SE501633C2 - Kyld stödrulle - Google Patents

Description

.01 633 En variant av mantelrullen utgör den s.k. revolverrullen, vilken innefattar ett flertal parallellt inkopplade kylka- naler, som är jämnt fördelade runt rullens periferi. Genom att dessa kanaler är parallellkopplade erhålles även här en stor flödesarea med åtföljande låg flödeshastighet och därmed kylverkan.

Man har även föreslagit utnyttjandet av en kylrulle med en intill ytan belägen, spiralformig kanal för kylfluidet.

Denna kanal åstadkommes genom att ett spiralspår uppfräses i rullens mantelyta, som därefter pålägges ett yttre skikt för tillslutning av spåret, så att detta bildar en sluten kanal. Man får härvid mycket skarpa, runtomgående anvis- ningar för utmattningssprickor, som kan medföra stora problem. Dessutom blir det bl.a. mycket svårt att öppna kanalen om denna skulle sättas igen.

De krav man bör ställa på en kylrulle för ovan angiven användning är att rullen kyls effektivt och likformigt runt hela mantelytan, då ojämn kylning av denna kan leda till deformation av rullen till följd av värmespänningar. En jämnt kyld rulle är även en nödvändighet för att stålämnet skall kylas likformigt oberoende av vilken del av rullens mantelyta som samverkar med detta. För bästa kyleffekt skall största möjliga hastighet för kylfluidet utnyttjas, vilket kräver liten flödesarea. Vidare skall man kunna detektera om en flödeskanal är igensatt, då detta kan äventyra rullens jämna kylning.

Huvudändamålet med föreliggande uppfinning är att åstad- komma en kyld stödrulle som uppvisar ovan nämnda fördelar samtidigt som angivna nackdelar hos kända rullar elimine- ras .

Det speciellt karakteristiska för en kyld stödrulle av det i första i stycket angivna slaget är därvid att seriekopp- 501 633 lingen av kanalerna är så utförd, att kylfluidet under sin passage genom dessa mellan inloppet och utloppet kommer att passera två varv runt stödrullens periferi, och att varan- nan kanal genomlöpes av kylmediet under det första varvet och mellanliggande kanaler genomlöpes av kylmediet under det andra varvet.

Genom att utnyttja seriekopplade kanaler mellan inloppet och utloppet blir strömningsarean för kylfluidet mycket begränsad, vilket resulterar i ett stort flöde med hög kylverkan. Vidare uppnås den fördelen, att om det sker en igensättning av kanalen någonstans kommer detta att direkt påverka flödet och kan därmed enkelt detekteras, exempelvis medelst en flödesmätare. Genom att låta kylfluidet passera två varv runt stödrullens periferi uppnås en betydligt jämnare kylning av denna än om kylfluidet endast passerade ett varv, såsom kommer att förklaras nedan.

Vid en första utföringsform av uppfinningen, vilken defi- nieras i patentkrav 2, får därvid kylfluidet passera två varv runt stödrullens periferi i samma riktning. Vid en alternativ utföringsform enligt patentkrav 4 bringas där- emot kylfluidet att först passera ett varv runt periferin i den ena riktningen och därefter växla riktning under det andra varvet, vilket ger en jämnare kylverkan än vid den första utföringsformen.

För överföring av kylfluidet från en kanal till den näst närmast liggande och från denna till den i sin tur näst närmast liggande kan man utnyttja en ändring vid stödrul- lens båda ändytor, såsom närmare anges i patentkrav 5. En rulle med sådana kylkanaler är förhållandevis enkel att renovera vid eventuell igensättning av kanalen.

Ett alternativt sätt att parvis förbinda kylkanaler på var sida om en mellanliggande kanal med hjälp av snedborrade 501 ess hål från stödrullens mantelyta definieras i patentkrav 7. Övriga särdrag för uppfinningen definieras i resterande patentkrav.

Uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan under hänvisning till de på bifogade ritningar såsom exempel visade utföringsformerna.

Fig. 1 är en längdsektion genom en första utföringsform av en kyld stödrulle enligt uppfinningen.

Fig. 2 är en tvärsektion längs linjen II-II i fig. 1.

Fig. 3 är en tvärsektion längslinjen III-III i fig. 1.

Fig. 4 illustrerar kylkanalens förlopp i rullen enligt fig. 1 i form av en utbredd planritning.

Fig. 5 är en längdsektion genom en andra utföringsform av en kyld stödrulle enlig uppfinningen.

Fig. 6 är en vy längs linjen VI-VI i fig. 5.

Fig. 7 är en vy längs linjen VII-VII i fig. 5.

Fig. 8 illustrerar schematiskt kylkanalens förlopp i rullen enligt fig. 5 i form av en utbredd planritning.

I fig. 1 visas en kyld stödrulle 32, vilken är utförd med 31 axiella kylkanaler 1-31, se även fig. 2 och 3, jämnt fördelade runt rullens periferi och belägna nära dennas yta. Kanalerna är seriekopplade och genomlöpes i viss ordning av ett kylmedium, vanligtvis vatten, vilket till- föres via en inloppsledning 33 till en svivelanordning 34 av känt utförande. Vattnet tillföres via sviveln 34 till 501 633 ett i en central, axiell kanal 66 anordnat rör 35, varvid- en ringformad tätning 36 är anordnad mellan rörets 35 mantelyta och kanalens 66 inneryta. Vattnet strömmar genom röret 35 ut i kanalen 66 bortom tätningen 36, varvid det inmatas i den första kylkanalen 1 av kanalerna 1-31 via en radiell förbindelsekanal 37. För bästa kylning av lagertap- pen 38 kan eventuellt röret 35 mynna först i lagertappen.

Det till kanalen 66 tillförda vattnet kommer att cirkulera genom de 31 kanalerna, såsom kommer att beskrivas närmare nedan, och slutligen via en radiell förbindelsekanal 39 från kanalen 31 tillföras det ringformade utrymmet mellan kanalens 66 innervägg och röret 35 och utmatas genom en till sviveln 34 ansluten utloppsledning 40.

Samtliga 31 kylkanaler är enligt ovan seriekopplade mellan svivelns inloppsledning 33 och utloppsledning 40 och detta på sådant sätt att kylvattnet kommer att passera två varv runt rullens periferi under sin väg mellan inlopp och utlopp. Kanalernas sammankoppling kommer nu att beskrivas närmare.

För kanalernas inbördes sammankoppling är en kanalkopp- lingsring 41 respektive 42 anordnad i tät anliggning mot en yttre del hos rullens 32 båda ändytor. Som framgår av fig. 3 sträcker sig varannan kylkanal in en bit i respektive kopplingsring 41 och 42 medan de däremellan liggande kana- lerna slutar i gränsytan mellan respektive ring och till- hörande ändyta hos rullen. I ringens mot rullen vända yta är därvid U-formade spår 43 uppfrästa, se fig. 2, vilka parvis förbinder de kanaler som slutar i nämnda gränsyta.

De kanaler som passerar in i respektive kopplingsring 41 och 42 förbindes parvis i dessa ringar med hjälp av från ringens mantelyta infrästa urtagningar 44, se fig. 3.

Varannan kylkanal sträcker sig således in i kopplingsringen medan mellanliggande kylkanaler slutar i gränsytan mellan 501 ess kopplingsringen och rullens ändyta.

I sektionen i fig. 1 framgår det U-formade spåret 43 i ringen 41, som förbinder kanalen 1 med kanalen 2, och den urfräsning 44 i ringen 41, som förbinder kanalen 23 med kanalen 24. I ringen 42 visas den urfräsning 44 som för- binder kanalen 24 med kanalen 25 vid rullens högra ände.

Det kylvatten som i fig. 1 tillföres kanalen 1 vid dennas högra ände kopplas vid den vänstra änden således via det U- formade spåret 43 i ringens 41 inneryta till kanalen 2, se fig. 2, och kopplas sedan vid rullens andra ändyta in i kanalen 3 via ett motsvarande U-format spår i kopplings- ringen 42. När vattnet återkommer kopplas det in i kanalen 4 och så vidare, varvid det efter ca 1 varv återkommer i kanalen 17, som sträcker sig in i kopplingsringen 41 och i denna förbinds med kanalen 18, via en urfräsning 44, se fig. 3. På motsvarande sätt sträcker sig kanalen 18 vid rullens andra ände in i kopplingsringen 42, där den via en liknande urfräsning förbinds med kanalen 19, som sedan i ringen 41 förbinds med kanalen 20 och så vidare. Slutligen återkommer vattnet efter nästan två varv runt rullens periferi i kanalen 31, från vilken det via den radiella kanalen 39 tillföres centrumkanalen 66 och svivelns 34 ut- loppsledning 40.

Med utnyttjande av ett flertal på detta sätt seriekopplade kanaler uppnås bl.a. den fördelen, att strömningshastig- heten i kanalen blir hög med god kylverkan. Vidare kan en igensättning av någon kanal omedelbart detekteras genom en motsvarande reduktion av strömningshastigheten. Utnyttjan- det av många smala kanaler medför vidare att dessa kan placeras mycket tätt och även på litet djup under mantel- ytan, vilket i hög grad förbättrar kylverkan. En annan fördel är att kylkanaler som tenderar att sättas igen kan borras upp i samband med renovering av kylrullen, vilket 501 633 kan ske sedan kopplingsringarna 41 och 42 avskiljts. Där- efter är kanalerna tillgängliga för renovering. De U-forma- de spåren 43 kan givetvis istället för att upptas i kopp- lingsringarna 41 och 42 även anordnas i stödrullens 32 motsvarande ändyta eller alternativt delvis i båda ytorna.

Genom den ovan beskrivna seriekopplingen av kanalerna som medför att kylmediet kommer att passera två varv runt rullens periferi uppnås framför allt en relativt jämn kylning av rullens mantelyta.

Om vi som jämförelse tänker oss att seriekopplingen är så utförd, att kylvattnet från en kanal tillföres närmast intilliggande kanal och från denna till den i sin tur närmast intilliggande kanalen, så att vattnet endast passerar ett varv runt den kylda rullen innan det utmatas, kommer man att erhålla en kontinuerlig temperaturgradient i den riktning runt rullen som kanalerna genomströmmas av vattnet. Detta kommer nämligen att successivt värmas upp vid varje passage genom en kanal, varvid följaktligen den första kanalen har det kallaste kylvattnet, medan det sedan blir varmare för varje kanal det passerar.

Om vi exempelvis bara för att åskådliggöra detta tänker oss att vi tillför kylvatten till den första kanalen med tempe- raturen 0°C och att vattnet vid passage av varje kanal värms upp med 2°C, kommer vattnet i den sista av de 31 kanalerna att ha en temperatur på 62°, i den närmast före- gående kanalen 60° och den före denna liggande kanalen 58°, o.s.v. Om däremot kylvattnet får hoppa över varannan kanal, så att det passerar två varv runt rullen innan det släpps ut, kommer såsom tidigare temperaturen i den sista kanalen att vara 62°, i den närmast föregående, som hör till det första varvet 32°, i den kanal som ligger närmast denna 60°, och i den föregående 30°, o.s.v. Detta ger en betyd- ligt jämnare kylverkan runt rullens periferi och reducerar 501 ess därmed i hög grad deformationer hos rullen till följd av temperaturspänningar i denna. Medeltemperaturen mellan två intilliggande kanaler blir därvid lägre än i det första fallet, vilket innebär att den totala temperaturgradienten runt rullen minskar.

I fig. 4 visas kanalsystemet i rullen enligt fig. 1-3 i en utvecklad planvy av vilken det framgår, att intilliggande kanaler ej genomlöpes av vatten under samma varv.

I fig. 5 visas en kylrulle 32 enligt fig. 1 med ett antal seriekopplade kylkanaler 50-60. I praktiken utnyttjas lämpligen ett större antal men för enkelhets skull visas på ritningen och beskrivs häri endast 11 stycken. Även vid denna utföringsform är kylkanalerna vid stödrullens respek- tive ändar parvis sammankopplade, så att vid varje till- fälle två på olika sidor om en mellanliggande kanal för- bindes, så att kylvattnet måste passera två varv runt rullens periferi mellan svivelns 34 inlopp 33 och utlopp 40.

I detta fall sker emellertid sammankopplingen ej med ut- nyttjande av yttre kopplingsringar utan med hjälp av V- formade borrhål från rullens periferi, se fig. 6 och 7.

Varje borrhål passerar således en kanalände och träffar vid sin inre ände ett borrhål som passerar kanaländen hos en kanal belägen på andra sidan om en mellanliggande kanal.

Borrhålen avtätas i efterhand med yttre pluggar, vilka avslipas i nivå med rullens mantelyta. Närliggande par av V-formigt riktade borrhål ligger därvid förskjutna i axiell led relativt varandra för att gå fria ifrån varandra, varvid även intilliggande kanaler sträcker sig olika långt ut mot rullens respektive ändyta.

En annan skillnad mellan utföringsformen i fig. 5 och den enligt fig. 1 är att kanalernas seriekoppling i fig. 5 är 501 633 sådan, att vattnet under sin passage två varv runt rullens periferi under det ena varvet passerar i den ena riktningen och under det andra varvet i den andra riktningen, vilket - såsom kommer att förklaras närmare nedan - medför en ännul jämnare fördelad kylkeffekt runt rullens mantelyta.

Vi följer nu, såsom i fig. 1, det kylvatten som, på samma sätt som i fig. 1, tillföres den första kylkanalen 50 via den radiella kanalen 37. Vid kanalens 50 i fig. 5 vänstra ände kopplas kylvattnet via två V-formade borrhål 62 och 63 till kanalen 51, från vilken vattnet vid rullens högra ände via V-formade borrhâl 64 och 65 tillföres kanalen 52, o.s.v. Efter ca 1 varv återkommer vattnet genom kanalen 55, som emellertid står i direkt förbindelse med kanalen 56, se fig. 7, från vilken vattnet vid rullens vänstra ände över- kopplas till kanalen 57 o.s.v., tills det efter ca 1 varv i den andra riktningen återkommer genom kanalen 60, som via den radiella kanalen 39 står i förbindelse med rullens centrumkanal 66 och därmed svivelns utloppsledning 40. Här- igenom har man således uppnått att vattnet under sin passa- ge mellan svivelns inlopp 33 och utlopp 40 passerat två varv runt rullens periferi i inbördes olika riktningar.

Principen för kanalernas sammankoppling framgår av den utbredda planvyn i fig. 8. Om vi nu endast såsom ett teore- tiskt exempel för att underlätta beskrivningen antar att kylvattnet i inloppskanalen 37 har temperaturen 0°C och att detta uppvärmes 5° vid varje passage genom en kylkanal erhålles de i fig. 8 angivna temperaturerna. Vid klamrarna har därvid medeltemperaturen mellan varje par av intil- liggande kanaler angivits. Som framgår av dessa värden erhålles en mycket jämn temperaturfördelning runt rullens periferi, som ytterligare reducerar riskerna för tempera- turdeformationer av rullen och medför en utomordentligt jämn kylning av stålplåtsämnet. 5_01 633 10 Uppfinningen har ovan beskrivits i samband med två före- dragna utföringsformer. Dessa kan givetvis varieras i flera avseenden inom ramen för patentkraven. Således kan sätten för kanalernas inbördes sammankoppling varieras oberoende av om kylvattnet skall passera två varv i samma eller olika riktningar runt rullens periferi, varvid bl.a. kombinatio- ner av de sätt som beskrivits ovan kan utnyttjas. Vidare kan ut- och inloppen för kylvattnet även befinna sig vid motsatta ändar av rullen. Förutom för kylning av stålplåts- ämnen kan den ovan beskrivna principen för kylning av rullar utnyttjas i varje annat sammanhang där detta efter- strävas. En ekvivalent tillämpning är givetvis uppvärmning av rullar, som kan ske på samma sätt där så erfordras medelst varmvatten eller ånga. Principen enligt uppfin- ningen medger utnyttjande av valfritt antal kanaler som bestäms av den aktuella tillämpningen.

Claims (9)

501 633 11 PATENTKRAV

1. Kyld stödrulle, speciellt för användning vid sträng- gjutning av stålämnen, innefattande ett antal axiella kana- ler för ett kylfluidum, vilka kanaler (1-31; 50-60) är jämnt fördelade runt rullens (32) periferi och seriekoppla- de mellan ett inlopp (33) och ett utlopp (40) för kylflui- det, k ä n n e t e c k n a d a v att seriekopplingen av kanalerna (1-31; 50-60) är så utförd, att kylfluidet under sin passage genom dessa mellan inloppet (33) och utloppet (40) kommer att passera två varv runt stödrullens (32) periferi, och att varannan kanal genomlöpes av kylmediet under det första varvet och mellanliggande kanaler genom- löpes av kylmediet under det andra varvet.

2. Stödrulle enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att en kylkanals (1) ände vid stödrullens (32) ena ände är ansluten till den på den ena sidan näst närmaste kylkana- lens (2) motsvarande ände, och att samma kylkanals (2) motsatta ände vid stödrullens andra ände är ansluten till den på den andra sidan näst närmast kylkanalens (3) motsva- rande ände.

3. Stödrulle enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d a v att samtliga kylkanaler utom de till inloppet och utloppet anslutna kanalerna (1, 31) är anslutna på inbördes samma sätt, varvid kylfluidet kommer att passera två varv i samma riktning runt stödrullens (32) periferi under sin passage mellan inloppet (33) och utloppet (40).

4. Stödrulle enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d a v att den änden av den kylkanal (55) kylfluidet passerar ut genom sedan det passerat ett första varv runt stödrullens (32) periferi är förbunden med motsvarande ände hos den närmast belägna kylkanalen (56) som förbikopplades vid stödrullens motsatta ände, då kylfluidet tillfördes den ÉD1 635 12 först nämnda kanalen (55), så att kylfluidet kommer att passera ett andra varv runt stödrullens (32) periferi i motsatt riktning mot det första varvet.

5. Stödrulle enligt något av krav 1-4, k ä n n e t e c k - n a d a v att en kylkanalkopplingsring (41, 42) är anord- nad i tät anliggning mot stödrullens (32) båda ändytor, att varannan kylkanal passerar in i ringen och förbindes med en av de i ringen närmast intilliggande kanalerna medelst en i ringen upptagen förbindande urtagning (44), och att gräns- ytan mellan rullen (32) och respektive ring (41, 42) är utförd med krökta, spårformade urtagningar (43), som parvis förbinder de kanaler som är belägna på var sida om varje kanal som sträcker sig in i ringen.

6. Stödrulle enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d a v att de i ringen (41, 42) upptagna förbindande urtagningarna utgöres av urfräsningar (44) från ringens mantelyta, som är tillslutna medelst ett i plan med mantelytan avslipat material.

7. Stödrulle enligt något av krav 1-4, k ä n n e t e c k - n a d a v att kylkanalerna vid stödrullens (32) båda ändar är parvis sammankopplade medelst V-formigt riktade borrhål (62-65), som från rullens mantelyta passerar var sin kylkanal på olika sidor om en mellanliggande kylkanal, och att intilliggande par av de V-formigt riktade borrhålen är förskjutna i axiell led relativt varandra.

8. Stödrulle enligt något av krav 1-7, k ä n n e t e c k - n a d a v att in- och utloppen (33, 40) för kylfluidet är anslutna till samma ände hos stödrullen (32).

9. Stödrulle enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d a v att in- och utloppen (33, 34) är anslutna till inre och yttre koaxiella passager (35, 66) i stödrullen (32), att 501 633 13 den inre passagen (35) står i förbindelse med en vid stöd? rullens på avstånd från in- och utloppen belägna ände radiellt riktad förbindelsekanal (37) till en av kylkana- lerna (1; 50) och att den yttre passagen (66) vid stödrul- lens med in- och utlopp försedda ände står i förbindelse med en radiellt riktad förbindelsekanal (39) till en annan av kylkanalerna (31; 60).