> Энциклопедический словарь Гранат, страница 201 > Жаются с холоднаго копна печи и постепенно передвигаются
Жаются с холоднаго копна печи и постепенно передвигаются
Жаются с холодного копна печи и постепенно передвигаются (перекатываются) к более горячей части печи, к топке, навстречу движущимся газам, причем последние, по мере их охлаждения, встречают все более и более холодные предметы и таким образом сами могут охладиться до более низких температур, вследствие чего повышается коэфф. полезного действия печи. Для еще большого охлаждения отходящих из печи газов устра ваетсл нпо да рекуператор, состоящий из ряда труб. Внутри труб движутся горячие
О)—Ш/ „
-=£ характеризует сжатие па единицу копере -
О)
ного сечения металла и в то же время его вытяжку, причем объём прокатываемого куска остается неизменным. Кроме вытяжки в длину, имеет место и небольшое уширепие сечения.
Валки меньшого диаметра дают большее вытягивание в длину и меньшее уширение металла; наоборот, валки большого диаметра дают мсньш е вытягиваниеи большее уширепие при пропуске металла, полагая при этом, что давление и скорость па окружности валкое ь остаются в том и другом случае одинаковыми. В ручьевых валках уширение металла производит бокоиое давление, которое, с одной стороны, способствует заполнению ручья и получению достаточно острых углов профиля, с другой же стороны, может повести к защемлению металла в ручье. Выбор диа-м тра валков определяется, кроме соображений о прочности при известном давлении, также соображениями о величине уширения, а кроме того—в особенности соотношением, которое должно существовать межиу размером диаметра валков и толщиною прокатываемого куска металла. В месте соприкосновения металла с валком наблюдается радиальное давление, которое может быть разложено на 2 составляющих, горизонт; льпую и вертикальную Первая стремится оттолкнуть прокатываемый кусок от валков, вторая же возбуждает трение, вследствие чего прокатываемый кусок и двигается вперед. При уменьшении диаметра валков, для даппого расстояния между центрами валков ВВ и для данпой толщипы куска, вертикальная слагающая и, след., сила трения уменьшаются. Поэтому существует наименьший предел диаметра, при котором возбуждаемого трения оказывается еще достаточно, чтобы преодолеть силу отталкивапия и чтобы валки могли захватить кусок металла данной толщипы. Для увеличения коэффициента трепия и лучшого захватывания металла прибегают к охлаждению поверхности валков водою, к посыпанию по временам поверхности металла песком и в насечкам зубилом па поверхности валков (в черновых ручьях) бороздок. Трение на поверхности вызывает относительное передвижение частиц металла, как показано па рпс. 16. Скорость движения прокатываемого металла при входе его между валками вообще .меньше окружной скорости самых валков, так как впачале трения еще недостаточно, чтобы сообщить металлу полную скорость, и потому здесь имеет место отчасти скольжение. Происходящее вытяиивапие металла увеличивает скорость движения прокатываемого куска, и таким образом при выходе металла из валков его скорость оказывается больше скорости валков па окружности. 1 явление металла на валок обратпо пропорционально величине поверхности соприкосновения и величине напряжения материала; последнее не зависит от деформации и, оставаясь постоянным во время пропуска металла, равпо так называемому „давлепию истечения“ данного металла при данной температуре прокатки. Полная работа прокатки слагается из работы деформации и работы вредных сопротивлений. Работа деформации, которую можно определить по формуле: L~P.v, где Р есть полное давление, а в—скорость на окружности валков, определяется также из опыта; в завпсгмости от температуры прокатки, объём металла (железа), подвергающийся перемещению при прокатке в обыкновенных черповых калибрах, сильпо изменяется, а именпо: на 1 килограммометр работы этот объём составляет от 90 куб. ст. при 1300°0 до 20 куб. ст. при 950°С. Работа вредных сопротивлений выражается: 1) в трении шипов прокатных валков в опорах и в трении всех частей прокатного устройства и 2) в тре-пии металла в ручьях. Первое зависит от размеров, системы и выполнения прокатного стана; второе зависит от свойств металла и формы ручьев, следовательно, от так называемым калибрирования валков для получения из болвапки или заготовки (вчерне прокатанного квадрата) определенного профиля в сечения.
Прокатный стан изобретен в 1784 г. англичанином Кортом совместно со способом пудлингования. Общая с ема устройства изображена па рисунок 17.
Стан может состоять из одной или нескольких клетей, или ставов; каждый из ставовь состоит из станин СО, в которых помещены опо[ы, или так над. „подушки“, для шеек валков ВВ (ли топро-катные валки) и АА (ручьевые валки). Каждия 2 Панины соединены вверху и внизу болтами. Станины прикреплены болтами к общей фундаментной плите, которая, в свою очередь, прпкреплепа длинными болтами к массивному фундаменту (dhc. 18). Валки двух соседних пар станин соединяются между собою, а также и с приводящими их в согласное движепио шестернями с помощью муфт и сере-дыиифй; и и достаточной длине середы шей и достато чной свободе в муфтах валки получают возможность перемещений в вертикальном направлении без изменения положения соседшх частей в частей, передающих им вращательное движение. Вертикальное перемещо-и ио герхннх валков, позволяющее изменять расстояние между совместно работающими валками и, след., толщину прокатыв. листа или полосы, достигается с помощью нажимных винтов у Сталин, причем эти винты нижним конном упираются в верхнюю подушку верхнего валка, а верхним концом при посредстве зубчатой передачи соединяются с ручным, гидравлическим или электрическим приводом для их вращения. В случае листопрокатных валков последние обыкновенно подвешены на особом приспэсобиении, уравновешивающем их вес, так что вальцы всегда прижаты снизу к Нажимным валкам; при этим уничтожаются зазоры и удары при пропуске листа. В случае сортовых валков, требующих особо точной и неизменной для дапного сорта установки, последняя достигается установочными винтами и клиньями разных конструкций (примеры рисунок 19).
Одпа из шестерен (обыкновенно нижняя, а при трев-валпковом стане часто средняя) соединяется с валом двигателя: парового, гидравлического, газового, нефтяного или электрического.
Системы прокатных станов. Станы можно разделять: 1) по числу валков в од-
Рисунок 19.
вом ставе и взаимному их расположению; 2) по нзпа-чеипо для прокатки определенного продукта; 3) по способу приведения в движение; 4) по системе расположения ставов и общему направлению движения материала при прокатке. 1) ИИо числу валков в одном стапе станы быва ют дуо, или двухвалковые (смотрите рнс. 17), трио, или трех-валковые (рисунок 20 и 21), наконс л>, двойные дуо, или
четырехвалковые (рнс. 22). В случае, когда, кроме горизонтальных валков, имеем также и вертикальные, получаем систему „универсального стана“ (рнс. 23). Выгоды стана трио по сравнению с дуо, при постоянном направлении вращения валков, заключаются въбольшей пи оизводигельпости и экономичности, вследствие сокращения времени прокатки и возможности увеличения размеров болвашн, так как при прокатке, в стане трио работа идет в обе стороны непрерывно, и тем избегается обратная передача материала через верхний валок „в холостую““, что неизбежно при станах дуо с постоянным направлением вращения. Выгоды двойного дуо—в удобствах точной устаповки валков для получения точного размера полосы, что является более затруд
нительным при стане трио. Тип „универсального прокатного стана“ дает возможность обжатия полосы при ея пропуске в двух взаимно пер-пендикулярн. направлениях, причем оси валъцев могут устанавливаться па различ
ном расстоянии друг относительно друга; применяется как для широкополосного, так и дия фасоннаю железа крупных профилей.
2. Породу и назначению продукта различают станы: листопрокатные, бронфпрокатике; блюминги, ожимпые или заготовочные (для прокатки черново. о квадрата ила заготовки, кот рая затем идет в дальнейшую и ре-
кику па сорта или листы); сортовые, в том числе крупно-,средяе-и мелко-сортные; проволочпые; наконец, смепиальпые, служащие для прокатки рельсов, балок, бандажей, труб, барабанов. Проволочные станы отличаются от прочих многими особенностями конструкции и расположения (рисунок 24), как, например: а) расположением в несколько рядов отдельных линий ставов, причем каждая линия и >лучлет свою скорость вращения, соответствующую своему диаметру валков, так что скорость прохождения металла через валки по мере увеличения длины все повышается; б) способом передачи проволоки в следующий ручей или соседнюю клеть: передний конец проволоки по выходе из ручья тотчас загибается, с поворачиванием сечения полосы на 90, и вводится через направляющий люпет в следующий ручей. При эгом образуется петля (рисунок 24). Последняя дает запас длины и обеспечивает от нарушения правильного хода работы при случайном скольжении и задержке в том или ином ручье. Необходимою принадлежностью явли стся мотовило, автоматически наматывающее выходящую из последнего ручья проволоку в моток. Таких мотовил при стаие устраивается обыкновенно по нескольку штук.
3) По способу приведения в движепие станы могут быть разделены: па станы с постоянным направлением вращения и с переменным направлением. Первые приводятся в движение двигателями всех родов в соединении с маховиками; причем, благодаря маховику, можно применять двигатели мепьшей мощности; вторые жо или приводятся в движение двигателями реверсивного типа, или, в случае двигателей постоянного направления вращения, снабжаются специальными приспособлениями дли реверсирования стана.
4) Но системе расположения обычно прокатные ставы располагаются в одну линию, и передача металла из ручья в ручей, как и из става в став происходит в направлении, поперечном по отношению к длине прокатываемой полосы. Напротив, располагая отдельные ставы параллельно один га другим (по системе Бедсона), получаем так называемую систему непрерывной прокатки По указанной системе строятся ирово-лочпо-прокатиыс станы для очень большой производительности (например, для изготовления лепт, служащих для связывания хлопковых кип). Часто строятся проволочно-прокатные станы в комбинации непрерывной и обыкновенной системы; в таком виде строятся станы иногда и для балок и прочие сортов.
Ручьи, или калибры. При прокатке сортового металла (квадратп., кругл., угловое и тому подобное. Ж.) вальцы снабжаются проточками, или ручьями, которые и сообщают нужиую форму поперечпого сечопиа полосе, пропускаемой через ручей, или калибр.
Калибрировапиемь валков называется проектирование профилей отдельных ручьев, или калибров, для постепенного перехода от размеров первоначального сечения болванки к окончательному „горячему“ профилю, по остывании которого должпо получить ся заданное сечение продукта (рисунок 25).
менее тяжелой болванки иди полосы при передачи ея: от печи к стану, от нижней нары валков, в стаие трио,— к верхней, из одного ручья в другой, или из одной клети в другую, часто с поворотомь полосы на определенный угол, а также для подачи готовой выкатаппой полосы к орудиям дл и разрезки, правки, для погрузки готовых полос и обрезков на тележки или вагоны и тому подобное. В зависимости от размеров сечения и веса болванок, заготовок и полос, а также от типа стана: дуо или трио, реверсивного или с постоянным направлением,—применяются: самокаты, или рольные пути (ролыаипи), часто в соединении с подъемным столом (рисунок 21), подъемные подвеспия приспособления, иди так называемым „крышевые подъемы“ (Dachwippe) (рисунок 26),
Число проходовь, или для профильного железа— число ручьев, определяется в зависимости от полной степени вытяжки металла, которая равняется отношению начального сечения к конечному. При проектировании ручьем надлежит руководствоваться степенью вытяжки, соображаясь с црочными размерами валков и степенью остывания металла в данном ручье и стремясь получить возможно равномерное давление в отдельных частях сечения, а также принимать во внимание ушиоениф металла. О давлении в ручьях при прокатке имеется богатый шлТ’иый материал изложена ли в брошюре Риррв, „Versuche z.Ermittl ungder Betrebskraftan Walzwerk«n“.
Вспомогательные устройства при про-катк е служат для перемещения прокатываемой более илиподъемные столы разных систем сь приспособлениями для поперечного передвижения (шлвппери) или переворачивания болванки при направлении ея в ручей {кантовальные приборы (рисунок 27 и27а). Управление этими при способлениями, или так называемыми манипуляторами, действующими от особых двигателей, производится с особой площадки и сосредоточено в руках о обагс машиниста.
Дополнительные отделочные операции. Эти операции состоять в придании прокатанному материалу окончательной формы или размера обработкой в хоюдпом или полу холодцом виде (Adjustage) Таковы: а) для прокатапной проволоки—очистка ея от окалины, путем погружепия мотков проволоки вираствор серной кислоты, последующая промывка в известковом молоке, „волочение“, то есть протаскивание через рчд отверстий (все меньшого и меньшого размера) в закаленных стальных досках, затем отжиг; б) для рельсовл — их правка в горячем и холодном виде, просверливание отверстий и фрезеровка концов; в) для всех фасонных профилей — привка в холодпом виде, обрезка заусопцев; г) для листов— обрезка, отжиг, правка.
Специальные виды про- /| катки. Сюда относятся: а прокатка
И“Т~Т бандажей и всяких колец, под уча-уиУ емыхънз литых, затем прокованных болванок с пробитым в середине отверстием. Способ фабрикации и ход нооледовательпых опе-AJ Г раций указан схематично на рисуи-кахь 28 (операции проковки и пробивки отверстия) и 29 (прокатка); б) прокатка дисковых колес; в) прокатка труб
Рисунок 28.
продольным свароч-изсварныхным швом, приготовляемых полос, нарезаппых из листов; после обстружки кромок,о скашиванием их на определенный угол, полосы свертываются в трубку, проходят через сварочную печь и за ем прокатываются ми жду вальцами прокатного стаи-
Рисунок 29.
кз на так наз „оправке“ (рисунок 30); г) прокатка труб без шва по способу Маипе.смапа: цельная (или предварительно пробитая вдоль оси) болванка пропускается между двумя коническими вальц ими, оси которых слегка наклонены отпооит. друг д уга и лежат в параллельных плоскостях; происходящее па поверхности полосы скручивание и вытягивание, вызываемое тангенциальными силами трения конусов, заставляет внешний слой полосы
Рн 30.
Рпс. ЗТ.
как быедпигать ся по винтовой линии и выходить из конусов в виде трубы (рисунок 31). Затем полученный короткий то лстостенп ЬИЙ кусокътрубы припускается между специальный и вальцами с эксцентричной выточкой, и в результате такой прокатки (Pilgerwalzwerk) толчками на оправке получается длинная тонкостЬппая труба высоких качеств (рис.32);д) прокатка цельпо тянутых труб, при два рительпо полученпых но способу Ehrhardt’a. Получение труб по указанному способу со
стоит в том, что в изложницу, или матрицу, М цилиндрической формы вставляется нагретая болванка В (рис.
33), имеющая форму правильной призмы, виисапной внутри изложницы. После проштам-повкн болва нки под прессом, последняя получает форму толстостенного круглого се-чен я стакана, который затем и протаскивается посредством гидравлического пресса через ряд колец-калибров. Полученная таким образом цельнотянутая труба может быть затем прокатана в ручьевом стане па оправке; е) прокатка цельнотянутых барабанов требует предварительного получения по способу Ehrhardta цельнотянутых стаканов, которые затем, после нагре-ва в специальных вертикальных печах, раскатываются в двухвалковом стане с выдвижным верхним валом;; ж) изь устройств для прокатки волнистых (гофрированных) труб можно
1 указать па станы
А. Бахмейера и Г. Каммерчха. Особенность стана Бах-1 менера состоит в ! применении своеоб- разного устройства, валков, составля j емых из набора колец. Способ Каммериха состоит в том, что гладкие железные листы пропускаются через систему стольких пар валцев, расположенных друг за другод, сколько на данном листе должно быть волн.
Ковка. В то время, как прокатные станы дают возможность лишь вытягивать металл и получать фго или в виде листов, или в виде полос ПО стоя н-п а го сечения, орудия ковки—молота и прессы—дают возможность получать металл в различ иых формах непостоянного сечения. Крупнейшия изделия из стали и железа получаются путем проковки литых болванок с помощью паровых молотов и гидравлических прессов. II роизводство крупных артиллерийских орудий, главных деталей
) Способ этот, практикуемый заводом Reisholz близ Дюссельдорфа, описан в ст. Н. Чарновекого, в Бюлл. Полит. О-ва. J909 г. № $.
Рисунок зз.
судовых машин, отчасти бропевы.х плит (из которых большинство все жо изготовляется прокаткой) и т. и. поковок требует ковочных орудий большой мощности. Из Вт их орудий молота оказываются, говоря вообще, самыми старыми и в настоящее время в качестве орудий для крупных поковок вытесняются из употребления прессами, сохраняя свое значение для обработки изделий но преимуществу средней и малой величины.
Паровой молот в его основпой идее был намечен еще Дж. Уаттом в 1784 г, по окончательно пригодный для практических целей паровой молот был построен Несмитом в 1837 г. (для французского завода в Кр-зо). В основных чертах конструкция парового молота, представленная на рнс. 34, состоит из следу
ющих частей: двух станин, соединенных сверху паровым цилиндром G; внутри цилиндра ходит поршень Е, к штоку которого F прикреплспа тяжелая баба D с прикрепленным .внизу бойком. Пар, входя в нижнюю часть цилиндра, поднимает поршень и вместе с ним бабу па некоторую высоту, причем, кроме давления впуска, пар может на определенной части хода поршня работать также и расширением; при открытии клапана пар выходит из-под поршня, и последний надает вместе с бабой под действием тяжести, приобретая живую силу, которая и превращается в работу деформации при ударе с большим или меньшим коэффнц ентом полезного действия. Обрабатываемый предмет А лежит па наковалыиЬ В, положенной на стул С, составляющий уже часть фундамента; стул опирается непосредственно на фундамент, не связанный с фундаментом станины мол та. В конструкции Несмита стаиишы служить также и направляющими д ия бабы. В этом отношении и в другихь деталях последующими строителями вводились измепепия в целях устранения недостатков конструкции Несмита, а также вьцелях лучшого приспособления молота для какой-либо определенной работы. Из всех изменений наиболее существенным было введение впуска пара также и поверх поршня (молот двойного, в отличие от простого действия), чем достигается увеличение скорости движения падающих частей. Сила удара молита зависит от совокупной массы падающих частей иконечной скорости падения, по формуле=—>
Однакобыло бы ошибочно думать, что для достижения определенного действия молрта—все равпо, будет ли вес велик, а конечная скорость мала, или наоборот,— Мв“ X
лишь бы величина —— имела ту же величипу: па самомделе вес и масса молота должны находиться в соответствии с размерами проковываемого предмета и его твердостью, точнее —соответствующим давлением истечения даппого материала. Для того, чтобы действие молота нф ограничивалось поверхностным слоем, но распространялось глубоко в металл и тем выполняло одну из важнейших задач мехаиическон обработки д ивле-иием—не только деформировать металл, но и изменять его структуру, сообщая ему по всему сечению вместо крунпо-кристалличесрого — мелко-зернистое строение, - -для этого молот должен обладать достаточно большой массой падающих частей, от которой и-ависит время удара, а следовательно, и глубипа распространения дей-
t и/m,
ствия удара,—из пропорции: —=у — (т. е., время уд и-t, ш,
ра пропорционально корпю из массы ударяющагося тела). С другой стороны, большая масса молота требует для надлежащого использования живой силы удара большой массы и, следовательно, большой стоимости ф у н- М
дамента, по соотношению: т)=——» где г,—коэффь-
М ш
циент пол. действия удара, М — масса фундамента, и ии стула, ш—масса падающих частей молота; при этомь. М
в хороших коиструкциях молота отношение — по
m
должно быть меньше 10, что даст т,=0,9. Сравнивая размеры и стоимость молота и пресса, способных произвести одну и ту же работу деформации, мы в случае больших поковок получаем все преимущества на стороне пресса. Притом же как в отношении экс илоа-тациоппых расходов (расход па пар и число нагревов проковыв. предмета), так и в отношения производительности в единицу времени все выгоды оказываются также па стороне пресса, действие которого к тому же не сопровождается такими сотрясениями, как у молота. Падающая часть наибольшого из существующих паровых молотов (завода Bethlehem, Ра) весит 125 толп. Соответствующий ему но силе и заменяющий его гидравлический пресс развивает давление до 14000 т. и приводится в действие водою под давлением в 7000 фунт. па кв. дюйм, причем насосы затрачивают до 16и0 лошадиных сил. ЧЬм больше производимая работа проковки, тем больше разница в утилизации работы при употреблении молота или пресса сказывается в пользу пресса.
Прессы. Для получения того огромного давления, которое требуется для проковки крупных болванок в 30—60 и более т., пригодпы лишь прессы гидравлические; прессы же с непосредственным механическим приводом могут применяться лишь для легких работ. Общее устройство гидравлических прессов всех типов заключается в следующем: необходимая часть всех гидр. прессов—собст епно пресс—состоит обыкновенно из двух стальпых (литой стали) траверз (поперечин), которые соединены между собою посредством вертикальных колонн из проковапной стали, в числе от 2-хь до 6 колонн. Нижняя траверза песет на себе обыкновенно иаковалыпо; в верхней
Рпс. 35.
траверзе движется в вертикальном направлении боек, соединенный с одним или несколькими гидравл. поршнями, причем колонны служат обыкновенно направляющими для третьей, подвижной, траверзы. По способу получения гидравлического давления ыожпо различать пресса: а) чисто-гидравлические и б) паро-гидравлические.
а) Чисто-гидравлические пресса требуют особого устройства для получения боды, находящейся под определенным высоким давлением. Эго устройство может заключаться в постоянно действующих насосах высокого давления или же в так называемых аккумуляторах (смотрите аккумулятор, I, 585), представляющих собою цилиндр, в котором подкачиваемая вода или другая жидкость находится под постоянным давлением, осуществляемым при помощи подвешенного груза.
б) Паро-гидравлические пресса имеют непосредственно с ними соединенное устройство для получения высокого гидравлического давления. Эго устройство, называемое мулыпипликипиором, состоит из нарового цилиндра большого диаметра, порши нь которого соеди-вепь cl длинным штоком; этот шток, продолженныйвверх или вниз, вступает в гидравлический цилиндр малого диаметра и служит для получения в этом цилиндре гидравлич. давления. Величина этого давления будет, очевидно, определяться из соотношения площадей поршней парового и гидравлического цилиндра и будет во столько раз больше парового давления, во сколько раз площадь плопжера гидравлич. цилиндра меньше площади поршня парового цилиндра. Далее, полученное высокое давление передается большому рабочему поршню, или плонжеру, собственно-гидравлического пресса, который и выполняет работу при помощи рабочого плопжера, соединенного с бойком. Примером такого устройства может служить парогидравлический пресс завода Папиеи & Lueg в Дюссельдорфе, в котором паровой мультипликатор помещен па верху гидр. пресса (рисун. 35). Здесь А — паровой цилиндр, С—его скалка, D — большой раб. цилиндр, Н — подвижная поперечина, F — подъемные цилиндры, служащие для подъема подвижной части пресса перед новым нажатием (цилиндры эти устраиваются паровые или гидравлические). Сила пресса для данной поковки определяется размером обрабатываемой детали, свойствами материала и стеиювыо его нагре-ва. По оиыамь Далена, ли roe железо средней твердости представляет следующия величины сопротивления смятью на 1 кв. ы/м. при различных степенях вагрева, след, при различных величинах давления истечения: (в кгр па кв. миллиметров.):
прессъдолжень деформировать.
В то время, как для чисто-гидравлических пресс, в рабочее давление обыкновенно не превышает 200 атмосфер, давление в рабочих цилиндрах паро-гидравлических прессов доходит до 400—500 атмосфер, и|и чем эти пресса могут выполняться для полного давления до 10 мил-
|
При нагревании до |
светло Желтого. |
темно Желтого. |
красн. |
темпокраса. |
бурого. |
почтичерпого. | |||||||
|
Сопротивление=р на 1 кв. м м. |
5.5 |
6,4 |
6,8 |
16 |
17,5 |
22,3 | |||||||