ЭКРАНИРУЮЩАЯ ПАНЕЛЬ СЕКЦИИ УСТАНОВКИ СОХРАНЕНИЯ ТЕПЛА МЕТАЛЛОМ НА РОЛЬГАНГЕ ПОЛОСОВОГО СТАНА ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ
SHIELDING PANEL OF HEAT RETENTION BY METAL AT STRIP HOT ROLLING MILL ROLLER BED

Изобретение относится к производству горячекатанных полос в черной металлургии, где для снижения охлаждения раската с его верхней поверхности на рольгангах полосовых станов горячей прокатки применяют установку экранирования.
Известна экранирующая панель секции установки сохранения тепла металлом на рольгангах полосового стана горячей прокатки, содержащая корпус панели с закрепленным на нем плотным рядом металлических труб, заполненных теплоизолятором (см., например, патент РФ №1671384, В21В 1/26, F28F 9/20, 1989 г.).
Основным недостатком известной экранирующей панели является реализуемый в ней плотный набор металлических труб, затрудняющий их тепловое расширение при нагреве панели от тепла экранируемого горячего металла, что приводит к пластической деформации поперечного сечения труб, снижающей их работоспособность.
Известна экранирующая панель секции установки сохранения тепла металлом на рольгангах стана горячей прокатки, содержащая набор труб на поперечных стяжных стержнях, в которой между боковыми стенками труб предусмотрен зазор, в котором на указанном поперечном стяжном стержне между трубами предусмотрен стаканчатый колпак с плоским дном, охваченный по высоте U-образным элементом из листа (см., например, патент РФ №2487769, В21В 1/26, В21В 45/00, 2012 г.).
По существенным признакам предлагаемая экранирующая панель наиболее близка известной, поэтому принята за прототип.
Существенным недостатком экранирующей панели является заполнение зазоров между трубами дополнительными элементами: U-образным элементом и стаканчатым колпаком. Последующее плотное закрепление образующегося набора труб и отмеченных элементов на стяжных стержнях в холодном состоянии, не учитывающее их тепловое расширение в начальный момент работы экранирующей панели, затрудняет предусмотренное в известной конструкции экранирующей панели свободное тепловое удлинение ее элементов. Отмеченное особенно проявляется в начальный момент работы экранирующей панели в установке сохранения тепла металлом на рольганге стана, когда все элементы панели еще не успели нагреться, тогда как горизонтальные стенки труб панели, обращенные к горячему металлу, нагреваются до 950... 980°С при прохождении первых горячих раскатов. Из-за теплового изменения размеров происходит пластическая деформация сжатия этих горизонтальных стенок, внешне проявляющееся в виде местного их выпучивания на длине трубы. Последующие периодические нагревы и охлаждения этих стенок панели, обусловленные процессом периодического прохождения раскатов, усугубляют условия работы этих стенок, заметно снижая работоспособность экранирующих панелей в целом.
Предлагаемая экранирующая панель секции установки сохранения тепла металлом на рольганге полосового стана свободна от указанного недостатка известной панели. В ней решена задача свободного удлинения и уширения горизонтальной стенки труб экранирующей панели на всех стадиях ее работы благодаря созданию условий для свободного теплового изменения размеров путем устранения плотного сжатия труб при их монтаже на стержнях, усугубляемого последующим тепловым уширением в процессе работы панели в установке экранирования металла.
Технический результат достигается благодаря тому, что в экранирующей панели секции установки сохранения тепла металлом на рольганге полосового стана горячей прокатки, содержащей установленный на двух одинаковых цилиндрических стержнях набор одинаковых металлических труб, наполненных теплоизолятором и установленных с зазором между их боковыми стенками, а также кронштейнов и отбойника, соединяющих указанные стержни с корпусом панели, согласно изобретению длина цилиндрического участка стержней превышает толщину набора труб, кронштейнов и отбойника на величину совокупного теплового расширения этого набора деталей в направлении длины стержней, при этом в наборе обеспечена возможность полного охвата указанным зазором одновременно боковых стенок каждой трубы. Кроме того, в местах расположения в указанном наборе кронштейнов и отбойника зазор между боковыми стенками труб увеличен на значение толщины этих деталей.
Экранирующая панель установки сохранения тепла металлом на рольганге полосового стана горячей прокатки пояснена на фиг. 1-3 в статическом состоянии и на фиг. 4 и 5 - в процессе работы на стане.
На фиг. 1 показан вид экранирующей панели с ее торца (т.е. в процессе работы панели на стане горячая полоса проходит под нею перпендикулярно фиг. 1); на фиг. 2 и 3 укрупненно приведены два вида исполнения панели и на фиг. 4 и 5 эти два вида показаны в процессе работы на стане (фиг. 4 соотносится с фиг. 2, фиг. 5 - с фиг. 3).
Экранирующая панель содержит корпус 1 (фиг. 1), набор свободно посаженных на цилиндрический стержень 2 прямоугольных труб 3 (на длине панели установлено два одинаковых стержня 2). На цилиндрическом стержне 2 с возможностью свободного перемещения вдоль стержня посажены несколько кронштейнов 4 и отбойник 5. При этом в кронштейнах 4 и отбойнике 5 посадочные отверстия под стержень выполнены с учетом линейного расширения труб в процессе работы панели на стане горячей прокатки (отмеченное изложено в известной конструкции, принятой за прототип). Кронштейны 4 и отбойник 5 резьбовыми соединениями 6 скреплены с корпусом панели 1. Элементы резьбового соединения 7 предусмотрены на концевых частях цилиндрического стержня 2, при этом наружный диаметр шайбы 8 гарантированно превышает диаметр посадочного отверстия под стержень 2 в трубах 3. Прямоугольные трубы 3 выполнены из тонкого листа 9 жаростойкого сплава и наполнены теплоизолирующей ватой 10 (фиг. 2-5). Теплоизолирующая вата 10 отделяет также набор труб от корпуса панели 1. Горизонтальные стенки 11 труб 3, обращенные в процессе работы к рольгангу, соединены с корпусом труб с помощью рояльных петель 12.
1
В статическом состоянии экранирующей панели (фиг. 1-3) длина L цилиндрического стержня 2 превышает толщину набора труб 3, равную
(где В - ширина одной трубы, n - число труб в панели), толщину набора кронштейнов 4, равную
o
x
(где h - толщина одного кронштейна, k - число кронштейнов, установленных на стержне 2) и толщину отбойника h. Указанным превышением обеспечивают возможность охвата зазором δ боковых стенок каждой трубы 3. Следовательно, длина Lцилиндрического стержня равна толщине набора на стержне 2 труб 3, кронштейнов 4 и отбойника 5, плюс сумма зазоров δ между боковыми стенками труб, а также боковыми стенками труб, кронштейнами и отбойником.
В свою очередь наличием отмеченных боковых зазоров в панели создают условия для свободного изменения вдоль стержня 2 размеров установленных на нем деталей, обусловленного разогревом экранирующей панели в процессе ее работы.
При разработке параметров экранирующей панели учитывают, что линейные размеры набора ширин В труб 3 на стержне 2 на два порядка превышают набор толщин кронштейнов 4 и отбойника 5, поэтому принимают
,
где
Δt - повышение температуры трубы при работе панели, α - коэффициент линейного расширения металла трубы, т.е. учитывают тепловое расширение вдоль стержня 2 только прямоугольных труб 3.
Конструкцией экранирующей панели на фиг. 2 и 3 предусмотрено два варианта исполнения стержня 2. С точки зрения решаемой задачи сохранения тепла раскатки оба варианта исполнения равнозначны. Однако вариант на фиг.3 предпочтителен как конструктивно более компактный.
1
1
2
Важным для обоих вариантов исполнения стержня 2 является наличие на стержне цилиндрического участка диаметром d и длиной L. Реализуемая в предложенной конструкции панели разность L-L>0 обеспечивает возможность свободного уширения труб 3, кронштейнов 4 и отбойника 5, которое происходит из-за существенного изменения их температуры с исходных 20…30°С. Свободное уширение отмеченных деталей экранирующей панели позволяет трубам 3 свободно удлиняться. Возможность отмеченного удлинения труб 3 предусмотрено в известной конструкции экранирующей панели. В конечном итоге (при длительном периоде прохождения раскатов под панелью) расположение труб 3, кронштейнов 4 и отбойника 5 на стержне 2 принимает вид, приведенный на фиг. 4 и 5.
Существенным в конструкции экранирующей панели (известной) является применение в трубах 3 горизонтальной стенки 11 и ее соединение с боковыми стенками трубы с помощью рояльных петель 12. В результате, во-первых, первой разогревается до температуры 950…980°С именно горизонтальная стенка 11, во-вторых, указанный разогрев стенки 11 происходит в процессе прохождения трех-пяти раскатов, т.е. максимально устраняется тепловая инерционность установки экранирования раската на промежуточном рольганге.
Совокупность возможного свободного удлинения горизонтальной стенки 11, предусмотренное в известной конструкции панели, с возможностью свободного уширения этой стенки 11, реализуемого настоящим предложением (благодаря свободному охвату зазором одновременно боковых стенок каждой трубы), обеспечивает необходимые и достаточные условия работы горизонтальной стенки 11 труб 3 экранирующей панели с минимальной пластической деформацией сжатия и растяжения. К тому же, эти условия дополнительно усиливаются наличием в конструкции труб экранирующей панели соединения горизонтальной стенки 11 с остальным корпусом труб с помощью рояльных петель 12.
Таким образом, предложена экранирующая панель установки сохранения тепла металлом на рольганге полосового стана горячей прокатки, в которой максимально устранены условия, приводящие к появлению знакопеременной пластической деформации горизонтальной стенки труб, образующих экранирующую поверхность панели. Отмеченное по меньшей мере уменьшает пластическую деформацию горизонтальных стенок труб панели, обращенных к горячей полосе, и на этой основе существенно повышает работоспособность экранирующей панели.