EA022905B1 - Способ формирования витков и виткообразователь катанки - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к прокатному производству. Способ включает непрерывную подачу катанки через проводку на вращающуюся конусообразную головку виткообразователя. Катанке придают прямолинейное движение вдоль оси вращения проводки, подают на поверхность конусообразной головки и направляют в свободное движение в воздухе для образования готового витка таким образом, что касательная к оси катанки в точке схода с конусообразной головки составляет острый угол с плоскостью, перпендикулярной оси вращения. Виткообразователь содержит виткообразующий узел, включающий конусообразную виткообразующую головку, трубчатую проводку катанки и привод вращения виткообразующего узла. Проводка расположена в полом валу привода вращения, ее продольная ось на заходном конце совпадает с осью вращения полого вала. Виткообразующий узел снабжен по меньшей мере одной направляющей катанки и прикрепленным к виткообразующей головке фланцем с отверстием для пропуска катанки. Проводка выполнена прямолинейной, ее продольная ось на выходном конце отклонена от оси вращения полого вала на расстояние, не меньшее половины внутреннего диаметра проводки.

Description

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к способам формирования витков катанки, например, из стали или цветных металлов, и устройству для его осуществления и обеспечивает получение компактного бунта из катанки диаметром до 20 мм.

Известны способы формирования бунта путем подачи катанки со скоростью до 100 м/с, формирования витков посредством виткообразователя, размещения витков на конвейере и подачи их в шахту для накопления и формирования бунта, его обвязки и опрессовки (см., например, А.А.Кугушин, Ю.А.Попов, Высокоскоростная прокатка катанки, М., Металлургия, 1982 г.).

Известно устройство для осуществления указанного способа, включающее виткообразователь, содержащий проводку, виткообразующую головку и приводной двигатель, конвейер для подачи витков катанки к шахте для их накопления и укладки в бунт и устройство для опрессовки и обвязки бунта (см. там же). Виткообразующая головка известного устройства обычно представляет собой массивный конический корпус, с которым жестко связана изогнутая в пространстве направляющая (см. также ЕР 0779115, МПК В21С 47/14, 16.06.97 г., ΌΕ 3819981, МПК В21С 47/10, 14.12.89 г.). В данных устройствах внутренний диаметр проводки (направляющей) составляет примерно 2-3% от диаметра формируемых витков, поэтому при рассогласовании скорости подачи катанки и скорости вращения проводки происходит заклинивание подаваемого материала и аварийная остановка процесса. Кроме того, катанка подается через пространственно искривленную проводку общей длиной до 4000 мм, где на протяжении всей длины проводки ей постепенно придается форма витка. То есть на протяжении всей продольной длины проводки на нее действуют усилия от пластического деформирования катанки и соответствующие им силы трения. Сопротивление движению катанки при этом значительно, что ограничивает сортамент диапазоном диаметров катанки от 4,5 до 12 мм (при высокой температуре, не ниже 850°С), намотка же термоупрочненного проката (при температуре намотки ниже 600°С) и диаметром более 7 мм становится вообще невозможной, так как катанка из-за высокого сопротивления застревает в проводке.

В патентах РФ № 2192323, пат. США № И8 6915978 В2, пат. Индии № Β-Μϋ\0643, пат. Китая № 206373, пат. Украины № 66956 (47/24, МПК В21С) не решен вопрос снижения сопротивления движению катанки внутри проводки, т.к. проводка имеет кривизну, своими стенками воздействует на катанку и искривляет ее, что повышает сопротивление движению. Кроме того, здесь не решен вопрос получения качественного первого витка катанки, т.к. динамических сил, как показывает практика, недостаточно, чтобы передний конец витка встретился с защитным кожухом под острым углом и не получил нежелательно высокой кривизны (в промышленности его кривизна оказалась в 2-3 раза большей, чем требуется).

Наиболее близко к предлагаемому техническое решение, содержащееся в патенте РФ № 2270730, МПК В21С, 02.08.2004 г. Здесь описан способ для формирования бунта катанки, включающий непрерывную подачу катанки через проводку, отклонение катанки на выходе из проводки под углом к оси вращения, формирование витков катанки переменного диаметра на криволинейной вогнутой поверхности путем изменения скорости вращения проводки и обеспечения двух степеней свободы для движения катанки под действием динамических сил и укладку полученных витков горизонтальными слоями по высоте бунта, где подачу катанки ведут со скоростью 1-300 м/с, а на выходе из проводки перед подачей на криволинейную вогнутую поверхность катанку отклоняют в пространстве таким образом, чтобы проекция оси катанки на выходе из проводки в плоскости, проведенной через ось вращения проводки и точку выхода катанки из проводки, составляла с осью вращения проводки угол 10-80°, а в плоскости, перпендикулярной оси вращения проводки, с радиусом, проведенным от оси вращения проводки к точке выхода катанки из проводки, - угол 12-60°.

В этом патенте проблема получения качественного первого витка решается приданием катанке кривизны в плоскости, перпендикулярной оси вращения, в результате передний конец витка встречался с кожухом под острым углом, что снизило ударную нагрузку на катанку вдоль ее продольной оси и позволило получать качественный первый виток. Однако, поскольку дополнительная кривизна витку придается внутри проводки, это повышает контактные нагрузки и, как следствие, сопротивление движению. Это приводит к ускоренному износу проводок, а также к частому застреванию в проводке горячей катанки диаметром более 12 мм, а для термоупрочненной катанки порог застревания понижается еще больше - до 7-9 мм. Это существенно ограничивает сортамент проволочных станов и приводит к значительным экономическим потерям.

Технический результат, который достигается настоящим изобретением - расширение сортамента формируемых на виткообразователе витков стальной катанки до круга 20 мм и более за счет снижения сопротивления ее движению, получение качественного по форме первого витка катанки, а также снижение износа деталей проводковой системы за счет снижения контактных нагрузок.

Технический результат достигается тем, что в способе формирования витков катанки, включающем непрерывную подачу катанки через проводку на вращающуюся конусообразную головку, в проводке катанке придают прямолинейное движение вдоль оси вращения проводки, затем ее подают на поверхность конусообразной головки, после чего катанку отправляют в свободное движение в воздухе для образования готового витка таким образом, что касательная к оси катанки в точке схода с конусообразной головки составляет острый угол с плоскостью, перпендикулярной оси вращения.

Технический результат достигается также тем, что виткообразователь катанки, содержащий витко- 1 022905 образующий узел, включающий конусобразную виткообразующую головку и трубчатую проводку катанки, привод вращения виткообразующего узла, при этом трубчатая проводка расположена в полом валу привода вращения, ее продольная ось на заходном конце совпадает с осью вращения полого вала, виткообразующий узел снабжен по меньшей мере одной направляющей катанки и фланцем, выполненным по меньшей мере с одним отверстием для пропуска катанки и прикрепленным к виткообразующей головке, трубчатая проводка выполнена прямолинейной, а ее продольная ось на выходном конце отклонена от оси вращения полого вала на расстояние, не меньшее половине внутреннего диаметра трубчатой проводки.

А также тем, что угол между образующей конусобразной виткообразующей головки и ее основанием меньше 90°.

А также тем, что образующая конусобразной виткообразующей головки представляет собой прямую и/или кривую линию.

А также тем, что виткообразователь снабжен хомутом, охватывающим проводку катанки и прикрепленным к виткообразующей головке.

А также тем, что виткообразователь снабжен кондуктором, прикрепленным к фланцу.

А также тем, что конусообразная виткообразующая головка выполнена из по меньшей мере двух частей.

А также тем, что направляющая(ие) катанка(и) закреплена(ы) на конусообразной виткообразующей головке.

А также тем, что направляющая(ие) катанка(и) закреплена(ы) на кондукторе.

А также тем, что направляющая(ие) катанка(и) выполнена(ы) в поперечном сечении криволинейной(ыми).

А также тем, что направляющая(ие) катанка(и) выполнена(ы) в поперечном сечении прямолинейной(ыми).

А также тем, что направляющая(ие) катанка(и) выполнена(ы) в продольном направлении прямолинейной(ыми).

А также тем, что направляющая(ие) катанка(и) выполнена(ы) в продольном направлении криволинейной(ыми).

А также тем, что внутренняя поверхность выходного конца трубчатой проводки покрыта износостойким покрытием.

А также тем, что трубчатая проводка установлена с возможностью перестановки путем поворота вокруг своей продольной оси, на шаг не менее диаметра катанки 1ι>ά.

А также тем, что виткообразователь снабжен соплами для подачи охлаждающего воздуха в полый вал и выполнен с отверстиями во фланце для отвода воздуха из полого вала.

Виткообразователь (фиг. 1) катанки содержит станину 1, на которой закреплен корпус 2. В корпусе 2 размещены привод, включающий приводной двигатель 3 и полый вал 4, установленный в корпусе 2 на подшипниках 5, и виткообразующий узел катанки (фиг. 2, 3), размещенный в полом валу 4 и включающий трубчатую проводку 6, по которой подается катанка 7, конусообразную головку 8, на которой формируются витки катанки 7, хомут 9, прикрепленный к конусообразной головке 8 и охватывающий выходной конец (из которого выходит катанка 7) проводки 6, фланец 10, закрепленный крепежными элементами 11 к полому валу 4, направляющей 12 для катанки 7 (фиг. 3). Направляющая 12 может быть выполнена в поперечном сечении криволинейной (фиг. 4, вариант 1) или прямолинейной (фиг. 4, вариант 2) и закреплена на конусообразной головке 8 (фиг. 4, вариант 1) или на кондукторе 13 (фиг. 4, вариант 2), который прикреплен к фланцу 10. (фиг. 2, 3). Направляющая 12 может быть выполнена прямолинейной в продольном направлении. Направляющая 12 может быть выполнена криволинейной в продольном направлении. Виткообразующий узел может иметь одну или более одной направляющих 12. Во фланце 10 (фиг. 5) выполнены одно или несколько отверстий 14 для выпуска катанки 7 из проводки 6.

Конусообразная головка 8 выполнена из двух частей, которые крепятся к фланцу 10 крепежными элементами 15, 16 и 17 (фиг. 6). Входной конец проводки 6 заключен в опорную деталь 18, прикрепленную к полому валу 4 (фиг. 6). Образующая конусообразной головки 8 представляет собой прямую и/или кривую линию, а угол между образующей конусобразной виткообразующей головки и ее основанием меньше 90°, предпочтительный угол 50-85° (фиг. 2). Кондуктор 13 предназначен для точного направления переднего конца катанки 7 в отверстия 14 фланца 10, к фланцу 10 может крепиться хомут 9.

Продольная ось проводки 6 совпадает с осью вращения полого вала 4 на ее заходном конце, а на выходном конце отклонена от оси вращения вала 4 как минимум на расстояние, равное или большее половины внутреннего диаметра трубчатой проводки (Н_т|||=О _внутр/2) (фиг. 7). Внутренняя поверхность выходного конца трубчатой проводки 6 покрыта износостойким покрытием 19 (фиг. 7). Трубчатая проводка 6 может переставляться, поворачиваясь вокруг своей продольной оси, на шаг не менее диаметра катанки 1ι>ύ. что позволяет продлить срок ее службы примерно в η=Ρ/ά раз, где Р - периметр окружности внутреннего отверстия проводки, ά - диаметр катанки (фиг. 8). Для охлаждения внутренней полости вала с проводкой предусмотрена продувка холодным воздухом, который нагнетается через сопла 20 и выходит из полости вала через отверстия 21 во фланце 10 (фиг. 1, 6).

- 2 022905

Для приема витков катанки имеется устройство укладки, включающее роликовый конвейер 22 с поворотной плитой 23, меняющий свой угол наклона силовым цилиндром 24. Место схода витков катанки 7 с виткообразующей головки 8 закрыто кожухом 25 (фиг. 1).

Формирование витков катанки происходит следующим образом. Двигатель 3 вращает полый вал 4, который через фланец 10 вращает конусообразную головку 8. Конусообразная головка 8 через хомут 9 передает вращение проводке 6. Вращение также передается и закрепленному к фланцу 10 кондуктору 13. В заходный конец проводки 6 подают катанку 7, которая отклоняется проводкой 6 от движения вдоль оси вращения, не искривляясь, и выпускается из проводки 6 на конусообразную головку 8, где под действием динамических сил начинает отклоняться от плоскости, в которой расположена ось проводки 6 и ось вращения, траекторию ее движения при этом для переднего конца катанки 7 задает направляющая 12, установленная в кондукторе 13 или на конусообразной головке 8 как показано на фиг. 3 и 4. После формирования витка из переднего конца катанки 7 она уже не контактирует с направляющей 12. Направляющей 12 катанка 7 подается через одно из отверстий 14 фланца 10 по конусообразной головке 8. Отклонение и искривление катанки 7 производят до схода ее с конусообразной головки 8 под острым углом δ к плоскости, перпендикулярной оси ее вращения (фиг. 10). После схода катанки с конусообразной головки 8 формирование витков завершается уже в воздухе, как это описано в прототипе. Поворотная плита 23 устройства укладки в это время находится в положении, когда ее плоскость перпендикулярна оси вращения виткообразователя и приближена к плоскости схода витков на расстояние, примерно равное радиусу витка. Первый сформированный виток ложится на поворотную плиту 23 устройства для укладки, которая с помощью привода, например силового цилиндра 24, опускается на роликовый конвейер 22 ниже уровня роликов. Таким образом, виток укладывается на конвейер 22 сразу всей плоскостью, что предотвращает деформацию его конца.

В процессе работы устройства, внутреннюю полость вала 4 с проводкой 6 охлаждают продувкой воздухом, нагнетаемым через сопла 20 и выходящим из полости вала 4 через отверстия 21 во фланце 10.

Пример осуществления способа.

Катанку диаметром 6=12 мм из стали Згпс при температуре 650°С (σΤ=570 МПа, класс А500) подавали при скорости прокатки ν=22 м/с в проводку 6, выходной конец которой отклонен от оси вращения, далее подавали на конусообразную головку 8, образующая которой представляет собой сочетание прямой и кривой линий, при этом перемещение переднего конца катанки внутри кондуктора 13 ограничивалось в направлении, совпадающем с направлением вращения, с помощью направляющей 12, направляющей 12 через отверстие 14 во фланце 10 катанка подавалась на криволинейную поверхность конуса 8, откуда сходила под острым углом к плоскости 26, перпендикулярной оси вращения 27 (фиг. 10) (угол схода зависел от изменений скорости вращения), при этом в воздухе формировали витки переменного диаметра. За счет того, что первый виток катанки 7 получал предварительную кривизну на конусообразной головке 8 и направляющей 12, его передний конец сходил с конусообразной головки 8 под острым углом к радиусу, проведенному от оси вращения к точке схода катанки, осевого удара катанки 7 о кожух 25 не происходило и первый виток формировался необходимого диаметра. Укладка переднего витка катанки 7 с помощью устройства укладки происходила сразу всей плоскостью, что обеспечивало отсутствие в нем нежелательных деформаций. За счет малой кривизны всех элементов 6, 8, 12 сопротивление движению катанки 7 было снижено в среднем в 2-3 раза, и даже термоупрочненная катанка наматывалась без застревания. Соответственно в 2-3 раза были снижены контактные нагрузки от движущейся катанки на элементы 6, 8 и 12 виткообразователя, что позволило повысить их износостойкость.

Claims (16)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ формирования витков катанки, включающий непрерывную подачи катанки через проводку на вращающуюся конусообразную головку виткообразователя, отличающийся тем, что в проводке катанке придают прямолинейное движение вдоль оси вращения проводки, затем ее подают на поверхность конусообразной головки, после чего катанку отправляют в свободное движение в воздухе для образования готового витка таким образом, что касательная к оси катанки в точке схода с конусообразной головкой составляет острый угол к плоскости, перпендикулярной оси вращения.
2. 2. Виткообразователь катанки для осуществления способа по п.1, содержащий виткообразующий узел, включающий конусообразную виткообразующую головку и трубчатую проводку катанки, привод вращения виткообразующего узла, при этом трубчатая проводка расположена в полом валу привода вращения, а ее продольная ось на заходном конце совпадает с осью вращения полого вала, отличающийся тем, что виткообразующий узел снабжен по меньшей мере одной направляющей катанки и фланцем, выполненным по меньшей мере с одним отверстием для пропуска катанки и прикрепленным к виткообразующей головке, трубчатая проводка выполнена прямолинейной, а ее продольная ось на выходном конце отклонена от оси вращения полого вала на расстояние, не меньшее половине внутреннего диаметра трубчатой проводки.
3. 3. Виткообразователь по п.2, отличающийся тем, что угол между основанием и образующей конусообразной виткообразующей головки меньше 90°.

   - 3 022905
4. 4. Виткообразователь по п.2, отличающийся тем, что образующая конусообразной виткообразующей головки представляет собой прямую и/или кривую линию.
5. 5. Виткообразователь по п.2, отличающийся тем, что он снабжен хомутом, прикрепленным к виткообразующей головке и охватывающим проводку катанки.
6. 6. Виткообразователь по п.2, отличающийся тем, что он снабжен кондуктором, прикрепленным к фланцу.
7. 7. Виткообразователь по п.2, отличающийся тем, что конусообразная виткообразующая головка выполнена по меньшей мере из двух частей.
8. 8. Виткообразователь по п.2, отличающийся тем, что направляющая(ие) катанка(и) закреплена(ы) на конусообразной виткообразующей головке.
9. 9. Виткообразователь по п.2, отличающийся тем, что направляющая(ие) катанка(и) закреплена(ы) на кондукторе.
10. 10. Виткообразователь по п.2, отличающийся тем, что направляющая(ие) катанка(и) выполнена(ы) в поперечном сечении криволинейной(ыми).
11. 11. Виткообразователь по п.2, отличающийся тем, что направляющая(ие) катанка(и) выполнена(ы) в поперечном сечении прямолинейной(ыми).
12. 12. Виткообразователь по п.2, отличающийся тем, что направляющая(ие) катанка(и) выполнена(ы) в продольном направлении прямолинейной(ыми).
13. 13. Виткообразователь по п.2, отличающийся тем, что направляющая(ие) катанка(и) выполнена(ы) в продольном направлении криволинейной(ыми).
14. 14. Виткообразователь по п.2, отличающийся тем, что внутренняя поверхность выходного конца трубчатой проводки покрыта износостойким покрытием.
15. 15. Виткообразователь по п.2, отличающийся тем, что трубчатая проводка установлена с возможностью переустановки путем поворота вокруг своей продольной оси на шаг не менее диаметра катанки й>б.
16. 16. Виткообразователь по п.2, отличающийся тем, что он снабжен соплами для подачи охлаждающего воздуха в полый вал и выполнен с отверстиями во фланце для отвода воздуха из полого вала.