книги из ГПНТБ / Крупин А.В. Прокатка металлов в вакууме учеб. пособие

конструкции мало перспективны для промышленного приме­ нения.

Позднее этим же институтом была разработана другая кон­ струкция вакуумного стана, отличие которой состоит в том, что

Рис. 46. Установки для горячей про­ катки металлов в вакууме фирмы Опо Rolling Mill

Corp.:

б вакуумной камере размещены только прокатные валки, а все вспомогательные механизмы (опорные подшипники, нажимное’ устройство и др.) расположены вне вакуумной камеры. Помимо этого, вакуумная камера служит одновременно станиной рабочей

93

имеет составные валки диаметром 0,2 м с длиной бочки 0,3 м. Валки приводятся во вращение от асинхронного двигателя мощ­ ностью 18 кВт через редуктор и шестеренную клеть, обеспечи­ вая скорость прокатки от 0,1 до 1,0 м/с. Наибольшее усилие прокатки 400 кН (40 Т). Оборудование позволяет нагревать образцы длиной 0,45 м в вакууме 6,65 • 10-3 Н/м2 (5 -ІО-5 мм

Рис. 47. Первый вакуум­ ный прокатным стам ФТИ АН УССР

рт. ст.) до температуры 1600° С. Предусмотрена возможность подогрева валков. Минимальная толщина прокатываемых ли­ стов 0,3 ■ІО-3 м.

Подобный стан, но несколько усовершенствованной конст­ рукции установлен в УкрНИИмет (рис. 49). Мощность двига­ теля стана увеличена до 28 кВт, размеры исходной заготовки 0,03X0,09X0,5 м; создана возможность перемещения нагрева­ тельной печи и вместо двух печей по линии прокатки установ­ лена одна, что облегчает проведение прокатки.

От рассмотренной выше существенно отличается конструк­ ция полупромышленного стана дуо-400, показанная на рис. 50. В вакуумной камере этого стана размещены только прокатные валки, и камера не связана со станинами рабочей клети.

Процесс прокатки осуществляется в следующей последова­ тельности. Заготовка, предназначенная для прокатки, подается на приводной рольганг приемного стола 1. Во время загрузки вакуумный затвор 3 открыт, а подвижная этажерка 5, предназ-

94

каченная для накопления исходных заготовок перед прокаткой, устанавливается в крайнее нижнее положение. Заготовка с при­ емного стола подается по рольгангу 4 в верхнюю секцию эта­ жерки, после чего на уровень роликов рольганга поступает сле­ дующая секция II производится загрузка очередной заготовки. После заполнения этажерки вакуумный затвор 3 закрывается, в камере загрузки 6 создается необходимый вакуум, открыва­ ется вакуумный затвор 7 и рольганг 4 камеры 6 с помощью пневмоцилиндра 2 перемещается в крайнее переднее положение. Далее производится опускание этажерки, заготовка уклады­ вается на рольганг 4, с помощью которого подается в нагрева­ тельную камеру 10. В нагревательной камере заготовка подни­ мается подъемником 9 в рабочее пространство печн сопротивле­ ния. После этого закрываются экранирующие шторы 11 и производится нагрев заготовки в интервале температур 1000— 1700° С. После нагрева заготовки до заданной температуры шторы 11 открываются и подъемник 9 опускает заготовку на рольганг 8, который подает ее к прокатным валкам прокатного стана 12. Прокатанная полоса выдается на рольганг 14 камеры выгрузки (рис. 50). Все прокатанные полосы складываются на поддоне 15 подъемно-опускающегося стола 17 и охлаждаются до комнатной температуры.

По окончании прокатки рольганг 14 выдвигается пневмоци­ линдром 16 в крайнее правое положение и затвор 7 закры­ вается.

После охлаждения полосы открывается верхняя крышка ка­ меры выгрузки 13 и полосы извлекаются из камеры.

Одновременно с созданием новых вакуумных прокатных ста­ нов проводились работы по приспособлению действующих про­ катных станов для прокатки в вакууме и в среде инертного газа. К таким станам относится вакуумный прокатный стан, со­ зданный под руководством автора в Московском институте стали и сплавов. Вакуумный стан представляет собой единый комплекс вакуумного, прокатного и термического оборудования и позволяет проводить нагрев, прокатку и термическую обра­ ботку металлов, сплавов н биметаллов в вакууме и в инертных средах без нарушения непрерывности технологического про­ цесса. Схема прокатного стана и общий вид его представлены на рис. 51 и 52.

Прокатный стаи представляет собой одноклетевой дуо-ре- версивиый стан с валками диаметром 0,21 м и длиной бочки 0,34 м со станинами закрытого типа; допускаемое усилие про­ катки 1100 кН (ПО тс). Уравновешивающее устройство — пру­ жинное, привод нажимного устройства — электрический.

Привод стана осуществляется от электродвигателя постоян­

клеть и шпиндели. С передней и задней сторон рабочей клети стана имеются рольганги, которые заканчиваются столами с направляющими линейками.

По обе стороны рабочей клети расположены две вакуумные нагревательные печи, которые обеспечивают реверсивную про­ катку в несколько проходов с промежуточным подогревом по­ сле каждого прохода и термическую обработку прокатанных образцов. При этом одна из печей используется для нагрева пе­ ред прокаткой, а другая — для термической обработки.

Первая печь, расположенная с передней стороны стана, ори­ ентирована перпендикулярно линии прокатки п является высо­ котемпературной безмуфельной печью с молибденовым нагре­ вателем.

Максимальная температура в печи составляет 1650° С и плавно регулируется изменением напряжения, подаваемого на нагреватель печи, от 0 до 8 В. Печь питается от силового трансформатора, входное напряжение которого плавно изме­ няется автотрансформатором типа РОТ-40/05. Для измерения и автоматического регулирования температуры используют пла- тина-платинородиевые и вольфрамо-рениевые термопары.

98

Рис. 52. Общин вид вакуумного стана МИСнС-210

Форвакуумная камера печи снабжена кассетой, что создает возможность прокатывать несколько заготовок без развакуумнрованпя форкамеры.

Вторая печь расположена с задней стороны стана по линии прокатки. Нагреваемые образцы помещают в алундовый му­ фель с намотанной проволокой из нихрома или молибдена. За­ готовка в печи ориентирована по направлению продольной оси рольганга. Максимальная температура в печи составляет 1650° С.

Вакуумная система состоит из основной и пяти вспомога­ тельных. Насосы основной вакуумной системы стана позво­ ляют откачивать воздух из вакуумной камеры, в которую по­ мещена рабочая клеть, а также из печей, форвакуумных камер и бункера.

Основная вакуумная система состоит из: а) вакуумной ка­ меры, б) комплекса вакуумных насосов, в) соединительных тру­ бопроводов и вакуумных затворов.

Для изготовления вакуумных камер обычно используют стальной прокат из малоуглеродистой и нержавеющей стали. Стальной прокат отличается большой плотностью и низкой ад­ сорбционной способностью. Литые металлы, обладающие значи­ тельной пористостью, непригодны для изготовления вакуумных камер.

Вакуумные системы обычно создают из малоуглеродистых сталей, так как они хорошо свариваются, обрабатываются и

относительно недороги. Вакуумная камера 1 (см. рис. 51) стана МИСпС-210 (диаметром 1020) изготовлена из малоуглеродистой стали Ст. 2 толщиной 10 мм.

В комплекс вакуумных насосов входят высоковакуумный агрегат ВА-8-4 (5), бустерный насос БН-2000 (11) и механиче­ ский форвакуумный ротационный насос ВН -6.(/0). Вакуумная система стана позволяет получать в камере любое давление в интервале от атмосферного до минимального 1,33 -10-3 Н/м2 (1 ■ІО-5 мм рт. ст.).

Вакуумный прокатный стан позволяет прокатывать заго­ товки размером до 0,8X0,15X0,3 м. Подготовленные к- про­ катке заготовки загружают в кассету форвакуумной камеры печи № 1 (6) пли № 2 (14), в зависимости от условий про­ катки, после чего откачивают форкамеру насосами вспомога­ тельной вакуумной системы до остаточного давления, равного разрежению в нагревательной печи. Подающее устройство кас­ сеты поднимает верхний образец на уровень направляющей печи 4 или 12 и подает его толкателем 5 или 13 в нагреватель­ ную печь. После нагрева в печи заготовка по направляющей выдается толкателем на рольганг 8 пли 2, по которому посту­ пает в валки 3 стана.

Предусмотрена также, в случае необходимости, задача заго­ товки в валки непосредственно толкателем.

Прокатанная заготовка попадает на второй рольганг и по­ сле некоторого охлаждения подается в приемный бункер 7, на­ ходящийся в данный момент под вакуумом основной системы, где и охлаждается до комнатной температуры. Для выдачи заготовки из бункера его с помощью вакуумной задвижки ши­ берного типа отсоединяют от основной системы. После напуска воздуха откидывается крышка бункера и прокат извлекают на­ ружу. Для приема следующих заготовок крышку бункера з а ­ крывают, насосами вспомогательной вакуумной системы откачи­ вают воздух из бункера до остаточного давления, равного раз­ режению основной системы, после чего открывается вакуумный затвор.

Температура в печах вакуумного прокатного стана МИСиС-210 регулируется автоматически. Установка для регу­ лирования температуры состоит из датчика (платина-платина- родиевой термопары), электронного потенциометра ЭПД-107 с трехпозиционным регулятором, блока-реле ППР-1, исполни­ тельного механизма — асинхронного электродвигателя, переме­ щающего катушку вторичной обмотки трансформатора РОТ-40/50.

Управляют температурой печи в три этапа: 1) задают на­ пряжение, соответствующее нужной температуре печи, 2) уста­ навливают интервал изменения напряжения с помощью конце­ вых выключателей и 3) автоматически поддерживают заданную температуру.

100

Напряжение задают на основании зависимости напряжение — температура для данной печи, переключая тумблер, имеющий три положения: «выше», «стоп» и «ниже». Тумблер через маг­ нитный пускатель управляет электродвигателем, который пере­ мещает вторичйую обмотку трансформатора «ручное управле­ ние». После установления интервала напряжения (вручную с помощью концевых выключателей) схему переключают на автоматическое регулирование, осуществляемое с помощью элек­ тронного потенциометра ЭПД-107 и приставки ППР-1. Автома­ тическое поддержание температуры печи достигается соответ­ ствующим понижением или повышением напряжения в за­ данных пределах. Световая ■сигнализация позволяет контролировать соответствие заданной температуры фактической.

В условиях прокатки в вакууме исключается возможность систематического измерения температуры заготовки обычными контактными методами непосредственно перед входом в очаг деформации. Вследствие этого на вакуумном прокатном стане МИСиС-210 выбран бесконтактный метод определения темпе­ ратуры заготовки с помощью фотоэлектрических пирометров типа ФЭП-4 (система ЦЛА). Измерительная установка состоит из головки пирометра, воспринимающей световой импульс и преобразующей его в электрический ток, усилителя тока, элек­ тронного потенциометра, показывающего и записывающего тем­ пературу.

Объективы головок пирометров направлены в окна, проре­ занные в крыше камеры. Головки пирометров крепятся к боко­ вой поверхности вакуумной камеры через систему шарниров, позволяющих регулировать угол наклона оптической оси го­ ловки. Это дает возможность измерять температуру в любой видимой в окно точке рольганга.

Взависимости от размеров заготовки и скорости прокатки температура автоматически записывается либо на быстродейст­ вующем электронном потенциометре БП-102, либо на светолу­ чевом 14-канальном осциллографе Н-700.

Многолетняя эксплуатация вакуумного прокатного стана МИСиС-210 показала устойчивую работу всех устройств, агре­ гатов и систем.

ВМИСиС на основе комплекса оборудования вакуумного прокатного стана МИСиС-210 был создан стан для изучения процессов поперечной прокатки тугоплавких металлов и спла­

вов в вакууме. Завершается наладка нового трубопрошивного вакуумного стана.

Автором с сотрудниками разработана новая конструкция вакуумного стана (рис. 53), который может быть легко создан переоборудованием обычного прокатного стана.

Вакуумный стаи содержит станину 1 обычной конструкции, валки 11, универсальные и промежуточные шпиндели при­ вода, нажимной механизм. Вакуумная система рабочей клети

101