Непрерывный прокатный стан для изготовления профилей

 

Использование: в прокатном производстве профилей различных диаметров. Сущность изобретения: непрерывный прокатный стан включает загрузочные устройства, индукционную нагревательную печь, транспортирующие ролики с групповым приводом, последовательно установленные прокатные клети, холодильник с карманами. Нагревательная печь состоит из двух рядов модулей с различными по сечению проходными отверстиями. Модули размещены друг над другом по вертикали на общей жесткой раме. Рама оснащена механизмом подъема - опускания относительно роликов. Ролики смонтированы на неподвижной раме. 4 ил.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при производстве сортовых профилей малотоннажными партиями на малоклетевых станах, оборудованных проходными (роликовыми) нагревательными устройствами.

Известен трехклетевой стан дуо 630/430 с последовательным расположением клетей. Стан предназначен для получения малотоннажных партий профильных заготовок турбинных лопаток из сортового проката за 3 -7 проходов.

В состав оборудования стана входят загрузочные устройства, две проходные роликовые газовые нагревательные печи, три рабочие клети, из которых первая резервная. Рабочие клети оборудованы передвижными рольгангами с линейками для задачи заготовки в калибр валков. После прокатки профильные заготовки поступают на холодильник (1, рис. 147).

К технологическим недостаткам данного стана относятся значительная разница температур заготовки из-за разновременности выхода переднего и заднего концов заготовки из проходных роликовых печей, что приводит к понижению точности прокатки из-за различного уширения и усилий прокатки по длине раската; низкая температура конца прокатки, вызванная большой продолжительностью прокатки из-за реверсирования раската и отсутствия непрерывности прокатки, что увеличивает расход энергии и валков на прокатку; наличие передвижных рольгангов у рабочих клетей для передачи раската из одного калибра в другой, что затрудняет автоматизацию процесса прокатки на стане.

Известен зигзагообразный шестиклетевой стан 300 с последовательным расположением клетей, исключающим процесс непрерывной прокатки. В состав оборудования стана входят два однорядных индукционных нагревателя, расположенных параллельно и оборудованных загрузочными устройствами, шесть горизонтальных рабочих клетей, из которых первая обжимная клеть дуо 400 - реверсивная, остальные клети дуо 300. Рабочие клети расположены в две линии. Перед холодильником установлены ножницы и дисковая пила горячей резки.[2 рис, 3б] Стан предназначен для прокатки малотоннажных партий фасонных профилей с площадью поперечного сечения 100 -2500 мм² из круглых и квадратных заготовок диаметром (стороной) 30 -80 мм за 6-10 проходов. В обжимной реверсной клети 400 в зависимости от размеров сечения исходной заготовки выполняется 1-5 проходов.

К недостаткам данного стана следует отнести поступление к первой клети заготовок со значительным перепадом температур между задними и передними концами, что объясняется разновременностью выхода переднего и заднего концов заготовки из индукционных нагревателей: низкая температура прокатки в последних клетях стана из-за значительного удаления клетей друг от друга, что приводит к увеличению расхода энергии и валков.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является непрерывный четырехклетовой стан 300, включающий две проходные нагревательные печи индукционного типа, оборудованные загрузочными устройствами, четыре рабочие клети дуо с горизонтальными 300х200, из них третья клеть может быть установлена с вертикальными валками, отводящий рольганг, а также реечный холодильник с карманами [1с.329, рис.145,а] Проходные индукционные нагреватели стана расположены параллельно, расстояние между осями нагревательных устройств 8м. Первая индукционная печь предназначена для нагрева заготовок диаметром 40 -70мм. Нагретая заготовка после выхода заднего конца из индуктивного нагревателя скатывается по наклонному настилу на рольганг стана, который одинаково удален от осей левого и правого индукционных нагревателей.

Стан предназначен для получения малотоннажных партий профилей сечением 300 2000мм² в прутках длиной до 7 м. В качестве исходного материала используются прутки длиной 2,5^oC4м из сортовой круглой или квадратной стали диаметром (стороной) 25 -70 мм.

К основным технологическим недостаткам данного стана относятся следующие.

Значительное понижение температуры поверхности (на 50-150^oС ) переднего конца нагретой заготовки к моменту ее задачи в стан, при этом, чем длиннее заготовки и ниже скорость перемещения через индукторы, тем больше разница в температуре металла переднего и заднего концов нагретой заготовки.

Для обеспечения необходимой температуры прокатки переднего конца заготовки в практических условиях вынуждены повышать температуру нагрева заготовок в индукторах, что приводит к увеличению расхода энергии и угара металла, а также к снижению производительности нагревательных устройств.

Значительный перепад температуры прокатки парадного и заднего концов заготовки, что снижает точность прокатки из-за осуществления колебаний поперечной деформации и усилий прокатки по длине раската.

Указанные технологические недостатки присущи всем станам, которые оборудованы двумя параллельно расположенными проходными печами и объясняются значительной равномерностью выхода из индуктора переднего и заднего концов заготовки из-за малой скорости перемещения заготовки по индукторам (0,06 0,2 м/c и значительной длины нагреваемых заготовок (2,5 5м).

Величина разновременности выхода переднего и заднего концов определяется отношением длины заготовки к скорости ее движения по индукционным нагревателям. В зависимости от мощности индукционной установки и площади сечения заготовки скорость перемещения по индуктору может быть 0,06 0,2 м/c, при этом с увеличением заготовки скорость понижается. Длина нагреваемых прутков достигает 5 м.

При указанных параметрах нагрева задний конец заготовки покинет индуктор через 83 25 с после выхода переднего конца, который это время находится на воздухе и охлаждается. После выхода заготовки из индуктора она скатывается по наклонному настилу на задающий рольганг и подается в стан, при этом температура переднего конца заготовки на 50-150^oC ниже заднего.

Во избежание поломки валков или получения брака при прокатке "подстуженных" передних концов заготовки обслуживающий персонал вынужден уменьшать длину исходных заготовок или повышать температуру нагрева металла в индукторах на 50 -150^oС путем уменьшения скорости перемещения заготовки по индукторам. Очевидно, что вынужденное повышение температуры нагрева заготовок увеличивает угар металла и расход энергии, снижает производительность индукторов, а следовательно, и стана.

Технической задачей изобретения является сокращение энергии на нагрев заготовок, уменьшение перепада температур прокатки переднего и заднего концов заготовки а также повышение производительности нагревательных устройств путем размещения нагревательных модулей печи друг над другом в одной вертикальной плоскости.

Поставленная задача решается тем, что индукционная нагревательная печь включает два ряда индукционных модулей с различными проходными отверстиями, установленных друг над другом в одной вертикальной плоскости на общей жесткой раме, оснащенной механизмом подъема опускания относительно транспортирующих роликов, групповой привод которых смонтирован на неподвижной раме, при этом транспортирующие ролики установлены на уровне линии прокатки рабочих клетей стана.

На фиг.1 представлен непрерывный малоклетевой стан для прокатки сортовых профилей малотоннажными партиями, вид сверху: на фиг. 2- pазpез по всей оси индукторов и первой клетки стана, вид сбоку; на фиг.3- pазpез А-А на фиг.1; на фиг.4-pазpез Б-Б на фиг.1.

Предложенный непрерывный малоклетевой стан для прокатки сортовых профилей малотоннажными партиями состоит из загрузочной решетки 1 с задающими рольгангом 2, проходной индукционной печи 3, включающей верхние 4 и нижние 5 индукционные модули с различными проходными сечениями отверстий, установленных друг над другом в одной вертикальной плоскости на общей жесткой C-образной раме 6, которая смонтирована на домкратах 7 (винтового или гидравлического типов). Между торцами индукционных модулей установлены транспортирующие приводные ролики 8, а над ними неприводные прижимные ролики 9. Ролики 8 имеют групповой привод 10, который смонтирован на неподвижной раме 11 и надежно обеспечивает одинаковую скорость перемещения нагреваемой заготовки через все индукционные модули нагревательной печи 3.

Проходная индукционная печь 3 состоит из верхнего и нижнего ряда последовательно установленных индукторов (модулей) 4 и 5, число которых определяется производительностью печи. Каждый индукционный модуль представляет собой толстостенную, составленную на шамотной, асбестовой и маканитовой гильз, многослойную трубу, вокруг которой выполнен из водоохлаждаемой медной трубки спиралевидный индуктивный провод, снаружи которого нанесен слой электроизоляции (на фиг.2 -4 не показано). На концах медной трубки выполнены контакты для подсоединения токоподводящих шин, а также штуцеры для подвода и отвода охлаждающей воды, соединенные посредством резиновых шлангов с подводящими и отводящими трубопроводами (на фиг.2 -4 не показаны).

От торца последнего индуктора на расстоянии Z, превращающем длину L вводных проводок 12 на 50 75 мм, соосно индукционным модулям 4 и 5 установлена первая рабочая клеть 13 прокатного стана, а на ней последовательно остальные клети. Все рабочие клети могут перемещаться перпендикулярно оси индукторов, что позволяет сохранить соосность линии проката и индукторов при переходе с одного калибра на другой. Транспортирующие ролики 8 установлены на уровне линии прокатки первой рабочей клетки стана. За последней клетью стана установлен соосно оси индукторов 4 и 5 отводящий рольганг 14, по которому прокатные полосы поступают на реечный холодильник 15, а с него в карманы холодильника.

Прокатка на данном непрерывном стана производится следующим образом. Исходные круглые заготовки диаметром 25 -70 мм (или эквивалентные квадратные заготовки ) длиной 2,5 5 мм ложатся пакетами на загрузочную решетку 1, с которой поштучно одна за другой сталкиваются на рольганг 2, которой задает заготовки в первый индуктор 5 нижнего ряда модулей для нагрева заготовок диаметром 25 40 мм, а затем с помощью транспортирующих 8 и прижимных 9 роликов заготовки 16 на определенной постоянной скорости перемещаются через индивидуальные модули 4, по мере передвижения через индукторы постепенно нагреваются и в последнем модуле достигают заданную температуру нагрева.

Нагретая до необходимой температуры заготовка 16 подается в валки первой клетки и прокатывается, при этом скорость заготовки 16 на входе в очаг деформации равна (синхронна) скорости перемещения заготовки через индукционные модули и скорости прокатки в первой клети, обеспечивает одинаковую температуру металла при прокате по всей длине заготовки независимо от скорости перемещения по индукторам и длины исходных заготовок, а незначительное расстояние между последним индуктором и первой клетью гарантирует минимальное снижение температуры нагретой заготовки (на 5 10)^oC перед входом в валки первой клети.

Прокатанная в последней клети полоса поступает на рольганг 14, а с него перекладывается на холодильник 15, пройдя который полосы охлаждаются и сбрасываются в карман холодильника 15, где пакетируются в пачки массой 5 6 т.

При необходимости прокатки профилей из заготовок диаметром свыше 40 мм общая жесткая рама 6, на которой смонтированы индукционные модули верхнего и нижнего рядов, с помощью домкратов 7 опускается таким образом, чтобы ось проходных отверстий верхнего ряда индукторов 5 находилась на уровне прокатки первой рабочей клети стана. Затем производится переключение подачи воды и тока с нижнего ряда индукторов на верхний, и нагревательная печь готова к нагреву заготовок диаметром 40 70 мм.

Предложенный непрерывный стан для прокатки сортовых профилей малотоннажными партии из круглых и квадратных заготовок диаметром (стороной) 25- 70 мм обладает следующим преимуществом перед прототипом.

Значительно расширяется размерный сортамент прокатываемых профилей в условиях непрерывных малоклетевых за счет увеличения диапазонов размеров сочетания нагреваемых заготовок, что позволяет существенно улучшить технико-экономические показатели работы непрерывного мало- клетевого стана, оснащенного индукционными нагревателями, в сравнении с прототипом.

Формула изобретения

Непрерывный прокатный стан для изготовления профилей, включающий загрузочные устройства, индукционную нагревательную печь, состоящую из двух рядов модулей с различными по сечению проходными отверстиями, последовательно установленные прокатные клети, холодильник с карманами, отличающийся тем, что стан оснащен установленными на уровне линии прокатки транспортирующими роликами с групповым приводом, смонтированным на неподвижной раме, а модули нагревательной печи размещены друг над другом в одной вертикальной плоскости на общей жесткой раме, оснащенной механизмом ее подъема-опускания относительно транспортирующих роликов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3