книги из ГПНТБ / Вакуумные прокатные станы

маемых к трубе пружинными кольцами с заполнением полости между ними силиконовой смазкой.

Вакуумные уплотнения аналогичного типа применены для шпинделей, штанги манипулятора и штанги передвижного прием­

1

а

-X-

с*»

1*1

H

с*

Рис. 93. Схема вакуумной системы установки для спекания, прокатки и термо­ обработки лент из металлокерамических материалов:

130

Г л а в а IV.

КОНСТРУКЦИЯ ВАКУУМНЫХ ПРОКАТНЫХ СТАНОВ

В вакуумных прокатных станах большая часть технологи­ ческого оборудования работает в условиях низких парциальных давлений активных газов. Эта особенность предъявляет следующие требования к конструкции установки:

высокая механическая прочность вакуумных камер, испыты­ вающих большие удельные нагрузки;

необходимость применения вакуумных нагревательных уст­ ройств и системы водоохлаждения;

простая и надежная в эксплуатации система перевалки валков; быстрое отсоединение отдельных частей вакуумного стана,

например, рабочей камеры от печи или от камеры выгрузки; легкость доступа к работающим деталям и узлам прокатного

стана и нормальное наблюдение за процессом деформации. Рассмотрим конструкцию основных узлов и деталей вакуумных

прокатных станов.

1.НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ВАКУУМНЫХ ПРОКАТНЫХ СТАНОВ

Вакуумные электропечи сопротивления

В вакуумных прокатных станах для нагрева металла под обра­ ботку давлением применяют вакуумные электропечи сопротивле­

периодического действия, когда применяется один режим на­ грева для партии металла с последующим ее охлаждением и вы­ грузкой непосредственно в рабочей камере печи;

полунепрерывного действия, когда загрузка и выгрузка выпол­ няются без нарушения вакуума в печи, режим нагрева такой же, как и в печах периодического действия;

непрерывного действия, когда партия металла проходит через печь без нарушения ее вакуума, а режим нагрева и охлаждения металла зависит от места, занимаемого им в печи.

Вакуумные печи периодического и полунепрерывного действия по конструкции могут быть камерными, шахтными, элеваторными,

Высокотемпературные нагреватели выполняются обычно из тугоплавких металлов или сплавов на их основе. Конструированле и изготовление нагревателей из тугоплавких металлов вслед­ ствие их плохой технологичности и высокой химической актив­ ности представляет сложную, а в ряде случаев даже неразреши­ мую задачу.

Нагреватели высокотемпературных печей делятся на три группы:

1. Нагреватели спиральные или зигзагообразные из проволоки. Они изготовляются из молибденовой проволоки и рассчитаны на работу до 1700° С.

2. Проволочные нагреватели в виде шпилек или стержней. Они изготовляются из вольфрама или молибдена (рабочая тем­

материала применяется молибденовая или танталовая жесть (ра­ бочая температура соответственно 1700 и 2200° С). По условиям теплопередачи этот тип нагревателя оптимальный, так как вся его поверхность участвует в теплообмене с нагреваемыми пред­ метами.

Преимуществом печей этого типа перед муфельными является их малая инерционность, что важно при прокатке с высокими тем­ пературами, когда для избежания перегрева конструкции необ­

технологических процессов является оправданным. Это объяс­ няется тем, что в индукционных печах обеспечивается ускоренный нагрев за счет применения высоких удельных мощностей, не до­ стигаемых в электропечах сопротивления. При этом возможно получить любые температуры, ограниченные только стойкостью тепловой изоляции, без применения малонадежных в эксплуатации жаропрочных или легко окисляющихся материалов.

Индукционные нагревательные печи можно классифицировать по конструктивному исполнению следующим образом:

а) с индуктором, расположенным в вакуумном пространстве: периодического действия (камерные, шахтные, элеваторные) и непрерывного действия;

133

б) периодического действия с индуктором, расположенным вне вакуумного пространства.

По принципу нагрева индукционные вакуумные печи можно разделить на печи:

прямого нагрева, в которых индуктируемый ток течет непо­ средственно в садке и разогревает ее;

косвенного нагрева, в которых индуктируемый ток течет по вспомогательному нагревателю и разогревает его, а садка разо­ гревается от соприкосновения с ним или излучением от нагре­ вателя;

смешанного нагрева, в которых глубина проникновения тока больше толщины вспомогательного нагревателя, вследствие чего

нагревательный элемент в виде сплошного цилиндра. Нагрева­ тельные элементы могут быть набраны из любого электропро­ водникового материала, определяемого пределами температур

ность печей. Назначение индуктора — индуктировать токи в за­ готовке или во вспомогательном нагревателе, и тем самым обеспе­ чить нагрев металла перед прокаткой.

Катушки индуктора обычно выполняют из медной трубы марки M l . Диаметр трубы, количество витков и высота катушки выби­ раются из электрического расчета индуктора. Если невозможно применить трубу расчетного диаметра, то ее профилируют, сплю­ щивая по горизонтальной или вертикальной оси. Если диаметр

чивающей одинаковое направление создаваемого магнитного потока.

Индуктор навивают, либо соблюдая постоянный угол подъема витка, либо витки располагают горизонтально, а подъем витка на один шаг осуществляется на небольшом участке индуктора (рис. 94).

134

На рис. 95 показана конструкция нагревательной индукцион­ ной вакуумной печи для нагрева трубных заготовок. Эту печь можно применить в совмещенном способе производства, когда

Опыт работы индукционных пе­ чей в комплексе с вакуумным про­ катным станом указывает на боль­ шие перспективы их применения. Особенно целесообразно применять индукционный нагрев при высоко­ температурной деформации (до 2000°С и выше) таких тугоплавких метал­ лов, как рений и вольфрам в промыш­ ленных установках, когда сортамент нагреваемых заготовок ограничен.

2.КОНСТРУКЦИЯ ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ ВАКУУМНЫХ ПРОКАТНЫХ СТАНОВ

угольно сваренной коробки (см. рис. 70). Длину форкамеры выби­ рают в зависимости от размера прокатываемых заготовок.

135

г) — к. п. д. передачи от электродвигателя к винтовой паре, принимаем ц = 0,32, тогда

муфелей, экранов и других конструктивных элементов электро­

Для предотвращения возможного коробления кожух снабжают водяным охлаждением, которое выполняют навивкой на кожух и приваркой металлической трубки или созданием на внешней поверхности кожуха водоохлаждаемых карманов-рубашек. По­ следний способ наиболее эффективен. В этом случае камера на­ грева представляет собой цилиндрический сосуд, имеющий вну­ треннюю и наружную обечайки с кольцевыми ребрами (рис. 96). Полость между обечайками предназначена для воды. Обычно ко­ жухи изготовляют из листовой катаной стали. Литье неприемлемо из-за недостаточно^ вакуумной плотности отливок. Для высоко­ температурных печей во избежание коррозии желательно при­ менять в качестве конструкционного материала нержавеющую сталь. Можно применять также биметаллические материалы

137

с плакировкой из нержавеющей стали и с более дешевой осно­ вой. Толщина листов, идущих на изготовление, определяется из расчета на механическую прочность. При расчете необходимо учитывать действие как атмосферного давления, так и противо­ положно направленного избыточного давления воды в водоохлаждаемых рубашках.

В кожухе должны быть предусмотрены окна для наблюде­ ния за технологическим процессом и для замера температур пи­ рометром.

Днища и крышки камер нагрева изготовляют плоскими, эллиптическими или сферическими.

Плоские фланцы и крышки выгодны для уменьшения габаритов печи и более просты в изготовлении. Однако для обеспечения высо­ кой прочности их надо выпол­

138

Ширина пояска стенки, воспринимающего нагрузку по боль­ шей стороне / прямоугольника,

В = -~ = Щ= 16,25 см.

Площадь -сечения пояска

F2 = BS = 16,25-2 = 32,5 aw2.

Расстояние нейтральной оси хх от оси 00

Z = F f + Ff> ^ ^ . 5 + 3 2 , 5 - ^ ^ 6 9 с м _

Fi + F2 8 + 32,5 '

Q = BIP = 16,25 - 156 - 1 = 2540 кГ.

Изгибающий момент, действующий на ребро и поясок,

М = ^ ^ - _ Н ^ = 3 3 0 0 0 кГ-см.

Момент инерции сечения пояска относительно оси х2х2

Jx2 — -у,,- = •—'- J2 — — 5,55 сл*4.

Момент инерции сечения ребра относительно оси хх

Суммарный момент инерции ребра и пояска относительно оси хх

139