Файл: Вакуумные прокатные станы..pdf

Скачать файл (38,42Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 173

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

колпаковыми и др. В качестве непрерывных вакуумных печей применяются толкательные, тоннельные, с шагающим подом и протяжные.

По максимальной рабочей температуре вакуумные печи сопро тивления подразделяют на низкотемпературные и высокотемпе ратурные. Условной границей этого подразделения является тем пература 1100—1200° С. Превышение указанных температур при водит к существенным изменениям печей, в частности, футеровки, нагревательных элементов и других деталей.

По величине создаваемого в них вакуума электропечи сопро тивления можно подразделить на низковакуумные, средневакуум-

ные,	высоковакуумные и сверхвысоковакуумные.
К	вакуумным электропечам следует отнести также электро

печи, рассчитанные на работу с инертными газами. В этих печах бывает вполне достаточным создание вакуума в несколько десятых долей миллиметра ртутного столба. Эти печи конструктивно мало отличаются от вакуумных электропечей, поскольку их кожухи должны быть надежно герметизированы и рассчитаны на механи ческие нагрузки, создаваемые атмосферным давлением. Принцип

их разделения на низко-			и высокотемпературные			такой же,	как
и	обычных	газонаполненных		печей.
	В случае	применения	периодических печей как низко-,				так
и	высокотемпературных		для	выгрузки	требуется	предварительно
заполнять печи воздухом или инертным					газом. Это возможно лишь

внизкотемпературных печах, так как в высокотемпературных пе чах применяются легкоокисляющиеся на воздухе детали. Поэтому

впоследнем случае печь снабжается форвакуумной камерой, где заготовка перед выдачей в атмосферу шлюзуется, а герметичность рабочего пространства печи сохраняется. Однако применение форвакуумных камер требует значительного времени на выгрузку заготовки, что приводит к ее остыванию. Поэтому печи для нагрева под обработку давлением должны обладать возмож ностью быстрой выдачи нагретой заготовки в рабочую клеть стана. С этой целью печь встраивается в стан или снабжается механиз

мами,	разрешающими быструю транспортировку заготовки от
печи к	стану.

При выборе конструкции печи необходимо учитывать сорта мент прокатываемого металла. Так, например, станы, предназна ченные для производства биметаллоЕ, необходимо оборудовать низ котемпературной и высокотемпературной печами. Если стан пред назначен для получения изделий из тугоплавких металлов, то его необходимо оборудовать только высокотемпературными печами.

Нагревательные элементы вакуумных печей сопротивления

делятся	на три	группы: низкотемпературные, высокотемператур
ные металлические и высокотемпературные графитовые.
Низкотемпературные нагреватели выполняют из хромони-
келевых	и хромоалюминиевых сплавов и используют при темпера
туре не	выше	1200° С. Это — нихром Х20Н80 и хромонике-
132

левые	сплавы ЭИ595 и ЭИ626. Конструктивно они выполняются
в виде	спиралей или зигзагов.

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

пература соответственно 2300		и 1700° С). Если в	нагревателях
первой группы применятся проволока диаметром			2—2,5 мм, то
здесь	5—6 мм.
3.	Нагреватели из тонкого	металлического листа. В качестве

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


ходимо во время		пауз сбрасывать рабочую температуру печи.
	Индукционные	вакуумные электропечи
	В качестве нагревательных средств в промышленности			широко
применяют индукционные вакуумные печи [47]. Несмотря				на то,
что	эти печи по сравнению с вакуумными печами сопротивления
нуждаются в более дорогом			и сложном оборудовании, занимают
большие производственные			площади и к. п. д. этих печей ниже,
чем	печей электросопротивления, использование их для			многих

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


садка нагревается и от нагревателя, и за					счет протекания					индук
				тируемого			в	садке элект
				рического			тока.
					В промышленности при
				меняются				индукционные
				вакуумные				печи		прямого
				и	косвенного				действия.
				В герметичном					кожухе пе
				чей		прямого		действия же
Рис. 94.	Два	варианта	навивки индуктора:	стко		закреплен			индуктор.
а	— с п и р а л ь н а я ; б		— с п е р е х о д о м	Индукционные						нагрева
				тельные			печи		косвенного
действия аналогичны печам прямого действия,							с той		лишь раз
ницей,	что	между	теплоизоляцией	и	садкой		устанавливается

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

нагрева (вольфрам, графит	и т. д.).
В вакуумных индукционных печах индуктор является основ
ным узлом, в значительной	мере обеспечивающим работоспособ

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

трубы	получается	большим, то	индуктор	можно изготовить
в виде	нескольких	параллельных	катушек	с навивкой, обеспе

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

легкоокисляющиеся			заготовки	нагре
вают в вакууме, а			прокатку		ведут
в	открытом	стане	на воздухе		или
с	обдувкой	аргоном.

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

Вакуумные

камеры

Назначение

вакуумных

камер —

герметизировать

рабочее

простран

ство

для проведения

основных

опе

раций

процесса

горячей

пластиче

ской

деформации

вакууме

в инертных средах (нагрев металла,

прокатка

охлаждение),

а также

вспомогательных

(загрузка образцов,

их

транспортировка

выгрузка).

Вакуумные

камеры

прокатных

станов

по

назначению

можно клас

Рис. 95. Электропечь СКБ-5126

сифицировать

следующим

образом:

для нагрева заготовок под обра

камера

загрузки

(форвакуумная

ка

ботку

давлением:

мера),

камера

нагрева,

рабочая

ка

/ —

с м о т р о в о е

о к н о ;

—

отверстие

мера,

камера

выгрузки.

д л я

н а п у с к а газа; 3

— п о д в о д

тока

и воды

к и н д у к т о р у ;

— и н д у к

Камера

загрузки

(форкамера)

тор;

— к в а р ц е в а я

т р у б а ;

6 —

предназначена для загрузки и на

н а г р е в а т е л ь н а я

камера; 7

— э к р а н ;

8 — м е х а н и з м

з а г р у з к и

в ы г р у з к и

копления

металла перед

прокаткой.

По конструктивному исполнению различают два типа

камер

загрузки: в

виде

цельнотянутой

трубы (см. рис.

53)

или

прямо

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

135

С целью обеспечения непрерывности процесса прокатки форкамера имеет кассету, предназначенную для накопления загото вок, которые посредством толкателя или другого механизма для перемещения последовательно задаются в нагревательное устройство стана.

В крупных вакуумных станах иногда выполняют кассету в виде этажерки.

Посредством фланцевого соединения с прокладкой из вакуум ной резины форкамера крепится к патрубку камеры нагреватель ной печи. Для загрузки заготовок без нарушения вакуума в рабо чем пространстве стана форкамера отсекается от камеры нагрева тельной печи затвором. Для загрузки заготовок в кассету с проти воположной стороны у форкамеры имеется вакуумно-уплотнен- ный фланец на откидных болтах, что позволяет сравнительно быстро разгерметизировать или герметизировать камеру загрузки. Для визуального наблюдения камера загрузки оборудована смотровыми окнами.

В качестве примера приведем расчет подъема и опускания этажерки для стана 400 конструкции ВИЛС (см. рис. 71).

Пример 1. Рассчитатьмеханизм подъема и опускания эта жерки при следующих исходных данных.

Вес заготовки G = 250 кГ. Количество заготовок, загружаемых

в этажерку, п = 4 шт. Общий вес заготовок Р = 1000 кГ.							Общая
нагрузка на винтовую пару				(диаметр	винта	5,6 см, шаг	резьбы
8 см) с учетом веса подъемных частей Робщ = 1500 кГ.
Крутящий		момент,	передаваемый		одним	винтом,
		. M e = ^		i g ( ß + p'),
где Рв — нагрузка на			один	винт;
dip — средний диаметр				винта;
Р -	угол	подъема	резьбы;
Р ' -	приведенный		угол	трения;
	P = a r c t		^ = a r c t g T T 4 W = = 2 O 4 0 ' ;