НЕ ТРЕБУЮЩЕЕ ЧАСТОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ СМЕСИТЕЛЬНОЕ СОПЛО ДЛЯ СМАЗКИ ЗАЗОРА МЕЖДУ ВАЛКАМИ
LOW MAINTENANCE MIXING NOZZLE FOR LUBRICATING GAP BETWEEN ROLLERS

Область техники
Изобретение относится к устройству смазки валков прокатной клети, в частности, для смазки зазора между валками в клети прокатного стана для получения полосового проката, в котором смесительно-разбрызгивающее устройство создает смесь из воды и масла, и эта смесь разбрызгивается на по меньшей мере один из валков прокатной клети и/или на поверхность прокатываемого материала.
Уровень техники
Известно, что при получении металлической полосы качество ее поверхности можно улучшить, если уменьшить коэффициент трения между рабочими валками и прокатываемым материалом. В результате введения, например, смазки при изготовлении металлической полосы не только снижается энергия, необходимая для процесса проката, но повышается также срок службы рабочих валков прокатной клети.
Обычно для смазки зазора между валками используют эмульсию масла и воды. Эмульсия создается в смесительном устройстве. Для этого в смесительное устройство по линиям питания подают масло и воду. Из смесительного устройства эмульсия поступает по трубопроводам в систему распылительных сопел, которая расположена вдоль зазора валков у верхней и у нижней сторон металлической полосы. В качестве распылительных сопел применяются, например, плоскоструйные форсунки, с помощью которых смесь воды и масла распыляется на рабочие валки прокатной клети и/или на поверхность металлической полосы.
В известных устройствах смазки зазора между валками смешение воды и масла проводится в единственном смесительном устройстве, расположенном в центре. Для этого смесительного устройства предназначено множество распылительных сопел. Соединение с распылительными соплами осуществляется через трубопроводы. Длина этих трубных линий может составлять несколько метров.
Документ EP 1399276 B1 описывает систему смазки зазора между валками, у которой центральному смесителю соответствует несколько находящихся в зонах распыления распылительных сопел. Отдельные сопла зоны распыления активируются посредством клапанов переключения, чтобы в прокатном стане можно было обрабатывать полосовой прокат различной ширины.
Создание эмульсии в центре и последующее ее распределение по нескольким распылительным соплам имеет тот недостаток, что в трубопроводах, несмотря на высокие и тем самым обладающие очищающим действием скорости потока, между мешалкой и соплами образуются продукты омыления, и может произойти расслоение. Чем длиннее трубопровод, тем больше время пребывания эмульсии и, следовательно, тем больше масштабы образующихся на внутренней поверхности трубы отложений. Диаметр трубопроводов уменьшается со временем, и эффект смазки зазора между валками ослабевает. Кроме того, может дойти до отделения частиц продуктов омыления и закупорки выпускного отверстия распылительного сопла. Тогда смазка зазора между валками на этом участке сопла оказывается совершенно неэффективной, из-за чего может существенно ухудшиться качество поверхности полосового проката.
Чтобы предотвратить недостаточный эффект смазки, систему смазки зазора между валками необходимо обслуживать через определенные промежутки времени. При этом чистят критические в отношении загрязнения конструктивные узлы, такие как смеситель, распылительные сопла и соединительные трубопроводы. В документе EP 2040860 B1 в целях очистки предлагается снабжать смесительный блок не только водой и маслом, но также чистящей средой, такой как горячая вода или водяной пар. Наряду с линиями питания для воды и масла в третьей линии питания горячая вода проводится в место загрязнения. Горячую воду держат наготове в резервуаре.
Затраты на обслуживание системы смазки зазора между валками, которые возникают при простое прокатной клети, определяются в основном объемом требуемых для чистки мер, чтобы удалить загрязнения и продукты омыления.
Описание изобретения
Задачей настоящего изобретения является разработать устройство смазки валков прокатной клети, затраты на обслуживание которого были бы минимальны.
Эта задача решена устройством с отличительными признаками п.1 и способом с отличительными признаками п.10 формулы изобретения. Выгодные варианты осуществления изобретения указаны в зависимых пунктах.
Основной идеей изобретения является объединение смесителя и сопла в единый конструктивный элемент, то есть сопоставить каждому распылительному соплу смесительный блок. Таким образом, эмульсия не создается в центре и распределяется затем по нескольким распылительным соплам, а создается децентрализованно для каждого распылительного сопла. Благодаря этому можно получить эмульсию там, где ее распыляют. Тем самым отпадает необходимость в длинных трубопроводах между смесителем и соплом, что из-за большого времени пребывания особенно критично в отношении загрязнений. Так как омыление происходит не так интенсивно в системе смазки зазора между валками, чистку необходимо проводить реже. В итоге меньше будут затраты на обслуживание.
Чтобы максимально укоротить соединительные линии между местом создания и местом распыления эмульсии, выгодно, чтобы смеситель и сопло были расположены, если смотреть в направлении потока, как можно ближе друг к другу, а лучше всего непосредственно граничили друг с другом.
Особенно благоприятно, если смеситель и распылительное сопло интегрированы в одну деталь. При этом вообще отсутствуют какие-либо соединительные линии. Время пребывания эмульсии в смесительно-распылительном устройстве очень мало. Короткое время пребывания означает, что омыление очень мало.
Один особенно предпочтительный вариант осуществления отличается тем, что смесительное устройство состоит из камеры предварительного смешения и камеры основного смешения.
Для недопущения попадания остатков омыления может быть выгодным, чтобы линия подвода масла в смесительное устройство проходила через предусмотренный в смесительном сопле обратный клапан. Благодаря этому предотвращается, что в период очистки, когда подача масла прекращена, вода проникнет в линию масла и вызовет там омыление.
При этом выгодно, если канал линии подачи масла имеет как можно меньший диаметр, например, меньше 3 мм. Вследствие этого поверхность, на которой могут откладываться продукты омыления, будет малой. В конце периода очистки, когда масло снова может течь, высокие скорости течения благоприятствуют в масляном канале "продувке" возможных отложений.
Чтобы еще больше снизить затраты на обслуживание, может быть выгодным предусмотреть для каждого смесительного сопла устройство быстрой замены. Такое устройство быстрой замены можно выполнить, например, так, чтобы установка смесительного сопла в держатель достигалась с помощью фиксатора или защелки, например, посредством байонетного соединения. В результате смесительное сопло при простое на обслуживание можно очень быстро сменить вручную. Изъятое смесительное сопло можно очистить "оффлайн" и при необходимости отремонтировать.
Краткое описание чертежей
Для дальнейшего пояснения изобретения в следующей части описание проводится в сочетании с чертежами на одном неограничительном примере осуществления, из которого можно сделать вывод о дальнейших предпочтительных вариантах осуществления, особенностях и усовершенствованиях изобретения. Показано:
фиг. 1 - принципиальная схема выполненной согласно изобретению системы смазки зазора между валками, в которой смесительно-разбрызгивающее устройство состоит из системы смесительных сопел;
фиг. 2 - принципиальная схема смесительного сопла;
фиг. 3 - смесительное сопло, удерживаемое в держателе с помощью быстроразъемного соединения.
Вариант осуществления изобретения
Фиг. 1 показывает принципиальную схему системы смазки зазора между валками, выполненную согласно изобретению. Позицией 1 обозначено смесительно-разбрызгивающее устройство, которое состоит из нескольких смесительных сопел 4. С помощью этих смесительных сопел 4 в зазор между валками вносится эмульсия, состоящая из воды и масла. Это происходит так, что сопла 8 (см. фиг. 2) смесительных сопел 4 распыляют эмульсию на рабочие валки 2 и/или на поверхность полосового проката 3.
Каждое смесительное сопло 4 снабжается водой по первой линии питания 5 и маслом по второй линии питания 6. Сопла и смеситель образуют один конструктивный узел.
Линия подвода масла в смесительно-разбрызгивающие устройства (1) ведет в группу (25) соединительных линий. Масляная линия снабжается или от единственного насосного элемента, и/или через масляные клапаны, которые работают с переключением или непрерывно. Таким образом, в каждое смесительное сопло может подводиться единый или собственный поток масла, например, также с расходом 0%.
Как легко видеть из фиг. 1, смешение масла и воды происходит не в центральном смесителе, а почти в том же месте, где эмульсия вводится распылением в зазор между валками.
Блок управления 16, который обменивается данными с компьютером 27, управляющим процессом прокатки, регулирует при этом дозирующие насосы 23 в подводе масла, а также водяной насос 24.
В целях очистки смесительных сопел 4 в контуре водоснабжения установлен проточный нагреватель 21. Этим нагревательным устройством 21 можно нагреть воду, текущую через первую линию питания 5 в смесительные сопла 4, с получением горячей воды. Горячей водой можно очистить и продуть соединительные линии и сопла. При этом блок управления 16 задает интервалы между очистками. Чтобы детектировать степень загрязнения, в линии 5 водоснабжения предусмотрен блок 17 датчиков, состоящий из датчика 18 давления и датчика 19 температуры (фиг. 2), сигналы которого проводятся на блок управления 16. Блок управления 16 использует эти результаты измерений для установления момента времени и продолжительности периода чистки.
Смесительное сопло 4 подробнее показано в схеме на фиг. 2. Оно состоит в основном из смесительного устройства 7, в котором смешиваются вода и масло с получением эмульсии, и сопла 8, посредством которого смесь масла и воды можно распылить на рабочие валки 2, соответственно в зазор между валками. Чтобы по возможности не допускать попадания загрязняющих частиц и оторвавшихся частиц отложений продуктов омыления к выпускным отверстиям сопла 8, предусмотрено несколько фильтров: в линии подачи воды фильтр 11, в линии подачи масла фильтр 12 и фильтр 13, который фильтрует текущую в сопло 8 эмульсию. Как можно видеть из фиг. 2, смесительное устройство 7 может состоять из камеры 7' предварительного смешения и камеры 7” основного смешения.
2
На стадии очистки подача масла прерывается, а по линии водоснабжения 5 течет горячая вода с температурой выше 60°C. Чтобы не допустить нагнетания этой горячей воды в линию подачи масла, предусмотрен обратный клапан 9. Соединительная линия 10 между обратным клапаном и камерой 7' предварительного смешения выполнена с поперечным сечением меньше 3 мм. Благодаря этому можно по существу предотвратить омыление на этом участке.
Как показано на фиг. 3, каждое смесительное сопло 4 разъемно укреплено на держателе 14 посредством байонетного соединения 15. В случае загрязнений смесительное сопло 4 можно очень легко сменить вручную.
Так как получение эмульсии "масло в воде" происходит не в смесителе, расположенном по центру, а посредством децентрализованных смесительных узлов, находящихся вблизи соответствующего сопла, проблема омыления возникает в значительно меньшем масштабе. Благодаря конфигурации согласно изобретению отсутствуют длинные соединительные линии и тем самым большое время пребывания эмульсии в линиях, что могло бы привести к зарастанию линий. Таким образом, существенное преимущество изобретения заключается в значительно сниженных затратах на обслуживание.
Следующее преимущество усматривается в том, что распределенные смесительные сопла 4 легче очищать горячей водой или водяным паром, чем сопловую систему обычной конструкции с одним центральным смесителем.
Для получения горячей воды в проточном нагревателе требуется меньший по сравнению с аккумулятором горячей воды монтажный объем в прокатной клети. Так как горячая вода образуется в линии подвода воды, для целей очистки не требуется отдельный трубопровод. Система смазки зазора между валками имеет меньше конструктивных компонентов.
Химические чистящие средства и кислоты для удаления остатков продуктов омыления не требуются. Обслуживающему персоналу не угрожают опасные вещества.
Хотя изобретение было подробно описано и проиллюстрировано на предпочтительном примере осуществления, изобретение не ограничено раскрытыми примерами, и специалист может вывести из них другие варианты, не выходя за объем защиты изобретения. Так, можно представить, чтобы для очистки системы смазки зазора между валками использовать вместо наказанного на фиг. 1 единственного проточного нагревателя несколько проточных нагревателей меньшей потребляемой мощности, каждый из которых установлен по схеме выше смесительного сопла.
Список использованных позиций для ссылок
1
смесительно-разбрызгивающее устройство
2
валки
3
прокат, полосовой прокат
4
смесительное сопло
5
первая линия питания (подача воды)
6
вторая линия питания (подача масла)
7
смесительное устройство
7'
камера предварительного смешения
7”
камера основного смешения
8
сопло
9
обратный клапан
10
соединительная линия между 9 и 7'
11
фильтр для воды
12
фильтр для масла
13
фильтр для эмульсии
14
держатель
15
байонетное соединение
16
блок управления
17
блок датчиков
18
датчик давления
19
датчик температуры
20
датчик давления
21
проточный нагреватель
22
установка водоподготовки
23
дозирующий насос
24
водяной насос
25
группа соединительных линий
26
клапанный блок группы соединительных линий
27
компьютер для управления процессом прокатки