Результат интеллектуальной деятельности: РАСПРЕДЕЛЯЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ, РОЛИКОВАЯ ЛИНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ

Область изобретения

Настоящее изобретение относится к распределяющему элементу для оболочки ролика роликовой линии установки для непрерывной разливки, содержащей вращающийся вал, имеющий канал для охлаждающей среды, при этом Распределяющий элемент выполнен с возможностью разрывать поток охлаждающей среды в линии охлаждающей среды таким образом, что охлаждающая среда проходит в оболочку ролика. Настоящее изобретение также относится к роликовой линии, содержащей по меньшей мере один такой Распределяющий элемент, и к устройству для непрерывной разливки, содержащей по меньшей мере один такой Распределяющий элемент и/или по меньшей мере одну такую роликовую линию.

Предпосылки к созданию изобретения

В процессе непрерывной разливки расплавленный металл течет из ковша через промежуточный ковш в литейную форму, имеющую охлаждаемые водой стенки. В литейной форме расплавленный металл затвердевает у охлаждаемых водой стенок, образуя твердую оболочку. Эта оболочка, содержащая жидкий металл, которую теперь называют непрерывной заготовкой, непрерывно извлекают из нижней части литейной формы. Эту непрерывную заготовку подают на расположенные рядом охлаждаемые водой роликовые линии, которые поддерживают стенки непрерывной заготовки, на которые действует ферростатическое давление все еще затвердевающей жидкости, находящейся внутри непрерывной заготовки. Для увеличения скорости затвердевания непрерывную заготовку орошают большим количеством воды. Наконец, непрерывную заготовку разрезают на отрезки заранее определенной длины. Затем непрерывная заготовка может пропускаться через дополнительные линии и другие механизмы, которые уплощают, прокатывают или экструдируют металл для придания ему окончательной формы.

Роликовые линии, используемые в установке непрерывной разливки, подвергаются высоким тепловым нагрузкам, поскольку непрерывные заготовки разливаемого металла выходят из литейной формы при температуре более 900°C, в частности, в случае стальных непрерывных заготовок. Роликовые линии поэтому обычно имеют внутреннее охлаждение.

Заявка на европейский патент ЕР 1646463 относится к охлаждаемому изнутри направляющему ролику для заготовок квадратного сечения для установок непрерывной разливки. Направляющий валок для заготовок содержит центральный вращающийся вал и по меньшей мере одну цилиндрическую трубу ролика (″оболочку ролика″), которая удерживается на этом валу без возможности вращения относительно него. Сквозь трубу ролика проходят каналы для охлаждающей среды, расположенные на постоянном расстоянии от внешней поверхности цилиндрической трубы ролика. Каналы для охлаждающей среды равномерно распределены внутри цилиндрической трубы ролика, на ее периферии или рядом с ней, и образованы сквозными отверстиями. Охлаждающая среда из линии охлаждающей среды, расположенной в центральном вращающемся валу, подается в каналы для охлаждающей среды через один конец цилиндрической трубы ролика и возвращается из каналов для охлаждающей среды в линию для охлаждающей среды через отводные линии, проходящие радиально сквозь цилиндрическую трубу ролика между каналами для охлаждающей среды и линией охлаждающей среды. В центральную линию охлаждающей среды вставлено множество распределяющих элементов, распределяющих поток охлаждающей среды в непрерывной центральной роликовой линии так, чтобы охлаждающая среда проходила в отдельные трубы роликов.

Краткое описание изобретения

Целью настоящего изобретения является создание улучшенного распределяющего элемента для оболочки ролика роликовой линии установки непрерывной разливки, содержащей вращающийся вал, имеющий линию охлаждающей среды, при этом оболочка ролика выполнена с возможностью поддержки на вращающемся валу, вращаясь совместно с ним, при том оболочка ролика содержит по меньшей мере один канал для охлаждающей среды, находящийся в сообщении по текучей среде с линией охлаждающей среды, при этом канал для охлаждающей среды имеет по меньшей мере одно впускное отверстие для охлаждающей среды и по меньшей мере одно выпускное отверстие для охлаждающей среды.

Эта цель достигается с помощью распределяющего элемента, выполненного с возможностью подавать охлаждающую среду в по меньшей мере одно впускное отверстие для охлаждающей среды и, одновременно, принимать охлаждающую среду из по меньшей мере одного выпускного отверстия для охлаждающей среды.

Такой Распределяющий элемент можно использовать для подачи охлаждающей среды в оболочку ролика с внутренним охлаждением и для приема охлаждающей среды из оболочки ролика и возврата ее в линию охлаждающей среды во вращающемся валу. Это значит, что впускное отверстие(я) и выпускное отверстие(я) для охлаждающей среды в оболочке ролика могут быть расположены рядом друг с другом, и подачей и возвратом охлаждающей среды можно управлять с помощью одного компонента.

Кроме того, оболочки валков подвергаются интенсивному износу, вызванному большими нагрузками, высокой температурой, изменениями высокой температуры, высокой влажностью, высокой коррозией и сильным загрязнением во время эксплуатации. Использование распределяющего элемента по настоящему изобретению позволяет поместить по меньшей мере одно впускное отверстие для охлаждающей среды и/или по меньшей мере одно выпускное отверстие для охлаждающей среды в любом месте вдоль линии охлаждающей среды в валу. Поэтому на концевых участках оболочки ролика, которые подвергаются высоким нагрузкам, действию высоких температур, изменению высоких температур, высокой влажности, высокой коррозии и сильному загрязнению, не будет обнаженных уплотняющих средств. Впускное отверстие(я) и/или выпускное отверстие(я) для охлаждающей среды и любые необходимые уплотняющие/герметизирующие средства вместо этого будут расположены в менее нагруженных и относительно более холодных областях оболочки ролика и вала.

Поэтому срок службы уплотняющего средства вокруг впускного отверстия (отверстий) и/или выпускного отверстия (отверстий) для охлаждающей среды будет увеличен и уплотняющие средства можно будет заменять реже.

Следует отметить, что выражение ″вращающийся вал, имеющий линию охлаждающей среды″ необязательно предназначено для обозначения вращающегося вала, имеющего единственную линию охлаждающей среды. Вращающийся вал может иметь любое количество линий охлаждающей среды.

Согласно варианту настоящего изобретения по меньшей мере одно впускное отверстие и по меньшей мере одно выпускное отверстие для охлаждающей среды расположены на одинаковом расстоянии по длине оболочки ролика. Выражение ″длина оболочки ролика″ предназначено для обозначения длины внешней поверхности оболочки ролика, которая контактирует с непрерывными заготовками отлитого металла во время непрерывной разливки.

Распределяющий элемент может быть расположен, например, в центре оболочки ролика, то есть на полпути между концами оболочки ролика, при этом эти концы ограничивают ее внешнюю поверхность в случаях, когда впускное отверстие(я) и/или выпускное отверстие(я) для охлаждающей среды оболочки ролика расположены в центре оболочки ролика.

Между вращающимся валом роликовой линии и по меньшей мере одной оболочкой ролика могут быть установлены уплотняющие средства. Например, для уплотнения участка между вращающимся валом роликовой линии и по меньшей мере одной оболочкой ролика можно использовать резиновые уплотнители или уплотняющие кольца.

Согласно другому варианту изобретения Распределяющий элемент образован единственным компонентом.

Согласно еще одному варианту изобретения Распределяющий элемент содержит по меньшей мере одну линию охлаждающей среды - канал подачи охлаждающей среды, расположенный на периферии распределяющего элемента для подачи охлаждающей среды из линии охлаждающей среды на по меньшей мере одно впускное отверстие для охлаждающей среды. Распределяющий элемент также содержит по меньшей мере один канал для охлаждающей среды - канал для приема охлаждающей среды, расположенный на периферии распределяющего элемента для приема охлаждающей среды от по меньшей мере одного выпускного отверстия для охлаждающей среды. Согласно варианту настоящего изобретения Распределяющий элемент содержит множество каналов для подачи охлаждающей среды из линии охлаждающей среды и множество каналов для приема охлаждающей среды из канала для охлаждающей среды, которые расположены, чередуясь вокруг периферии распределяющего элемента.

Согласно варианту настоящего изобретения Распределяющий элемент может содержать по меньшей мере один клапан для управления количеством охлаждающей среды, текущей сквозь Распределяющий элемент.

Согласно другому варианту настоящего изобретения Распределяющий элемент содержит фиксирующее средство для фиксации его в каком-либо положении в линии охлаждающей среды, когда он совмещен с каналом для охлаждающей оболочки ролика и/или каналом для охлаждающей среды в валу.

Настоящее изобретение также относится к роликовой линии, содержащей по меньшей мере один Распределяющий элемент по любому из вариантов изобретения, и к устройству непрерывной разливки, содержащему по меньшей мере один Распределяющий элемент и/или по меньшей мере одну роликовую линию по любому из вариантов изобретения.

Краткое описание чертежей

Далее следует более подробное описание настоящего изобретения со ссылками на неограничивающие примеры, показанные на приложенных схематических чертежах, где показано:

Фиг. 1 - процесс непрерывной разливки;

Фиг. 2 - роликовая линия по варианту настоящего изобретения;

Фиг. 3-6 - оболочки роликов, содержащие Распределяющий элемент по вариантам настоящего изобретения; и

Фиг. 7-16 - Распределяющий элемент по варианту настоящего изобретения.

Следует отметить, что чертежи приведены не в масштабе и размеры некоторых элементов преувеличены для ясности.

Подробное описание вариантов осуществления

На фиг. 1 показан процесс непрерывной разливки, при котором расплавленный металл 10 находится в ковше 12. После необходимой обработки в ковше, например, добавления легирующих присадок и дегазации, и после достижения нужной температуры расплавленный металл 10 из ковша 12 перемещают по огнеупорной трубе в промежуточный ковш 14. Металл из промежуточного ковша 14 стекает в верхнюю часть литейной формы 16 с открытым основанием. Литейная форма 16 охлаждается водой для затвердения расплавленного металла непосредственно в контакте с ней. В литейной форме 16 тонкая оболочка металла рядом со стенками литейной формы затвердевает прежде, чем затвердеет средняя часть, и этот металл теперь называется непрерывной заготовкой и выходит из основания литейной формы 16 в охлаждающую камеру 18, при этом основная часть металла внутри стенок непрерывной заготовки остается расплавленной. Непрерывная заготовка поддерживается расположенными близко друг к другу охлаждаемыми водой роликовыми линиями 20, которые поддерживают стенки непрерывной заготовки, на которые действует ферростатическое давление все еще затвердевающей жидкости внутри непрерывной заготовки. Для повышения скорости затвердевания непрерывную заготовку орошают большим количеством воды, когда она проходит сквозь охлаждающую камеру 18. Окончательное затвердевание непрерывной заготовки может происходить после того, как непрерывная заготовка выйдет из охлаждающей камеры 18.

В показанном варианте непрерывная заготовка выходит из литейной формы 16 вертикально (или по изогнутой траектории, близкой к вертикальной) и по мере того, как она движется в охлаждающей камере 18, роликовые линии 20 постепенно загибают непрерывную заготовку к горизонтали (в вертикальной литейной машине непрерывная заготовка остается вертикальной, когда она проходит сквозь охлаждающую камеру 18).

После выхода из охлаждающей камеры 18 непрерывная заготовка проходит через правильные роликовые линии (если литейная машина не является вертикальной) и тянущие роликовые линии. Наконец, непрерывную заготовку разрезают на отрезки заранее определенной длины механическими ножницами или движущимися кислородно-ацетиленовыми горелками 22 и либо отправляют на склад, либо на следующий процесс формования. Во многих случаях непрерывная заготовка может продолжать двигаться через дополнительные роликовые линии и другие механизмы, которые могут уплощать, прокатывать или экструдировать металл в его окончательную форму.

На фиг. 2 показана роликовая линия 20 по варианту настоящего изобретения, а именно роликовая линия 20 с общим валом. Роликовая линия 20 содержит вал 24, имеющий наружный диаметр ⌀₀ и установленный в подшипниках 26, расположенных в корпусах подшипников, и множество оболочек 28 ролика для транспортировки металлической непрерывной заготовки по своей наружной поверхности 34, и имеющих соответствующий внутренний диаметр ⌀_i, и которые фиксированно закреплены на валу 24. Такая роликовая линия 20 может иметь любое количество распределяющих элементов, расположенных в линии 30 охлаждающей среды внутри вала 24.

Следует отметить, что роликовая линия 20 может содержать больше компонентов, чем показано на чертежах, например механические муфты и, факультативно, смазочную систему и подобное. Однако для ясности показаны только те элементы, которые имеют отношение к настоящему изобретению.

На фиг. 3 показано сечение оболочки 28 ролика, содержащей Распределяющий элемент 25 по варианту настоящего изобретения, установленный на вращающемся валу 24, в котором имеется линия 30 охлаждающей среды, при этом оболочка 28 ролика поддерживается на вращающемся валу 24 так, чтобы вращаться совместно с ним. Оболочка 28 ролика содержит каналы 32 для охлаждающей среды, находящиеся в сообщении по текучей среде с линией 30 охлаждающей среды. Длина L оболочки 28 ролика может составлять 400-800 мм.

Каналы 32 для охлаждающей среды содержат по меньшей мере одно впускное отверстие 36 для охлаждающей среды и/или одно выпускное отверстие 42 для охлаждающей среды, расположенный в показанном варианте в центре оболочки 28 ролика. Однако следует отметить, что по меньшей мере одно впускное отверстие 36 для охлаждающей среды и/или по меньшей мере одно выпускное отверстие 42 для охлаждающей среды могут находиться в любом месте на длине оболочки 28 ролика, например, ближе к концу оболочки 28 ролика. Между вращающимся валом 24 и оболочкой 28 ролика могут находиться уплотнения (не показаны), герметизирующие область вокруг впускного отверстия 36 для охлаждающей среды и/или выпускного отверстия 42 для охлаждающей среды.

По меньшей мере одно впускное отверстие 36 для охлаждающей среды и по меньшей мере одно выпускное отверстие 42 для охлаждающей среды каналов 32 для охлаждающей среды могут находиться в сообщении по текучей среде с линией 30 охлаждающей среды через один или более радиальный канал 38 или не радиальные каналы во вращающемся валу 24. Однако следует отметить, что сообщение по текучей среде между впускным отверстием 36 для охлаждающей среды каналов 32 для охлаждающей среды и линией 30 охлаждающей среды могут быть созданы любым подходящим способом.

Каналы 32 для охлаждающей среды могут проходить сквозь оболочку 28 ролика любым подходящим способом, например, в форме прямой линии, изогнутой линии или в форме спирали, зигзага, в форме регулярной или нерегулярной повторяющейся структуры, продольно, радиально или под углом к наружной поверхности 34 оболочки ролика.

Распределяющий элемент 25 состоит из единственного компонента и выполнен с возможностью подавать охлаждающую среду на впускное отверстие 36 для охлаждающей среды и с возможностью принимать охлаждающую среду из выпускного отверстия 42 для охлаждающей среды. В показанном варианте впускное отверстие 36 для охлаждающей среды и выпускное отверстие 42 для охлаждающей среды расположены аксиально на одном расстоянии вдоль длины L оболочки 28 ролика, на небольшом расстоянии друг от друга, например макс. 20 см, предпочтительно макс. 10 см, макс. 5 см, макс. 2 см или макс. 1 см друг от друга.

На фиг 4. показан вид в перспективе с вырезом торца оболочки 28 ролика, на котором видны внешние части каналов 32 для охлаждающей среды. Когда оболочка 28 ролика находится в работе, охлаждающая среда течет по каналу 21 для охлаждающей среды в направлении из плоскости чертежа к части 32а канала для охлаждающей среды и затем - в направлении вдоль плоскости чертежа к части 32b канала для охлаждающей среды, после чего она возвращается по каналу 21 для охлаждающей среды в направлении в плоскости чертежа в линию 30 охлаждающей среды во вращающемся валу 24.

На фиг. 5 и 6 показано, как можно организовать поток охлаждающей среды через оболочку 28 ролика. Охлаждающая среда из линии 30 охлаждающей среды во вращающемся валу 24 может протекать посредством упомянутого распределяющего элемента 25 по настоящему изобретению во множество впускных отверстий 32 для охлаждающей среды, которые могут быть расположены вокруг внутренней поверхности 40 оболочки 28 ролика в его центральной области. Затем охлаждающая среда течет по каналам 32 для охлаждающей среды в оболочке 28 ролика и возвращается в линию 30 охлаждающей среды во вращающемся валу 24 через по меньшей мере одно выпускное отверстие 42 для охлаждающей среды, который также может быть расположен по окружности внутренней поверхности 40 оболочки 28 ролика в ее центральной области.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения впускное отверстие 36 для охлаждающей среды и выпускное отверстие 42 для охлаждающей среды расположены рядом друг с другом и, предпочтительно, как можно ближе друг к другу. Впускное отверстие 36 для охлаждающей среды, например, может быть расположено на расстоянии от выпускного отверстия 42 для охлаждающей среды, которое меньше, чем максимальный диаметр сечения канала 32 для охлаждающей среды, например, меньше, чем максимальный диаметр канала 32 для охлаждающей среды, который имеет круглое поперечное сечение. Расстояние между впускным отверстием 36 для охлаждающей среды и выпускным отверстием 42 для охлаждающей среды может составлять, например, 0,5-10,0 мм для облегчения подачи охлаждающей среды и возврата охлаждающей среды, соответственно.

На фиг. 6 показаны два канала 32 для охлаждающей среды, имеющие одинаковые размеры и форму, при этом оболочка 28 ролика по настоящему изобретению может, однако, содержать любое количество каналов 32 для охлаждающей среды, например, 1-12 каналов 32 для охлаждающей среды, каждый из которых может иметь любой размер и любую форму.

На фиг. 7 и 8 показан Распределяющий элемент 25 по варианту настоящего изобретения. Распределяющий элемент 25 содержит по меньшей мере канал 27 подачи охлаждающей среды линии охлаждающей среды, расположенный на периферии, т.е. на периферии, если Распределяющий элемент 25 имеет круглое сечение. Этот по меньшей мере один канал 27 подачи охлаждающей среды из линии для охлаждающей среды подает охлаждающую среду из линии 30 охлаждающей среды во вращающемся валу 24 на по меньшей мере одно впускное отверстие 36 для охлаждающей среды канала 32 для охлаждающей среды оболочки 28 ролика. Распределяющий элемент 25 также содержит по меньшей мере один канал 29 для приема охлаждающей среды из канала для охлаждающей среды, расположенный на периферии блокирующего элемента 25 для приема охлаждающей среды из по меньшей мере одного выпускного отверстия 42 для охлаждающей среды канала 32 для охлаждающей среды оболочки 28 ролика.

Охлаждающая среда из линии 30 охлаждающей среды во вращающемся валу 24 входит в Распределяющий элемент 25 через отверстия 31 на одном конце распределяющего элемента 25. Охлаждающая среда из канала (каналов) 32 для охлаждающей среды в оболочке 28 ролика выходит из блокирующего элемента 25 через отверстия 33 на другом конце блокирующего элемента 25, как показано стрелками на фиг. 8. В показанном варианте каналы 27 для подачи охлаждающей среды из линии охлаждающей среды и каналы 29 для приема охлаждающей среды из каналов для охлаждающей среды расположены в чередующемся порядке по периферии распределяющего элемента 25. Такие каналы 27 и 29, однако, можно располагать любым подходящим образом.

На фиг. 9 показан вид в перспективе с вырезом оболочки 28 ролика, содержащей Распределяющий элемент 25 по варианту настоящего изобретения. Распределяющий элемент 25 расположен в линии 30 охлаждающей среды во вращающемся валу 24, поддерживающем оболочку 28 ролика, совмещенной с радиальным каналом для охлаждающей среды во вращающемся валу 24 и по меньшей мере одним впускным отверстием 32 для охлаждающей среды в оболочке 28 ролика. Для того чтобы распределяющий элемент 25 можно было выставить на место, он может быть снабжен фиксирующим средством, чтобы фиксировать распределяющий элемент 25 на месте в линии 30 охлаждающей среды.

На фиг. 10 показано, как охлаждающая среда в линии 30 охлаждающей среды течет сквозь распределяющий элемент 25 по варианту настоящего изобретения.

На фиг. 11 и 12 схематически показан распределяющий элемент 25 по варианту настоящего изобретения при виде сбоку и в перспективе. Распределяющий элемент 25 содержит контурный диск 40, например овальный диск, который можно вставить в линию 30 охлаждающей среды. Диск 40 может иметь любую форму.

На фиг. 13 и 14 схематически сбоку и в перспективе показан Распределяющий элемент 2 5 по другому варианту настоящего изобретения. Распределяющий элемент 25 содержит контурный диск 40, который может быть вставлен в линию 30 охлаждающей среды. Контурный диск 40 в показанном варианте создает два впускных отверстия и два выпускных отверстия. Распределяющий элемент 25 по этому варианту может быть сконфигурирован для создания любого количества впускных и выпускных отверстий.

На фиг. 15 схематически в перспективе показан распределяющий элемент 25 по еще одному варианту настоящего изобретения. Распределяющий элемент 25 может быть изготовлен из любого подходящего материала любым подходящим способом, например точением, фрезерованием или литьем. Распределяющий элемент 25 по варианту настоящего изобретения может содержать по меньшей мере одно впускное отверстие и выпускное отверстие, которые смещены относительно друг друга в аксиальном или в радиальном направлении.

На фиг. 16 схематически в перспективе показан Распределяющий вариант по другому варианту настоящего изобретения. Распределяющий элемент 25 по варианту настоящего изобретения может быть помещен в канавку в оболочке 28 ролика, например, в контакте с оболочкой 28 ролика и с вращающимся валом 24.

Оболочка 28 ролика в показанных вариантах показана в форме пустотелого цилиндра, имеющего непрерывную и гладкую наружную поверхность 28а. Однако следует отметить, что по меньшей мере одна оболочка 28 роликовой линии 20 по настоящему изобретению необязательно должна быть цилиндром или иметь симметричную форму с равномерным сечением, и ее наружная поверхность необязательно должна быть непрерывной или гладкой, но может иметь любую форму, размер и конструкцию в зависимости от их функции и/или положения в установке непрерывной разливки.

Специалистам понятны другие модификации настоящего изобретения, входящие в объем формулы изобретения. Например, несмотря на то, что настоящее изобретение относится к оболочке ролика, содержащей по меньшей мере один канал для охлаждающей среды, при работе находящийся в сообщении по текучей среде с линией для охлаждающей среды во вращающемся валу, так называемые каналы для охлаждающей среды в оболочке ролика могут использоваться для любой цели, т.е. они подходят не только для транспортировки охлаждающей среды через, по меньшей мере, часть оболочки ролика.