ITMI950668A1 - Rullo per lingottiera di colata continua a rulli controrotanti per spessori sottili - Google Patents

Abstract

Ciascuno dei due rulli controrotanti che costituiscono una lingottiera di colata continua per spessori sottili comprende un tamburo interno in acciaio ed un mantello cilindrico esterno in materiale termoconduttore come lega di rame, all'interno del quale sono ricavate canaline circonferenziali di raffreddamento. Dette canaline sono ripartite in almeno due zone di raffreddamento in qualsiasi piano trasversale all'asse del rullo stesso. Ciascun percorso è definito dal flusso radiale inverso di due collettori, uno di alimentazione ed uno di scarico dell'acqua di raffreddamento, nonché dal tratto di canaline comprese nell'arco di circonferenza delimitato tra di essi. Il rullo può anche essere suddiviso in più zone assiali di raffreddamento alimentate in serie mediante canalizzazioni passanti all'interno del tamburo.

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "RULLO PER LINGOTTIERA DI COLATA CONTINUA RULLI CONTROROTANTI PER SPESSORI SOTTILI"

La presente invenzione riguarda i rulli controrotanti per lingottiera di colata continua a spessore sottile, ed in particolare il loro sistema di raffreddamento .

E' noto produrre direttamente nastri sottili d'acciaio da una lingottiera di colata continua comprendente, invece dell'usuale coppia di piastre affacciate, due rulli controrotanti raffreddati dall'interno, con mezzi di contenimento laterale del metallo fuso, normalmente del tipo a piastra.

E' noto altresì che uno dei principali problemi che hanno finora bloccato l'applicazione su larga scala di questa tecnologia é la difficoltà di realizzare un sistema di raffreddamento interno dei rulli che dia garanzie sia sotto l'aspetto termico, sia sotto quello meccanico. In altre parole si vuole avere uno scambio termico efficace tra acciaio fuso e superficie esterna del rullo, costituita normalmente da un mantello cilindrico in lega di rame, avendo allo stesso tempo garanzie che le continue sollecitazioni termiche cui é soggetto quest’ultimo non pregiudichino le caratteristiche meccaniche di detto mantello esterno, normalmente calettato su un tamburo in acciaio.

Finora si é previsto che il raffreddamento sia realizzato introducendo acqua in pressione in una serie di cavità circonferenziali o canaline ricavate nel mantello in lega di rame ed alimentata da un collettore radiale di carico adiacente ad un collettore di scarico. Entrambi i collettori, che determinano flussi radiali opposti dell'acqua di raffreddamento, sono ricavati all'interno del tamburo e si estendono parallelamente ad una generatrice del rullo, al di sotto del mantello. E' essenziale che tra i due collettori sia previsto un setto di separazione costituito da una battuta tra la superficie interna del mantello ed un raggio del tamburo in acciaio. Secondo la tecnica nota l'acqua alimentata da un condotto assiale raggiunge, attraverso il condotto di carico radiale, le canaline di raffreddamento all'interno del mantello, lungo tutta una generatrice di quest'ultimo, percorrendone poi l'intera ciconferenza per immettersi infine nel collettore di scarico una volta raggiunto l'altro lato del summenzionato setto di separazione dal collettore di alimentazione, in corrispondenza della stessa generatrice.

E' noto però che con tale disposizione si verifica innanzitutto una discontinuità dovuta alla presenza fisica del setto, che può risultare dannosa per la qualità del prodotto dato che, in corrispondenza della generatrice in cui é localizzata la discontinuità si verificano deformazioni radiali anomale. Inoltre, si é riscontrato che il mantello tende a spostarsi progressivamente rispetto al tamburo, in conseguenza dei cicli di riscaldamento e raffreddamento nell'entrare nel bagno liquido ed uscirne, con un movimento simile al propagarsi di un’onda o, meglio, all'incedere di un lombrico. Si é cercato di impedire questi movimenti utilizzando mezzi di fissaggio meccanico come chiavette, denti ecc., ottenendo però risultati insoddisfacenti soprattutto a causa delle elevate pressioni che si esercitano sulle batttute in lega di rame del mantello e che possono facilmente portare a ricalcamenti di quest'ultimo. Un gravissimo inconveniente della rotazione del mantello rispetto al tamburo é quello di vanificare la presenza del setto di separazione la cui perdita di tenuta comporta il mescolamento dei due flussi di acqua in entrata ed in uscita e quindi il venir meno dell'effetto di raffreddamento.

Si noti che la portata dell'acqua deve essere comunque calcolata in modo da garantire i due fattori essenziali del raffreddamento, e cioè un adeguato coefficiente di scambio termico tra metallo ed acqua (il che si ottiene garantendo un corretto numero di Reynolds) ed un salto termico dell'acqua di raffreddamento tra entrata ed uscita limitato, in ciascun rullo, per esempio a circa 5-6°C.

Scopo della presente invenzione é pertanto quello di fornire un rullo del tipo summenzionato che sia esente dagli inconvenienti di cui sopra pur mantenendo le condizioni enunciate per il calcolo della portata dell'acqua di raffreddamento. Il rullo secondo l'invenzione presenta le caratteristiche riportate nella rivendicazione 1 e, rispetto ai rulli secondo la tecnica nota, si caratterizza essenzialmente per l'assenza di setti radiali che separino zone a contatto con acqua di raffreddamento a temperature differenti e per l'assenza di dispositivi meccanici funzionanti a battuta come chiavette ecc. per evitare la rotazione del mantello sul tamburo.

Questi ed altri scopi, vantaggi e caratteristiche del rullo secondo la presente invenzione risulteranno più chiaramente dalla seguente, dettagliata descrizione di una sua forma realizzativa preferita, riportata a titolo esemplificativo ma non limitativo, con riferimento ai disegni annessi in cui:

le Figure 1 e la rappresentano rispettivamente una vista in sezione di un rullo per lingottiera di colata continua a spessore sottile secondo la tecnica nota ed un suo particolare ingrandito;

la Figura 2 mostra una vista in sezione, analoga a quella di figura 1, di una forma realizzativa di rullo secondo la presente invenzione; e

la Figura 3 mostra una vista in sezione assiale, lungo la linea III-III di figura 2, parzialmente in vista .

Con riferimento ai disegni, si può osservare che nella realizzazione della tecnica nota rappresentata in figura 1 l'acqua alimenta le canaline in corrispondenza di una generatrice G e, dopo aver compiuto un percorso circonferenziale di 360°, ne esce in corrispondenza della stessa generatrice G materializzata da un setto radiale S determinato dalla battuta formata da una cuspide del mantello 10' rivolta verso l'interno e da un elemento radiale 11' del tamburo. E' facile vedere dalla figura 1a che uno scorrimento tangenziale del mantello rispetto al tamburo può dar luogo ad una perdita di tenuta del setto S, in quanto detta cuspide del mantello non risulta più in battuta con l'elemento radiale 11' del tamburo in corrispondenza della generatrice G, per cui i due flussi d'acqua in ingresso ed in uscita, normalmente tenuti separati dal setto S, entrano in comunicazione tra loro e si mescolano.

Secondo l'invenzione, con riferimento alle figure 2 e 3, non si hanno vincoli che trattengano il mantello 10 da scorrimenti circonferenziali rispetto al tamburo 11. L'acqua viene immessa nelle canaline 12 attraverso un collettore 14, 14a sostanzialmente radiale passando attraverso un condotto assiale 13 e viene distribuita attraverso le canaline stesse nelle due direzioni, oraria ed antioraria, ripartendosi esclusivamente in funzione delle perdite di carico che normalmente dovrebbero essere identiche nei due rami del circuito. In figura 2 é visibile soltanto una canalina 12 lungo il cui piano assiale é presa questa vista in sezione .

Dopo un percorso di 180°, l'acqua proveniente dai due flussi contrapposti a partire dalla generatrice G, viene convogliata in un collettore di uscita 15, in corrispondenza di una generatrice G' diametralmente opposta a G, in direzione radiale verso l'interno del rullo e quindi verso uno scarico all'esterno oppure avviata ad un riciclo di raffreddamento prima di essere immessa nel condotto assiale di alimentazione 13, in caso di raffreddamento a ciclo chiuso.

Con particolare riferimento alle figure 2 e 3, viene rappresentata una forma realizzativa in cui il rullo é stato sudddiviso in più zone assiali alimentate in serie una dopo l'altra dall'acqua di raffreddamento mediante collettori di entrata e uscita opportunamente disposti lungo la superficie esterna del tamburo, in collegamento tra di loro mediante canalizzazioni interne. Infatti, considerando che la velocità dell'acqua deve essere sostanzialmente mantenuta rispetto alla soluzione tradizionale di figura 1, quando si consideri che il flusso dell'acqua nella realizzazione secondo l'invenzione viene dimezzato in ognuno dei due percorsi, ne ri- sulta che la portata d'acqua dovrebbe essere raddoppiata rispetto a detta soluzione tradizionale, il che comporterebbe un aggravio dei costi di impianto e di gestione.

Pertanto, come rappresentato nelle figure 2 e 3, preferibilmente il collettore di uscita 15 comunica, attraverso una canalizzazione interna 16, sghemba rispetto all'asse del rullo, con un collettore di alimentazione 18 relativo ad una seconda zona B del rullo che é spostata assialmente rispetto ad una prima zona A e separata da questa mediante una paratia trasversale 20. Il collettore 18 sbocca in un secondo gruppo di canaline 12 ' lungo una generatrice H diametralmente opposta ad una generatrice H' di scarico dalla seconda zona. Il piano diametrale H-H' é ruotato rispetto al piano G-G' di un angoloα,che potrà essere preferibilmente di 90°, a differenza di quanto rappresentato nei disegni.

Inoltre il percorso circonferenziale dell'acqua di raffreddamento potrà essere suddiviso in un numero multiplo di 2, e precisamente in 2 x n parti, quando n é il numero di piani diametrali o coppie di generatrici diametralmente opposte in corrispondenza delle quali si ha una coppia di collettori, di ingresso o di uscita dell'acqua di raffreddamento . In tal modo ogni percorso è di 360°:n tra ingresso e uscita e si potranno avere sistemi bilobati come in figura 2, oppure quadrilobati, a sei lobi ecc., quando la portata dell'acqua é divisa in 2, 4, 6 percorsi frazionati. Poiché in questi casi la portata in ogni singolo percorso dovrebbe essere moltiplicata per il numero "n", a maggior ragione saranno previsti ripartizioni anche in senso assiale, come detto in precedenza con riferimento alle figure 2 e 3.

In tal modo, non essendovi più coesistenza tra collettori di entrata e di uscita adiacenti, il setto S di figura 1a non ha più ragione di esistere, e pertanto non vi sono più le discontinuità dovute alla differente massa di rame in corrispondenza di tale setto, mentre viene eliminata la necessità di prevedere dispositivi antirotazione del mantello sul tamburo.

Altra importante e vantaggiosa conseguenza della mancanza dei setti S e delle cuspidi che li formavano é che le canaline 12 possono così essere realizzate mediante semplice tornitura in tondo, senza dover interrompere la lavorazione in corrispondenza di tale setto, da lavorare mediante fresatura. Il mantello, che costituisce la parte di usura, sostituibile, del rullo risulta così sostanzialmente più economico.

Eventuali aggiunte e/o modifiche potranno essere apportate dagli esperti del ramo alle forme realizzative sopra descritte ed illustrate del rullo secondo la presente invenzione, senza uscire dall'ambito dell'invenzione stessa.

Claims (4)

1. RIVENDICAZIONI 1. Rullo per lingottiera di colata continua a rulli controrotanti per spessori sottili, comprendente un tamburo esterno in materiale termoconduttore (10) con canaline circonferenziali interne (12), caratterizzato dal fatto di comprendere almeno una coppia di collettori radiali all'interno del tamburo (11), rispettivamente di alimentazione (14) e di scarico (15) dell'acqua di raffreddamento, il primo dei quali é alimentato da un condotto di alimentazione (13) sostanzialmente assiale per determinare un flusso liquido diretto dall'asse del tamburo alla periferia del rullo in corrispondenza di una sua generatrice (G) dove il flusso si ripartisce in due percorsi opposti, orario ed antiorario, e detto secondo collettore (15), in corrispondenza di una generatrice (G'), diametralmente opposta a detta generatrice (G), riunisce detti due flussi convogliandoli radialmente verso una canalizzazione di uscita (16).
2. 2. Rullo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di essere suddiviso, in senso assiale, in almeno due zone (A,B,...) tra loro distinte e separate, provviste ciascuna di almeno un collettore di alimentazione (14, 18) e di uscita (15), il collettore di uscita (15) da una zona essendo collegato in serie mediante detto condotto (16 ) avente componente assiale, al collettore di ingresso (18) della zona successiva .
3. 3. Rullo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che le coppie di collettori di ingresso e di uscita dell'acqua per ciascuna zona di raffreddamento (A, B,...) definiscono coppie di generatrici (G-G', H-H',. ..) diametralmente opposte i cui piani diametrali relativi sono sfalsati l'uno rispetto all'altro di un angolo (α ).
4. 4. Rullo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la circonferenza delle canaline (12) é suddivisa in 2 x n percorsi di flusso dell'acqua, ognuno di 360°:n, essendo n il numero di piani diametrali o coppie di generatrici diametralmente opposte in corrispondenza delle quali si ha una coppia di collettori, di ingresso 0 di uscita dell'acqua di raffreddamento. 5· Rullo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto di essere ripartito in più zone di raffreddamento assiale, tra loro separate da paratoie trasversali (20), gli n piani diametriali di ciascuna zona essendo sfalsati di un angolo (α ) rispetto agli n piani diametrali della zona successiva.