Теплоизоляционная секция экранирующей установки рольганга полосового стана горячей прокатки

Полезная модель относится к области прокатного производства, а именно к производству горячекатаных полос на станах в черной металлургии, в частности к теплоизоляционным секциям экранирующих установок рольганга полосового стана горячей прокатки.
В производстве горячекатаных полос в металлургии для снижения охлаждения проката на рольгангах полосовых станов горячей прокатки применяют установки, экранирующие тепло рольганга полосового стана горячей прокатки, которые содержат теплоаккумулирующие или теплоотражающие секции.
В отношении заявленного устройства актуальными являются существующие конструкции экранирующих установок рольганга полосового стана горячей прокатки представляет собой рамные конструкции с поворотным механизмом, содержащие ряд идентичных теплоизоляционных секций.
Уровень техники.
Из патента RU 1671384 (приоритет от 20.06.1989) известна теплоаккумулирующая секция теплоизоляционного экрана рольганга полосового стана горячей прокатки, содержащая корпус панели с закрепленным на нем плотным рядом металлических труб, заполненных теплоизолятором. Недостатком известной теплоаккумулирующей секции является трудоемкость в изготовлении, заключающаяся в использовании плотного набора металлических труб, что в свою очередь затрудняет их тепловое расширение при нагреве панели от тепла экранируемого горячего металла и приводит к пластической деформации поперечного сечения труб.
Из патента RU 2487769 (приоритет от 17.01.2012) известна теплоаккумулирующая секция теплоизоляционного экрана рольганга полосового стана горячей прокатки, содержащая набор труб на поперечных стяжных стержнях, в которой между боковыми стенками труб предусмотрен зазор, и на поперечном стяжном стержне между трубами предусмотрен стаканчатый колпак с плоским дном, охваченный по высоте U-образным элементом из листа, толщина и материал которого аналогичны примененным для труб экранирующей панели.
Недостатком такого устройства является трудоемкость в изготовлении, а также то, что из-за теплового расширения труб в начальный момент работы происходит тепловое изменение размеров труб, что приводит к пластической деформации сжатия горизонтально ориентированных стенок труб. Все это очень сильно снижает работоспособность теплоизоляционного экрана рольганга полосового стана горячей прокатки.
Из патента RU 2601714 (приоритет от 30.04.2015) известна теплоаккумулирующая секция теплоизоляционного экрана рольганга полосового стана горячей прокатки, которая  содержит установленный на двух одинаковых цилиндрических стержнях набор одинаковых металлических труб, наполненных теплоизолятором, а также кронштейнов и отбойника, соединяющих указанные стержни с корпусом. Металлические трубы установлены с зазорами между ними, обеспечивающими возможность свободного теплового расширения металлических труб вдоль стержней, при этом длина цилиндрических участков стержней превышает суммарную ширину установленных на них труб на величину их совокупного теплового расширения.
Все вышеуказанные технологические доработки позволяют уменьшить пластическую деформацию горизонтальных стенок труб панели, обращенных к горячей полосе, но не исключают ее.
Таким образом, недостатком всех известных вышеуказанных теплоаккумулирующих секций является трудоемкость в изготовлении и снижении работоспособность теплоизоляционного экрана рольганга полосового стана горячей прокатки по причине той или иной степени деформации  труб.
Близкой по своей сущности к заявленному изобретению является теплоизоляционная секция экранирующей установки рольганга полосового стана горячей прокатки, известная из патента EP0048503 (приоритет от 31.03.1982).
Теплоизоляционная секция экранирующей установки рольганга полосового стана горячей прокатки содержит теплоизоляционные панели, имеющие корпус с крышкой, в котором расположен теплоизоляционный слой, состоящий из нескольких слоев  высокотемпературного керамического волокна, где предусмотрен дополнительный подогрев этих слоев,  и несущую конструкцию, присоединенную к средствам для перемещения панелей относительно друг друга (поворотным механизмам) и изменения  теплоизоляционного воздействия панелей на центральную область горячего материала относительно его боковых краев. Недостатком такой секции является то, что в связи с низкой теплоемкостью керамического волокна необходим дополнительный подогрев теплоизоляционного слоя, к тому же сама конструкция не обладает достаточной жесткостью против ударов переднего конца движущегося подката.
Близким аналогом заявленного изобретения, принятым за прототим, является теплоизоляционная секция экранирующей установки рольганга полосового стана горячей прокатки, известная из патента EP0005340 (приоритет от 14.11.1979).
Теплоизоляционная секция экранирующей установки рольганга полосового стана горячей прокатки содержит теплоизоляционные панели, имеющие корпус с крышкой, в котором расположен два слоя  теплоизоляционного материала, выполненного из высокотемпературного керамического волокна,  примыкающую к дну корпуса закрывающую стальную  пластину, образующую горячую поверхность панели, и несущую конструкцию, присоединенную к средствам для перемещения панелей относительно друг друга (поворотным механизмам) и изменению  теплоизоляционного воздействия панелей на центральную область горячего материала относительно его боковых краев.
Из-за того, что керамическое волокно недостаточно гибкое, крышка корпуса теплоизоляционной панели прижимается сверху к горизонтальным фланцам корпуса пластинчатыми пружинами, чтобы обеспечить уплотнение между пластиной и корпусом, таким образом, минимизировать проникновение грязи и пара в сердцевину из керамического волокна.
В боковых стенках корпуса также могут быть предусмотрены вентиляционные отверстия для облегчения выхода пара, в который превращается вода, поглощаемая керамическим волокном в периоды простоя и впоследствии испаряемая во время нагрева.
Односторонние откидные клапаны на вентиляционных отверстиях помогают предотвратить попадание пара из окружающей среды. Если крышка очень тонкая, то могут потребоваться дополнительные удерживающие зажимы, чтобы удерживать керамическое волокно внутри корпуса панели.
Недостатками прототипа является то, что использование керамического волокна в качестве теплоизоляционного слоя значительно усложняет конструкцию корпуса теплоизоляционной панели. По причине низкой теплоемкости керамического волокна в этом случае, как и в патенте EP0048503 также будет необходим дополнительный подогрев теплоизоляционного слоя.
По сути устройство, охраняемое патентом EP0048503, это доработанное устройство из EP0005340, в котором исключены недостатков, которые имеет это устройство из патента EP0005340.
Другим недостатком ближайшего аналога является низкая жесткость против ударов переднего конца движущегося подката.
Заявленное устройство направлено на решение недостатков ближайшего аналога
Задачи заявленного устройства направлены на решение недостатков ближайшего аналога, а именно на упрощение конструкции, уменьшение энергозатрат и увеличение жесткости против ударов переднего конца движущегося подката.
Техническим результатом заявленного способа является упрощение конструкции, уменьшение энергозатрат в процессе использования и увеличение жесткости против ударов переднего конца движущегося подката по сравнению с ближайшим аналогом.
Технический результат достигается за счет того, что в заявленном устройстве в качестве теплоизоляционного слоя в теплоизоляционных панелях используют муллитокремнезистый фетр, в несущей конструкции предусмотрены  отбойники, профили и трубы, увеличивающие жесткость  несущей конструкции, а на нижнюю сторону корпуса теплоизоляционных панелей нанесено двухслойное теплоотражающее покрытие, состоящее из никеле-хромового и алюминиевого слоев, с толщиной слоев до 0,2 мм, что обеспечивает теплоотражающий эффект в заявленном устройстве.
Муллитокремнеземистый фетр - это теплоизоляционный материал, обладающий хорошей гибкостью и устойчивый к огню, способный выдержать температуру до 1500°С. Производится он из муллитокремнеземистых волокон, которые изготавливают в электропечи путем плавки оксидов кремния и алюминия с дальнейшим образованием волокна методом раздува. Чтобы придать материалу особую упругость и прочность во время производства добавляют неорганическое связующее. Огнеупорный фетр легко режется, кроится, крепится или приклеивается к подложке при помощи неорганического клея или механических креплений.
Основными преимуществами муллитокремнеземистого фетра, обеспечивающие использование в конструкции теплоизоляционной панели является следующее:
1. Материал не контактирует с расплавленным алюминием и его сплавами. Это свойство необходимо для заявленного устройства по причине того, что при температуре выше 480°С алюминий нанесенного теплоотражающего покрытия должен диффундировать в металлическую часть корпуса, образуя переходный слой, который является жаростойким, устойчивым к истиранию и коррозии в окислительной атмосфере до температуры 1150°С.
2. Материал имеет высокие электроизоляционные показатели, мало изменяющиеся с повышением температуры до 700-800°С.
Заявленное устройство пояснено фиг. 1-9.
На фиг. 1 проиллюстрирована несущая конструкция заявленного устройства, вид сверху, где поз. 1 - обозначена верхняя часть несущей конструкции.
На фиг. 2 проиллюстрирована несущая конструкция заявленного устройства, вид спереди, где поз. 3 - обозначены части труб круглого сечения, расположенные в вертикальной плоскости.
На фиг. 3 проиллюстрирована несущая конструкция заявленного устройства, вид сбоку, где поз. 2 - обозначены отбойники.
На фиг. 4 проиллюстрирована теплоизоляционная панель, вид сверху.
На фиг. 5 проиллюстрирована теплоизоляционная панель, вид спереди, где поз. 4 - обозначен корпус, поз. 5 - обозначена крышка корпуса.
На фиг. 6 проиллюстрирована теплоизоляционная панель, вид сбоку, с иллюстрацией сквозных отверстий, предназначенных для соединения теплоизоляционных панелей несущей конструкцией через вертикальные трубки, имеющие внутреннюю резьбу, прикрепленные к несущей конструкции в вертикальной плоскости. Также теплоизоляционная панель содержит другие отверстия для резьбовых соединений с несущей конструкцией.
Все резьбовые соединения при сборке покрывают антистопорящей, антикоррозирующей пастой Laktite 8150.
На фиг. 7 проиллюстрирован вид сверху заявленного устройства в собранном виде.
На фиг. 8 проиллюстрирован вид спереди заявленного устройства в собранном виде.
На фиг. 9 проиллюстрирован вид сбоку заявленного устройства в собранном виде.
В общем виде заявленное устройство представляет собой секцию теплоизоляционной экранирующей установки рольганга полосового стана горячей прокатки, содержащую несущую конструкцию и закрепленные на несущей конструкции теплоизоляционные панели, состоящие из полого корпуса, снабженного крышкой, и набитого внутри теплоизоляционным слоем.
Края несущей конструкции отогнуты под прямым углом вниз.
Несущая конструкция содержит отбойники, расположенные по краям несущей конструкции по длине, центральный профиль, прикрепленный снизу по горизонтали к средней части несущей конструкции по ширине, угловой профиль, расположенный снизу с противоположных боковых сторон несущей конструкции по ширине, и расположенные по вертикали трубки круглого сечения с внутренней резьбой, прикрепленные к несущей конструкции снизу на равноудаленном расстоянии от центрального профиля и краев несущей конструкции, с образованием с угловым профилем общей опорной поверхности для прилегания теплоизоляционных панелей за счет того, что длина трубок равна высоте полок углового профиля.
По обе стороны от центрального профиля к несущей конструкции с помощью болтов прикреплены две теплоизоляционные панели, полый корпус которых набит внутри муллитокремнезистым фетром и на нижнюю сторону корпуса нанесено двухслойное теплоотражающее покрытие, состоящее из никеле-хромового и алюминиевого слоев, с толщиной слоев до 0,2 мм.
Сверху на несущей конструкции выполнены Г-образные профили, обеспечивающие навешивание на конструкцию теплоизоляционной экранирующей установки рольганга полосового стана горячей прокатки.
Повышение жесткости общей конструкции устройства осуществляется за счет того, что несущая конструкция заявленного устройства содержит вертикально прикрепленные трубки с внутренней резьбой с помощью которых, дополнительно к остальным резьбовым соединениям, через сквозные отверстия, имеющиеся в тепловых панелях, происходит крепление теплоизоляционных панелей к несущей конструкции. Также повышение жесткости общей конструкции обусловлено наличием в составе несущей конструкции углового профиля и центрального профиля.
Конструкция теплоаккумулирующих панелей простая, не трудоемкая в изготовлении и не требует специальной оснастки.
В процессе эксплуатации элементы теплоаккумулирующих панелей и несущей конструкции не деформируются вследствие температурного воздействия, что значительно облегчает их разборку и замену.
Использование теплоотражающего покрытия позволяет применить дешевый материал для изготовления панелей. Помимо этого, за счет использования теплоотражающего покрытия заявленное устройство обладает не только теплоаккумулирующим, но и теплоотражающим эффектом.
Изготовление заявленного устройства и замена его частей является простым и не затратным, при этом устройство обладает хорошими эксплуатационными характеристиками.