Прокатный стан

 

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к конструкциям волновых прокатных станов с генерацией высоких температур и давлений рабочей среды, и может быть использовано на металлургических и машиностроительных заводах преимущественно для листовой прокатки жаропрочных металлов и сплавов. Цель изобретения - повышение производительности прокатки жаропрочных металлов и сплавов. Снабжение турбины 12 электродуговым газоподогревателем 17 позволяет увеличить температуру рабочей среды, поступающей в камеру переменного объема. При этом сохраняется допустимая температура лопаток турбины за счет осуществления нового термодинамического цикла, включающего частичное преобразование теплоты сгорания топлива в электрическую энергию, используемую для высокотемпературного нагрева потока рабочей среды на выходе турбины, с последующей утилизацией высокопотенциальной теплоты как для нагрева прокатываемого металла, так и для выработки той же самой электрической энергии. Ток на электрогенераторе 19 получается за счет его вращения вместе с кулачковым генератором 4. Этот ток обеспечивает работу газоподогревателя 17. Температура рабочей среды, а следовательно, металла может регулироваться в широких пределах путем простого изменения напряжения электрогенератора 19. 3 ил.

CCNO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

I)9) SU (II) А1 (51)5 В 21 В 13/00, 13/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг.2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ.

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А ВТОРСКОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ

,(21) 4402096/23-02

)(22) 01.04.88 (46) 07.01.90. Вюл. Ф 1 (75) В.П.Коротков (53) 621 ° 771.2.06 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1117096, кл. В 21 В 13/20, 1983.

Авторское свидетельство СССР

В 1174106, кл. В 21 В 13/20, 1984.

Авторское свидетельство СССР

И 1382512, кл. В 21 В 13/00, 1986.

2 (54) ПРОКАТНЬЙ СТАН (57) Изобретение относится к прокатному производству, а именно к конструкциям волновых прокатных станов с генерацией высоких температур и давлений рабочей среды, и может быть использовано на металлургических и машиностроительных заводах преииущественно для листовой прокатки жаропрочных металлов и сплавов. Цель изобретения — повышение производительности прокатки жаропроч1533786 с последующей утилизацией высокопотенциальной теплоты как для нагрева прокатываемого металла, так и для выработки той же самой электрической энергии. Ток на электрогенераторе

19 получается за счет его вращения вместе с кулачковым генератором 4.

Этот ток обеспечивает работу газопо1р догревателя 17. Температура рабочей среды, а следовательно, металла может регулироваться в широких пределах путем простого изменения напряжения электрогенератора 19, 3 ил.

Изобретение относится к прокатно- 20 му производству, а именно к конструкциям волновых прокатных станов с генерацией высоких гемператур и давлений рабочей среды, и может быть использовано на металлургических и ма- 25 шиностроительных заводах преимущественно для .чистовой прокатки >каропрочных металлов и сплавов.

Целью изобретения является повышение производительности прокатки 30 жаропрочных металлов и сплавов.

На фиг,.1 изображен прокатный стан с вертикальным резрезом;, на фиг.2 то же, план; на фиг,3 — осуществляемый в прокатном стане термодинамический цикл (в координатах энтропия—

35 температура), Прокатный стан содержит неподвижную станину. 1 с размещенными в ней

С-образным профилированным вкладышем

2 и по крайней мере одним нажимным элементом 3, охватывающими кулачковый генератор 4 бегущих волн деформации, несущий рабочие валки 5, и образующими вместе с боковыми крышками 6 и

7 камеры 8 и 9 переменного объема, камеру 10 сгорания с выхлопным соп- лом 11, турбиной 12 и компрессором

13 и выпускной патрубок 14, Камера

10 сгорания и выпускной патрубок 1 соединены с камерами 8 и 9 переменного объема посредством каналов 15 и

16, проведенных в неподвижной станине

1 по обеим сторонам нажимного элемента 3.

Для повышения производительности прокатки >каропрачных металлов и сплавов прокатнь>й стан снабжен электродуговым газоподогревателем 17, устаных металлов и сплавов. Снабжение турбины 12 электродуговым газоподогревателем 17 позволяет увеличить температуру рабочей среды, поступающей в камеру переменного объема. При этом сохраняется допустимая температура лопаток турбины за счет осуществления нового термодинамического цикла, включающего частичное преобразование теплоты сгорания топлива в электрическую энергию, используемую для высокотемпературного нагрева потока рабочей среды на выходе турбины, 1 новленным в выходном диффузоре 18 турбины 12, и электрогенератором 19, кинематически связанным посредством шпинделя 20 с шарнирами 21 и 22 с кулачковым генератором 4 бегущих волн деформации, при этом электродуговой газоподогреватель 17 электрически связан с электрогенератором 19 посредством кабелей 23.

Для улучшения герметизации камер

8 и 9 переменного объема рабочие валки 6 охвачены жестким кольцом 24, а боковые крышки 6 и 7 снабжены подвижными в осевом направлении щитами

25 и 26 с уплотнениями 27 и 28 и нажимным приспособлением 29. Рабочий калибр образован наружной поверхностью 30 жесткого кольца 24 и внутренней поверхностью 31 С-образного профилированного вкладыша 2 в области их минимального сближения.. Профиль

С-образного профилированного вкладыша 2 соответствует требуемому закону деформации, например при листовой прокатке выполнен по архимедовой спирали. В жестком кольце 24 и С-образном профилированном вкладыше 2 могут быть выполнены требуемые ручьи.

Нажимной элемент 3 выполнен в виде пластины, входящей с возможностью возвратно-поступательного перемещения в радиальную камеру 32, соединенную с источником давления (не показан), и снабжен проводками 33 и 34 и отклоняющими роликами 35-38. Гидравлическое сопротивление проводок 33 и 34 для снижения утечек рабочей среды из камер 8 и 9 переменного объема превосходит во много раз гидравлическое сопротивление каналов 15 и 16. Лрс1533786 водки 33 и 34 могут быть снабжены уплотнениями 39 и 40. Нажимной элемент 3 также может быть снабжен уплотнениями 41 и 42. Для перемотки прокатываемого металла предусмотрены моталки 43 и 44.

Турбина 12 и компрессор 13 установлены на одном валу 45 с подшипниковыми опорами 46-48. Входной аппарат 49 турбины 12 расположен перед выхлопным соплом 11, а выходной патрубок 50 компрессора 13 подключен к входу 51 камеры 10 сгорания, имеющей форсунку 52, подключенную посредством трубопровода 53 к источнику топлива (не показан), и запальное приспособление 54. Входные каналы 55 и

56 компрессора 13 сообщены с атмосферой.

Злектродуговой газоподогреватель

17 выполнен в виде неплавящегося электрода 57 из вольфрама, установленного в вершине центрального тела

58 выходного диффузора 18 турбины

12, и сопла 59, изолированного от неподвижной станины 1 и камеры 10 сгорания посредством термостойких изоляторов 60 и 61 из керамики.

В выпускном патрубке 14 предусмо"— рен фильтр-нейтрализатор 62 для снижения уровня токсичности выпускных газов.

Камер 10 сгорания может быть несколько с их кольцевым расположением вокруг вала 45.

В качестве топлива, подаваемого в форсунку 52 камеры 10 сгорания по трубопроводу 53, может быть использован природный газ, например, северных месторождений, у которого низшая теплота сгорания.

Теплота, выделяющаяся в результате сгорания топлива в камере 10 сгорания, потребляется для осуществления термодинамического цикла.(фиг.3).

Результатом осуществляемого цикла является частичное преобразование теплоты сгорания топлива в электрическую энергию, используемую для высокотемпературного нагрева потока рабочей. среды из выходного диффузора

18 турбины 12 в электродуговом газоподогревателе 17 с последующей утилизацией высокопотенциальной теплоты

1как для нагрева прокатываемого металла, так и для выработки той же самой электрической энергии электрогенератором 19, вращаемым от кулачкового

55 генератора 4 бегущих волн деформации, обеспечивающего волновую прокатку в рабочем калибре.

Прокатный стан работает следующим образом.

Прокатываемый металл с левой моталки 43 через проводку 33 подается в левую камеру 9 переменного объема, затем в рабочий калибр (на фиг.1 занимает верхнее положение), в правую камеру 8 переменного объема и через проводку 34 на правую моталку 44 и образует при этом внутри неподвижной станины 1 деформационную петлю С-образной формы, охватывающую, благодаря переднему и заднему натяжениям, жесткое кольцо 24 по наружной поверхности 30.

При вращении кулачкового генератора 4 бегущих волн деформации против часовой стрелки рабочие валки 5 и жесткое кольцо 24 вращаются по часовой стрелке, нажимной элемент 3 совершает гармонические колебания, а прокатываемый металл перематывается с левой моталки 43 на правую моталку

44. При этом объем правой. камеры 8 переменного объема увеличивается, обусловливая расширение рабочей среды, поступающей через канал 15„ а объем левой камеры 9 переменного объема уменьшается, обеспечивая выпуск отработавших газов через канал 16 и далее в выпускной патрубок 14, Топливо по трубопроводу 53 подается в форсунку 52 и распыпяется ею внутри камеры l0 сгорания.

Атмосферный воздух поступает через входные каналы 55 и 56 в компрессор

13, сжимается и через выходной патрубок 50 подается в камеру 10 сгорания через вход 51.

Горючая смесь образуется внутри камеры !О сгорания в результате смешения распыленного форсункой 52 топлива со сжатым воздухом, подаваемым компрессором 13.

Продукты сгорания образуются в результате поджига запальным приспособлением 54 горючей смеси и ее сгорания внутри камеры 10 сгорания и через входной аппарат 49 попадают на лопатки турбины 12, вращают ее и через выходной диффузор 18 поступают B злектродуговой газоподогреватель 17. Турбина 12 через вал 45 вращает компрессор 13, нагнетающий воздух в камеру

10 сгорания.

1533786

Электрический ток вырабатывается в результате вращения электрогенератора 19 через шпиндель 20 от кулачкового генератора 4 бегущих волн деформации и подается в электродуговой газоподогреватель 17. При этом один полюс электрогенератора l9 подключен к неплавящемуся электроду 57, а другой — к электроизолированному соп- 10 лу 59 электродугового газонодогревателя 17.

Электрическая. дуга горит »а непла вящемся электроде S7 электродугового газоподогревателя 17 в результате электрического пробоя поступающих продуктов сгорания.

Рабочая среда, образуется в результате высокотемпературного нагрева продуктов сгорания в электродуговом 20 газоподогревателе 17 и через канал

15 поступает в правую камеру 8 переменного объема и расширяется в ней.

При этом обеспечивается нагрев прокатываемого металла до состояния плас- 25 тичности и его экструзия через рабочий калибр, а также трансформация внутренней энергии рабочей среды в механическую работу, обеспечивающую в результате вращения кулачкового ге- 30 нератора 4 бегущих волн деформации волновую прокатку в рабочем калибре и выработку необходимой для электродугового газоподогреватепя 17 электроэнергии в результате вращения 35 электрогенератора 19„, Прокатываемый металл перематывается с левой моталки 43 на правую моталку 44, разупрочняется рабочей средой, экструдируется через рабочий 40 калибр и подвергается волновой прокатке внутри неподвижной станины 1.

Отработавшие газы вытесняются из левой камеры 9 переменного объема в канал 16 и далее в выпускной патрубок 14..

Выпускные газы образуются из отра— ботавших газов, прошедших фильтр-неитрализатор 62, и выпускаются в окружающую среду. 50

За счет высвобождения при горении топлива химической энергии в- прокатном стане осуществляется термодинамический цикл, позволяющии повысить производительность прокатки жаропрочных металлов и сплавов путем увеличения температуры рабочей среды при одновременном сохранении допустимой температуры лопаток турбины 12.

Термодинамический цикл а-Ь-с-d-ef-g-а состоит из ряда последовательно и непрерывно протекающих процессов.

Процесс а-Ь является процессом сжатия в компрессоре 13, процесс Ь-с— процессом подвода теплоты в камере

10 сгорания, процесс с-d — процессом расширения в турбине 12, результатом которого является вращение компрессора 13, процесс d-e — процессом подвода теплоты в электродуговом газоподогревателе 17, процесс е-f — процессом расширения в камере 8 переменного объема. Результатом этого процесса является вращение кулачкового генератора 4 бегущих волн деформации, обеспечивающее волновую прокатку и вращение электрогенератора I9 обеспечивающее питание электродугового газоподогревателя 17. Процесс f-g-a является процессом отвода тепла в окружающую среду.

К работе газотурбинного цикла а-Ь-с-g-а, изображенной на фиг.3 пло-. щадью аЬся, заштрихованной горизонтальными линиями, прибавляется полезная работа, изображенная на фиг.3 ,площадью gdcf, заштрихованной вертикальными линиями. Это компенсирует потери частичного преобразования теплоты в электрическую энергию.

Использование предлагаемого прокатного стана позволяет повысить производительность прокатки жаропрочных металлов и сплавов за счет увеличения температуры рабочей среды, нагревающей прокатываемый металл, при этом температура прокатываемого металла может регулироваться в широких пределах путем простого изменения напряжения электрогенератора.

Формула и з обретения

Прокатный стан, содержащий неподвижную станину с размещенным в ней

С-образным профилированным вкладышем, охватывающим несущий рабочие валки кулачковый генератор бегущих волн деформации и образуюшим вместе с боковыми крышками и нажимным элементом камеры переменного объема, установленные на одном валу компрессор и турбину, оборудованную камерой сгорания и выходным диффузором, связанным с камерами переменного объема посредством каналов, о т л и ч а ю—

1533786 шийся тем, что, с целью повышения производительности прокатки жаСоставитель Г.Ростов

Техред Л.Сердюкова

Редактор И.Шмакова

Корректор Т Палий

Заказ 8 Тираж 400 Подписное

EHHHHH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðoä, ул. Гагарина, 1О! ропрочных металлов и сплавов, он снабжен установленным в выходном диффузоре турбины элекродуговым газоподогревателем и кцнемпти пески связанным с кулачкс вым г цератором бегущих волн деформации эчектрогенератором, 5 электрически связанным с упомянутым газоподогревателем.