Устройство для зачистки проката от окалины Советский патент 1993 года по МПК B21C43/04 

(Л

с

Использование: оборудование для механической зачистки окалины с поверхности проката на прокатном или волочильном производствах. Сущность: устройство содержит средство противонатяжения, установленное в ограждающей полости, расположенный в кожухе приводной зачистной шпиндель с осевым каналом и сквозными поперечными отверстиями в стенке. В отверстиях размещены иглофрезы и ограничители, а со стороны последних установлены лопасти. Ограждающая полость и кожух выполнены сообщающимися. За счет центробежных сил снятая окалина активно выводится из зоны зачистки через патрубок с фильтром. Положительный эффект: исключается кислотное травление окалины, повышается качество зачистки, устраняется запыленность рабочего места, снижается температура обслуживающих узлов. 3 з.п.ф- лы, 7 ил.

Известно устройство для зачистки проката от окалины, содержащее средство создания противонатяжения, расположенный в корпусе узел механического удаления окалины, выполненный в виде размещенных последовательно в направлении продольной оси корпуса рабочих инструментов с прижимными механизмами. Оппозитно рабочим инструментам установлены ограничители перемещения последних.

Цель изобретения - повышения качества и производительности зачистки, а также улучшение условий труда.

Указанные признаки, касающиеся наличия лопастей, выполнения герметичного кожуха с расширением, в котором установлен патрубок, и расширение осевого канала на выводе катанки, обуславливают при вращении шпинделя создание потока воздуха из осевого канала через полость каждого

ограничителя в пространство под кожухом, закручивание этого потока лопастями и смещение его -под действием центробежных сил в широкую часть кожуха к патрубку. Таким образом, устройство приобретает признаки радиального вентилятора. Кроме того, выполнение осевого канала со стороны ввода катания с ограничителем притока воздуха, наряду с расширением на выводе, обусловливают формирование в осевом канале поток воздуха, направленный против протяжки проката, что улучшает условия удаления остатков пылевидной окалины, во- первых, за счет повышения относительно скорости обдува, а во-вторых, используется принцип противотока, т.е. обдув каждого участка катанки в процессе протяжки производится все более чистым воздухом. Наличие потока воздуха в осевом канале и вывод его через поперечные отверстия шпинделя

|00

|со

§

ел

СА

создают условия для эффективного охлаждения последнего. В этом случае охлаждение производится не только с внешней поверхности шпинделя, но и с поверхности внутренних полостей. Поток воздуха в осевом канале про- изводит непосредственное охлаждение торцов иглофрез. При этом теплопередача происходит не только через материал иглофрез, а и непосредственно воздушному потоку в зоне зачистки. Кроме того , лопасти, обладая дополнительной поверхностью теплоотдачи, улучшают охлаждение барабана. Кроме того, направленность потока воздуха в осевом канале противоположно направлению протяжки, выравнивает температурные условия работы иглофрез: обдув последующих (по ходу протяжки) иглофрез, которые работают с увеличенным усилием прижима в связи с увеличением натяжения и поэтому сильнее нагреваются, происходит более интенсивным и более холодным воздушным потоком.

Таким образом, за счет мощного потока воздуха в осевом канале достигается интенсивное охлаждение иглофрез, принцип противотока обеспечивает максимально эффективный обдув остатков пылевидной окалины. Это повышает качество зачистки, снижает износ иглофрез, что уменьшает частоту остановок для восстановления условий зачистки. Кроме того, более низкая температура рабочего инструмента снижает затраты времени на проведение необходимых при этом операций по переустановке иглофрез. Благодаря этому обеспечивается повышение производительности.

Кроме того, выполнение осевого канала и полости средства противонатяжения сообщающимися между собой, приводит к обеспыливанию окружающего воздуха. Так, окалина, образующаяся в процессе зачист- ки, и остатки пылевидной высокодисперсной окалины, обдуваемые с поверхности катанки в осевом канале, через полые ограничители в поперечных отверстиях шпинде- ля выводятся вместе с воздухом в пространство под герметичным кожухом и далее в патрубок, который может быть соединен со средством пылеулавливания (фильтром, скруббером). Поэтому проникновение пыли в окружающий воздух исключе- но. Кроме того, меньшая часть наружного воздуха поступает в осевой канал шпинделя со стороны ввода катанки через ограничитель притока воздуха и полость средства противонатяжения, сообщающуюся с осе- вым каналом. Таким образом производится вывод той небольшой части высокодисперсной взвешенной в воздухе пылевидной окалины, образующейся в полости средства противонатяжения наряду с более крупной

сыпучей окалиной, скапливающейся в поддоне. При этом наружный воздух поступает в полость через неизбежные отверстия, например, для ввода катанки, вывода крупной окалины, проемы для заправки и пр.

Кроме того, для оптимизации желательно, чтобы поступающий из полости средства противонатяжения в осевой канал шпинделя воздух полностью выводился через ограничитель первой по ходу протяжки иглофрезы, с целью, чтобы та дополнительная часть пылевидной окалины, поступающая с этим воздухом, не распространялась по каналу далее и не загрязняла дополнительно зачищаемую катанку, ослабляя встречный поток воздуха. Для этого пло щадь отверстия ограничителя притока воз духа может быть выполнена такой, чтс соответствует той части площади сечени расширенного участка осевого канала, которая приходится на одну иглофрезу. Напри мер, если шпиндель содержит 5 иглофрез (и 5 полых ограничителей), то площадь отверстия ограничителя составляет одну пятук часть от площади сечения противоположного воздухозаборного отверстия. Так как с уменьшением площади отверстия его расходная характеристика снижается не пропорционально, а быстрее, в отверстие ограничителя будет поступать не одна пятая часть воздуха, а меньшая, и поэтому весь поступивший через ограничитель воздух будет удален через полость ограничителя иг лофрезы в первом поперечном отверстии.

Кроме того, дополнительным признаком является то, что поперечные сквозные отверстия с размещенными в них известным образом иглофрезами и ограничителями могут быть выполнены в двух взаимно перпендикулярных продольных осевых плоскостях, причем отверстия одной плоскости размещены в серединах промежутков между отверстиями другой плоскости. Принимая во внимание, что расположение иглофрез в каждой плоскости чередуется, и иглофрезы установлены в таких положениях, что прокат на соответствующих участках отгибается за ось шпинделя, изгиб его в осевом канале происходит по винтовой линии. Таким образом достигается при тех же габаритах устройства увеличение числа иглофрез и полых ограничителей, числа изгибов катанки, что дополнительно повышает качество зачистки и интенсивность охлаждения иглофрез за счет усиления потока воздуха в осевом канале. Увеличение же, соответственно, числа иглофрез, расположенных в одной плоскости, за счет уменьшения расстояний между ними приведен к ухудшению качества зачистки из-за резких

перегибов катанки, нанесения глубоких дефектов краями иглофрез, повреждения самих иглофрез. При расположении иглофрез в двух взаимно перпендикулярных плоскостях изгиб в каждой плоскости происходит независимо и увеличение перегибов не происходит. Кроме того, в этом случае для каждой иглофрезы, за исключением крайних, расположение соседних иглофрез (другой плоскости) антисимметрично, тем самым, обеспечена центровка защищаемого проката по диаметру рабочего торца иглофрез. Это также повышает производительность и качество зачистки за счет более эффективного использования материалов иглофрез. Дополнительно достигается некоторое облегчение конструкции шпинделя.

Выполнение поперечных отверстий шпинделя в трех и более биссекториальных плоскостях неоправданно, так как при этом снижается изгио проката при зачистке, возникает необходимость увеличения диаметра шпинделя, а центровка проката по диаметру торца иглофрезы становится менее устойчивой.

Кроме того, использование для отвода из зоны зачистки окалины не только центробежных сил, но и интенсивных воздушных потоков обеспечивает возможность размещения между ограничителем и иглофрезой отжимной вилки, снабженной предварительно сжатой пружиной. При этом вилка выполнена такой, что не перекрывает ни осевого канала, ни поперечного отверстия, например, вилка выполнена полой, либо плоской, а величина проема между ее выступами, упирающимися в иглофрезу, достаточна для того,, чтобы не перекрывать осевой канал в любом из возможных положений. Пружина размещена между ограни- чителем и вилкой. Заправка проката при этом облегчена, так как при отведении прижимного механизма (винта) иглофреза под действием отжимной вилки и пружины смещается и освобождает осевой канал. Таким образом, сокращается время заправки и, соответственно, возрастает производительность и улучшаются условия труда.

На фиг.1 показано устройство, разрез; на фиг.2 - вертикальный разрез шпинделя с иглофрезами, размещенными в двух плоскостях и расширяющимся кожухом; на фиг.З-тоже, горизонтальный разрез, кожух не показан; на фиг.4 - поперечный разрез устройства; на фиг.5 - схема взаимного рас- положения соседних иглофрез и центровки проката; на фиг.6 - взаимное расположение иглофрезы, ограничителя, отжимной вилки и пружины, осевой разрез; на фиг,7 - то же, поперечный разрез.

Взаимное расположение иглофрез обеспечивает возможность изгиба проката по винтовой линии, поэтому на продольных разрезах (фиг.2, 3) он показан в виде волнистых линий со сдвигом фазы, а на поперечном (фиг.4) винтовой изгиб условно не отображен вследствие графической сложности, но показан винтовой характер расположения иглофрез, которые изображены в положении соприкосновения с зачищаемым прокатом. Средство для протяжки не показано; направление протяжки указано контурной стрелкой. Направление вращения барабана показано жирными стрелками, движение воздуха - тонкими.

Устройство содержит средство проти- вонатяжения (фиг.1), выполненное, например, в виде роликового окалиноломателя, и имеет размещенные в ограждающей полости 1, гибочные ролики 2, и шпиндель 3, снабженный герметичным кожухом 4. Шпиндель с приводом 6 установлен в подшипниковых опорах 5. Осевой канал шпинделя со стороны входа проката снабжен ограничителем 7 притока воздуха, а со стороны выхода выполнен с расширением 8. В продольной осевой плоскости шпинделя выполнен ряд сквозных поперечных отверстий, в каждом из которых с одной стороны размещена торцевая иглофреза 9, снабженная прижимным винтом 10, а с другой стороны размещен полый ограничитель 11, причем расположение соседних иглофрез взаимно противоположное. Поперечные отверстия шпинделя со стороны ограничителей снабжены лопастями 12. Кожух выполнен расширяющимися в направлении, обратном протяжке и в широкой части снабжен патрубком 13, соединенным с фильтром 14. Осевой канал со стороны ввода проката соединен с полостью окалиноло- мателя, например, с помощью лабиринтного уплотнения 15. В устройство заправлена катанка 16, передний конец которой закреплен в тянущем средстве (не показано). Окалиноломатель снабжен поддоном 17 для крупной окалины.

Поперечные сквозные отверстия с размещенными в них иглофрезами и ограничителями могут быть выполненными во взаимно перпендикулярных плоскостях (фиг.2,3,4), причем отверстия одной плоскости (например, горизонтальные отверстия на фиг.2, 4) размещены в серединах промежутков между отверстиями другой плоскости (вертикальными), Все иглофрезы установлены в таких положениях, что прилегающий участок проката отведен за ось шпинделя и, таким образом, прокат в о севом канале изогнут по винтовой линии. Так

как соседние иглофрезы одной плоскости размещены антисимметрично иглофрезам другой плоскости, достигается центровка проката по диаметру рабочего торца иглоф- реза(фиг.5).

Кроме того, иглофреза может быть снабжена отжимной вилкой 18, выступы которой уперты в иглофрезу, а в проеме между ними размещена катанка (фиг.6, 7). Между вилкой и органичителем помещена предваритель- но сжатая пружина 19, обеспечивающая усилие прижатия вилки к иглофрезе.

Устройство работает следующим образом.

Включают привод 6 шпинделя 3 и одно- временно начинают протяжку катанки 16. При этом она изгибается в роликах 2 окали- ноломателя, где происходит взломка и отслаивание большей части окалины. Крупные частицы окалины падают в поддон 17, а вы- сокодисперсная пыль зависает в воздушном объеме полости 1. При этом окалиноломатель обеспечивает натяжение катанки, необходимое для прижатия ее к торцам иглофрез 9 шпинделя за счет ее из- гиба. При достаточно быстром вращении за- чистного шпинделя достигается сплошная зачистка катанки. Так как иглофрезы расположены в двух плоскостях, изгиб происходит по винтовой линии, при этом обеспечивается самоцентрирвоание катанки по диаметру торцов иглофрез. При быстром вращении зачистного шпинделя воздух, находящийся в поперечных отверстиях, под действием центробежных сил и разреже- ния, создаваемого лопастями 12, поступает в пространство под кожухом 4, где закручивается от вращения шпинделя при помощи лопастей. Так как кожух шпинделя выполнен расширяющимся, под действием цент- робежных сил воздух стремится в широкую часть к патрубку 13 и далее поступает на фильтр 14. При этом, так как осевой канал снабжен соответствующим образом расположенными ограничителем 7 воздушного потока и расширением 8, наружный воздух в основном поступает через расширение, т.е. в осевом канале возникает поток воздуха, встречный по отношению к протяжке катанки. При этом происходит интенсивное охлаждение рабочих торцов иглофрез, т.е. тепло отбирается непосредственно из рабочей зоны. Происходит также эффективное охлаждение, шпинделя изнутри, с поверхности осевого канала. Благодаря этому темпе- ратурный режим работы иглофрез увеличивается, отжига не происходит, качество зачистки повышается, износ иглофрез замедляется, что ведет к повышению производительности за счет увеличения интервалов между переустановками и заменами иглофрез. Кроме того, встречный интенсивный поток воздуха в осевом канале обеспечивает улучшение условий для стряхивания и обдува остатков пылевидной окалины с поверхности зачищаемой катанки, при этом соблюдается принцип противотока, обеспечивающий максимальную эффективность тепло и массообменных процессов. Пылевидная окалина, образовавшаяся в результате зачистки, под действием центробежных сил и воздушных потоков вместе с воздухом выводится через отверстия шпинделя в пространство под кожухом, и далее через патрубок на пылевоР фильтр. При этом в случае, если площадь сечения отверстия ограничителя 7 составля ет 1/7 от площади сечения расширения J (например, для 7 иглофрез на фиг,2, 3), тс часть воздушного расхода, по величине меньшая 1/7 общего расхода, поступает че рез отверстие ограничителя 7 из полости окалиноломателя, и, таким образом запы ленный воздух из этой полости выводите; на фильтр только через отверстие напротиЕ первой иглофрезы, что в максимальной сте пени способствует сохранению противото ка в осевом канале. Наружный воздух t полость окалиноломателя поступает чере; отверстия ввода катанки и заправочные проемы (не показаны). Таким образом до стирается полное обеспыливание окружаю щего воздуха, что улучшает условия трудг персонала.

После максимально допустимого сни жения качества зачистки вследствие ослаб ления прижатия иглофрез из-за износа производят переустановку иглофрез. Дл5 этого прекращают протяжку и останавлива ютзачистной шпиндель, выворачивают вин ты 10, при этом иглофрезы под действиег. подпружиненной вилки 18 отжимаются, и извлекают, поворачивают на некоторые угол так, чтобы образовавшаяся выработке на торце иглофрезы не совпадала с направ лением катанки, и винтами вновь приводят из в первоначальное положение, обеспечивающее необходимый изгиб.

После полного износа иглофрез их заменяют на новые.

По оканчании бунта или обрыва катан ки ограничители 11 вместе с пружинами 15 и вилками 18 предотвращают выпадение иглофрез.

Заправку проката производят в следующем порядке. Отворачивают винты 10 до тех пор, пока иглофрезы не освободят просвет . осевого канала зачистного шпинделя. Проводят передний конец катанки через приемное отверстие окалиноломателя и осевой

канал шпинделя, при этом он беспрепятственно проходит через проемы вилок 18, и закрепляют в захвате тянущего средства. Заворачивая винты, приводят иглофрезы в необходимое для зачистки положение. Таким образом, процесс заправки облегчен.

Благодаря интенсивному охлаждению иглофрез и шпинделя все операции производятся с безопасностью от ожогов.

Таким образом, при эксплуатации предлагаемого устройства за счет интенсификации воздушного охлаждения иглофрез улучшается качество зачистки и удаление остатков пылевидной окалины с поверхности зачищаемого проката, достигается увеличение производительности за счет снижения износа иглофрез и уменьшение частоты их переустановок и замен, а также вследствие сокращения времени заправки. Кроме того, улучшены условия труда персонала благодаря отсутствию запыленности и снижению температур обслуживаемых узлов вследствие их интенсивного охлаждения.

Использование таких устройств в производстве проволоки и калиброванного металла позволит отказаться от затратной, трудоемкой и экологически вредной технологии кислотного травления окалины, а в составе совмещенных с волочильными станами линий - и от привлечения дополнительного персонала.

Формула изобретения

средство противонатяжени я снабжено кожухом и ограничителем притока воздуха, узел механического удаления окалины выполнен в виде расположенного в коническом кожухе приводного шпинделя с осевым каналом для проката и с поперечными сквозными отверстиями в стенке для раз- мещения рабочих инструментов с прижимными механизмами и ограничителей перемещения, патрубка с фильтром, установленного в широкой части кожуха, и лопастей, закрепленных с наружной поверхности шпинделя со стороны ограничителей перемещения у соответствующих поперечных отверстий, причем рабочие инструменты выполнены в виде торцевых иглофрез, иглофрезы размещены с последовательным смещением в плоскостях, перпендикулярных оси шпинделя, на угол, соответствующий количеству иглофрез, осевой канал шпинделя выполнен расширяющимся, а ограничитель притока воздуха размещен в осевом канале шпинделя в месте сопряжения его с полостью кожуха средства противонатяжения.

со стороны вывода зачищенного проката, п - число иглофрез.

вилкой, а между последней и ограничителем установлена предварительно сжатая пружина.

9

г

8

if

n иг i

y // 91 6 №

9L

0i

zanti F Јf

Of.

)

LI 91

96CIC81

А-А

Fui.4

Lc.5

fia.6

ЧЪе.7