RU2193935C1

RU2193935C1 - Apparatus for cooling rolling rolls and rolled pieces

Info

Publication number: RU2193935C1
Application number: RU2001134037/02A
Authority: RU
Inventors: Е.В. Карпов; В.Н. Урцев; Д.М. Хабибулин; Ю.Е. Бердичевский; С.Н. Воронков
Original assignee: ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат"; ООО "Техномаг"
Priority date: 2001-12-18
Filing date: 2001-12-18
Publication date: 2002-12-10

Abstract

FIELD: metallurgy, namely production of rolled stock in bar and sheet rolling mills, possibly cooling rolling rolls at rolling process. SUBSTANCE: apparatus for cooling rolling rolls and rolled pieces includes header with nozzles arranged along its lengthwise axis. Axes of nozzles are arranged in the same plane. Apparatus also includes plates whose deflecting surfaces are inclined by acute angle relative to plane passing through axes of nozzle. There are at least three microrelief zones on deflecting surface of plate. Microrelief is formed by grooves made in plates. One microrelief zone is arranged along lengthwise axis of plane, two other zones are arranged along its lateral edges. Grooves have rectangular cross section at width-to-depth ratio in range 0.8-1.2. Preferably grooves of central zone of microrelief are V-shaped in plan view and their angle apexes are turned towards side of nozzle in plane passing through lengthwise axis of plate and nozzle. EFFECT: enhanced uniformity of cooling rolling rolls and rolled pieces, improved strength of rolls and quality of rolled pieces. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству проката на сортовых и листовых станах, и может быть использовано для охлаждения прокатных валков и проката в процессе производства. The invention relates to the field of metallurgy, in particular to the production of rolled products on high-quality and sheet mills, and can be used for cooling rolling rolls and rolled products in the production process.

Известно устройство для охлаждения валков, содержащее коллектор с распыляющими форсунками, снабженный шторками с регулируемым углом раствора (А. с. СССР 579043, кл. В 21 В 27/10, опубл. 05.11.77). A device for cooling rolls is known, comprising a collector with spray nozzles, equipped with shutters with an adjustable angle of opening (A. s. USSR 579043, class B 21 V 27/10, publ. 05.11.77).

Дискретное истечение охладителя из форсунок коллектора известного устройства не обеспечивает равномерного охлаждения прокатных валков и проката, поскольку максимальные скорость и интенсивность охлаждения наблюдаются вблизи места падения струи, а минимальные - на границе между двумя соседними областями падения. Устройство не обеспечивает стабилизации температурного режима валка, так как интенсивность охлаждения не пропорциональна интенсивности тепловыделений в зоне деформации. Недостаточно интенсивное охлаждение приводит к тому, что большая часть тепла распространяется на всю массу валка и вызывает повышение температуры. При слишком интенсивном охлаждении температура поверхности валка при входе в очаг деформации ниже, чем всей массы валка, что приводит к возникновению растягивающих тангенциальных термических напряжений и, как следствие, к усталостному разрушению поверхностной зоны валка. Кроме того, возможно попадание охладителя в зону деформации, что снижает стойкость валков и качество проката. The discrete discharge of the cooler from the nozzles of the collector of the known device does not provide uniform cooling of the rolling rolls and rolled products, since the maximum cooling rate and intensity are observed near the place where the jet falls, and the minimum on the boundary between two adjacent areas of incidence. The device does not provide stabilization of the temperature regime of the roll, since the cooling intensity is not proportional to the intensity of heat in the deformation zone. Insufficiently intensive cooling leads to the fact that most of the heat spreads to the entire mass of the roll and causes an increase in temperature. With too intense cooling, the temperature of the roll surface at the entrance to the deformation zone is lower than the entire mass of the roll, which leads to the appearance of tensile tangential thermal stresses and, as a result, to fatigue destruction of the surface zone of the roll. In addition, it is possible that the cooler enters the deformation zone, which reduces the roll resistance and the quality of the rolled products.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому устройству является устройство для охлаждения горячекатаных полос, содержащее коллектор, выполненный в виде коробки с размещенными вдоль его продольной оси соплами, оси которых расположены в одной плоскости, создающими вертикальный поток дискретных струй, и установленный под коробкой козырек в виде пластины, дефлекторная поверхность которой расположена под острым углом к вертикальной плоскости, проходящей через ось сопел (А.с. СССР 995954, кл. В 21 В 45/02, опубл. 15.02.83). The closest analogue to the proposed device is a device for cooling hot rolled strips, containing a collector made in the form of a box with nozzles placed along its longitudinal axis, whose axes are located in the same plane, creating a vertical stream of discrete jets, and a visor in the form of a plate installed under the box the deflector surface of which is located at an acute angle to the vertical plane passing through the axis of the nozzles (AS USSR 995954, class B 21 V 45/02, publ. 15.02.83).

Признаки ближайшего аналога, совпадающие с существенными признаками предлагаемого изобретения:
1. Коллектор с размещенными вдоль его продольной оси соплами, оси которых расположены в одной плоскости.Signs of the closest analogue, coinciding with the essential features of the invention:
1. The collector with nozzles placed along its longitudinal axis, the axes of which are located in the same plane.

2. Пластины, дефлекторная поверхность которых расположена под острым углом к плоскости, проходящей через ось сопел. 2. Plates, the deflector surface of which is located at an acute angle to the plane passing through the axis of the nozzles.

Известное устройство не обеспечивает получения требуемого технического результата по следующим причинам. The known device does not provide the desired technical result for the following reasons.

Дефлекторная поверхность отражающей пластины, на которую подают дискретные струи охладителя, выполнена с одинаковой по всей площади огибающего движения струи охладителя шероховатостью. При движении струи охладителя вдоль дефлекторной поверхности с одинаковой шероховатостью невозможно управлять распределением охладителя по площади орошаемого пятна, так как имеет место большая плотность в центральных приосевых участках струи. Неравномерное распределение охладителя по охлаждаемой поверхности приводит к неравномерному теплоотбору по ширине бочки валка, что может привести к ее локальному перегреву и повышенному износу и, как следствие, к преждевременному выходу валка из строя, а в случае охлаждения проката - к неравномерным физико-механическим свойствам. The deflector surface of the reflecting plate, to which discrete cooler jets are supplied, is made with the same roughness over the entire area of the envelope movement of the cooler jet. When the cooler jet moves along the deflector surface with the same roughness, it is impossible to control the distribution of the cooler over the area of the irrigated spot, since there is a high density in the central axial sections of the jet. Uneven distribution of the cooler over the cooled surface leads to uneven heat removal along the width of the roll barrel, which can lead to local overheating and increased wear and, as a result, to premature failure of the roll, and in the case of rolling cooling, to uneven physical and mechanical properties.

Характер распределения плотности охладителя по охлаждаемой поверхности подобен распределению по нормальному закону с выраженным максимумом в центральной части струи, что приводит к неравномерному охлаждению проката и валка по ширине, снижая стойкость валков и качество проката. The nature of the distribution of density of the cooler over the surface to be cooled is similar to the distribution according to the normal law with a pronounced maximum in the central part of the jet, which leads to uneven cooling of the rolled products and the roll in width, reducing the resistance of the rolls and the quality of the rolled products.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования устройства для охлаждения прокатных валков и проката, в котором за счет изменения и перераспределения потока охладителя на дефлекторной поверхности пластины обеспечивается повышение равномерности охлаждения прокатных валков и проката, что приводит к повышению стойкости валков и качества проката. The basis of the invention is the task of improving the device for cooling the rolling rolls and rolling, in which by changing and redistributing the flow of cooler on the deflector surface of the plate provides an increase in the uniformity of cooling of the rolling rolls and rolled, which leads to an increase in the resistance of the rolls and the quality of the rolled.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для охлаждения прокатных валков и проката, содержащем коллектор с размещенными вдоль его продольной оси соплами, оси которых расположены в одной плоскости, и пластины, дефлекторная поверхность которых расположена под острым углом к осям сопел, по изобретению на дефлекторной поверхности пластин выполнены по меньшей мере три участка микрорельефа, образованного канавками в пластинах, причем один участок расположен в центре по продольной оси пластины, а два других - вдоль ее боковых кромок. The problem is solved in that in a device for cooling the rolling rolls and rolled products, containing a collector with nozzles placed along its longitudinal axis, the axes of which are located in the same plane, and plates, the deflector surface of which is located at an acute angle to the axis of the nozzles, according to the invention on the deflector at least three sections of the microrelief formed by grooves in the plates are made on the surface of the plates, one section being located in the center along the longitudinal axis of the plate and the other two along its lateral edges.

Целесообразно выполнение канавок в пластинах в поперечном сечении прямоугольной формы с соотношением ширины к глубине канавки, равным 0,8-1,2. It is advisable to make the grooves in the plates in a rectangular cross-section with a ratio of width to depth of the groove equal to 0.8-1.2.

Целесообразно, чтобы канавки центрального участка микрорельефа были выполнены V-образными в плане с ориентацией вершин углов в сторону сопла и расположением их в плоскости, проходящей через продольную ось пластины и сопла. It is advisable that the grooves of the central portion of the microrelief were made V-shaped in plan with the orientation of the vertices of the corners towards the nozzle and their location in the plane passing through the longitudinal axis of the plate and nozzle.

На фиг.1 показано предлагаемое устройство для охлаждения прокатных валков и проката, общий вид; на фиг.2 - вид пластины, сверху; на фиг.3 - сечение А-А на фиг.2. Figure 1 shows the proposed device for cooling the rolling rolls and rolled products, General view; figure 2 is a view of the plate, from above; figure 3 is a section aa in figure 2.

Устройство содержит коллектор 1 с патрубком 2 для подвода охладителя. По продольной оси коллектора размещены сопла 3, оси которых расположены в одной плоскости. Выходное отверстие сопел 3 выполнено в виде круга для создания потока дискретных струй охладителя цилиндрической формы. На коллекторе 1 у среза каждого сопла 3 установлены пластины 4, у которых дефлекторная поверхность 5 расположена под острым углом к осям сопел 3. На дефлекторной поверхности 5 пластины 4 выполнены три участка микрорельефа, при этом центральный участок 6 расположен по продольной оси пластины 4, а участки 7 и 8 - вдоль ее боковых кромок. Участки 6, 7 и 8 образованы канавками 9, имеющими в поперечном сечении прямоугольную форму с соотношением ширины к глубине канавки, равным 0,8-1,2. Канавки центрального участка 6 микрорельефа выполнены V-образными в плане с ориентацией вершин углов в сторону сопла и расположением их в плоскости, проходящей через продольную ось пластины 4 и сопла 3. The device comprises a collector 1 with a pipe 2 for supplying a cooler. Nozzles 3 are placed along the longitudinal axis of the collector, the axes of which are located in the same plane. The outlet of the nozzles 3 is made in the form of a circle to create a stream of discrete jets of a cylindrical cooler. On the collector 1, at the exit of each nozzle 3, plates 4 are installed, in which the deflector surface 5 is located at an acute angle to the axes of the nozzles 3. Three sections of the microrelief are made on the deflector surface 5 of the plate 4, while the central section 6 is located along the longitudinal axis of the plate 4, and sections 7 and 8 along its lateral edges. Sections 6, 7 and 8 are formed by grooves 9 having a rectangular cross-section with a ratio of width to depth of the groove equal to 0.8-1.2. The grooves of the central portion 6 of the microrelief are made V-shaped in plan with the orientation of the vertices of the corners in the direction of the nozzle and their location in the plane passing through the longitudinal axis of the plate 4 and the nozzle 3.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Перед началом прокатки металла на стане осуществляется подача охладителя через патрубок 2 в коллектор 1. Охладитель в виде потока дискретных струй цилиндрической формы, образуемых соплами 3, подается на дефлекторную поверхность 5 пластин 4, формирующих струю, подаваемую на охлаждаемую поверхность прокатного валка или проката. Before the metal rolling starts, the cooler is supplied through the pipe 2 to the collector 1. The cooler in the form of a stream of discrete jets of cylindrical shape formed by nozzles 3 is fed to the deflector surface 5 of the plates 4, forming a jet supplied to the cooled surface of the rolling roll or rolled.

В результате набегания исходной струи на дефлекторную поверхность 5 пластины 4 охладитель распределяется по ее площади. При этом струя цилиндрической формы приобретает определенный угол раскрытия и за счет высокой кинетической энергии движется к краю пластины 4, обращенной к охлаждаемой поверхности. As a result of the run of the original jet on the deflector surface 5 of the plate 4, the cooler is distributed over its area. In this case, the cylindrical jet acquires a certain opening angle and, due to the high kinetic energy, moves to the edge of the plate 4 facing the cooled surface.

На участках 6, 7 и 8 микрорельефа дефлекторной поверхности 5 происходит заполнение охладителем канавок, в пределах которых под гидродинамическим воздействием струи возникает кольцеобразное движение охладителя. Диаметр возникающего водяного вала превышает глубину канавок 9, что обеспечивает отклоняющее воздействие частей огибающего потока струи от первоначальной траектории и направление их на участки пятна орошения с недостаточной плотностью охладителя. Отклоняющее воздействие обеспечивается выбранным отношением глубины к ширине канавки, равным 0,8-1,2. При значении менее 0,8 относительная глубина канавки возрастает и водяной вал как бы "проваливается" в нее и практически не выступает за габариты канавки. При этом практически отсутствует отклоняющее воздействие на струю охладителя и отсутствует возможность перераспределять охладитель по площади пятна орошения. При значениях более 1,2 относительная глубина канавки снижается и снижается относительный объем охладителя, участвующий в кольцевом движении потока в канавке. Это не позволяет эффективно воздействовать на набегающую струю и перераспределять охладитель требуемым для высокого качества охлаждения образом. In areas 6, 7 and 8 of the microrelief of the deflector surface 5, the cooler fills the grooves within which, under the hydrodynamic influence of the jet, an annular movement of the cooler occurs. The diameter of the resulting water shaft exceeds the depth of the grooves 9, which provides a deflecting effect of the parts of the envelope stream of the stream from the original path and their direction to the areas of the irrigation spot with insufficient density of the cooler. Deviation is provided by the selected ratio of depth to groove width of 0.8-1.2. With a value of less than 0.8, the relative depth of the groove increases and the water shaft “falls through” into it and practically does not protrude beyond the dimensions of the groove. In this case, there is practically no deflecting effect on the cooler stream and there is no possibility to redistribute the cooler over the area of the irrigation spot. At values greater than 1.2, the relative depth of the groove decreases and the relative volume of the cooler participating in the circular motion of the flow in the groove decreases. This does not allow to effectively act on the incident stream and to redistribute the cooler in the manner required for high quality cooling.

Выполнение канавок центрального участка 6 микрорельефа V-образными в плане с ориентацией углов в сторону сопла 3 и расположением их в плоскости, проходящей через продольную ось пластины 4 и сопла 3, позволяет сместить избыток охладителя из центральной части струи на периферию и создать характер распределения охладителя по охлаждаемой поверхности, близким к равномерному. The grooves in the central portion 6 of the microrelief are V-shaped in plan with the orientation of the angles towards the nozzle 3 and their location in the plane passing through the longitudinal axis of the plate 4 and nozzle 3, allows you to shift the excess cooler from the central part of the jet to the periphery and create the nature of the cooler distribution over cooled surface, close to uniform.

Расположение участков 7 и 8 микрорельефа вдоль боковых кромок пластины 4 позволяет компенсировать уменьшение ширины отраженной струи вследствие поверхностного натяжения охладителя. The location of sections 7 and 8 of the microrelief along the lateral edges of the plate 4 allows you to compensate for the decrease in the width of the reflected jet due to the surface tension of the cooler.

Равномерное распределение охладителя по охлаждаемой поверхности позволяет исключить локальный перегрев участков бочки валка, предотвратить их преждевременный выход из строя, избежать отбраковки металла по качеству поверхности из-за прокатки в валках с изношенными участками бочки. The uniform distribution of the cooler over the cooled surface eliminates local overheating of the roll barrel sections, prevents their premature failure, and prevents metal rejection by surface quality due to rolling in rolls with worn barrel sections.

Использование предлагаемого изобретения в условиях стана 2000 горячей прокатки ОАО "ММК" позволит:
- повысить стойкость валков в 1,3-1,5 раза;
- улучшить качество поверхности проката;
- снизить технологические простои стана из-за большей стойкости валков.The use of the invention in the conditions of the mill 2000 hot rolling of OJSC MMK will allow:
- increase the roll resistance by 1.3-1.5 times;
- improve the quality of the surface of the rental;
- reduce technological downtime of the mill due to the greater resistance of the rolls.

Claims

1. A device for cooling the rolling rolls and rolling, containing a collector with nozzles placed along its longitudinal axis, the axes of which are located in the same plane, and plates, the deflector surface of which is located at an acute angle to the axis of the nozzles, characterized in that on the deflector surface of the plates are made at least three sections of the microrelief formed by grooves in the plates, with one section located in the center along the longitudinal axis of the plate, and the other two along its lateral edges, the grooves in the plates are made a rectangular cross-section with a ratio of width to depth of the groove equal to 0.8-1.2.

2. The device according to claim 1, characterized in that the grooves of the central portion of the microrelief are made V-shaped in plan with the orientation of the vertices of the corners towards the nozzle and their location in the plane passing through the longitudinal axis of the plate and nozzle.