ITMI942131A1 - Dispositivo per il raffreddamento differenziato di prodotti larghi piatti - Google Patents

Abstract

L'invenzione riguarda un dispositivo per il raffreddamento differenziato con un refrigerante liquido di prodotti larghi piatti preferibilmente di acciaio, durante il loro moto rettilineo.Il dispositivo è costituito da almeno una traversa di raffreddamento con uscita laterale e fessura, disposta in direzione longitudinale, per il refrigerante. Sul lato di uscita del refrigerante del recipiente distributore 1 presentante preferibilmente una sezione trasversale rettangolare è fissato un dispositivo di guida del refrigerante, che è costituito da una piastra di guida 3 disposta perpendicolarmente al prodotto largo piatto da raffreddare. alla quale sono associate due piastre di regolazione 4 nonché una piastra di compressione 5, che congiuntamente formano un canale di efflusso di larghezza regolabile.

Description

L'invenzione riguarda un dispositivo per il raffreddamento differenziato di prodotti larghi piatti, preferibilmente di acciaio, con un refrigerante liquido durante il loro moto rettilineo. Il dispositivo viene impiegato per ridurre notevolmente il fabbisogno di refrigerante come pure le disomogeneità delle caratteristiche del materiale e le tensioni interne nel materiale, che si possono sviluppare durante il suo raffreddamento. Il campo di impiego dell'invenzione è costituito dagli stabilimenti metallurgici, nei quali avviene la fabbricazione di nastro laminato a caldo o nastro largo laminato a caldo o di prodotti di acciaio di geometria analoga. Inoltre, l'invenzione è impiegabile in ugual modo per il raffreddamento con refrigerante liquido di qualsiasi prodotto metallico ad ampia superficie.

Sono note soluzioni tecniche per il raffreddamento di prodotti larghi piatti, in particolare di acciaio, durante il loro moto rettilineo.

A tale scopo, DD-PS 267674 contiene una comprensiva panoramica dei sistemi noti sotto l'espressione "raffreddamento laminare" e "parete d'acqua”. E' notevole l'inconveniente da cui sono affette entrambe le varianti, per cui per motivi costruttivi in direzione della larghezza dei prodotti larghi piatti raffreddati si crea un gradiente di temperatura. Con ciò si fermano però, a seconda della natura del prodotto, disomogeneità più.o meno grandi delle caratteristiche del materiale lungo la sezione trasversale del prodotto, nonché indesiderate tensioni interne nel materiale. Come risultato di questa situazione sono state rese note diverse soluzioni tecniche nel campo dei sistemi di raffreddamento laminare, tali- da consentire in un primo tempo una graduazione rigida (vedansi DD-PS 267674 e 269798), e successivamente una graduazione variabile dell'intensità di raffreddamento nella direzione della larghezza. In tal modo sono raggiungibili effetti positivi per la regolarizzazione del profilo delle temperature, però la crescente onerosità costruttiva è una chiara indicazione dei limiti della potenzialità tecnologica posseduta dal principio base della "traversa di raffreddamento laminare".

Sotto l'aspetto di un aumento costante della economicità dei sistemi di raffreddamento per prodotti larghi piatti, acquista una rilevanza di pari importanza accanto alla sicurezza di una maggior qualità del prodotto anche la riduzione dei costi di produzione. Ciò riguarda, da un lato, l'onerosità costruttiva che è necessaria per la realizzazione di un profilo delle temperature il più possibile uniforme nel prodotto largo piatto, sia in direzione della larghezza che anche nella direzione longitudinale, e in secondo luogo è di considerevole rilevanza il consumo dei mezzi di produzione e il consumo di energia.

Ciò riguarda la mancanza di efficacia dei sistemi di raffreddamento fino ad ora usuali per quanto concerne l'adattamento della larghezza di irrorazione, dipendente dalla costruzione, alla larghezza effettiva dei prodotti larghi piatti raffreddati. Partendo da questa considerazione, EP-PS 0235015 descrive una variante costruttiva, che adatta l’irrorazione di refrigerante al prodotto largo piatto da raffreddare. Però tale proposta di esecuzione di un dispositivo di raffreddamento soffre di notevoli inconvenienti. L'uscita del refrigerante dal recipiente principale avviene con larghezza costruttivamente fissata. Una regolazione in larghezza della irrorazione viene realizzata mediante dispositivi di raccolta disposti su entrambi i lati, i quali sono regolabili in base alla larghezza del prodotto largo piatto raffreddato e deviano la corrente d'acqua di raffreddamento non necessaria. Perciò, la corrente di refrigerante uscente dal recipiente principale rimane costante indipendentemente dalla larghezza del nastro ed è regolata sulla larghezza massima da irrorare.

I dispositivi di raccolta descritti possono escludere i bordi dei prodotti larghi piatti dalla irrorazione con refrigerante, però la distribuzione del refrigerante nel successivo passaggio attraverso il dispositivo di guida avviene passivamente. Una modifica della distribuzione del refrigerante verso il centro del dispositivo di guida non è possibile.

II principio esposto nel PS, di regolare la quantità di refrigerante irrorata dal recipiente principale in dipendenza dello spessore del materiale riproduce soltanto insufficientemente i fattori complessi che agiscono influenzando la trasmissione del calore dal prodotto largo piatto al refrigerante.

Il difetto principale è la esecuzione costruttiva del.dispositivo refrigerante, che fino ad ora non offriva alcuna possibilità di una conformazione individuale variabile e contemporaneamente differenziata nella misura necessaria del regime di raffreddamento (ossia della irrorazione con refrigerante) durante i processi di raffreddamento dei singoli prodotti larghi piatti. DD-PS 291710 descrive un dispositivo che comprende una irrorazione d'acqua mirata per evitare disomogeneità al raffreddamento di prodotti larghi piatti, va oltre le soluzioni precedenti, esclusivamente orientate costruttivamente, e consente un influenzamento mirato del raffreddamento per ciascun prodotto.

Costituisce però un inconveniente il fatto che la soluzione è costruttivamente dispendiosa.

E' scopo dell'invenzione sviluppare un dispositivo per il raffreddamento differenziato di prodotti larghi piatti, tale da consentire una esecuzione individuale variabile e contemporaneamente differenziata nella misura necessaria del processo di raffreddamento e quindi l'ottenimento di piccole differenze di temperature fra il centro e il bordo in direzione della larghezza del prodotto da raffreddare.

Secondo l'invenzione, lo scopo viene raggiunto mediante un dispositivo che consente un raffreddamento differenziato dei prodotti larghi piatti, preferibilmente di acciaio, con un refrigerante liquido durante il suo moto rettilineo, il quale dispositivo è costituito da almeno una traversa di raffreddamento con dispositivo di guida del refrigerante, ove la traversa di raffreddamento con dispositivo di guida del refrigerante è costituita da un recipiente distributore preferibilmente di sezione trasversale rettangolare con uscita laterale a fessura del refrigerante, eseguita in direzione longitudinale, e con sfioratore incurvato verso l'interno, disposto sul bordo inferiore di questa uscita nel recipiente distributore, il quale sfioratore si raccorda ad una piastra di guida sporgente in fuori dal bordo inferiore del recipiente distributore, la quale piastra si trova in posizione perpendicolare al prodotto largo piatto da raffreddare, e a questa piastra di guida sono associate due piastre di regolazione nonché una piastra di pressione, che formano un canale di deflusso di larghezza regolabile. Secondo l’invenzione le due piastre di regolazione presentano alle loro estremità superiori, adattate allo .sfioratore ricurvo, uno spessore di materiale maggiore rispetto al corpo base della piastra. Questa soluzione costruttiva notevolmente più vantaggiosa a confronto del DD-PS 291710 presenta rispetto ai sistemi di raffreddamento finora adottati per il raffreddamento di prodotti larghi piatti altri vantaggi. Il dispositivo di guida del refrigerante costituito dalla piastra di guida, dalle due piastre di regolazione e dalla piastra di pressione provoca la formazione di una superficie stretta e chiusa di irrorazione del refrigerante sul lato superiore del prodotto largo piatto, per effetto della stabilizzazione del flusso di refrigerante, in modo che esso dopo l'uscita dal dispositivo di guida del refrigerante mantenga il profilo di efflusso impresso, approssimativamente rettangolare, fino alla incidenza sulla superficie del nastro. In tal modo non si crea alcuna zona nastriforme di raffreddamento come con l'impiego dei sistemi di raffreddamento convenzionali con tubicini laminari. Le strisce di raf freddamente di tale tipo si rinforzano al ridursi della velocità di movimento del prodotto largo piatto da raffreddare, e ne viene influenzato particolarmente il nastro largo laminato a caldo negli impianti di colata e laminazione di bramme sottili. Inoltre, il flusso di refrigerante può venire stabilizzato con una larghezza considerevolmente inferiore della sezione trasversale di efflusso approssimativamente rettangolare, rispetto ai sistemi di raffreddamento a parete d'acqua.

In tal modo la quantità del refrigerante irrorato nell'unità di tempo può venire meglio adattata alle esigenze -termodinamiche, il che dà luogo ad una riduzione del fabbisogno del refrigerante rispetto ai dispositivi di raffreddamento convenzionali. L'eccesso di refrigerante viene limitato. Contemporaneamente, viene evitato un "Quenching" della superficie del materiale {particolarmente per sistemi di raffreddamento a parete d'acqua), il che si ripercuote positivamente sullo stato micrografico nel senso dello spessore del nastro. L'impiego di refrigerante viene ulteriormente ridotto secondo l'invenzione, per il fatto che la lunghezza di irrorazione viene adattata alla larghezza del prodotto largo piatto da raffreddare. Accanto alla regolazione delle piastre di regolazione è eseguibile a tale scopo una preimpostazione, dipendentemente dalla larghezza, dell'alimentazione d'acqua della traversa di raffreddamento o di traverse collegate insieme. Il dispositivo secondo l’invenzione viene inoltre impiegato per contrastare la formazione di gradienti di temperatura nella direzione della larghezza del prodotto, per cui le caratteristiche del materiale lungo la sezione traversale vengono rese più uniformi e vengono ridotte le tensioni interne nel materiale. Questo effetto viene ottenuto in quanto la lunghezza della superficie di irrorazione della traversa attiva di raffreddamento viene regolata in modo da essere inferiore alla larghezza effettiva del prodotto da raffreddare. La conformazione secondo l'invenzione dell'uscita del refrigerante dal recipiente distributore a modo di sfioratore fa sì che la quantità di refrigerante alimentata costantemente venga distribuita di volta in volta sulla larghezza di irrorazione impostata. A tale scopo l’estremità superiore ricurva della piastra di regolazione è eseguita con uno spessore di materiale maggiore rispetto al corpo base della piastra. In tal modo è eliminata la necessità di un dosaggio sincrono finemente graduato della quantità di refrigerante nel recipiente distributore in questione, per cui è sufficiente una preimpostazione della quantità d'acqua in dipendenza della larghezza del materiale da raffreddare, per il funzionamento stabile della traversa di raffreddamento con dispositivo di guida del refrigerante- Ciò fa si che i bordi del prodotto largo piatto esclusi dalla irrorazione vengano raffreddati soltanto da refrigerante defluente e non incidente nel punto di ristagno, mentre nella regione centrale avviene un raffreddamento più intenso. In tal modo, con l’impiego del dispositivo secondo l'invenzione è ottenibile una compensazione delle differenze di temperatura nel senso della larghezza del nastro. Inoltre, può venire regolarizzata per esempio la segregazione di nitruro di alluminio nella piattina a caldo in rotolo, in quanto le regioni dei bordi del nastro a caldo, raffreddantisi più rapidamente, vengono miratamente raffreddate meno. Rispetto ai sistemi di raffreddamento convenzionali il dispositivo secondo l'invenzione presenta inoltre il vantaggio che in caso di interruzione dell'alimentazione del refrigerante alla traversa di raffreddamento, defluisce refrigerante soltanto fino a che il livello di riempimento nel recipiente distributore abbia raggiunto il livello dello sfioratore. All'avviamento si creano, nel caso inverso, tempi di pausa molto brevi, prima che il sistema abbia raggiunto la sua piena potenzialità. Nel seguito il dispositivo secondo l'invenzione verrà meglio descritto in un esempio di esecuzione.

Il relativo disegno mostra in figura 1 una rappresentazione in linea di principio della traversa di raffreddamento con dispositivo di guida del refrigerante, costituita da un recipiente distributore 1 a sezione trasversale rettangolare con uscita del refrigerante- a fessura, eseguita in direzione longitudinale. Su un lato frontale del recipiente distributore 1 è disposto un tubo di alimentazione 2 dell'acqua refrigerante. Il flusso di refrigerante, attraverso lo sfioratore laminare incurvato verso l'interno, entro il recipiente distributore, viene deviato perpendicolarmente sulla superficie del nastro dal canale di efflusso formato dalla piastra di guida 3, dalle due piastre di regolazione 4 nonché da una piastra di pressione 5. La regolabilità del canale di efflusso viene assicurata da usuali soluzioni costruttive. La cortina d'acqua laminare fine che si forma viene stabilizzata nel suo efflusso fino alla sua incidenza sulla superficie del nastro mediante la piastra di flessione 5. In tal modo, in conseguenza della superficie di irrorazione chiusa, vengono evitate zone nastriformi di raffreddamento e viene ottenuto un profilo delle temperature uniformato nel senso della larghezza del nastro. Le due piastre di regolazione 4 costituite da materiale a tenuta e collegate ciascuna con un dispositivo di regolazione sono eseguite con un bordo superiore di conformazione tale da venire agganciato a tenuta al bordo inferiore incurvato verso l'interno dell'uscita a fessura del recipiente distributore -1 e sono spostabili lungo questo bordo. Il contorno della cavità a tale scopo necessaria nella rispettiva parete laterale del recipiente distributore 1 è adattato al bordo superiore ricurvo delle piastre di regolazione 4, in modo che non possa uscire acqua di raffreddamento lateralmente. La piastra di pressione 5 viene fissata in posizione mediante sistemi di supporto, che sono fissati al lato superiore del recipiente distributore 1.

Elenco dei numeri di riferimento impiegati 1 Recipiente distributore

2 Tubo di alimentazione dell'acqua di raffreddamento

3 Piastra di guida

4 Piastra di regolazione

5 Piastra di pressione.

Claims (2)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per il raffreddamento differenziato di prodotti larghi piatti con l'impiego di un refrigerante liquido durante il suo moto rettilineo, costituito da almeno una traversa di raffreddamento con uscita a fessura per il refrigerante, disposta lateralmente in direzione longitudinale, caratterizzato dal fatto che sul lato di uscita del refrigerante del recipiente distributore (1) è fissata una piastra di guida (3) con sfioratore incurvato verso l'interno, la quale si trova in una posizione perpendicolare al prodotto largo piatto da raffreddare, e a questa piastra di guida (3) sono associate due piastre di regolazione (4) nonché una piastra di pressione (5), le quali insieme formano un canale di efflusso di larghezza regolabile.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che le due piastre di regolazione (4) alle loro estremità superiori, adattate allo sfioratore presentano preferibilmente uno spessore di materiale maggiore rispetto al loro corpo base di piastra.