Прокатный стан

( Р/ УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Изобретение относится к прокатному производству, а именно к конструкциям волновых прокатных станов, обеспечивающих самодвижение металла при одновременном воздействии на него температур и давлений за счет осушествления термодинамического цикла с внешним подводом теплоты. Цель изобретения - увеличение производительности и повышение качества проката путем обеспечения малоинерционной регулировки скорости прокатки. Скорость прокатки регулируется подачей через орган 44 управления определенного давления. При подключении баллона 11 к камере 37 (расширения) скорость прокатки возрастает. При подключении к камере 37 компрессора 10 давление в ней падает, и скорость вращения ротора 4, а следовательно, и прокатки падает. Малоинерционная регулировка скорости прокатки путем перепускания рабочего газа и изменение его среднего давления суьцественно улучшают технико-экономические показатели процесса волновой прокатки, Переход работы стана с режима холостого хода до полной нагрузки составляет 0,3 с.5 ил.1382512 111 обретс нис относится к црокзтцолх ироиьчдству, а именно к конструкциям волновых прокатных станов, обеспечивзкнцих самодвижение прокатываемого металла цри одновременном воздействии на него высоких т. мцердтур и ддвлеции зз счет осу пествлеция термодинамического цикла с внешним ндводом теплоты.11 ьк изо 6 ретения явля.тся увеличенииироивгдительцости и овышеие качества црокдтд путем обеспечения малоицерцишцой рсгулировки скорости прокатки.Нз фиг. 1 изображен предлагаемыйцрокдгцыи стан, о 6 ший вид; на фиг. 2 кривые зависимости мощности прокатки г чис.лд о 6 оротв ротора-поршця; на фиг. 3 кривив. анисимсти мошцкти стана от числд о 6 оротов рогорд-поршця; ца фиг. 4 скоротцыхдрдктерисгики прокатного лана; цд фиг. 5 кривые здвисимости крутяц. го момсцтд стзцд от числа оборотов рогорд-порцня.Прокатный стдн содержит цеподвижцун станину 1 с внутренней полостьк 2 и ломаной плитой 3, охватывающей треугольный ротор-цорцець 4, несущий рабочие валки 5 и установленный ца зксцентриковомв;лу (, мехдцимд синхронизации движенияротора-прпгця 4 и цследовательно вклк.ценные тедоной источник 7, регенератор 8 и тепловой сток ), соо 6 цакшиеся с внутренней полстьк 2, дполненной рабочим газом.Лля увеличения производительности ицовыцения качества проката путем о 6 еспечеция мдлоинерциоцной регулировки скорости прокатки предлагаемый прокатный стан снд 6 кец гзоным компрессором 10 и баллоном 11 в,сокоо давления, заполненным ра 6 очим газом, при этом вход 12 компрессора 10 и выход 13 6 дллонз 11 подключены через блоки 14 и 15 управления и прямой 16 и обрзгцый 17 клапаны к внутренней полости 2, и выход 18 колпрессора 1 О подключен к воду 9 баллона 11.Профиль лолзцой плиты 3, охватываюцей треугольный ротор-поршень 4, выполнен в вид квадрата. Ротор-поршень 4 образован 6 ольшими и малыми дугами, описьваемыми и вершин равностороннего треугольникд и рзсположенными с противоцоложцых сторон относительно вершин, причем радиус малой дуги произволен, а радиус большой дуги рзвен сумме радиуса малой дуги и длины стороны треугольника. При этом сторона квадрата пропорциональна эксцентриситетуэксцентрикового вала (, например рдвцз 1 О е.Рз 6 очие валки 5 установлены в сепараторе (це показан) и могут быть охвачены гибкой 6 есконечной лентой 20. Механизминхроциции движения ротора-поршня 4 вьполн и в виде сцепленных между собой 6 ольцнй пцстерни 21 с внутренними зубьями, устцовлецной цд роторе-шпоршне 4,2и малой шестерни 22 с наружными зу 6 ьями, установленной ца эксцецтриковом валу 6..1 олзнзя плита,3 может быть выполнена 5сьемцой и установлена в станине 1 неподвижно. В ломаной плите 3 может быть предусмотрен ручей (не показан), обрззуюций вместе с наружной поверхностью гибкой бесконечной ленты 20 клинообразный рабочий калибр.1 О Тепловой источник 7 выполнен в ниде1-образных нагревательных трубок с наружным оребрением 23, помещенных в камеру 24 сгорания, содержащую форсунку 25, воздушный канал 26 с подогревавателем 27 воздуха и вентилятором 28. Форсунка 25 посредством магистрали 29 подклкчена к регулятору 30 состава топливовоздушной смеси, присоединенному посредством воздуховода 31 через воздушный фильтр 32 к вентилятору 28 и топливного трубопровода 33 к топливному баку 34 через подкачинаюший насос 35 и топливный фильтр 36.Регецератор 8 выцолнен в виде сетчатойцзсздки с максимальным отношением ее теплоемкости к теплоемкости рабочего газа, что достигается ври использовании многослойных сеток.Тепловой сток 9 выполнен в виде теплообменника. Тепловой источник 7, регенератор 8 и тепловой сток 9 присоединены к внутренней полости 2 станины 1 параллельно.Наружная поверхность гибкой бесконечной ленты 20 и внутренняя поверхность ломаной плиты 3 образуют камеры 37 и 38 переменного в процессе работы объема.Камера 37, постоянно соединенная с тепловым источником 7 посредством трубопровода 39, является камерой расширения, а камера 38, постоянно соединенная с тепловым стоком 9 посредством трубопровода 40, камерой сжатия. В качестве рабочего газа могут быть ис пользованы воздух, гелий, водород, перечисленные в порядке возрастания термодинзмической эффективности при увеличении числа оборотов и ротора-поршня 4.Компрессор 10 должен быть сконструирован с учетом применяемого рабочего газа, 45 например водорода. Баллон 11 должен бытьрассчитан на максимальное давление порядка 50 МПа. Блоки 14 и 15 представляют собой управляемые дроссели, содержащие иглу 41 с подпружиненным поршнем 42. Управляюцее давление подается посредством трубопровода 43 от органа 44управления.Прокатный стан снабжен моталками 45,46 и отклоняющими роликами 47, служащими для перемотки прокатываемого металла и создания требуемых переднего и заднего натяжений.В прокатном стане предусмотрены также138253запальное устройство, системы смазки, охлаждения, регулировки натяжений и дрПрокатный стан в процессе прокатки функционирует следующим образом.После задачи заготовки одним из известных способов, установки требуемых параметров прокатка и включения всех систем ирокатываемый металл образует внутри станины 1 треугольную петлю, охватывающую треугольный ротор-поршень 4 по наружной поверхности гибкой бесконечной ленты 20. 1 О Посредством пускового приспособления включается иодкачивающий насос 35, вентилятор 28, газовый компрессор 10 (ца холостом ходу), и эксцентриковый вал 6 приводится во вращение.В регулятор 30 состава топливовоздушной смеси из топливного бака 34 через топливный фильтр 36 ио топливному трубопроводу 33 иодкачивающим насосом 35 подается жидкое топливо, а из атмосферы по воздуховоду 3 через воздушный фильтр 32 вентилятора 28 подается воздух. Приготовленная в регуляторе 30 топливовоздушная смесь через магистраль 29 и форсунку 25 подается в распыленном виде в камеру 24 сгорания. Сюда же ио воздушному каналу 26 от вентилятора 28 подается предварительно подогретый отходящими газами в подогревателе 27 атмосферный воздух.В камере 24 сгорания происходит интенсивное горение топливовоздушной смеси и к рабочему газу в камере 37 расширения непрерывно через наружное оребрение 23 нагревательных трубок теплового источника 7 подводится теплота сгорания топливо- воздушной смеси. Одновременно от рабочего газа в камере 38 сжатия через теплообменник теплового стока 9 непрерывно отводится отбросная теплота.Рабочий газ в камере 37 расширения находится при высокой температуре Т-., а в камере 38 сжатия - при низкой температуре Т.". Температурный градиент между торцовыми поверхностями регенератора 8 40 при этом рд вен Тмак - Тми. В процессе работыы объемы рабочего газа в камерах 37 и 38 переменного объема изменяются по коси нусоидальному закону, что обусловлено геометрией ротора-поршня 4 и ломаной плиты 3.гри этом процессы в ка. ере 38атия 45 отстают по фазе от процессов в камере 37 расширения на 90.В прокатном стане осуществляется регенеративный термодинамический цикл с внешним подводом теплоты, близкий к теоретическому циклу Рейлиса, состоящий из адиабатного процесса сжатия в камере 38 сжатия, изохорно-изобарного процесса тепло- отдачи от регенератора 8, адиабатцого процесса расширения в камере 37 расширения, изохорно-изобарного процесса теплоотдачи 55 к регенератору 8.Механическая работа процесса расшире ния обеспечивает волновое самодвижение 124прокатываемого металла и его обжатие в рабочих калибрах. Одновременно прокатываемый металл разупрочняется действием рабочего газа, имеющего высокук температуру и давление. Прокатываемый металл перематывается с моталки 45 на моталку 46, не испытывая трения о ломаную плиту 3 вце рабочих калибров. Скорость прокатки при этом определяется числом и оборотов ротора-иоршня 4, играющего роль генератора бегущих волн деформации.Управляемость стана в процессе прокатки определяется его характеристиками зависимостями мощности Ри прокатки и мощности Р стана от числа и оборотов ротора- поршня 4 при различных значениях контактной силы Т трения и среднего давления Р,р рабочего газа во внутренней полости 2 станины 1 (фиг. 2 и 3).Орган 44 управления обеспечивает регулировку скорости прокагки в широких пределах практически безынерционно путем изменения среднего давления Р,р рабочего газа во внутренней полости 2 станины 1 (например, переход работы стана с режима холостого хода до полной нагрузки составляет 0,3 с). В режиме стабилизации скорости прокатки орган 44 управления обеспечивает заданное давление в трубопроводе 43 и связанных с ним блоках 14 и 5 управления.При увеличении в процессе прокатки контактной силы Т трения увеличивается мощность Р прокатки (фиг. 2), что приводит к снижению числа и оборотов ротора-поршня 4. Орган 44 управления повышает давление в трубопроводе 43 до величины, при которой поршень 42 вместе с иглой 4 блока 15 управления поднимается вверх, блок 15 управления открывается и рабочий газ из баллона 11 высокого давления через его выход 13 и обратный клапан 17 поступает во внутреццюю полость 2 станины 1, вследствие чего среднее давление Ррабочего газа повышается.Повышение среднего давления Ррабочего газа приводит к увеличению мощности Р стана (фиг. 3) и, как следствие, к увеличению числа и оборотов ротора-поршня 4, т.е. к увеличению скорости прокатки. Дополнительная подача рабочего газа во внутреннюю полость 2 станины 1 продолжается до тех иор, пока скорость прокатки не достигнет своего первоначального значения. При установившейся скорости прокатки, т.е. при Р= =Ри и=и (фиг. 4), давление в блоке 15 управления, контролируемое органом 44 управления, снижается, поршень 42 вместе с иглой 51 под действием пружины спуска. ется вниз, блок 15 управления закрывается, и дополнительная подача рабочего газа из баллона 1 высокого давления прекращается. Все это время блок 14 управления остается закрытым, так как давление в трубо.5проводе 43 превышает усилие пружины блока 4 управления.При уменьшении в процессе прокатки контактной силы Т трения уменьшается мощность Рпрокатки (фиг. 2), что приводит к повышению числа п оборотов ротора-поршня 5 4. Орган 44 управления снижает давление в трубопроводе 43 до величины, при которой поршень 42 вместе с иглой 4 блока 14 управления под действием пружины поднимается вверх, блок 14 управления открывается.В результате рабочий газ выходит из внутренней полости 2 станины 1 через прямой клапан 16 и поступает на вход 12 газового компрессора 10 через блок 14 управления.Поступивший газ сжимается газовым компрессором 1 О до давления, превышающего 15 давление в баллоне 11, и через выход 18 компрессора 10 поступает через вход 19 в баллон 11 высокого давления, вследствие чего среднее давление Р рабочего газа понижается. Понижение среднего давления Р,р рабочего газа приводит к уменьшению мощности Рстана (фиг. 3) и, как следствие, к уменьшению числа и оборотов ротора- поршня 4, т.е. к уменьшению скорости прокатки. Это продолжается до тех пор, пока скорость прокатки не достигнет своего пер воначального значения. При установившейся скорости прокатки, т,е. при Р=Р, и п=пп (фиг. 4) давление в блоке 14 управления, контролируемое органом 44, повышается, поршень 42 вместе с иглой 41 опускается вниз, блок 14 управления закрывается, и 30 дальнейший перепуск рабочего газа из внутренней полости 2 станины 1 в баллон 1 высокого давления прекращается. Все это время блок 15 управления остается закрытым, так как давление в трубопроводе 43 не превышает усилия пружины блока 15 35 управления.При включении органа 44 управления в замкнутый контур авторегулирования с отрицательной обратной связью обеспечива ется заданная скорость прокатки с высокой точностью.Комбинированные характеристики (фиг. 5) позволяют определить все важнейшие параметры прокатного стана. По за данным величинам крутящего момента М и числа и оборотов могут быть определены среднее давление Р , мощность Р стана и его КПДт).Яалоинерционная регулировка скорости прокатки путем перепуска рабочего газа и изменения его среднего давления в ряде случаев существенно улучшает технико-экономические показатели процесса волновой прокатки.Например, при горячей прокатке металлов с узким температурным интервалом пластичности (описанный) прокатный стан позволяет подобрать по комбинированным характеристикам такую мощность, которая обеспечивает требуемую температуру металла, позволяет автоматически поддерживать скорость прокатки, соответствующую этой температуре, и тем самым увеличить производительность и повысить качество проката,Одновременно оптимальная скорость прокатки, обеспечиваемая предлагаемым прокат ным станом, при требуемых режимах прокатки позволяет получить максимально возможный КПД стана, улучшить энергетические параметры прокатки и существенно снизить удельный расход энергии.Формула изобретенияПрокатный стан, содержащий неподвижную станину с внутренней полостью и ломаной плитой, охватывающей треу гольный ротор-поршень, несущий рабочие валки и установленный на эксцентриковом валу, механизм синхронизации движения ротора-поршня и последовательно включенные тепловой источник, регенератор и тепловой сток, сообгцающиеся с внутренней полостью, заполненной рабочим газом, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности и повышения качества проката путем обеспечения малоинерционной регулировки скорости прокатки, он снабжен последовательно соединенными газовым компрессором и баллоном высокого давления, заполненным рабочим .газом, при этом вход компрессора и выход баллона подключены через блоки управления и прямой и обратный клапаны к внутренней полости станины, а выход компрессора подключен к входу баллона.витель 1терес 67 (:(;Р по Рюют иск ириитис 1(отВКюррекгюр 11 1,юро.юю1 олп ююсюююю