Устройство для подачи воды от стационарного трубопровода к коллекторам-бакам системы ламинарного охлаждения полосы

Изобретение относится к прокатному производству, преимущественно к системам ламинарного охлаждения полосы на отводящем рольганге непрерывных широкополосных станов горячей прокатки. Устройство содержит подъемно-поворотную секцию, смонтированную на подшипниковых опорах. Секция состоит из общего коллектора, соединенного с коллекторами-баками, через которые охлаждающая вода подается на полосу, и со стационарным трубопроводом. Подъем секций осуществляется с помощью гидравлического механизма. Узлы соединения стационарного трубопровода с общим коллектором выполнены в виде сильфонов, состоящих из двух одинаковых сильфонных секций, соединенных между собой трубчатой вставкой. В соосном положении сильфонных секций центральное сечение сильфона смещено относительно оси вращения подъемно-поворотной секции в сторону стационарного трубопровода. Величина смещения определяется по математической зависимости, приведенной в описании изобретения. Изобретение обеспечивает исключение утечки воды в тракте ее подачи к коллекторам-бакам, сокращает аварийные простои и повышает производительность. 4 ил.

 

Изобретение относится к прокатному производству, преимущественно к системам ламинарного охлаждения полосы на отводящем рольганге непрерывных широкополосных станов горячей прокатки.

Известно устройство для подачи воды от стационарного трубопровода к коллекторам-бакам системы ламинарного охлаждения полосы (аналог), выполненное в виде вертикального патрубка на стационарном трубопроводе, установленного в съемном коллекторе-баке (см. Полухин И.П., Федосов Н.М., Королев А.А., Матвеев Ю.М. Прокатное производство. М.: Металлургия, 1982, с.436-439, рис.282, 283). Недостатком аналога является недостаточная герметичность уплотнения между патрубком и коллектором-баком. Из-за течей в уплотнении снижается требуемый объем и возникает неравномерность подачи воды на полосу из коллекторов-баков через сифоны (ламинарные трубки). Это приводит к неравномерному охлаждению и распределению механических свойств по длине полосы на отводящем рольганге, снижению качества прокатываемых полос и уменьшению выхода годного металла.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является устройство для подачи воды от стационарного трубопровода к коллекторам-бакам системы ламинарного охлаждения полосы, включающее стационарный трубопровод, подъемно-поворотную секцию, смонтированную на подшипниковых опорах и состоящую из общего коллектора, соединенного своими патрубками с коллекторами-баками, через которые охлаждающая вода подается на полосу, узлы соединения стационарного трубопровода через его патрубки с общим коллектором и механизм поворота подъемно-позоротной секции (см. Г.Г.Фомин, А.В.Дубейковский, П.С.Гринчук. Механизация и автоматизация широкополосных станов горячей прокатки. М.: Металлургия, 1979, с.61-63, рис.31).

Узлы соединения стационарного трубопровода с общим коллектором в прототипе выполнены в виде шарнирного соединения двух коленчатых патрубков, обеспечивающих возможность поворота подъемно-поворотных секций относительно стационарного трубопровода. В местах соединения коленчатых патрубков установлены кольцевые уплотнения.

В сравнении с аналогом узлы соединения стационарного трубопровода с общим коллектором обеспечивают более высокую герметичность тракта подачи воды к коллекторам-бакам. Однако стойкость кольцевых уплотнений узлов из-за постоянных вибраций подъемно-поворотных секций при подаче воды на полосу, большого диаметра коленчатых патрубков и воздействия загрязненной окружающей среды прокатного цеха оказывается очень низкой, и уплотнения быстро выходят из строя. В результате через уплотнения возникают течи воды, которые приводят к отрицательным последствиям как и при использовании аналога. Частые отказы уплотнений увеличивают число аварийных простоев прокатного стана и снижают его производительность.

Целью настоящего изобретения является повышение герметичности тракта подачи охлаждающей воды от стационарного трубопровода к коллекторам-бакам системы ламинарного охлаждения полосы, равномерности охлаждения и распределения механических свойств по длине полосы, повышение качества, увеличение выхода годного прокатываемого металла, сокращение аварийных простоев и повышение производительности прокатного стана.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для подачи воды от стационарного трубопровода к коллекторам-бакам системы ламинарного охлаждения полосы, включающем стационарный трубопровод, подъемно-поворотную секцию, смонтированную на подшипниковых опорах и состоящую из общего коллектора, соединенного своими патрубками с коллекторами-баками, через которые охлаждающая вода подается на полосу, узлы соединения стационарного трубопровода через его патрубки с общим коллектором и механизм поворота подъемно-поворотной секции, узлы соединения стационарного трубопровода с общим коллектором выполнены в виде сильфонов, состоящих из двух одинаковых сильфонных секций, соединенных между собой и с патрубками общего коллектора и стационарного трубопровода трубчатыми вставками по резьбе, при этом в соосном (рабочем) положении патрубков и сильфонных секций центральное поперечное сечение сильфонов смещено относительно оси вращения подъемно-поворотной секции в сторону стационарного трубопровода на расстояние "l", определяемое из соотношения

где S_c - длина сильфонной секции;

S_в - длина трубчатой вставки между сильфонными секциями;

α - угол смещения плоскости осей коллекторов-баков в верхнем положении относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось вращения подъемно-поворотной секции.

Изобретение поясняется чертежами.

Фиг.1. Устройство для подачи вода от стационарного трубопровода к коллекторам-бакам, вид в плане в рабочем положении.

Фиг.2. Разрез по линии А-А на фиг.1.

Фиг.3. Сильфон.

Фиг.4. Расчетная схема для определения смещения "l" центрального поперечного сечения сильфонов относительно оси вращения подъемно-поворотной секции.

Устройство для подачи воды от стационарного трубопровода к коллекторам-бакам системы ламинарного охлаждения полосы включает стационарный трубопровод (условно не показан), соединенный своими патрубками 1 через сильфоны 2 с патрубками 3 общего коллектора 4. Другими патрубками 5 общий коллектор соединен с коллекторами-баками 6. Из коллекторов-баков охлаждающая вода через сифоны (ламинарные трубки) 7 сверху подается на полосу, транспортируемую по роликам 8 отводящего рольганга от прокатного стана к моталкам.

С общим коллектором жестко связаны (приварены) рычаги 7, которые установлены в подшипниковых опорах 10, смонтированных через опорные элементы 11 на швеллерных балках 12, опирающихся на стойки 13.

Общий коллектор 4 с патрубками 3 и 5, коллекторами-баками 6 и рычагами 9 представляют собой жесткую конструкцию - подъемно-поворотную секцию системы ламинарного охлаждения полосы, смонтированную на подшипниковых опорах 10 с возможностью ее поворота относительно оси 14 опор. На фиг.1 показан фрагмент секции. Подъемно-поворотная секция содержит несколько коллекторов-баков 6 и патрубков 1 отвода воды от стационарного трубопровода. Например, на непрерывном широкополосном стане 2000 горячей прокатки ОАО "Север-сталь" (г.Череповец) подъемно-поворотная секция включает четыре коллектора-бака 6, соединенные через общий коллектор 4 с двумя отводящими патрубками 1 стационарного трубопровода, и смонтирована на трех подшипниковых опорах 10.

Механизм поворота подъемно-поворотной секции включает гидроцилиндр 15, шарнирно установленный на жестком основании, шток 16 которого шарнирно через ось 17 связан с одним обычно центральным рычагом 9, жестко связанным с общим коллектором 4. При подъеме секции шток 16 выдвигается и поворачивает ее относительно оси 14 подшипниковых опор 10 в верхнее положение со смещением плоскости осей коллекторов-баков относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось вращения подъемно-поворотной секции, на угол α для устойчивого положения секции в верхнем положении.

В рабочем положении подъемно-поворотная секция опирается общим коллектором 4 на подставки 18, закрепленные на продольных балках 19, установленных на поперечных швеллерных балках 12 и 20, опирающихся на стойки 13 и 21. На балках 19 закреплены опоры 22 общего коллектора 4 для удержания подъемно-поворотной секции в верхнем положении. На балках 20 закреплены опоры 23 патрубков 1 стационарного трубопровода.

Сильфоны 2 (см. фиг.3), соединяющие патрубки 1 и 3 стационарного трубопровода и общего коллектора 4, выполнены из двух одинаковых сильфонных секций 24, соединенных между собой трубчатой вставкой 25. Такими же вставками сильфонные секции соединены с патрубками 1 и 3. На наружной поверхности трубчатых вставок нарезана резьба, а на торцах сильфонных секций закреплены (приварены) втулки 26 с такой же резьбой на внутренней поверхности. Такая же резьба нарезана на внутренней поверхности хвостовых участков патрубков 1 и 3, соединяемых с трубчатыми вставками 25 со стороны стационарного трубопровода и общего коллектора. При таком исполнении обеспечивается простота сборки сильфонов с патрубками 1 и 3 и их демонтажа, сокращается продолжительность ремонтов и обслуживания узлов соединения стационарного трубопровода с общим коллектором устройства и прокатного стана в целом.

При монтаже сильфона 2 в трубопроводную систему устройства предварительно сильфонные секции 24 сначала собирают с трубчатыми вставками 25, соединяющими их с хвостовиками патрубков 1 и 3. Завинчивают секции с вставками в патрубки до размера между секциями, обеспечивающего свободный проход между ними соединительной трубчатой вставки 25. Завинчивают эту вставку в одну из сильфонных секций, и на свободный конец вставки навинчивают другую сильфонную секцию, свинчивая ее с патрубка общего коллектора или стационарного трубопровода. Завинчивают обе сильфонные секции 24 до упора в соединительную трубчатую вставку 25 и получают сильфон 2. Регулируя на резьбе положение сильфона между патрубками 1 и 3, устанавливают его в такое положение, при котором в соосном (рабочем положении) сильфонных секций 24 центральное поперечное сечение сильфона 2, проходящее через точку Е и совпадающее с центральным сечением соединительной трубчатой вставки 25, будет смещено относительно оси 0 вращения подъемно-поворотной секции в сторону стационарного трубопровода на расстояние "l" (см. фиг.4). Смещение "l" определяется из условия, что в поднятом положении подъемно-поворотной секции (на фиг.2 показано тонкими линиями) центральное поперечное сечение сильфона и соединительной трубчатой вставки расположены в плоскости, проходящей через ось вращения "0" подъемно-поворотной секции и точку E' и лежащей на биссектрисе 0-0_β угла β между крайними сечениями сильфонных секций 24, проходящими через их центры Д и А' (см. фиг.4). Такое положение центрального поперечного сечения сильфона в поднятом положении подъемно-поворотной секции определяется тем, что сильфонные секции 24 выполнены одинаковыми, с одинаковыми конструктивными параметрами и механическими характеристиками материала секций, поэтому при подъеме подъемно-поворотной секции в крайнее верхнее положение центральное поперечное сечение сильфона всегда будет располагаться на биссектрисах углов между крайними сечениями сильфонных секций 24. Эти секции работают в одинаковых условиях с равными сроками службы до ремонта. Выполнение сильфонов из двух одинаковых сильфонных секций упрощает изготовление сильфонов, уменьшает угол изгиба секций в сравнении с цельным сильфоном и соответственно уменьшает их нагружение, повышает долговечность сильфона и герметичность узла соединения стационарного трубопровода с коллекторами-баками.

Величина смещения "l" определяется из условия равенства длин АВ и СД сильфонных сечений 24 в соосном положении длине их изогнутых осей А-В и С-Д в крайнем верхнем положении подъемно-поворотной секции. Изогнутые оси представляют собой дуги окружности. Из фиг.4 следует

где S_c - длина сильфонной секции;

- длины изогнутых осей сильфонных секций;

0_вА', 0_нД - радиусы изогнутых осей сильфонных секций.

Из соотношений (1) получаем

Выражая угол β через угол α смещения плоскости осей коллекторов-баков в верхнем положении относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось вращения подъемно-поворотной секции,

получим

Из фиг.4 следуют соотношения

Подставляя (5) в (4), после преобразований получим выражение для определения смещения "l":

где S_в - длина трубчатой соединительной вставки между сильфонными секциями сильфона.

При несоблюдении такого значения "l" нарушается равнозначность условий эксплуатации сильфонных секций 24, в результате чего сильфон раньше будет выходить из строя, так как одна из секций будет работать в худших условиях, чем другая, и ее выход из строя будет приводить к выходу из строя всего сильфона.

При предлагаемой конструкции узлов соединения стационарного трубопровода с коллекторами-баками, выполненных в виде сильфонов, практически исключаются утечки воды в тракте ее подачи к коллекторам-бакам. Это достигается благодаря высокой надежности и отсутствию отказов сильфонов, так как отсутствуют утечки через стационарные соединения сильфонов с патрубками общего коллектора и стационарного трубопровода, на сильфоны не оказывают отрицательного влияния вибрации при работе, подъемы подъемно-поворотных секций при техническом обслуживании и ремонтах и загрязнение окружающей среды. В результате исключается неравномерная подача воды от стационарного трубопровода к коллекторам-бакам и на охлаждающую полосу, повышается качество и увеличивается выход горного прокатываемого металла, сокращаются аварийные простой и повышается производительность прокатного стана.

Таким образом, применение предлагаемого изобретения обеспечивает достижение поставленной цели и способствует повышению эффективности производства листового проката на непрерывных широкополосных станах горячей прокатки.

Устройство для подачи воды от стационарного трубопровода к коллекторам-бакам системы ламинарного охлаждения полосы, содержащее стационарный трубопровод, подъемно-поворотную секцию, смонтированную на подшипниковых опорах и состоящую из общего коллектора, соединенного с коллекторами-баками, через которые охлаждающая вода подается на полосу, узлы соединения стационарного трубопровода с общим коллектором и механизм поворота подъемно-поворотной секции, отличающееся тем, что узлы соединения стационарного трубопровода с общим коллектором выполнены в виде сильфонов, состоящих из двух одинаковых сильфонных секций, соединенных между собой и с патрубками общего коллектора и стационарного трубопровода трубчатыми вставками, при этом в соосном рабочем положении сильфонных секций центральное поперечное сечение сильфонов смещено относительно оси вращения подъемно-поворотной секции в сторону стационарного трубопровода на расстояние "l", определяемое из соотношения

где S_c - длина сильфонной секции;

S_B - длина трубчатой вставки между сильфонными секциями;

α - величина угла смещения плоскости осей коллекторов-баков в верхнем положении относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось вращения подъемно-поворотной секции.