по мере их коррозии (работы).
Поддерживающая арматура в виде двух укороченных труб 11, установленных внутри трубы к кассете-панели на участке стягивания труб в кассету-панель (пунктир на фиг.1), ужесточает поперечное сечение трубы, увеличивает его жесткость и устойчивость при утоненных горизонтальных стенках. Этому же способствует выполнение очертания укороченных труб 11, повторяющего внутренний контур трубы к кассете-панели.
Исполнение труб 11 укороченными уменьшает отвод тепла к арматуре. Наличие зазора между горизонтальными стенками 1 и 2 трубы к кассете-панели и горизонтальными стенками укороченных труб 11 и заполнение этого зазора теплоизолятором 14 дополнительно и существенно усиливает теплоизоляцию арматуры. В то же время предпочтительное расположение укороченных труб 11 на участке стягивания труб в кассеты-панели (см. пунктиры на фиг.1) предопределяет размер ширины В контура труб 11, который должен обеспечивать исполнение отверстий 12 в вертикальных стенках этой трубы для прохождения стягивающих трубы в кассете-панели стержней 10 и максимальное сохранение жесткости трубы 11 (При диаметре отверстия 8, равном d8=30 мм, и ширине отверстия 9, равной 36 мм, ширина укороченной трубы может быть принята равной В≈60 мм).
Наружный радиус R закруглений в укороченных трубах 11 (арматуре) подбирают прорисовкой реального поперечного сечения трубы к кассете-панели. При подборе R обеспечивают контакт трубы 11 с рояльными петлями и контакт вертикальных стенок 3 и 4 трубы к кассете-панели с вертикальными стенками укороченной трубы 11. Указанными действиями обеспечивают устойчивое положение труб 11 при выполнении ими функции арматуры. Кроме того, исполнение закругления углов укороченной трубы 11 значительным радиусом R устраняет явление разрушения трубы 11 из-за многоцикловых термических расширений.
В процессе работы трубы к кассете-панели в секции теплоизоляционного экрана возможны удары переднего конца движущегося горячего металла (полосы толщиной 30...50 мм и массой до 36 т) по горизонтальной стенке трубы, обращенной к металлу (к рольгангу). По мере отмеченного утонения горизонтальной стенки трубы из-за коррозии появляется опасность разрыва работающей горизонтальной стенки трубы. Отмеченные нежелательные последствия устраняют применением укороченных труб 11 с удлиненными за пределы контура В их продольного сечения горизонтальными стенками, которые отгибают в сторону центра трубы 11 так, что они занимают положения 13. Для решения указанной технической задачи достаточно наличие отогнутых участков 13 с одной стороны трубы 11. Важным в этом случае является установление обеих труб 11 с участками 13 в трубе к кассете-панели так, чтобы эти участки были расположены в одинаковом направлении, т.е. при работе трубы в кассете-панели могли первыми воспринимать удар движущегося металла, т.е. как бы образовывать входной конус. При наличии удлинений горизонтальных стенок на трубах 11 с обеих сторон их контура В отмеченное расположение участков 13 не имеет значения. В то же время такое исполнение уменьшает вероятность разрушения тонких стенок трубы при применении операции покачивания горячего полосового металла при временных его задержках на рольганге под экранирующей установкой.
Для аккумулирования тепла проходящих под теплоизоляционными экранами штука за штукой раскатов плоского горячего металла и повышения на этой основе эффекта экранирования трубы к кассете-панели заполнены теплоаккумулирующей ватой 14.
При выборе толщины стенок и материала укороченной трубы 11 исходят из того, что предпочтительно толщина стенок равна толщине стенок трубы к кассете-панели и что предпочтительно применение того же жаростойкого материала. Хотя, строго говоря, это не обязательно, но как уже отмечено, предпочтительно.
Применение предложенной трубы к кассете-панели теплоизоляционного экрана стана горячей полосовой прокатки позволяет использовать в работе поочередно обе горизонтальные стенки трубы, что практически удваивает срок службы трубы между периодами ее полной замены. Последнее дополнительно улучшает технико-экономические показатели применения кассет теплоизоляционных экранов на рольгангах станов горячей полосовой прокатки.
1. Труба к кассете-панели теплоизоляционного экрана рольганга стана горячей полосовой прокатки, содержащая две горизонтальные, две вертикальные и две торцевые стенки и заполненная теплоизолятором, при этом одна из горизонтальных стенок прикреплена к вертикальным стенкам посредством соединения типа рояльных петель, а в вертикальных стенках выполнены отверстия для стягивания труб при формировании кассеты-панели, отличающаяся тем, что вторая горизонтальная стенка прикреплена к вертикальным стенкам также посредством соединения типа рояльных петель, а внутри трубы, по меньшей мере, на участках размещения отверстий для стягивания труб установлена поддерживающая арматура, не соприкасающаяся с горизонтальными стенками трубы и контактирующая с рояльными петлями и вертикальными стенками трубы.
2. Труба к кассете-панели теплоизоляционного экрана по п.1, отличающаяся тем, что поддерживающая арматура выполнена в виде по меньшей мере двух укороченных труб, повторяющих внутренний контур поперечного сечения трубы к кассете-панели, с закруглением по углам их поперечного сечения радиусом, обеспечивающим указанные контакты арматуры с рояльными петлями и вертикальными стенками трубы, при этом вертикальные стенки трубы к кассете-панели и укороченных труб скреплены, а в вертикальных стенках укороченных труб выполнены отверстия, соосные и идентичные по форме и расположению соответствующим отверстиям в вертикальных стенках трубы к кассете-панели.
3. Труба к кассете-панели по п.2, отличающаяся тем, что укороченная труба по меньшей мере с одной стороны выполнена с удлинениями ее горизонтальных стенок за пределы ее продольного сечения, отогнутыми в сторону центра трубы и расположенными в одинаковом направлении в трубе к кассете-панели.
