ТРУБА К КАССЕТЕ-ПАНЕЛИ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО ЭКРАНА РОЛЬГАНГА СТАНА ГОРЯЧЕЙ ПОЛОСОВОЙ ПРОКАТКИ
PIPE TO CASSETTE-PANEL OF HEAT INSULATION SCREEN OF HOT-STRIP MILL ROLLER BED

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, В21В 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, B21B 1/26, B23P 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, В21В 1/26, F28F 9/20, F16L 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) В21В 1/26, F28F 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 прямоугольный короб, пластину-дно, прикрепленную к коробу посредством соединения типа рояльные петли, и две торцевые стенки, при этом в вертикальных стенках предусмотрены отверстия для стягивания труб при формировании кассеты-панели и труба заполнена теплоизолятором.
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 не решает проблемы разницы в тепловом удлинении верхней и нижней, обращенной к экранируемому металлу, частей трубы. Отсутствие решения этой проблемы в известной трубе приводит к знакопеременным изгибам трубы, что в совокупности с высокими температурами работы существенно снижает ее работоспособность.
Последнее не позволяет в полной мере использовать дорогостоящий жаростойкий сплав, из которого изготовлены трубы, снижает соответственно экономические показатели экранирующей установки.
Предлагаемая труба к кассете-панели теплоизоляционного экрана рольганга стана горячей полосовой прокатки свободна от указанного недостатка. В ней устранено явление ускоренного разрушения труб из-за отмеченных знакопеременных нагрузок, вызванных тепловыми удлинениями. Тем самым устранен один из существенных факторов, снижающих работоспособность труб, образующих кассеты-панели теплоизоляционного экрана.
Перечисленные технические результаты достигаются за счет того, что в известной трубе к кассете-панели теплоизоляционного экрана стана горячей полосовой прокатки, содержащей прямоугольный короб, пластину-дно, прикрепленную к коробу посредством соединения типа рояльные петли, и две торцевые стенки, при этом в вертикальных стенках короба предусмотрены отверстия для стягивания труб при формировании кассеты-панели и труба заполнена теплоизолятором, согласно изобретению короб выполнен из двух частей, шарнирно соединенных между собой на стороне, противоположной пластине-дну, при этом пластина-дно выполнена единой для обеих частей короба. При этом шарнирное соединение выполнено посредством соединения типа рояльные петли.
Труба к кассете-панели теплоизоляционного экрана стана горячей полосовой прокатки пояснена фиг.1-3.
На фиг.1 показана труба к кассете-панели; на фиг.2 - вид по А на фиг.1; на фиг.3 - вид по Б на фиг.1.
Труба к кассете-панели содержит два прямоугольных короба 1 и 2 и единую для обоих коробов пластину-дно 3 (фиг.1 и 2). Пластина-дно 3 соединена с вертикальными стенками 4 коробов 1 и 2 с помощью соединения 5 типа рояльные петли. С торцов трубу закрывают торцевые стенки 6. Между собой короба 1 и 2 на противоположной от пластины-дна 3 стороне 7 соединены шарнирно. Шарнирное соединение 8 предпочтительно выполняют в виде соединения типа рояльные петли. В вертикальных стенках 4 выполнены отверстия 9 для стягивания труб с помощью стержней 10 при формировании кассеты-панели. Ширина В (диаметр D) отверстий 9 примерно на 5 мм превышает диаметр d стягивающих стержней 10 (фиг.1). Труба заполнена теплоизолятором (мулиток-ремнеземистой ватой) 11.
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).
Набор труб с помощью стержней 10 стягивают и подвешивают к несущему корпусу кассеты-панели, образуя кассету-панель. Последнюю устанавливают в секции теплоизоляционного экрана с расположением продольных осей труб вдоль направления перемещения теплоизолируемого металла (вдоль рольганга). При этом в кассете-панели пластина-дно 3 обращена к проходящему горячему металлу.
В процессе прохождения горячего металла под секциями теплоизоляционного экрана происходит разогрев пластины-дна 3 до уровня температур порядка 900…980°С. Теплоизолирующая вата 11 аккумулирует часть этого тепла. Этим теплом охватывается также нижняя часть вертикальных стенок 4 трубы, контактирующих с пластиной-дном 3. При отсутствии горячего металла под секциями теплоизоляционного экрана происходит охлаждение пластины-дна 3. Степень охлаждения пластины-дна 3 зависит от паузы прокатки (временного интервала между штуками металла), и при паузе порядка 20 с температура пластины-дна 3 снижается на 250…300 град. При больших временных интервалах между штуками металла (например, при переходе на прокатку другого типоразмера полос или другой марки стали в течение перевалки валков и др.) пластина-дно 3 охлаждается вплоть до уровня температуры, близкой к температуре в цехе.
Противоположная пластине-дну 3 сторона 7 коробов трубы при интенсивном процессе прокатки (паузе ≤20 с) нагревается до температуры порядка 600…650°С.
Таким образом нижняя часть каждой трубы вместе с пластиной-дном 3 в процессе работы теплоизолирующих экранов из-за нагрева всегда удлиняется на большую величину, чем противоположная часть трубы со стороной 7. В результате в пластине-дне и нижних частях вертикальных стенок 4 возникают знакопеременные нагрузки (напряжения), которые совместно с высокими температурами нагрева пластины-дна 3 ускоряют разрушение (в том числе «выгорание») пластины-дна 3, т.е. снижают работоспособность трубы в целом.
Исполнение трубы из двух коробов 1 и 2, шарнирно соединенных на стороне 7, противоположной единой пластине-дну 3, устраняет формирование указанных знакопеременных напряжений. Устранение этих напряжений происходит благодаря возможности поворота частей труб относительно отмеченного шарнирного соединения 8 (см. пунктир на фиг.1). Возможность описанного поворота частей трубы дополнительно обеспечивается благодаря наличию зазоров в соединении 5 типа рояльные петли, а также соотношению В>d (и D>d) на фиг.1 между стягивающими стержнями 10 и отверстиями 9 в вертикальных стенках 4 коробов 1 и 2.
Предпочтительно исполнение шарнирного соединения 8 двух коробов 1 и 2 с образованием короба трубы в виде соединения типа рояльные петли. Такое соединение коробов 1 и 2 компактно и не увеличивает размер трубы по высоте, что важно при образовании кассет-панелей и установке их в секцию теплоизолирующих экранов. Известно, что увеличение размера труб по высоте уменьшает расстояние между движущимся горячим металлом и пластиной-дном 3, в результате возрастает вероятность разрушения трубы из-за удара металлом.
Применение предложенной трубы к кассете панели теплоизоляционного экрана стана горячей полосовой прокатки удлиняет срок службы трубы между периодами ее полной замены. Последнее дополнительно улучшает технико-экономические показатели применения кассет секций теплоизоляционных экранов на рольгангах станов горячей полосовой прокатки.