УСТРОЙСТВО ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА И ЗАКАЛКИ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ

Полезная модель относится к термической обработке, в частности, к устройствам для закалки крупногабаритных прокатных валков с использованием индукционного нагрева, и может найти применение в машиностроении.
Известно устройство индукционного нагрева и закалки валков, включающее установленную на направляющих колоннах верхнюю плиту, на которой размещен привод, вращающий два ходовых винта, установленные на опорных подшипниках и соединенные с гайками траверсы, на которой размещены привод верхнего центрующего и поворотного устройства - роликового зажима, а также стационарно установленный закалочный блок, включающий двухсекционный индуктор с частотой питающего тока 50 и 250 Гц размещенные под ним спрейер в виде кольцевого коллектора с отверстиями и емкость с холодной водой.
(CN 202297707, C21D 1/10, C21D 9/38, опубликовано 04.07.2012)
Недостатками известного устройства является трудоемкость размещения крупногабаритного валка массой 20-60 тонн в центрах и его ненадежная фиксация роликовым зажимом, сложность размещения коммуникаций, обеспечивающих работу устройства, а также недостаточная защита персонала при нагреве и закалке, достаточно высокие потери тепла излучением при нагреве.
Наиболее близким по технической сущности является устройство индукционного нагрева и закалки прокатных валков, включающее нижнюю и верхнюю плиты, соединенные направляющими колоннами и снабженные соответственное нижним и верхним центрами валка, причем нижний центр соединен с приводом его вращения, а также размещенные между плитами ходовые винты, по которым перемещается траверса, на которой размещен закалочный блок, включающий индуктор промышленной частоты и размещенный под ним спрейер.
(CN 202849488, C21D 1/10, C21D 9/38, опубликовано 03.04.2013)
Недостатками известного устройства является невозможность закалки крупногабаритных валков с диаметром бочки до 1600 мм и массой до 60 тонн, неравномерность нагрева крупногабаритного валка и его охлаждения, также трудоемкость размещения валка в центрах и его фиксации, недостаточная защита персонала при нагреве валка и его закалке, достаточно высокие потери тепла излучением при нагреве.
Задачей и техническим результатом полезной модели является повышение качества закалки крупногабаритных валков и уменьшение потерь тепла излучением при нагреве.
Технический результат достигается тем, что устройство для закалки прокатного валка с индукционным нагревом содержит нижнюю и верхнюю плиты, соединенные направляющими колоннами, причем на нижней плите размещен нижний центр с приводом его вращения, а также привод перемещаемой по двум ходовым винтам траверсы с размещенным на ней закалочным блоком, включающем водоохлаждаемый индуктор, питаемый током промышленной частоты, и спрейер в виде кольцевого коллектора с отверстиями, при этом на верхней плите дополнительно размещен привод двух дополнительными ходовых винтов между верхней и нижней плитами, связанных с дополнительной траверсой, на которой размещен роликовый зажим верхней шейки валка, причем закалочный блок снабжен дополнительным водоохлаждаемым индуктором, питаемым током высокой частоты, а в нижней части установки вокруг валка дополнительно размещен защитный кожух.
Технический результат также достигается тем, что под нижней плитой размещена воронка водосборника системы оборотной воды; привод траверсы закалочного блока включает электродвигатель с редуктором, выходной вал которого соединен через зубчатую муфту с редукторами ходовых винтов; защитный кожух выполнен телескопическим в виде полых секций цилиндрической формы разного диаметра, каждая из которых снабжена в верхней части фланцем, а в нижней части - кольцом, образующих замок между секциями при их поднятии до упора, причем верхняя секция кожуха соединена с траверсой закалочного блока, а нижняя секция - с воронкой водосборника; нижний центр выполнен в виде сменного конуса с амортизаторами тарельчатого и/или пружинного типа, установленного на опорных подшипниках и соединенного через червячную передачу с электродвигателем.
Полезная модель может быть проиллюстрировано примерами с использованием фиг. 1, где:
1 - прокатный валок;
2 - нижняя плита;
3 - верхняя плита;
4 - направляющая колонна;
5 - нижний центр;
6 - электродвигатель привода траверсы закалочного блока;
6′ - электродвигатель привода вращения нижнего центра;
7 - траверса закалочного блока;
8 - индуктор высокой частоты;
9 - индуктор промышленной частоты;
10 - спрейер;
11 - электродвигатель привода дополнительных ходовых винтов;
12 - ходовой винт привода траверсы закалочного блока;
12′ - ходовой винт привода дополнительной траверсы;
13 - гайка траверсы закалочного блока;
13′ - гайка дополнительной траверсы;
14 - дополнительная траверса;
15 - роликовый зажим верхней шейки валка;
16 - защитный кожух;
17 - воронка водосборника.
При подготовке к работе устройства индукционного нагрева и закалки прокатных валков по полезной модели сначала устанавливают закалочный блок требуемых типоразмеров на траверсу 7. Закалочный блок включает два водоохлаждаемых индуктора: дополнительный индуктор высокой (питаемый током частотой 500 Гц) частоты 8 и индуктор промышленной (50 Гц) частоты 9; а также спрейер 10 в виде кольцевого коллектора с отверстиями. К индукторам и спрейеру подключают рукава водоснабжения (не показано). Индукторы, включают следующие основные узлы: катушка, С-образные магнитопроводы, верхняя и нижняя плиты, жестко соединенные стяжками. Спрейер 10 выполнен в виде кольцевого коллектора с наклонными отверстиями разбрызгивания воды диаметром 2,5 мм со стороны валка 1.
Для траверсы 7 закалочного блока устройство по полезной модели может быть дополнительно снабжено системой противовесов, масса которых определяется массой устанавливаемого закалочного блока.
Перед установкой валка на нижний центр 5, который размещен на нижней плите 2 и соединен через червячную передачу с электродвигателем привода 6′ его вращения, устанавливают конус соответствующего размера. Нижний центр выполнен в виде сменного конуса с амортизаторами тарельчатого и/или пружинного типа, установленного на опорных подшипниках.
Траверсу 7 закалочного блока устанавливают в крайнем нижнем положении, а дополнительную траверсу 14, на которой размещен роликовый зажим верхней шейки валка 15 - в крайнем верхнем положении.
Траверсу 7 закалочного блока, соединенную через гайки 13 с двумя ходовыми винтами 12 перемещают вдоль двух направляющих колонн 4, соединяющих нижнюю 2 и верхнюю 3 плиты, с использованием привода 6, размещенного на нижней плите 2 и соединенного с ходовыми винтами 12. Привод траверсы 7 закалочного блока включает электродвигатель с редуктором, выходной вал которого соединен через зубчатую муфту с редукторами ходовых винтов.
Одновременно с траверсой 7 закалочного блока в нижнем (собранном) положении размещают в сложенном состоянии защитный кожух 16. Защитный кожух, размещенный в нижней части установки вокруг валка 1, выполнен телескопическим в виде полых секций цилиндрической формы разного диаметра, каждая из которых снабжена в верхней части фланцем, а в нижней части - кольцом, образующих замок между секциями при их поднятии до упора, причем верхняя секция защитного кожуха 16 соединена с траверсой 7 закалочного блока, а нижняя секция - с воронкой водосборника 17 системы оборотной воды, размещенной под нижней плитой 2.
Дополнительную траверсу 14, соединенную через гайки 13′ с двумя дополнительными ходовыми винтами 12′ перемещают вдоль двух направляющих колонн 4, соединяющих нижнюю 2 и верхнюю 3 плиты, с использованием привода, размещенного на верхней плите 3 и соединенного с дополнительными ходовыми винтами 12′.
При установке валка 1 диаметром от 180 до 1600 мм на его шейку одевают грузоподъемное устройство и с помощью цехового крана приводят валок в вертикальное положение. Затем нижний конец валка заводят внутрь траверсы 7 закалочного блока и устанавливают на нижний центр 5. Валки диаметром до 700 мм фиксируются с помощью трехточечного роликового зажима верхней шейки валка 15, который опускают в требуемое положение вместе с дополнительной траверсой 14. После этого грузоподъемное устройство демонтируют.
Для нагрева валка 1 под закалку траверса 7 закалочного блока устанавливают в нижней части бочки валка, подают воду для охлаждения индукторов и включают электропитание индукторов 8 и 9. После этого траверсу 7 закалочного блока перемещают вверх до требуемой точки согласно технологическому маршруту. Нагрев валка осуществляют снизу вверх, при этом электропитание на индукторы подают только во время прохода. Использование двух индукторов повышенной и промышленной частоты обеспечивает более быстрый и равномерный прогрев тела бочки валка, обеспечивая повышение качества последующей закалки.
Одновременно с перемещением траверсы 7 закалочного блока при нагреве валка поднимаются и опускаются полые секции телескопического защитного кожуха 16, конструктивное решение которого обеспечивает внешнюю изоляцию валка и уменьшение потерь тепла излучением при нагреве валка.
При последнем проходе и достижении необходимой температуры валка одновременно с нагревом осуществляют подачу воды под давлением на поверхность валка с использованием спрейера 10, размещенного на траверсе 7 под индукторами 8 и 9. Использование отверстий диаметром 2,5 мм со стороны валка 1, формирующие струи охлаждающей воды под углом к поверхности валка обеспечивают требуемую скорость и равномерность закалки. При этом вода и образующийся конденсат стекают по стенкам защитного кожуха 16 в воронку водосборника 17 системы оборотной воды.
После охлаждения валка 1 до требуемой температуры траверсу 7 закалочного блока опускают, шейку валка освобождают от фиксации роликовым зажимом и валок выводят из рабочей зоны устройства по полезной модели.