RU2840526C2 - Device and method for cooling rolls used for rolling in highly turbulent environment - Google Patents
Device and method for cooling rolls used for rolling in highly turbulent environment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2840526C2 RU2840526C2 RU2024129584A RU2024129584A RU2840526C2 RU 2840526 C2 RU2840526 C2 RU 2840526C2 RU 2024129584 A RU2024129584 A RU 2024129584A RU 2024129584 A RU2024129584 A RU 2024129584A RU 2840526 C2 RU2840526 C2 RU 2840526C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cooling
- working roll
- working
- removable panel
- cooling liquid
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к устройству и способу для охлаждения рабочих валков. Указанное устройство позволяет легко обеспечивать надлежащие условия охлаждения рабочих валков любого диаметра.The present invention relates to a device and method for cooling work rolls. The said device makes it easy to provide proper cooling conditions for work rolls of any diameter.
Во время горячей прокатки металлических изделий охлаждающее вещество распыляется на рабочие валки для ограничения теплового расширения, вызывающего дефекты плоскостности, и препятствования ухудшению характеристик валков и возникновению дефектов полосы. В результате термомеханической деформации возникает термомеханическая усталость, уменьшающая срок эксплуатации рабочих валков и ухудшающая качество поверхности прокатываемой полосы.During hot rolling of metal products, a cooling agent is sprayed onto the working rolls to limit thermal expansion, which causes flatness defects, and to prevent deterioration of the roll characteristics and the occurrence of strip defects. Thermomechanical deformation results in thermomechanical fatigue, which reduces the service life of the working rolls and degrades the surface quality of the rolled strip.
Патент EP 2 114 584 B1, как показано на фиг. 1, описывает клеть 1 прокатного стана для изготовления металлических изделий, содержащую пару рабочих валков (2, 2’), пару опорных валков (3, 3’) и пару устройств (4, 4’) охлаждения водяной подушкой, содержащих множество сопел, способных распылять охлаждающие струи (5) под давлением по меньшей мере на один из указанных рабочих валков. Устройство охлаждения имеет обращенную к рабочему валку вогнутую цилиндрическую форму, где содержатся указанные сопла. Сопла расположены на близком расстоянии 5–200 мм от рабочих валков.Patent EP 2 114 584 B1, as shown in Fig. 1, describes a stand 1 of a rolling mill for producing metal products, comprising a pair of working rolls (2, 2'), a pair of support rolls (3, 3') and a pair of water cushion cooling devices (4, 4'), comprising a plurality of nozzles capable of spraying cooling jets (5) under pressure onto at least one of said working rolls. The cooling device has a concave cylindrical shape facing the working roll, where said nozzles are contained. The nozzles are located at a close distance of 5-200 mm from the working rolls.
В процессе эксплуатации система обеспечивает создание подушки жидкости между соплами и рабочим валком, имеющей высокотурбулентное состояние и, таким образом, улучшающей охлаждение рабочего валка.During operation, the system ensures the creation of a liquid cushion between the nozzles and the working roll, which has a highly turbulent state and, thus, improves the cooling of the working roll.
Для надлежащего удаления воды и замены охлаждающего вещества, контактирующего с рабочим валком, зазор между рабочим валком и соплами должен увеличиваться в направлении опорного валка, т.е. на удалении от изделия, подлежащего прокатке.To properly remove water and replace the coolant in contact with the work roll, the gap between the work roll and the nozzles must increase in the direction of the support roll, i.e. away from the product to be rolled.
РРабочие валки имеют предрасположенность к разрушению в процессе эксплуатации. Например, может увеличиваться шероховатость, валков, а также их кривизна и диаметр могут отклоняться от заданных параметров. Все указанные изменения ведут к возникновению отпечатков и дефектов на поверхности металлического катаного изделия и дефектам плоскостности. Именно поэтому рабочие валки периодически демонтируются и подвергаются шлифованию для получения требуемых характеристик и формы.Working rolls are prone to destruction during operation. For example, the roughness of the rolls may increase, and their curvature and diameter may deviate from the specified parameters. All of these changes lead to the formation of imprints and defects on the surface of the rolled metal product and flatness defects. That is why working rolls are periodically dismantled and subjected to grinding to obtain the required characteristics and shape.
Однако шлифование ведет к уменьшению диаметра рабочих валков и тем самым влияет на геометрический зазор, снижая эффективность охлаждения и оказывая отрицательное воздействие на линию прокатки.However, grinding reduces the diameter of the work rolls and thus affects the geometric clearance, reducing the cooling efficiency and having a negative impact on the rolling line.
Устройство охлаждения, описанное в EP 2 114 584, несмотря на повышение охлаждающей способности по сравнению с распыляемым охлаждающим веществом, не способно поддерживать оптимальную водяную подушку в турбулентном состоянии, например, обеспечивать оптимальный зазор. Указанный зазор является расстоянием между рабочим валком (2, 2’) и устройством (4, 4’) охлаждения. Когда рабочий валок новый, как показано на фиг. 2A, зазор составляет 5–200 мм. Однако после шлифования, ведущего к уменьшению диаметра рабочего валка, зазор становится больше 200 мм, особенно на верхнем участке устройства охлаждения, как показано на фиг. 2B.The cooling device described in EP 2 114 584, despite the increase in cooling capacity compared to a spray coolant, is not able to maintain an optimal water cushion in a turbulent state, for example, to ensure an optimal gap. Said gap is the distance between the working roll (2, 2') and the cooling device (4, 4'). When the working roll is new, as shown in Fig. 2A, the gap is 5-200 mm. However, after grinding, which leads to a reduction in the diameter of the working roll, the gap becomes larger than 200 mm, especially in the upper section of the cooling device, as shown in Fig. 2B.
Соответственно, одна и та же охлаждающая головка используется в прокатных клетях, содержащих рабочие валки с разными диаметрами, и состояние зазора становится неоптимальным. Следует напомнить, что зазор между охлаждающим баком и рабочим валком не должен превышать 200 мм и не должен увеличиваться в направлении опорного валка.Accordingly, the same cooling head is used in rolling stands containing working rolls with different diameters, and the gap condition becomes suboptimal. It should be recalled that the gap between the cooling tank and the working roll should not exceed 200 mm and should not increase in the direction of the support roll.
Существует необходимость предложить способ повышения эксплуатационной гибкости охлаждающей головки, в частности, применительно к изменению диаметров рабочих валков, что позволит получать водяную подушку в турбулентном состоянии для различных диаметров рабочих валков.There is a need to propose a method for increasing the operational flexibility of a cooling head, in particular, with respect to changing the diameters of the working rolls, which will make it possible to obtain a water cushion in a turbulent state for different diameters of the working rolls.
Задача настоящего изобретения состоит в решении вышеуказанных проблем. Указанная задача решается с помощью оборудования по п. 1 формулы изобретения. Указанное оборудование также имеет характеристики по пп. 2–8. Указанная задача решается с помощью способа по пп. 9–11.The objective of the present invention is to solve the above-mentioned problems. The said objective is solved by means of the equipment according to claim 1 of the invention formula. The said equipment also has the characteristics according to claims 2–8. The said objective is solved by means of the method according to claims 9–11.
Другие характеристики и преимущества настоящего изобретения станут понятными из нижеприведенного подробного описания изобретения.Other characteristics and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of the invention.
Для объяснения изобретения ниже приведено описание варианта выполнения неограничивающего примера со ссылкой на следующие чертежи:To explain the invention, a description of a non-limiting example embodiment is given below with reference to the following drawings:
фиг. 1 – вариант выполнения прокатной клети, в которой используется устройство охлаждения, известное из существующего уровня техники;Fig. 1 – an embodiment of a rolling stand in which a cooling device known from the existing level of technology is used;
фиг. 2 – изменения зазора в вариантах выполнения из фиг. 1 в результате изменения диаметра рабочих валков;Fig. 2 – changes in the gap in the embodiments from Fig. 1 as a result of changing the diameter of the working rolls;
фиг. 3 – вариант выполнения настоящего изобретения.Fig. 3 – embodiment of the present invention.
В нижеприведенном описании выражения «ниже по технологическому потоку» и «выше по технологическому потоку» следует рассматривать относительно направления перемещения металлической полосы.In the description below, the expressions "downstream" and "upstream" should be considered relative to the direction of movement of the metal strip.
Как показано на фиг. 3, настоящее изобретение относится к клети 11 прокатного стана для изготовления металлических изделий, содержащей:As shown in Fig. 3, the present invention relates to a stand 11 of a rolling mill for the production of metal products, comprising:
- пару рабочих валков (12, 12’),- a pair of working rolls (12, 12’),
- пару опорных валков (13, 13’),- a pair of support rollers (13, 13’),
- по меньшей мере, одно устройство (14, 14’) охлаждения водяной подушкой, способное выпускать множество охлаждающих струй под давлением по меньшей мере на один из указанных рабочих валков,- at least one water cushion cooling device (14, 14’) capable of releasing a plurality of cooling jets under pressure onto at least one of said working rolls,
- съемную панель (15, 15’)- removable panel (15, 15’)
- помещенную между указанным устройством (14, 14’) охлаждения водяной подушкой и указанным рабочим валком (12, 12’),- placed between the said water cushion cooling device (14, 14’) and the said working roll (12, 12’),
- указанная панель является вогнутой и имеет такую кривизну, что зазор между указанной съемной панелью и указанным рабочим валком является постоянным или увеличивается при перемещении в направлении опорного ролика, и указанный зазор составляет 5–200 мм, и- said panel is concave and has such a curvature that the gap between said removable panel and said working roller is constant or increases when moving in the direction of the support roller, and said gap is 5–200 mm, and
- указанная панель имеет отверстия, так что указанные охлаждающие струи могут проходить через указанную съемную панель.- said panel has openings so that said cooling jets can pass through said removable panel.
Устройство охлаждения водяной подушкой состоит из бака, соединенного с помощью подводящего трубопровода с резервуаром для охлаждающей жидкости и насосом (не показаны). Указанный бак является, по существу, водонепроницаемым за исключением расположенной на близком расстоянии от рабочего валка передней поверхности, в которой установлены сопла или выполнены прорези посредством механической обработки. С передний стороны бак имеет вогнутую цилиндрическую форму, образующую криволинейную поверхность. Указанная охлаждающая жидкость может быть, например, водой или состоящей из воды и масла эмульсией, стабилизированной поверхностно-активными веществами.The water cushion cooling device consists of a tank connected by means of a supply pipe to a reservoir for cooling liquid and a pump (not shown). Said tank is essentially watertight except for the front surface located at a close distance from the working roll, in which nozzles are installed or slots are made by mechanical processing. On the front side, the tank has a concave cylindrical shape, forming a curved surface. Said cooling liquid can be, for example, water or an emulsion consisting of water and oil, stabilized by surfactants.
Предпочтительно, указанное устройство охлаждения содержит боковые панели. Указанные боковые панели упрощают формирование турбулентной подушки посредством уменьшения течения охлаждающей жидкости из выпусков с помощью боковых сторон. Сходные боковые панели описаны в EP 2 114 584.Preferably, said cooling device comprises side panels. Said side panels facilitate the formation of a turbulent cushion by reducing the flow of coolant from the outlets by means of the sides. Similar side panels are described in EP 2 114 584.
Устройство охлаждения может содержать скребковые сопла, описанные в WO2008149195. Механический скребок является устройством, которое находится в контакте с валком и механически блокирует течение охлаждающей текучей среды. Указанный скребок закрывает проход для охлаждающей текучей среды, поступающей из устройства охлаждения валков, исключая вступление текучей среды в контакт с металлическим изделием, что могло бы неблагоприятно повлиять на указанное изделие.The cooling device may comprise scraper nozzles as described in WO2008149195. The mechanical scraper is a device that is in contact with the roll and mechanically blocks the flow of the cooling fluid. The said scraper closes the passage for the cooling fluid coming from the roll cooling device, excluding the fluid from coming into contact with the metal product, which could adversely affect the said product.
Съемная панель служит для обеспечения формирования подушки охлаждающего вещества между съемной панелью и рабочим валком в турбулентном состоянии. В зависимости от диаметра рабочего валка съемная панель компенсирует ширину зазора, и увеличение зазора может использоваться в направлении опорного валка.The removable panel serves to ensure the formation of a cooling agent cushion between the removable panel and the working roll in a turbulent state. Depending on the diameter of the working roll, the removable panel compensates for the width of the gap, and the increase in the gap can be used in the direction of the support roll.
Например, после операции шлифования, во время которой уменьшают диаметр рабочего валка, съемная панель может быть заменена съемной панелью, имеющей меньшую кривизну. Однако кривизна съемной панели должна быть больше кривизны рабочего валка, так чтобы зазор был постоянным или увеличивался при перемещении в направлении опорного валка, т.е. при перемещении от изделия, подвергаемого прокатке, а также, чтобы зазор между указанной съемной панелью и указанным верхним рабочим валком составлял 5–200 мм.For example, after a grinding operation during which the diameter of the working roll is reduced, the removable panel can be replaced by a removable panel having a smaller curvature. However, the curvature of the removable panel must be greater than the curvature of the working roll, so that the gap is constant or increases when moving in the direction of the support roll, i.e. when moving away from the product being rolled, and also so that the gap between said removable panel and said upper working roll is 5-200 mm.
Съемная панель предпочтительно крепится к устройству охлаждения водяной подушкой. Предпочтительно, съемная панель крепится к охлаждающей головке с помощью таких средств, как винты или гайки и болты. Еще более предпочтительно, съемная панель крепится к передней стороне охлаждающей головки.The removable panel is preferably attached to the water cushion cooling device. Preferably, the removable panel is attached to the cooling head by means such as screws or nuts and bolts. Even more preferably, the removable panel is attached to the front side of the cooling head.
Съемная панель не является элементом устройства охлаждения водяной подушкой. Съемная панель не является частью указанного водонепроницаемого бака и отличается от передней поверхности указанного бака.The removable panel is not a part of the water cushion cooling device. The removable panel is not part of the said water-resistant tank and is different from the front surface of the said tank.
В системе охлаждения из существующего уровня техники, описанной в EP 2 114 584, устройство охлаждения водяной подушкой является оптимальным решением для узкого диапазона диаметров рабочих валков. В отличие от этого, предмет настоящего изобретения позволяет формировать подушку охлаждающего вещества, имеющую оптимальное турбулентное состояние для широкого диапазона диаметров рабочих валков, используя соответствующую съемную панельIn the cooling system of the existing state of the art described in EP 2 114 584, the water cushion cooling device is an optimal solution for a narrow range of working roll diameters. In contrast, the subject matter of the present invention makes it possible to form a cooling agent cushion having an optimal turbulent state for a wide range of working roll diameters using a corresponding removable panel.
Предпочтительно, указанное по меньшей мере одно устройство (14, 14’) охлаждения водяной подушкой содержит множество охлаждающих сопел, способных распылять охлаждающую струю. Предпочтительно, охлаждающие сопла имеют ориентацию, перпендикулярную поверхности рабочего валка для сопел, расположенных на удалении от раствора валков, и тангенциальную ориентацию для сопел, расположенных ближе к раствору валков.Preferably, said at least one water cushion cooling device (14, 14') comprises a plurality of cooling nozzles capable of spraying a cooling jet. Preferably, the cooling nozzles have an orientation perpendicular to the surface of the working roll for nozzles located at a distance from the roll opening, and a tangential orientation for nozzles located closer to the roll opening.
Предпочтительно, охлаждающие сопла могут иметь разнообразные формы сечения и/или размеры. Предпочтительно, они расположены параллельными рядами, причем каждый ряд смещен в боковом направлении от смежных рядов для обеспечения расположения в шахматном порядке. Сопла также могут быть заменены поперечными прорезями, продолжающимися по всему устройству охлаждения или его части параллельно полу, для образования плоских струй.Preferably, the cooling nozzles may have a variety of cross-sectional shapes and/or sizes. Preferably, they are arranged in parallel rows, each row being offset laterally from the adjacent rows to ensure a staggered arrangement. The nozzles may also be replaced by transverse slots extending over the entire cooling device or part thereof parallel to the floor to form flat jets.
Предпочтительно, выпуски указанных сопел расположены вдоль криволинейной поверхности, кривизна которой больше радиуса указанного рабочего валка.Preferably, the outlets of said nozzles are located along a curved surface, the curvature of which is greater than the radius of said working roll.
Предпочтительно, кривизна указанной съемной панели (15, 15’) меньше кривизны указанной криволинейной поверхности.Preferably, the curvature of said removable panel (15, 15’) is less than the curvature of said curved surface.
Предпочтительно, указанная съемная панель содержит металлический слой и защитный слой, препятствующий коррозии. Еще более предпочтительно указанный металлический слой выполнен из нержавеющей стали или алюминия. Еще более предпочтительно указанный защитный слой, препятствующий коррозии, содержит силикон и/или полипропилен и/или политетрафторэтилен. Предпочтительно, указанный металлический слой является слоем из нержавеющей стали, и указанный защитный слой является слоем силикона. Защитный слой, препятствующий коррозии, обращен к рабочему валку, в то время как металлический слой обращен к устройству охлаждения.Preferably, said removable panel comprises a metal layer and a protective layer preventing corrosion. Even more preferably, said metal layer is made of stainless steel or aluminum. Even more preferably, said protective layer preventing corrosion comprises silicone and/or polypropylene and/or polytetrafluoroethylene. Preferably, said metal layer is a layer of stainless steel, and said protective layer is a layer of silicone. The protective layer preventing corrosion faces the working roll, while the metal layer faces the cooling device.
Предпочтительно, указанное устройство охлаждения водяной подушкой способно распылять 100–700 м3/ч охлаждающей жидкости на квадратный метр поверхности рабочего валка под давлением 0,5–6 бар. Такие характеристики упрощают формирование турбулентной подушки охлаждающей жидкости по ширине верхнего валка и, тем самым, способствуют улучшению охлаждения верхнего рабочего валка. Еще более предпочтительно указанное устройство охлаждения водяной подушкой способно распылять 300–700 м3/ч охлаждающей жидкости на квадратный метр поверхности рабочего валка под давлением 2–6 бар.Preferably, said water cushion cooling device is capable of spraying 100-700 m3 /h of coolant per square meter of the working roll surface under a pressure of 0.5-6 bar. Such characteristics simplify the formation of a turbulent coolant cushion across the width of the upper roll and, thus, contribute to improving the cooling of the upper working roll. Even more preferably, said water cushion cooling device is capable of spraying 300-700 m3 /h of coolant per square meter of the working roll surface under a pressure of 2-6 bar.
Изобретение также относится к способу охлаждения рабочего валка в вышеописанной установке, включающему в себя этап распыления охлаждающего вещества с помощью указанного устройства охлаждения на указанный рабочий валок, создавая подушку охлаждающего вещества в высокотурбулентном состоянии в зазоре между поверхностью указанного рабочего валка и указанной съемной панелью.The invention also relates to a method for cooling a working roll in the above-described installation, which includes the step of spraying a coolant using said cooling device onto said working roll, creating a cushion of coolant in a highly turbulent state in the gap between the surface of said working roll and said removable panel.
Предпочтительно, указанное охлаждающее вещество по существу является водой.Preferably, said cooling agent is essentially water.
Предпочтительно, указанное охлаждающее вещество распыляется с расходом 100–600 м3/ч на квадратный метр поверхности рабочего валка под давлением 0,5–6 бар. Еще более предпочтительно указанное охлаждающее вещество распыляется с расходом 300–600 м3/ч на квадратный метр поверхности рабочего валка под давлением 2–6 бар.Preferably, said cooling agent is sprayed at a flow rate of 100-600 m3 /h per square meter of the surface of the working roll under a pressure of 0.5-6 bar. Even more preferably, said cooling agent is sprayed at a flow rate of 300-600 m3 /h per square meter of the surface of the working roll under a pressure of 2-6 bar.
Claims (14)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IBPCT/IB2022/055437 | 2022-06-13 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2024129584A RU2024129584A (en) | 2024-12-12 |
| RU2840526C2 true RU2840526C2 (en) | 2025-05-26 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55109508A (en) * | 1979-02-16 | 1980-08-23 | Nippon Steel Corp | Cooling method for roll in hot rolling |
| DE102009053073A1 (en) * | 2009-03-03 | 2010-09-09 | Sms Siemag Aktiengesellschaft | Method and cooling device for cooling the rolls of a roll stand |
| RU2657888C2 (en) * | 2014-05-05 | 2018-06-18 | Смс Груп Гмбх | Deflection device for stripe and rolling system |
| RU2676363C2 (en) * | 2014-11-27 | 2018-12-28 | Смс Груп Гмбх | Device and method for cooling roller |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55109508A (en) * | 1979-02-16 | 1980-08-23 | Nippon Steel Corp | Cooling method for roll in hot rolling |
| DE102009053073A1 (en) * | 2009-03-03 | 2010-09-09 | Sms Siemag Aktiengesellschaft | Method and cooling device for cooling the rolls of a roll stand |
| RU2657888C2 (en) * | 2014-05-05 | 2018-06-18 | Смс Груп Гмбх | Deflection device for stripe and rolling system |
| RU2676363C2 (en) * | 2014-11-27 | 2018-12-28 | Смс Груп Гмбх | Device and method for cooling roller |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2910317B1 (en) | Cooling equipment for hot steel plate | |
| US8511126B2 (en) | Cooling device for cooling a metal strip | |
| RU2465077C2 (en) | Rolling mill with cooling device and method of rolling | |
| US11014133B2 (en) | Device and method for applying a liquid medium to a roll and/or to a rolled material and/or for removing the liquid medium | |
| RU2840526C2 (en) | Device and method for cooling rolls used for rolling in highly turbulent environment | |
| JP5685861B2 (en) | Draining device, draining method and cooling equipment for hot steel plate | |
| JP4905180B2 (en) | Steel cooling device and cooling method | |
| JPH11347629A (en) | High-temperature steel sheet straightening and cooling apparatus and straightening and cooling method | |
| JP4779749B2 (en) | Steel plate cooling method and cooling equipment | |
| JP4905051B2 (en) | Steel sheet cooling equipment and cooling method | |
| JP2002121616A (en) | Method and apparatus for draining hot plate to be cooled | |
| US20250375804A1 (en) | Device and method for cooling rolls used for rolling in a highly turbulent environment | |
| US11331705B2 (en) | Industrial facility comprising a contactless wiper | |
| JP2025518689A (en) | Apparatus and method for cooling rolls used in rolling in highly turbulent environments | |
| JP4853224B2 (en) | Steel sheet cooling equipment and cooling method | |
| JP4888124B2 (en) | Steel cooling device and cooling method | |
| RU2344893C1 (en) | Device for cooling of hot rolled sheet and strip | |
| JPH09267121A (en) | Descaling equipment for hot rolled materials | |
| JP5597916B2 (en) | Steel cooling equipment | |
| JP2006247714A (en) | Method and apparatus for descaling hot rolled material | |
| JP5387093B2 (en) | Thermal steel sheet cooling equipment | |
| JPH05123737A (en) | Top cooling method for high temperature steel sheet | |
| KR20020038888A (en) | Method For Manufacturing A Hot Rolled Steel Strip And Device For Removing Oxide Film On The Hot Rolled Steel Strip | |
| TWI316879B (en) | ||
| JP3795019B2 (en) | Hot strip strip cooling system |