Прокатный стан Советский патент 1988 года по МПК B21B13/00 

11

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к волновым прокатным станам, и может быть использовано на Металлургических и машиностроительных заводах, преимущественно для листовой прокатки труднодеформируемых заготовок.

ЦеЛь изобретения - повьшение производительности прокатки путем увеличения длительности воздействия на прокатьшаемый металл высо ких температур и давлений рабочей среды.

На фиг. 1 изображен прокатный стан, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез| на фиг. 3 фрагмент развертки гидротурбины двухстороннего действия.

Прокатный стан содержит неподвижную станину 1 с герметичными крышками 2 и 3, образующими внутреннюю полость 4, и С-образной плитой 5, охватывающей установленный на эксцентриковом валу 6 ротор-поршень 7 с рабочими валками 8, подводящий 9 и отводящий 10 каналы, сообщающиеся с внутренней полостью 4.

Для повышения производительности

Для регулировки мощности гидротурбины 13 двухстороннего действия полость замкнутого бака 11 соединена

35

прокатки путем увеличения длительное- ЗО посредством трубопровода 40 со сред- ти воздействия на прокатьшаемый металл высоких температур и давлений рабочей среды прокатный стан снабжен замкнутым баком 11 с турбожидкостью 12, в которой размещена гидротурбина 13 двухстороннего действия, кинематически связанная с эксцентриковым валом 6, при этом торцовые стенки 14 и 15 замкнутого бака 11 образованы поршнями 16 и 17, установленными с возможностью возвратно-поступательного перемещения в цилиндрах 18 и 19, надпоршневые полости 20 и 21 которых снабжены форсунками 22 и 23, соединенными посредством трубопроводов 24 и 25 с топливными насосами 26 и 27, продувочными окнами 28 и выпускными каналами 29 и 30, присоединенными к подводящему каналу 9 внутренней полости 4, а ротор-поршень

40

45

- 50

ством для регулировки плотности турт божидкости 12 (не показано).

Гидротурбина 13 двухстороннего действия выполнена в виде рабочего . колеса 41 и направляющих аппаратов 42 и 43,.лопатки 44 - 46 которых симметричны относительно плоскости 47 вращения, что позволяет обеспечить вращение рабочего колеса 41 в одну сторону, определяемую направлением первоначальной закрутки, при движении турбожидкости 12 как слева направо, так и справа налево.

Кинематическая связь гидротурбины 13 двухстороннего действия с эксцентриковым валом 6 осуществляется диском 48, взаимодействующим с уплотнениями 49 и 50 оснований цилиндров 18 и 19, установленным вместе с эксцентриковым валом 6 с возможностью вращения посредством подшипниковых узлов 51 и 5 2.

7 выполнен в виде кольца, охватьшаю щего рабочие валки 8, причем между подводящим 9 и отводящим 10 каналами установлены с возможностью радиального перемещения призматические раз

- 50

Кинематическая связь гидротурбины 13 двухстороннего действия с эксцентриковым валом 6 осуществляется диском 48, взаимодействующим с уплотнениями 49 и 50 оснований цилиндров 18 и 19, установленным вместе с эксцентриковым валом 6 с возможностью вращения посредством подшипниковых узлов 51 и 5 2.

Для синхронизации возвратно-посту пательного перемещения поршней 16 и 17 в цилиндрах 18 и 19 поршни 16 и

делители 31 и 32, хвостовики которых 55 17 жестко связаны между собой при размещены в камерах 33 и 34 станины помощи штока 53, пропущенного через 1, сообщенных с источником давления (не показан) .

трубчатую ступицу 54 гидротурбины

1з;

С-образная плита 5 может быть выполнена за одно целое с неподвижной станиной 1. В С-образной плите 5 предусмотрен ручей, образующий вместе с наружной поверхностью ротора-поршня 7 клинообразный в полярной системе координат рабочий калибр 35. В роторе- поршне 7 также могут быть выполнены требуемые ручьи,

Для обеспечения герметизации внутренней полости 4 в роторе-поршне 7 предусмотрены уплотнения 36 и 37, взаимодействующие с внутренними поверхностями 38 и 39 герметичных крышек 2 и 3.

Разделители 31 и 32 и ротор-поршень 7 контактной поверхностью с С-образной плитой 5 делят внутреннюю полость 4 на две камеры переменного в процессе работы объема серповидной формы.

В качестве турбожидкости 12 может быть использована водиомасляная эмуль- сия, обычно применяемая в гидромуф- тах.

Для регулировки мощности гидротурбины 13 двухстороннего действия полость замкнутого бака 11 соединена

35

ЗО посредством трубопровода 40 со сред-

40

45

50

ством для регулировки плотности турт божидкости 12 (не показано).

Гидротурбина 13 двухстороннего действия выполнена в виде рабочего . колеса 41 и направляющих аппаратов 42 и 43,.лопатки 44 - 46 которых симметричны относительно плоскости 47 вращения, что позволяет обеспечить вращение рабочего колеса 41 в одну сторону, определяемую направлением первоначальной закрутки, при движении турбожидкости 12 как слева направо, так и справа налево.

Кинематическая связь гидротурбины 13 двухстороннего действия с эксцентриковым валом 6 осуществляется диском 48, взаимодействующим с уплотнениями 49 и 50 оснований цилиндров 18 и 19, установленным вместе с эксцентриковым валом 6 с возможностью вращения посредством подшипниковых узлов 51 и 5 2.

Для синхронизации возвратно-поступательного перемещения поршней 16 и 17 в цилиндрах 18 и 19 поршни 16 и

17 жестко связаны между собой при помощи штока 53, пропущенного через

трубчатую ступицу 54 гидротурбины

1з;

Топливные насосы 26 и 27 приводятся в действие от кулачков 55 и 56, взаимодействующих с юбками поршней 16 и 17.. .

Для подачи и приема прокатываемого металла, для создания переднего и заднего натяжений и обеспечения схватывания ротора-поршня 7 петлей прокатываемого металла служат мотал- ки 57 и 58 и отклоняющие ролики 59 - 62.

К отводящему каналу 1U присоединен (не показано) глушитель-дожигатель с нейтрализатором, служащий для гашения акустических колебаний, возникаюсчих при выпуске отработанных продуктов сгорания, и для снижения токсичности выпускных газов,

Для пуска прокатного стана предусмотрены средства (не показаны) для предварительной закрутки ротора-поршня 7 в виде кинематически связанного с ним электростартера и для отведения поршней 16 и 17 в виде пусковых клапанов, подаюш№с сжатый воздух в надпоршневые полости 20 и 21 одного из цилиндров 18 и 19.

В прокатном стане, как обычно.

Q

5

0

рабочее колесо 41 пщротурбины 13 и связанный с ним эксцентриковый вал 6 непрерывно вращаются по часовой стрелке так, что объем серповидной камеры переменного объема, связанной с подводящим каналом 9, увеличивается, а объем серповидной камеры переменного объема, связанной с отводящим каналом 10, уменьшается, кольцо ротора-поршня 7, охватывающее рабочие валки 8, вращается, против часовой стрелки и прокатыраемый металл движется с правой моталки 58 на левую моталку 57.

В цилиндрах 18 и 19 осуществляет-; ся термодинамический цикл двухтактного дизеля, результатом которого является образование осевого потока турбожидкости 12, приводящего гидротурбину 13 во вращение, и генерация рабочей среды высокого давления и температуры, действующей в серповидных камерах на прокатьшаемый металл и повьш1ающей его пластичность, а также создающей дополнительный вращающий момент на эксцентриковом валу 6.

Термодинамический цикл в цилиндрах 18 и 19 состоит из двух изоэн

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к волновым прокатным станам, и может быть ис- пользовано на металлургических и машиностроительных заводах, преимущественно для листовой прокатки труднодеформируемых заготовок. Цель изобретения - повьппение производительности прокатки путем увеличения длительности воздействия на прокатьгоаемый металл высоких температур и д авлений рабочей среды. В установившимся режиме поршни 16, 17 совершают в цилиндрах 18, 19 возвратно-поступательные перемещения. Перемещаясь, поршни перемещают турбожидкость 12. Вследствие этого рабочее колесо 41 гидротурбины и связанный с ним эксцентриковый вал 6 непрерьшно вращаются по часовой стрелке. Кольцо ротора- поршня 7, охватывающее рабочие валки 8, вращается против часовой стрелки. Металл 35 прокатывается между ротором-поршнем 7 и С-образной плитой 5. В цилиндрах 18 и 19 осуществляется термодинамический цикл двухтактного дизеля. Рабочая среда из цилиндров 18 и 19 по выпускным каналам 29 и 30 поступает во внутреннняо полость 4. Во внутренней полости 4 рабочая среда, кроме теплового и силового воздействия на металл, создает на эксцентриковом валу 6 дополнительный вращающий момент, 3 ил. 51 4 Ю С С 00 Фю.

35

40

предусмотрены системы смазки и охлаж- п тропных процессов сжатия и расшире- дения (не показаны).

Для оптимизации режима прокатки могут быть предусмотрены связанные с электронной вычислительной машиной средства для малоинерционного измерения и регулирования в процессе прокатки скорости и момента прокатки, переднего и заднего натяжений, состава и подачи рабочей смеси, температуры и давления рабочей среды, состава и температуры выпускных газов.

Прокатный стан работает следующим образом.

После задачи полосы одним из известных способов устанавливается необходимый режим прокатки и включаются вспомогательные системы оптимизации режима. При этом прокатываемый металл образует внутри станины 1 во внутренней полости 4 петлю 0-сбраз- ной , охватываюшую ротор-поршень 7 по наружным образуювщм. При помощи электростартера и пусковых клапанов производится закрутка ротора-поршня 7 и отведение поршней 16 и 17 в цилиндрах 18 и 19.

В установившемся режиме поршни 16 и 17 совершают в цилиндрах 18 и 19 возвратно-поступательные перемещения

45

50

55

ния и двух изохорных процессов подвода и отвода теплоты.

Процессы в цилиндрах 18 и 19 во времени протекают одинаково и лишь сдвинуты на 180 , поэтому достаточно рассмотреть цикл только в одном, например левом, цилиндре 18,

В процессе сжатия поршень 16 движется в цилиндре 18 от нижней мертвой точки (н.м.т) к верхней мертвой точке (в.м.т.) под действием давления, развиваемого в процессе расширения в цилиндре 19. При этом

образуется движущийся вслед за порш нем 16 осевой поток турбожидкости 12 отклоняе шй под определенными углами лопатками 45 и 46 направляющих аппаратов 42 и 43 и в результате взаимодействия с лопатками 44 рабочего колеса 41 гидротурбины 13, приводящей эксцентриковый вал 6 во вращение.

В конце процесса,в результате сжа тия заряда свежего воздуха, поступив шего через продувочные окна 28 в предыдущем процессе, повышаются температура и давление, юбка порпня 16 взаимодействует с кулачком 55 топлив ного насоса 26 и через форсунку 22 в

5

0

п тропных процессов сжатия и расшире-

5

0

5

ния и двух изохорных процессов подвода и отвода теплоты.

Процессы в цилиндрах 18 и 19 во времени протекают одинаково и лишь сдвинуты на 180 , поэтому достаточно рассмотреть цикл только в одном, например левом, цилиндре 18,

В процессе сжатия поршень 16 движется в цилиндре 18 от нижней мертвой точки (н.м.т) к верхней мертвой точке (в.м.т.) под действием давления, развиваемого в процессе расширения в цилиндре 19. При этом

образуется движущийся вслед за порш- нем 16 осевой поток турбожидкости 12, отклоняе шй под определенными углами лопатками 45 и 46 направляющих аппаратов 42 и 43 и в результате взаимодействия с лопатками 44 рабочего колеса 41 гидротурбины 13, приводящей эксцентриковый вал 6 во вращение.

В конце процесса,в результате сжатия заряда свежего воздуха, поступившего через продувочные окна 28 в предыдущем процессе, повышаются температура и давление, юбка порпня 16 взаимодействует с кулачком 55 топливного насоса 26 и через форсунку 22 в

1 впрыскивает

надпоршневую полость 20 ся топливо.

В процессе подвода теплоты поршен 16 находится вблизи от в.м.т., происходит самовоспламенение и сгорание топлива, образуется рабочая среда высокого давления и температуры.

В процессе расширения поршень 16 движется в цилиндре 18 от в.м.т. к н.м.т, под действием избыточного давления рабочей среды. При этом образу етЬя движущийся перед торцовой стенкой 14 замкнутого бака 11 осевой поток турбожидкости 12, отклоняемый под определенными углами лопатками 45 и 46 направляющих аппаратов 42 и 43 и в результате взаимодействия с лопатками 44 рабочего колеса 41 гидротурбины 13, приводящий эксцентриковый вал 6 во вращение. Несмотря на то, что направление потока турбожидкости 12 в замкнутом баке 11 по сравнению с направлением в процессе сжатия изменилось на противоположное, рабочее колесо 41 продолжает вращаться в ту же .сторону в силу симметрии лопаток 44 рабочего колеса 41 и лопаток 45 и 46 направляющих аппаратов 42 и 43 относительно плоскости 47 вращения. Вращение эксцентрикового вала 6 через рабочие валки 8 передается кольцу ротора-поршня 7, наружная поверхность которого через про- катьшаемый металл взаимодействует с рабочей поверхностью С-образной плиты 5, при этом обеспечивается обжатие прокатьшаемого металла в рабочем калибре 35, Подаваемая полоса не испытьшает трения о рабочую поверхность С-образной штаты 5 о

В процессе прокатки вдоль прокатываемого металла распространяется бегущая волна деформации, частота которой определяется частотой вращения эксцентрикового вала 6, а амплитуда - его удвоенным эксцентриситетом. За один оборот ротора-поршня 7 прокатьтаемый металл проходит расстояние, равное разности периметров С-образной плиты 5 и ротора-поршня 7 Так как эта разность относительно мала, прокатьгваемый металл находится во внутренней полости 4 в.течение нескольких циклов и многократно подвергается перед очагом деформации воздействие рабочей среды, поступающей через выпускной 29 и подводящий 9 каналы в серповидную камеру, свя

0

5

0

5

занную с подводящим каналом 9. Так как серповидные камеры почти полностью охватывают ротор-поршень 7, действие рабочей среды высокого давления и температуры на пластичность прокатываемого металла многократно усиливается, что существенно повьшха- ет производительность прокатки. Одновременно движение поршня 16 через шток 53 передается поршню 17 в цилиндре 19, где в этот период протекает процесс сжатия.

В процессе отвода теплоты поршень 16 находится вблизи н.м.т., продувочные окна 28 и выпускной канал 29 открыты и осуществляется продувка и наполнение надпоршневой полости 20 цилиндра 18 зарядом свежего воздуха.

В серповидной камере внутренней полости 4 рабочая среда расширяется и создает на эксцентриковом валу 6 дополнительный вращающий момент. При сообщении серповидной камеры с отводящим каналом 10 рабочая среда . через глушитель-дожигатель с нейтрализатором удаляется в окружающую среду, приобретая первоначальные давление и температуру, и цикл замыкается.

Таким образом, в предложенном прокатном стане воздействие на прокатываемый металл высоких температур и давлений рабочей среда обеспечивается в широком диапазоне рабочих углов ротора-поршня 7, достигающем 330, что увеличивает длительность воздействия и положительно сказьшается на производительности прокатки.

Формула изобретения

Прокатный стан, содержащий неподвижную станину с герметичными к яошка- 5 ми, образующими внутреннюю полость, и С-образной плитой, охватьшающей установленный на эксцентриковом валу ротор-поршень с рабочими валками, подводящий и отводящий каналы, сообщающиеся с внутренней полостью, о т- личающийся тем, что, с целью повышения производительности прокатки путем увеличения длитель- нести воздействия на прокатываемый металл высоких температур и давлений рабочей среды, он снабжен замкнутым баком с турбожидкостью, в которой размещена гидротурбина двустороннего

0

5

0

0

5

9

7 35 5 18 6

26

гц