Прокатный стан

 

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к конструкциям волновы.х прокатных станов, обеспечивающих самодвижение металла при одновременном воздействии па него температур и давлений за счет осуплествления термодинамического цикла с внешним подводом теплоты. Цель изобретения - увеличение производительности и повышение качества проката путем обеспечения малоинерциокной регулировки скорости прокатки. Скорость прокатки регулируется подачей через орган 44 управления определенного давления. Нри подключении баллона II к камере 37 (расширения ) скорость прокатки возрастает. При подключении к камере 37 компрессора 10 давление в ней падает, и скорость вращения ротора 4, а следовательно, и прокатки падает. .ЛДалоинерционная регулировка скорости прокатки путем перепускания рабочего газа и изменение его среднего давле}|ия существенно улучшают технико-экономические показатели процесса волновой прокатки. Переход работы стана с режима холостого хода до полной наг рузки составляет 0,3 с. 5 H. i.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 1 4 В 21 В 13/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ )8.

К АBTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

), )Р) з

4б () иг.l (2I ) 4122748/23-02 (22) 24.09.86 (46) 23.03.88. Бюл. № 11 (75) В. П. Коротков (53) 621.771.2.06 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1135503, кл. В 21 В 1/42, 1983.

Авторское свидетельство СССР № 1274785, кл. В 21 В 13/00, 1985. (54) ПРОКАТНЫЙ СТА Н (57) Изобретение относится к прокатному производству, а именно к конструкциям волновых прокатных станов, обеспечивающих самодвижение металла при одновременном воздействии на него температур и давлений за счет осушествления термодинамического цикла с внешним подводом теплоты.

Цель изобретения — увеличение производи„„SU„„1382512 А1 тельности и повышение качества проката путем обеспечения малоинерционной регулировки скорости прокатки. Скорость прокатки регулируется подачей через орган 44 управления определенного давления. При подключении баллона 11 к камере 37 (расширения) скорость прокатки возрастает.

При подключении к камере 37 компрессора

10 давление в ней падает, и скорость вращения ротора 4, а следовательно, и прокатки падает. Малоинерционная регулировка скорости прокатки путем перепускания рабочего газа и изменение его среднего давления существенно улучшают технико-экономические показатели процесса волновой прокатки, Переход работы стана с режима холостого хода до полной нагрузки составляет 0,3 с.

5 ил.

1382512

11зобрет(нис относится к прокытнол)л Ilpoпзнодстну, а име»Ho к конструкциям волHовых прокатных станов, (>беспечивак>щих с I to;IHH>K(HH(. прокатываемого металла при о.1»овременном воздействии на него вы oKHx т(III(рытур и давлении зы сч T осу(цестнлеп»я термодинымическогo цикла с внеши и м 1») диодом те»лоти(.

1 1(. I I

Ны фиг. I изображен предлагаемый

JIJ)ov6ор(>тон роторы-поршня; на фиг. 3 криHl

o6opoToH poTop;I-поршня; tin фиг. 4 скор(ктны« . ырыктеристики прокатного стана; ны (1>иг. 5 кривые зависимости крутя(ц(lo момснты станы оТ числа оборотов роГОРЫ-IIOPIJJ JIH.

I IpoKûòïûé T lH содержит неподвиж лн> стыпи()л 1 с внутренней полостьк) 2 и Ioманой плитой 3, охватывающей треугольный ротор-порп)ень 4, несущий рабочие валки 5 и установленный на эксцентриковом н;1.1), t>, ме,ын»зм<1 синxpoJIHзации движcHHH роторы- Ilop Hl HH 4 и последовательно в кл к>IcIlIII J(. те1)доной источник 7, регенератор 8 и тепловой сток 9, соо6щык>щиеся с внутренней Jlo.)o(тьк> 2, заполненной рабочим газом. .1ля увеличения производительности и поHûïl Hllя качествd проката путем обеспечения мыл(>инерционной регулировки скорости прокыгки предлагаемый прокатный стан сны6 кеп г

10 и вы,од 13 6ыллона 11 подключены через блоки 14 и 15 управления и прямой 16 и обрыгный 17 клапаны к внутренней поло TH;I выход 18 кол(»рессора 10 подключен к входу !9 баллона Il.

Профиль лол(аной плиты 3, охватываю»(ей треугольный ротор-поршень 4, выполнен в впд(квадрата. Ротор-поршень 4 образов()н 6ольшими и малыми дугами, описываемыми из вершин равностороннего треугольника и расположенными с противоположпых сторон относительно вершин, причем радиус малой дуги произволен, а радиус большой дуги равен сумме радиуса малой дуги и длины стороны треугольника. При этом стороны квадрата пропорциональна эксцентриситету (эксцентрикового ва lы 6, и IJ)pHv(p равны 10> е.

Рабочие валки 5 установлены в сепараторе (не показы») и могут быть охвачены гибкой 6е(кон "IHoH лентой 20. Mpxани 3М сII JI xpo» JI:ш ции движения ротора-порш ня 4 выполи(и н виде сцепленных между собой

6)ольпгой »1естерни 21 с внутренними зу6ьями, у(ты»овленной ны роторе-шпоршне 4, 2 и малой шестерни 22 с ныружцыми зу6ьями, установленной па эксцептриковом вал у t>. . 1омыная плиты 3 может быть выполнена

5 сьемной и установлена в станине 1 неподвижно. В ломаной плите 3 может быть предусмотрен ручей (не показан), образую(ций вместе с наружной поверхностью гибкой бесконечной лепты 20 клинообразный рабочий калибр.

10 Тепловой источник 7 выполнен в ниде

LJ образных нагревательных трубок с наружным оребрением 23, помещенных в камеру

24 сгорания, содержащую форсунку 25, воздушный канал 26 с подогревавателем 27 воздуха и вентилятором 28. Форсунка 25 посредством магистрали 29 подклк)чена к регулятору 30 состава топливовоздушной смеси, присоединенному посредством воздуховода

31 через воздушный фильтр 32 к вентилятору 28 и топливного трубопровода 33 к топливному баку 34 через подкачинающий насос 35 и топливный фильтр 36.

Регенератор 8 выполнен в виде сетчатой насадки с максимальным отношением ее теплоемкости к теплоемкости рабочего газа, что достигается при использовании многослойных сеток.

Тепловой сток 9 выполнен в виде теплообменника. Тепловой источник 7, регенератор 8 и тепловой сток 9 присоединены к в утренней полости 2 станины 1 параллельно.

Наружная поверхность гибкой бесконечной ленты 20 и внутренняя поверхность ломаной плиты 3 образуют камеры 37 и 38 переменного в процессе работы объема.

К,амера 37, постоянно соединенная с тепловым источником 7 посредством трубопровода 39, является камерой расширения, а камера 38, постоянно соединенная с тепловым стоком 9 посредством тру6опровода

40, камерой сжатия.

В качестве рабочего газа могут быть ис4Q пользованы воздух, гелий, водород, перечисленные в порядке возрастания термодинамической эффективности при увеличении числа оборотов и ротора-поршня 4.

Компрессор 10 должен быть сконструирован с учетом применяемого рабочего газа, например водорода. Баллон l! должен быть рассчитан на максимальное давление порядка 50 МПа. Блоки 14 и 15 представляют собой управляемые дроссели, co— держащие иглу 41 с подпружиненным поршнем 42. Управляю(цее давление подается посредством трубопровода 43 от органа 44 управления.

Прокатный стан снабжен моталками 45, 46 и отклоняющими роликами 47, служащими для перемотки прокатываемого металла и создания требуемых переднего и заднего натяжений.

В прокатном стане предусмотреHhl также ! не показаны) пусковое приспособление, 13825

3 запальное устройство, системы смазки, охлаждения, регулировки натяжений и 1р

Прокатный стан в процессе прокатки функционирует следующим образом.

После задачи заготовки одним из известных способов, установки требуемых параметров прокатка и включения всех систем ирокатываемый металл образует внутри станины l треугольную петлю, охватывающую треугольный ротор-поршень 4 по наружной поверхности гибкой бесконечной ленты 20 !О

Посредством пускового приспособления включается иодкачивающий насос 35, вентилятор 28, газовый компрессор 10 (на холостом ходу), и эксцентриковый вал 6 приводится во вращение.

В регулятор 30 состава тоиливовоздушной смеси из топливного бака 34 через топливный фильтр 36 ио топливному трубопроводу 33 иодкачивающим насосол(35 подается жидкое топливо, а из атмосферы по воздуховоду 3! через воздушный фильтр э0

32 вентилятора 28 подается воздух. Приготовленная в регуляторе 30 топливовоздушная смесь через магистраль 29 и форсунку

25 подается в распыленном виде в камеру

24 сгорания. Сюда же ио воздушному каналу 26 от вентилятора 28 подается предварительно подогретый отходящими газами в подогревателе 27 атмосферный воздух.

В камере 24 сгорания происходит интенсивное горение топливовоздушной смеси и к рабочему газу в камере 37 расширения непрерывно через наружное оребрение 23 нагревательных трубок теплового источника

7 подводится теплота сгорания топливовоздушной смеси. Одновременно от рабочего газа в камере 38 сжатия через теилообменник теплового стока 9 непрерывно отводится отбросная теплота.

Рабочий газ в камере 37 расширения находится ири высокой температуре Т»«, а в камере 38 сжатия — при низкой температуре T. Температурный градиент между торцовыми поверхностями регенератора 8 40 ири этом равен T---,— Т" . В процессе работы объемы рабочего газа в камерах 37 и

38 переменного объема изменяются по коси н усоидал ьнол(у закону, что обусловлено геометрией ротора-поршня 4 и ломаной плиты 3.

При этом процессы в камере 38 сжатия 45 отстают по фазе от процессов в камере 37 расширения на 90 .

В прокатном стане осуществляется регенеративный термодинамический цикл с внешним подводом теплоты, близкий к теоретическому циклу Рейлиса, состоящий из адиабатного процесса сжатия в камере 38 сжатия, изохорно-изобарного процесса теплоотдачи от регенератора 8, адиабатного процесса расширения в камере 37 расширения, изохорно-изобарного процесса теплоотдачи к регенератору 8.

Механическая работа процесса расшире ния обеспечивает волновое самодвижение

12

4 прокатываемого металла и его обжатие в рабочих калибрах. Од!»оврел(енно прокатываемый металл разупрочняется действием рабочего газа, имеющего высокук» температуру и давление. Прокатываемый металл иерематывается с моталки 45 на моталку 46, не испытывая трения о ломаную плиту 3 вне рабочих калибров. Скорость прокатки ири этом определяется числом и оборотов ротор»-поршня 4, играющего роль генератора бегущих волн деформации.

Управляемость стана в процессе прокатки определяется его характеристиками зависимостями мощности Ри прокатки и мощности Р,, стана от числа и оборотов роторапоршня 4 при различных значениях контактной силы Т трения и среднего давления

Р,р рабочего газа во внутренней полости 2 станины 1 (фиг. 2 и 3).

Орган 44 управления обеспечивает регулировку скорости прокагки в широких пределах практически безынерционно путем изменения среднего давления Р« рабочего газа во внутренней полости 2 станины I (например, переход работы стана с режима холостого хода до полной нагрузки состав.»яет 0,3 с).

В режиме стабилизации скорости прокатки орган 44 управления обеспечивает заданное давление в трубопроводе 43 и связанHblx с ним блоках 14 и 15 управления.

При увеличении в процессе прокатки контактной силы Т трения увеличивается мощность Р„прокатки (фиг. 2), что приводит к снижению числа и оборотов ротора-поршня

4. Орган 44 управления повышает давление в трубопроводе 43 до величины, при которой поршень 42 вместе с иглой 41 блока 15 управления поднимается вверх, блок 15 управления открывается и рабочий газ из баллона 11 высокого давления через его выход

13 и обратный клапан 17 поступает во внутреннюю полость 2 станины 1, вследствие чего среднее давление P t рабочего газа повышается.

Повышение среднего давления P рабочего газа приводит к увеличению мощности

Р стана (фиг. 3) и, как следствие, к увеличению числа и оборотов ротора-поршня 4, т.е. к увеличению скорости прокатки. Дополнительная подача рабочего газа во внутреннюю полость 2 станины 1 продолжается до тех иор, пока скорость прокатки не достигнет своего первоначального значения. При установившейся скорости прокатки, т.е. при Р„=

=Р„и п=и!» (фиг. 4), давление в блоке 15 управления, контролируемое органом 44 управления, снижается, поршень 42 вместе с иглой 51 иод действием пружины спускается вниз, блок 15 управления закрывается, и дополнительная подача рабочего газа из баллона 1! высокого давления прекрац(ается. Все это время блок 14 управления остается закрытым, так как давление в трубо1382512

5 проводе 43 превышает усилие пружины блока !4 управления.

При уменьшении в процессе прокатки контактной силы Т трения уменьшается мощность Р„прокатки (фиг. 2), что приводит к повышению числа п оборотов ротора-поршня 5

4. Орган 44 управления снижает давление в трубопроводе 43 до величины, при которой поршень 42 вместе с иглой 41 блока 14 управления под действием пружины поднимается вверх, блок 14 управления открывается.

В результате рабочий газ выходит из внутренней полости 2 станины 1 через прямой клапан 16 и поступает на вход 12 газового компрессора 10 через блок 14 управления.

Поступивший газ сжимается газовым компрессором 10 до давления, превышающего 15 давление в баллоне 11, и через выход 18 компрессора 10 поступает через вход 19 в баллон 11 высокого давления, вследствие чего среднее давление Р„рабочего газа понижается. Понижение среднего давления

Р, рабочего газа приводит к уменьшению мощности Р„стана (фиг. 3) и, как следствие, к уменьшению числа и оборотов роторапоршня 4, т.е. к уменьшению скорости прокатки. Это продолжается до тех пор, пока скорость прокатки не достигнет своего пер- 25 воначального значения. При установившейся скорости прокатки, т.е. при P„=P, и п=п (фиг. 4) давление в блоке 14 управления, контролируемое органом 44, повышается, поршень 42 вместе с иглой 41 опускается вниз, блок 14 управления закрывается, и 30 дальнейший перепуск рабочего газа из внутренней полости 2 станины 1 в баллон 11 высокого давления прекращается. Все это время блок 15 управления остается закрытым, так как давление в трубопроводе 43 не превышает усилия пружины блока 15 35 управления.

При включении органа 44 управления в замкнутый контур авторегулирования с отрицательной обратной связью обеспечива- 40 ется заданная скорость прокатки с высокой точностью.

Комбинированные характеристики (фиг. 5) позволяют определить все важнейшие параметры прокатного стана. По за- 45 данным величинам крутящего момента М и числа и оборотон могут быть определены среднее давление Р i, мощность Р огана и его КПДт).

11алоинерционная регулировка скорости прокатки путем перепуска рабочего газа и изменения его среднего давления в ряде случаев существенно улучшает технико-экономические показатели процесса волновой прокатки.

Например, при горячей прокатке металлов с узким температурным интервалом пластичности (описанный) прокатный стан позволяет подобрать по комбинированным характеристикам такую мощность, которая обеспечивает требуемую температуру металла, позволяет автоматически поддерживать скорость прокатки, соответствующую этой температуре, и тем самым увеличить производительность и повысить качество проката.

Одновременно оптимальная скорость прокатки, обеспечиваемая предлагаемым прокат ным станом, при требуемых режимах прокатки позволяет получить максимально возможный КПД стана, улучшить энергетические параметры прокатки и существенно снизить удельный расход энергии.

Формула изобретения

Прокатный стан, содержащий неподвижную станину с внутренней полостью и ломаной плитой, охватывающей треу гольный ротор-поршень, несущий рабочие валки и установленный на эксцентриковом валу, механизм синхронизации движения ротора-поршня и последовательно включенные тепловой источник, регенератор и тепловой сток, сообгцаюшиеся с внутренней полостью, заполненной рабочим газом, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности и повышения качества проката путем обеспечения малоинерционной регулировки скорости прокатки, он снабжен последовательно соединенными газовым компрессором и баллоном высокого давления, заполненным рабочим .газом, при этом вход компрессора и выход баллона подключены через блоки управления и прямой и обратный клапаны к внутренней полости станины. а выход компрессора подключен к входу баллона.

1382512 м (.(>ст>>кит(. lt) 1 1 остов

Ре 13> ToI> H Г нико Iскред И Бер<с К оррс к гор I l 1,оро.t t, Заказ 81>1> 5 Тира>к 46> II<> ttttt<:tt<><

ВНИИ Г1И Гос1 дарст>н нного кочитета ((.(.Р fl<> де.>ил< изобретений и открытий

11ЗОЛ5, Мосла», Ж- 35, Р» инск;>н н;>б, .t, 4 5

11ро аводствен>и>-ио»tt Ittt< иредиринтие, г. > >кгород. у.з (Iроектн ttt. 4