RU2310546C1 - Roll to plants for metal continuous casting - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy, possibly supporting members in system for secondary cooling, drawing stands and in molds of roll type casting -rolling aggregates.

SUBSTANCE: roll includes axle with journals where axial and radial openings are formed; hollow mandrel mounted in axial opening for feeding cooling agent through it into axial and radial openings. Eccentric is mounted on mandrel with possibility of closing part of radial openings. Eccentric has sealing in its surface. Structure of roll is such that it provides mainly cooling of that portion of roll surface that is subjected to intensive heating from ingot.

EFFECT: improved design of roll providing its lowered bending and increased useful life period.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к металлургии, а именно к валкам установок непрерывного литья металлов (УНЛМ). Валок может быть использован в качестве опорных элементов в системе вторичного охлаждения, в тянущих клетях, а также в кристаллизаторах валковых литейно-прокатных агрегатов.The invention relates to metallurgy, and in particular to rolls of continuous metal casting (UNLM). The roll can be used as supporting elements in the secondary cooling system, in pulling stands, as well as in molds of roll casting and rolling units.

Известен ролик системы вторичного охлаждения УНЛМ (см. авторское свидетельство СССР №618181, МПК В22D 11/124), состоящий из бочки, опорных цапф и бандажей со сквозными отверстиями. Недостатком такой конструкции является низкая долговечность роликов.Known roller secondary cooling system UNLM (see USSR author's certificate No. 618181, IPC B22D 11/124), consisting of a barrel, support pins and bandages with through holes. The disadvantage of this design is the low durability of the rollers.

Известны также ролики с бандажами и промежуточными вкладышами (см. авторское свидетельство СССР №546430, МПК В22D 11/124). Промежуточные вкладыши надеты на ось эксцентрично и соединены с ней упругим элементом. Это помогает исключить поломки ролика при перегрузке, но не уменьшает его изгиб за счет термических напряжений, что приводит к быстрому выходу ролика из строя.Also known are rollers with bandages and intermediate inserts (see USSR author's certificate No. 546430, IPC B22D 11/124). Intermediate liners are worn on the axis eccentrically and connected to it by an elastic element. This helps to eliminate the breakdown of the roller during overload, but does not reduce its bending due to thermal stresses, which leads to a quick failure of the roller.

Ближайшим налогом данного изобретения, принятым за прототип, является валок установки непрерывного литья металлов по патенту США №5996680А, В22D 11/124 от 07.12.1999.The closest tax of this invention adopted as a prototype is a roll of a continuous metal casting plant according to US Patent No. 5996680A, B22D 11/124 of 12/07/1999.

Данный валок содержит бандаж, ось с цапфами, в которой выполнены осевые и радиальные отверстия для воды и полую оправку, установленную в осевом отверстии. Недостатком данной конструкции является низкая стойкость валка при неравномерном его нагреве и воздействии термических напряжений.This roll contains a bandage, an axis with pins, in which axial and radial holes for water are made and a hollow mandrel installed in the axial hole. The disadvantage of this design is the low resistance of the roll with uneven heating and exposure to thermal stresses.

Система внутреннего охлаждения известных конструкций валков фактически является изотропной, обеспечивая охлаждение по всему периметру бандажа, а внешний нагрев со стороны слитка воздействует, в основном, только на малый участок поверхности, соответствующий углу 20-40°, т.е. является существенно анизотропным. Особенно это сказывается при остановке слитка в случае неполадок в процессе литья, когда нагрев односторонний и равномерное охлаждение по всему периметру не помогает уменьшить термические напряжения. Часто после аварийных остановок и остывания слитка приходится удалять несколько десятков валков (роликов), испытавших пластический изгиб под воздействием термических напряжений.The internal cooling system of known roll structures is actually isotropic, providing cooling around the entire circumference of the bandage, and external heating from the side of the ingot affects mainly only a small surface area corresponding to an angle of 20-40 °, i.e. is substantially anisotropic. This is especially true when the ingot stops in case of malfunctions during the casting process, when one-sided heating and uniform cooling along the entire perimeter does not help to reduce thermal stresses. Often, after emergency stops and cooling of the ingot, it is necessary to remove several tens of rolls (rollers) that have experienced plastic bending under the influence of thermal stresses.

Данное изобретение направлено на решение технической задачи обеспечения более равномерного температурного поля в валке, независимо от того вращается он или нет, т.е. по-существу, обеспечения анизотропного охлаждения валка.This invention is aimed at solving the technical problem of providing a more uniform temperature field in the roll, regardless of whether it rotates or not, i.e. essentially providing anisotropic cooling of the roll.

Указанная техническая задача решается тем, что валок снабжен эксцентриком, установленным на оправке с возможностью перекрытия части радиальных отверстий и имеющим уплотнение на своей поверхности. Кроме того, валок снабжен механизмом поворота оправки, выполненным в виде шестерни, райки и силового цилиндра.The specified technical problem is solved in that the roll is equipped with an eccentric mounted on the mandrel with the possibility of overlapping part of the radial holes and having a seal on its surface. In addition, the roll is equipped with a mandrel rotation mechanism made in the form of a gear, a rake and a power cylinder.

Общими признаками прототипа и данного изобретения является наличие оси с цапфами, бандажа, осевых и радиальных отверстий для подачи охладителя.Common features of the prototype and the present invention is the presence of an axis with pins, a bandage, axial and radial holes for supplying a cooler.

Отличительным признаком является то, что в осевом отверстии для подачи охладителя установлен на оправке эксцентрик с уплотнением на его поверхности.A distinctive feature is that in the axial hole for supplying the cooler mounted on the mandrel eccentric with a seal on its surface.

Именно этот отличительный признак обеспечивает решение поставленной технической задачи, позволяя закрыть часть радиальных каналов для подачи охладителя и обеспечить преимущественную его подачу именно к той части поверхности валка, которая подвергается усиленному нагреву, а за счет этого уменьшить термические деформации изгиба и повысить долговечность валка.It is this distinguishing feature that provides a solution to the technical problem, allowing you to close part of the radial channels for supplying the cooler and provide its predominant supply to that part of the surface of the roll that is subjected to enhanced heating, and thereby reduce thermal bending and increase the durability of the roll.

Данные отличительные признаки не являются очевидными и не вытекают из современного уровня техники и науки.These distinguishing features are not obvious and do not follow from the current level of technology and science.

Изобретение поясняется чертежами: на фиг.1 показана половина валка по его длине (валок симметричный и вторая половина аналогична), на фиг.2 показан разрез по плоскости А-А и на фиг.3 - валок с механизмом поворота оправки.The invention is illustrated by drawings: in Fig. 1 shows a half of the roll along its length (the roll is symmetrical and the second half is similar), in Fig. 2 shows a section along the plane AA and in Fig. 3 - a roll with a mechanism for turning the mandrel.

Здесь приняты обозначения: 1 - ось валка, на которую надет бандаж 2; в бандаж при его изготовлении вморожены трубы 3 для подачи охладителя. Трубы эти соединены с коллектором в виде кольца 4, из которого в трубы поступает охладитель (обычно вода). Эксцентрик 5 установлен на оправке 6 в осевом отверстии валка 7 на подшипниках 8. Через полую оправку и отверстие 9 поступает охладитель. Имеется уплотнение оправки 10. Коллектор разделен стенками 11, 12, 13 и 14 на четыре секции, в которые охладитель из осевого канала поступает через радиальные каналы 15, 16, 17 и 18. Оправка может быть снабжена механизмом поворота в виде шестерни 19 и рейки 20 с приводом от гидравлического или пневматического цилиндра 21. В этом случае можно дополнительно опереть оправку на «внешний» (установленный вне валка) подшипник 22. Эксцентрик 5 имеет уплотнение 23 на его поверхности.Here, the notation is accepted: 1 - the axis of the roll, on which the bandage 2 is worn; pipes 3 for supplying a cooler are frozen into the bandage during its manufacture. These pipes are connected to the collector in the form of a ring 4, from which a cooler (usually water) enters the pipes. The eccentric 5 is mounted on the mandrel 6 in the axial hole of the roller 7 on the bearings 8. A cooler enters through the hollow mandrel and hole 9. There is a mandrel seal 10. The collector is divided by walls 11, 12, 13 and 14 into four sections, into which the cooler from the axial channel enters through the radial channels 15, 16, 17 and 18. The mandrel can be equipped with a turning mechanism in the form of gear 19 and rack 20 driven by a hydraulic or pneumatic cylinder 21. In this case, the mandrel can additionally be supported on the “external” (mounted outside the roll) bearing 22. The eccentric 5 has a seal 23 on its surface.

Устройство работает следующим образом. На ось валка 1 надет литой бандаж 2, в который при его отливке вморожены трубы 3 для подачи охладителя, что защищает от чрезмерного нагрева бандаж, а следовательно, и ось валка. В трубы 3 (фиг.1) охладитель (вода) поступает из коллектора 4, выполненного в виде сварного кольца. В аналогичный коллектор поступает нагретая вода после прохождения труб 3 и оттуда отводится от валка к градирне. Эксцентрик 5 на оправке 6 установлен в осевом отверстии 7, и при этом эксцентрик перекрывает часть радиальных каналов для подачи охладителя. Как показано на фиг.2, эксцентрик 5 полностью перекрывает подачу воды в радиальный канал 15 и допускает только незначительное количество воды в радиальные каналы 16 и 18.The device operates as follows. A cast band 2 is put on the axis of the roll 1, into which pipes 3 for supplying a cooler are frozen during its casting, which protects the band from excessive heating, and, consequently, the roll axis. In the pipe 3 (figure 1), the cooler (water) comes from the collector 4, made in the form of a welded ring. Heated water enters a similar collector after passing pipes 3 and from there it is diverted from the roll to the cooling tower. The eccentric 5 on the mandrel 6 is installed in the axial hole 7, and the eccentric blocks part of the radial channels for supplying the cooler. As shown in figure 2, the eccentric 5 completely blocks the water supply to the radial channel 15 and allows only a small amount of water in the radial channels 16 and 18.

Основная часть охладителя поступает в радиальный канал 17 (схема движения охладителя в полой оправке 6 через отверстия 9 в канал 17 на фиг.1, 2 показана стрелками). Поскольку полость коллектора 4 разделена стенками 11, 12, 13 и 14 на четыре части, соответственно углам 90°, то канал 17 обеспечивает подачу охладителя только в 6 труб и эффективное охлаждение только одной четверти поверхности валка. Валок вращается, но эксцентрик 5 на оправке 6 остается неподвижным и все время перекрывает полностью или частично доступ охладителя к тем участкам поверхности, которые не подвергаются сильному нагреву, не контактируют с горячим слитком. Уплотнение 10 предотвращает утечки воды. Если возникает необходимость поворота оправки, это можно сделать с помощью шестерни 19, надетой на оправку 6, вращая ее движением рейки 20 от гидравлического или пневматического цилиндра 21. Устойчивость в этом случае обеспечивает дополнительный подшипник 22.The main part of the cooler enters the radial channel 17 (the motion of the cooler in the hollow mandrel 6 through the holes 9 in the channel 17 in Fig.1, 2 is shown by arrows). Since the cavity of the collector 4 is divided by walls 11, 12, 13 and 14 into four parts, respectively, angles of 90 °, the channel 17 provides the supply of cooler in only 6 pipes and efficient cooling of only one quarter of the surface of the roll. The roller rotates, but the eccentric 5 on the mandrel 6 remains stationary and all the time blocks the cooler completely or partially from accessing those parts of the surface that are not exposed to strong heating and do not come into contact with the hot ingot. Seal 10 prevents water leakage. If there is a need to rotate the mandrel, this can be done with the help of a gear 19 mounted on the mandrel 6, rotating it by the movement of the rack 20 from the hydraulic or pneumatic cylinder 21. Stability in this case is ensured by an additional bearing 22.

Даже в аварийных ситуациях, при остановке слитка, когда валок не вращается и постоянно нагревается только один участок его поверхности, например, участок В (фиг.3), то конструкция обеспечивает подачу 90% охладителя именно к этому участку, обеспечивая охлаждение именно той зоны поверхности, которая воспринимает внешнее тепло от слитка. Это уменьшает перепад температур по сечению валка, его термические деформации, приводящие к изгибу, и обеспечивает увеличение долговечности валков за счет анизотропного охлаждения.Even in emergency situations, when the ingot stops, when the roll does not rotate and only one section of its surface is constantly heated, for example, section B (Fig. 3), the design provides 90% of the cooler to this section, providing cooling of that particular surface area , which receives external heat from the ingot. This reduces the temperature drop across the cross section of the roll, its thermal deformation, leading to bending, and provides an increase in the durability of the rolls due to anisotropic cooling.

В отличие от известных конструкций, в которых как бы ни увеличивали расход охладителя одновременно усиливают охлаждение и более нагретых участков бандажа и более холодных (что не нужно и только усиливает изгиб валка), данная конструкция позволяет эффективно охлаждать именно участок валка, нагретый до более высокой температуры, что уменьшает перепады температур по поверхности валка и его изгиб.In contrast to the known constructions, in which no matter how the cooler consumption is increased, both the heated sections of the bandage and the cooler ones are intensified by cooling (which is not necessary and only enhances the bending of the roll), this design allows you to effectively cool exactly the portion of the roll heated to a higher temperature , which reduces temperature differences along the surface of the roll and its bending.

Claims (2)

1. Валок установки непрерывного литья металлов, содержащий бандаж, ось с цапфами, в которой выполнены осевое и радиальные отверстия, полую оправку, установленную в осевом отверстии для подачи через нее охладителя в осевое и радиальные отверстия, отличающийся тем, что от снабжен эксцентриком, установленным на оправке с возможностью перекрытия части радиальных отверстий и имеющим уплотнение на своей поверхности.1. Roller installation of continuous casting of metals, containing a bandage, an axis with pins in which the axial and radial holes are made, a hollow mandrel installed in the axial hole for supplying cooler through it into the axial and radial holes, characterized in that it is equipped with an eccentric installed on the mandrel with the possibility of overlapping part of the radial holes and having a seal on its surface. 2. Валок по п.1, отличающийся тем, что он снабжен механизмом поворота оправки, выполненным в виде шестерни, рейки и силового цилиндра.2. The roll according to claim 1, characterized in that it is equipped with a mechanism for turning the mandrel, made in the form of gears, racks and power cylinder.

Images