Прокатный стан
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 - 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 роторапоршня 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.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК сю 4 В 21 В 13/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н A ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
flG делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 4212858/23-02 (22) 17.03.87 (46) 23.09.88 Бюл. Н 35 (75} В.П.Коротков (53) 621.771.2.06 (088.8) (56) Авторское свидетельство 1".ССР
В 1117096, кл. В 21 В 13/20, 1983.
Авторское свидетельство СССР
В 1135503, кл. В 21 В 1/42, 1983. (54) ПРОКАТНЫЙ СТАН (57) 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 изоб ретения — повышение производительности прокатки путем увеличения длительности воздействия на прокатываемый металл высоких температур и давлений рабочей среды. В установившимся режи1
„„SU„„1424883 А1 ме 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 непрерывно вращаются по часовой стрелке. Кольцо роторапоршня 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 внутреннюю 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.
1424883
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.
getu. изобретения — повьппение производительности прокатки путем увели- 1р чения длительности воздействия на прокатываемый металл высоких 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 крьппка- 20 ми 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 25 отводящий 10 каналы, сообщающиеся с внутренней полостью 4.
Для повьппения производительности прокатки путем увеличения длительнос- 30
1 ти воздействия на прокатываемый 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 ва1 лом 6, при этом торцовые стенки 14 и 15 замкнутого бака 11 образованы поршнями 16 и 17, установленными с 4 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
7 выполнен в виде кольца, охватываю50 щего рабочие валки 8, причем между подводящим 9 и отводящим 10 каналами установлены с возможностью радиального перемещения призматические разделители 31 и 32, хвостовики которых
55 размещены в камерах 33 и 34 станины
1 сообщенных с источником давления
9 (не показан) . (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 роторепоршне 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 фоpMbl е
В качестве турбожидкости 12 может быть использована водномасляная эмульсия, обычно применяемая в гидромуфтах.
Для регулировки мощности гидротурбины 13 двухстороннего действия полость замкнутого бака 11 соединена посредством трубопровода 40 со средством для регулировки плотности турбожидкости 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 гидротурбииы
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 52.
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
13. рабочее колесо 41 гидротурбины 13 н связанный с ним эксцент-банковый 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 отводя10 щим каналом 10, уменьшается, кольцо ротора-поршня 7, охватывающее рабочие валки 8, вращается против часовой стрелки и прокатыяаемьп» металл движется с правой моталки 58 на ле ó» 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 прокатываемый металл и повьппающей его пластичность, а также создающей дополнительный вращающий момент на эксцентриковом валу 6.
Термодинамический цикл в цилиндрах 18 и 19 состоит из двух изоэн30 тропных процессов сжатия и расшире" ния и двух изохорных процессов подвода и отвода теплоты.
Процессы в цилиндрах 18 и 19 во времени протекают одинаково и лишь о 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
40 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, 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, 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 поршня 16 взаимодействует с кулачком 55 топливного насоса 26 и через форсунку 22 в
1424883
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 охватывания ротора-поршня 7 петлей прокатываемого металла служат моталки 57 и 58 и отклоняющие ролики 59—
62.
К отводящему каналу 10 присоединен (не показано) глушитель-дожигатель с нейтрализатором, служащий для гашения акустических колебаний, возникающих 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, подающих сжатый воздух в надпоршневые полости 20 и 21 одного из цилиндров 18 и 19.
В прокатном стане, как обычно, предусмотрены системы смазки и охлаждения (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 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-сбразной формы, охватывающую ротор-поршень 7 по наружным образующим. 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
1424883 надпоршневую полость 20 впрыскивается топливо.
В процессе подвода теплоты поршень
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 образуется 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 прокатываемый металл взаимодействует с рабочей поверхностью С-образной плиты 5, при этом обеспечивается обжатие прокатываемого металла в рабочем калибре 35. Подаваемая полоса не испытывает трения о рабочую поверхность С-образной плиты 5.
В процессе прокатки вдоль прокатываемого металла распространяется бегущая волна деформации, частота которой определяется частотой враще45 ния эксцентрикового вала б, а амплитуда — его удвоенным эксцентриситетом. За один оборот ротора-поршня 7 прокатываемый металл проходит рас-стояние, равное разности периметров
С-образной плиты 5 и ротора-поршня 7. 50
Так как эта разность относительно мала, прокатываемый металл находится во внутренней полости 4 в,течение нескольких циклов и многократно подвергается перед очагом деформации 55 воздействию рабочей среды, поступающей через выпускной 29 и подводящий
9 каналы в серповидную камеру, свяэанную 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 повьппает 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 среды обеспечивается в широком диапазоне рабочих углов ротора-поршня 7, достигающем 330 что увеличивает длительность воздействия и положительно сказывается на производительности прокатки.
Формула и э о б р е т е н и я
Прокатный стан, содержащий неподвижную станину с герметичными крьппками, образующими внутреннюю полость, и С-образной плитой, охватывающей установленный на эксцентриковом валу ротор-поршень с рабочими валками, подводящий и отводящий каналы, сообщающиеся с внутренней полостью, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения производительности прокатки путем увеличения длительности воздействия на пракатываемый металл высоких температур и давлений рабочей среды, он снабжен эамкнучъ м баком с турбожидкостью, в которой размещена гидротурбина двустороннего
1424883 действия, кинематически связанная с зксцентриковым валом, при этом торцовые стенки замкнутого бака образованы поршнями, установленными с возможностью возвратно-поступательного
S перемещения в цилиндрах, надпоршневые полости которых снабжейы форсунками, соединенными посредством трубопроводов с топливными насосами, продувочными окнами и выпускными каналами, присоединенными к подводящему каналу внутренней полости, а роторпоршень выполнен в виде кольца, охва" тывающего рабочие валки, причем между подводящим и отводящим каналами установлены с возможностью радиального перемещения призматические разделители, хвостовики которых размещены в камерах станины, сообщенных с источником давления.
41
17
ФФ
