ПЕЧНАЯ МОТАЛКА С ЛЕНТОМОТАЛЬНЫМ УСТРОЙСТВОМ
FURNACE COILER WITH STRIP WINDER

Изобретение относится к печной моталке с лентомотальным устройством. Лентомотальное устройство содержит намоточный вал, опирающийся на намоточный вал намоточный барабан и, по меньшей мере, один бугельный зажим. Намоточный вал проходит ограничивающую внутреннее пространство печной моталки стенку печи и опирается с возможностью вращения вне печной моталки на упорные подшипники. Намоточный барабан и, по меньшей мере, один бугельный зажим позиционированы относительно друг друга с помощью соединительного элемента, и между намоточным барабаном и, по меньшей мере, одним бугельным зажимом установлен зазор для приема головной части ленты.
Лентомотальные устройства этого вида применяются предпочтительно в соединении с прокатными станами Стекеля для намотки, промежуточного хранения и смотки горячекатаного ленточного материала между следующими друг за другом прокатными проходами.
Барабаны Стекеля имеют обычно полое цилиндрическое тело барабана с продольной прорезью, которая согласована с максимальной шириной горячекатаной ленты. Цилиндрическое тело барабана образует своей боковой поверхностью намоточную поверхность для первого витка ленты, а продольная прорезь - входное отверстие для головной части горячей ленты. Прорезь задает открытое поперечное сечение тела барабана, которое по сравнению с закрытым поперечным сечением имеет сильно уменьшенный полярный момент сопротивления. Это ослабление тела барабана приводит в ходе применения барабана к уплощению его круговой геометрии, изменяет геометрию прорези и вызывает при намотке дополнительные колебания натяжения ленты, которые отрицательно сказываются на стабильности процесса намотки. Кроме того, на обоих концах прорези в боковой поверхности барабана возникают высокие местные напряжения. Эти напряжения, склонность к деформации и влияние высокой рабочей температуры сильно сокращают срок службы барабана Стекеля, так что уже после производства примерно 500 тысяч тонн горячекатаной ленты необходимо заменять барабан.
Из DE-A 909577, DE 2110317 A1 и GB-A 693397 уже известны печные моталки с лентомотальным устройством указанного в начале вида. Намоточный барабан содержит среднюю часть, которая надвинута на намоточный вал, и два установленных с возможностью опрокидывания в боковых экранах барабанных сегмента. Средняя часть и каждый из барабанных сегментов образует клиновидное приемное отверстие для входящей головной части горячекатаной ленты. Непосредственно после вхождения горячекатаной ленты начинает вращаться намоточный барабан и наматывает горячекатаную ленту. Ни один из этих известных вариантов выполнения не обеспечивает возможность отдельной установки ширины зазора в зависимости от толщины входящей горячекатаной ленты, а также заданного зажимания горячекатаной ленты.
Состоящая из нескольких частей конструкция намоточного барабана с использованием осевого пружинного натяжения, как известно из лентомотального устройства согласно DE 2110317 A1, требует сложной системы кулачков, которые, исходя из фиксированных бугельных элементов, входят в выемки отдельных элементов намоточного барабана и действуют в качестве поводка, но одновременно также, по меньшей мере, частично в качестве упоров для входящей горячекатаной ленты. Уже в DE 2110317 A1 указывается высокая чувствительность к износу этих кулачков и элементов намоточного барабана, которые должны быть снабжены особенно твердыми и износостойкими покрытиями. Такие конструкции нельзя экономично применять при температурных нагрузках от 800 до 1000°С.
Поэтому задачей данного изобретения является устранение недостатков известного уровня техники и создание печной моталки с лентомотальным устройством, в которой значительно увеличен срок службы намоточного барабана за счет конструктивных мер. Кроме того, должно обеспечиваться регулирование в зависимости от толщины ленты входного зазора для горячекатаной ленты, и максимально минимизированы колебания натяжения ленты.
Эта задача решена исходя из устройства указанного в начале вида тем, что намоточный барабан выполнен в виде закрытого тела, а определяющий радиальное положение бугельного зажима относительно намоточного барабана соединительный элемент выполнен в виде регулировочного устройства для задания определенной ширины зазора между намоточным барабаном и бугельным зажимом и для зажимания входящей в зазор головной части ленты. Выполнение намоточного барабана в виде закрытого, закрепленного на намоточном валу полого тела, в частности без продольной прорези в боковой поверхности барабана и без другого разделения и сегментирования боковой поверхности барабана, весьма существенно увеличивает срок службы намоточного барабана.
Для предохранения, в частности, подвижных частей регулировочного устройства от высоких тепловых нагрузок согласно другому предпочтительному варианту выполнения предлагается, что намоточный вал и бугельный зажим проходят через ограничивающую внутреннее пространство печной моталки стенку печи, и регулировочное устройство расположено вне внутреннего пространства печной моталки. Регулировочное устройство расположено предпочтительно без возможности проворачивания на намоточном валу, а бугельный зажим установлен на регулировочном устройстве с возможностью относительного перемещения по отношению к намоточному валу.
Для минимизации тепловых потерь в зоне прохода намоточного вала и вращающегося с эксцентриситетом относительно оси вращения намоточного вала бугельного зажима через стенку печи целесообразно выполнять стенку печи в зоне прохода намоточного вала и бугельного зажима в виде вращающейся вместе с намоточным валом шайбы. Максимально герметичный переход от вращающейся шайбы к неподвижной стенке печи осуществляется с помощью уплотнения из жаростойкого уплотнительного материала, предпочтительно уплотнения, аналогичного жаростойкому сильфону.
Регулировочное устройство согласно первому возможному варианту выполнения целесообразно содержит несущую раму, которая закреплена без возможности проворачивания на намоточном валу и которая снабжена направляющими, по которым направляется несущая бугельный зажим кулиса с помощью контрнаправляющих. Направляющие и контрнаправляющие выполнены так, что они обеспечивают возможность относительного перемещения, изменяющего ширину зазора между бугельным зажимом и намоточным барабаном. При этом направляющие на несущей раме и контрнаправляющие на кулисе ориентированы радиально к оси вращения намоточного вала.
Возможно также опосредованное крепление несущей рамы на намоточном валу посредством крепления несущей рамы на вращающейся вместе с намоточным валом шайбе стенки печи или непосредственной интеграции во вращающуюся шайбу стенки печи.
Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения регулировочное устройство содержит установочную раму с направляющими и подвижную относительно нее несущую бугельный зажим кулису с контрнаправляющими, при этом установочная рама опирается с возможностью сдвига на стационарный несущий каркас, и на установочную раму воздействует исполнительный элемент, предпочтительно гидравлический цилиндр, который, в свою очередь, опирается на стационарный опорный каркас.
С помощью простых средств осуществляется без зажима передача создаваемого исполнительным элементом перестановочного усилия, соответственно, перестановочного движения в радиально действующую зажимную силу или усилие, соответственно, движение перестановки бугельного зажима за счет опоры с возможностью относительного перемещения установочной рамы на стационарную опорную конструкцию параллельно оси вращения намоточного вала и воздействия исполнительного элемента, а также ориентации направляющих на установочной раме и контрнаправляющих на кулисе под углом к оси вращения намоточного вала.
Согласно другому возможному варианту выполнения изобретения регулировочное устройство содержит соединенную без возможности проворачивания с намоточным валом несущую раму, при этом несущей раме соответствует ориентированная параллельно оси вращения намоточного вала поворотная ось, и на этой поворотной оси расположен с возможностью поворота поворотный механизм, который на одном своем протяжении соединен с бугельным зажимом, а на другом своем протяжении с исполнительным элементом, который опирается на несущую раму.
Когда поворотный механизм образован двухплечевым рычагом, то при регулировании зазора для головной части горячекатаной ленты происходит поворотное движение бугельного зажима относительно намоточного вала на небольшой угол, который вызывает небольшое, но не несущественное образование клина зазора.
Когда поворотный механизм содержит систему параллельных рычагов для присоединения бугельного зажима, то происходит установка зазора с постоянной шириной для приема головной части ленты посредством параллельного смещения бугельного зажима относительно намоточного вала.
Регулировочное устройство содержит предпочтительно образованный гидравлическим цилиндром исполнительный элемент, который снабжен включенным в регулировочный контур печной моталки и прокатной установки управляющим блоком.
Печную моталку с расположенным во внутреннем пространстве печной моталки лентомотальным устройством согласно изобретению предпочтительно применяют при реверсивной горячей прокатке металлической ленты, предпочтительно стальной ленты. При этом горячая прокатка происходит в несколько следующих друг за другом проходах в реверсивных прокатных станах, предпочтительно в прокатном стане Стекеля.
Другие преимущества и признаки данного изобретения следуют из приведенного ниже подробного описания не имеющих ограничительного характера примеров выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
фиг.1 - продольный разрез печной моталки согласно изобретению с лентомотальным устройством согласно изобретению;
фиг.2 - продольный разрез лентомотального устройства согласно первому варианту выполнения изобретения;
фиг.3 - опирающееся на несущую раму лентомотальное устройство согласно первому варианту выполнения изобретения, в изометрической проекции;
фиг.4 - соединительный элемент с распределением трех сдвигающих плунжеров согласно первому варианту выполнения изобретения, на виде с торца;
фиг.5 - соединительный элемент согласно второму варианту выполнения изобретения;
фиг.6 - соединительный элемент согласно третьему варианту выполнения изобретения.
На фиг.1 схематично показан вертикальный разрез печной моталки с лентомотальным устройством вдоль оси вращения намоточного вала. Такая печная моталка с лентомотальным устройством применяется для намотки, хранения и сматывания горячекатаной стальной ленты в реверсивной прокатной установке.
Печная моталка 1 состоит из в основном закрытого корпуса 2 печи, который образован несколькими снабженными теплоизоляционным покрытием стенками 2а, 2b, 2c печи. Во внутреннем пространстве 3 печной моталки с регулируемой температурой находятся существенные конструктивные части лентомотального устройства 4.
Намоточный вал 6 расположен с возможностью вращения вокруг оси 7 вращения. Намоточный вал 6 проходит через боковые стенки 2а, 2b печи и опирается на упорные подшипники 8, 9 в термически ненагружаемой зоне вне корпуса 2 печи. Намоточный вал 6 соединен с регулируемым вращательным приводом 10.
Намоточный барабан 11 выполнен в виде полого тела с полностью закрытой, цилиндрической боковой поверхностью 12 и расположен без возможности проворачивания на намоточном валу 6. Бугельный зажим 14, который расположен на радиальном расстоянии от боковой поверхности 12 намоточного барабана 11 и проходит вдоль нее, образует зазор 15 с боковой поверхностью намоточного барабана. В поперечном сечении перпендикулярно оси 7 вращения намоточного вала намоточный барабан 11 и бугельный зажим 14 образуют общий наружный контур, который соответствует примерно круговой форме, за счет чего обеспечивается достаточно круговое движение лентомотального устройства.
Образованный намоточным барабаном 11 и бугельным зажимом 14 зазор 15 принимает головную часть входящей в печную моталку горячекатаной ленты, запускает непосредственно вращательное движение лентомотального устройства, зажимает горячекатаную ленту между намоточным барабаном и бугельным зажимом и наматывает горячекатаную ленту в показанный штрихпунктирной линией рулон В.
Бугельный зажим 14 проходит в направлении оси 7 вращения также через стенки 2а, 2b печи и вне корпуса 2 печи фиксируется с помощью соединительного элемента 16, который выполняет функции регулировочного устройства 17, в своем относительном положении к намоточному барабану 11. В зоне прохождения намоточного вала 6 и бугельного зажима 14 через стенки 2а, 2b печи эти стенки печи образованы вращающимися вместе с намоточным валом и бугельным зажимом шайбами 23, 24. Эти шайбы соединены без возможности проворачивания с намоточным валом 6 и герметизированы относительно примыкающих неподвижных стенок 2а, 2b печи с помощью уплотнительных элементов 25, 26, например уплотнений наподобие жаростойкого сильфона, для надежного предотвращения входа окружающего воздуха в горячее внутреннее пространство печной моталки и тем самым местного охлаждения горячекатаной ленты.
По обе стороны корпуса печи расположены упорные подшипники 8, 9 на стационарных несущих рамах 20, 21.
На фиг.2 и 3 для обеспечения лучшей наглядности регулировочное устройство 17 согласно изобретению, между намоточным валом 6 и бугельным зажимом 14, упорный подшипник 8 для опоры с возможностью вращения намоточного барабана 6 и стенка 2а печи с шайбой 24 изображены лишь в одной половине чертежа. В принципе, естественно, необходима двусторонняя симметричная опора намоточного вала и бугельного зажима.
Лентомотальное устройство 4 содержит, как показано на фиг.2, намоточный вал, на котором расположен без возможности проворачивания намоточный барабан 11. Эти конструктивные части снабжены внутренним охлаждением с подводящими охлаждающее средство трубопроводами и отводящими охлаждающее средство трубопроводами через центральный намоточный вал.
Регулировочное устройство 17 образовано установочной рамой 32 и кулисой 33. Установочная рама 32 содержит шайбообразный базисный элемент 34, который имеет воронкообразные направляющие 35, 35а, которые совместно образуют кольцевое приемное устройство для кулисы 33. Шайбообразный базовый элемент 34 имеет расположенное посредине сквозное отверстие для намоточного вала 6. Одна сторона базисного элемента 34 образована основной плитой 36, на которой приварено несколько сдвигающих плунжеров 37 (фиг.4) для обеспечения равномерной установки базисного элемента. Они установлены с возможностью сдвига в направляющей раме 38 стационарной несущей рамы 21 параллельно направлению оси 7 вращения намоточного вала 6. С каждым сдвигающим плунжером 37 шарнирно соединен гидравлический цилиндр 39, который опирается на направляющую раму 38 стационарной несущей рамы 21. Кулиса 33 имеет контрнаправляющие 40, которые образованы роликами 41, которые в зависимости от направления А, В нагрузки гидравлического цилиндра 39 катятся по одной из направляющих 35, 35а.
Для обеспечения раскрыва зазора 15 для приема головной части ленты гидравлический цилиндр 39 нагружается так, что сдвигающий плунжер 37 перемещается в направлении стрелки В. При этом кулиса 33 принудительно перемещается в радиальном направлении наружу, за счет чего бугельный зажим 14 также перемещается наружу в смысле увеличения зазора. Когда должно обеспечиваться зажимание головной части ленты после ее входа в зазор 15, то нагрузка гидравлического цилиндра 39 происходит так, что сдвигающий плунжер 37 перемещается в направлении стрелки А. Это вызывает принудительное перемещение в радиальном направлении внутрь кулисы 33, за счет чего бугельный зажим 14 также перемещается внутрь.
На фиг.5 схематично показан другой вариант выполнения регулировочного устройства 17 для позиционирования бугельного зажима 14 относительно намоточного барабана. Регулировочное устройство 17 содержит опирающуюся без возможности проворачивания на намоточный вал 6 несущую раму 51, на которой установлена поворотная цапфа 52 с поворотной осью 53. На поворотной цапфе 52 расположен с возможностью поворота поворотный механизм 60, который образован двухплечевым рычагом 52. С одним плечом рычага 54 шарнирно соединен гидравлический цилиндр 39, который, в свою очередь, шарнирно опирается на несущую раму 51. С другим плечом двухплечевого рычага 54 шарнирно соединен бугельный зажим 14, который при приведении в действие гидравлического цилиндра выполняет заданное поворотное движение на небольшой угол поворота.
На фиг.6 схематично показан другой вариант выполнения регулировочного устройства 17 для позиционирования бугельного зажима 14 относительно намоточного барабана. Регулировочное устройство 17 содержит опирающуюся без возможности проворачивания на намоточном валу 6 несущую раму 51, на которой установлены две поворотные цапфы 52, 62 с поворотной осью 53, 63. Система параллельных рычагов, образованная рычагами 64, 65, 66, обеспечивает возможность параллельного сдвига шарнирно соединенного с рычагом 65 бугельного зажима 14 при приведении в действие гидравлического цилиндра 39.