УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ДЛИННОМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ В НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ И ТЕРМИЧЕСКИХ ПЕЧАХ
DEVICE FOR TRANSFER OF LONG-LENGTH ROUND CROSS-SECTION ARTICLES IN BAKING AND HEAT-TREATMENT FURNACES

Изобретение относится к металлургической теплотехнике и может быть использовано в нагревательных и термических печах для перемещения длинномерных изделий круглого сечения, в частности труб, подвергающихся нагреву, термообработке или охлаждению.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является устройство для перемещения труб и проката (SU 1765653, публ. 30.09.1992). Известное устройство содержит параллельные ряды стационарных и подвижных (шагающих) профильных балок, расположенных перпендикулярно направлению перемещаемого изделия в пределах его длины. Подвижные профильные балки выполнены с возможностью подъема и опускания. Поверхность рабочего профиля балок в ряду выполнена под круглое сечение перемещаемых изделий. Профиль стационарных балок представляет собой гладкую опорную поверхность, а рабочий профиль подвижных балок - чередующиеся между собой выступы и впадины, балки расположены в ряды с совпадением профиля всех стационарных балок и профиля всех подвижных балок, при этом опорная поверхность стационарных балок установлена выше уровня выступов подвижных балок в их нижнем положении на величину, которая выбирается в зависимости от габаритов и жесткости изделий, а также величин пролетов и консолей расположения изделий на балках.
Подвижные балки связаны с приводом их перемещения посредством коленвалов, имеющих диаметрально расположенные кривошипы. Привод вращает коленвалы, которые опускают и поднимают эти балки таким образом, что каждая точка этих балок описывает круговую траекторию с радиусом, равным эксцентриситету коленвала. Во время этого движения под воздействием выступов подвижных балок труба или прокат перемещаются по опорной поверхности стационарных балок с одновременным поворотом вокруг своей горизонтальной оси. Таким образом, форма рабочего профиля стационарных и подвижных балок, их взаимное расположение, включая расположение профилей, а также и подъем, и опускание подвижных балок обеспечивают перемещение изделия по длине печи. При таком перемещении длинных изделий малой жесткости не используются силы гравитации, что повышает надежность работы устройства.
Однако использовать такую транспортную систему в условиях высоких температур внутри печей крайне затруднительно, поскольку любые трущиеся детали, в данном случае кривошипно-шатунные механизмы, будут быстро выходить из строя. Выносить эти конструктивные элементы за пределы рабочего пространства печи возможно, но тогда возникает проблема уплотнения пода, через который должны проходить вертикальные стойки, удерживающие профилированные балки, при этом стойки совершают движение в двух направлениях - вертикальном (вверх и вниз) и горизонтальном (вперед и назад). Отверстия в поду для движения стоек имеют форму щели, а уплотнение щелеобразных отверстий является сложной технической задачей.
В отличие от прототипа, в заявленном устройстве стационарные и подвижные профильные балки имеют рабочий профиль одинаковой формы, представляющий в сечении скат, переходящий в упор, пик которого переходит в следующий скат. Подвижные балки расположены по отношению к стационарным балкам таким образом, что пики их профилей разнесены по длине печи на расстояние, превышающее радиус перемещаемого изделия. В частном случае исполнения устройства возможность подъема и опускания подвижных балок реализуется следующим образом. Подвижные балки в месте ската профиля опираются на подобную этому скату поверхность верхнего конца вертикальных штанг, которые выполнены с возможностью вертикального перемещения и посекционно расположены в пределах длины печи. Возможность вертикального перемещения вертикальных штанг может быть реализована так, что нижний конец вертикальных штанг выполнен с возможностью взаимодействия с уклонами, находящимися на штанге, которая расположена под подом печи с возможностью возвратно поступательного горизонтального перемещения.
Механизм вертикального перемещения вертикальных штанг может быть выполнен по-другому. Это может быть эксцентриковый, рычажный, гидравлический, пневматический, индукционный и другие механизмы.
Предложенная конструкция устройства позволяет перемещать круглые длинные изделия внутри печи, используя лишь подъем и опускание подвижных балок. Это существенно упрощает конструкцию устройства, включая уплотнение отверстий в поду печи, предусмотренных для движения штанг, поднимающих и опускающих подвижные балки.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображено устройство для перемещения труб в нагревательных печах, разрез; на фиг. 2 - то же вид сбоку, разрез; на фиг. 3 - фрагмент устройства; на фиг. 4 - профиль балок; на фиг. 5 изображена схема перемещения трубы в печи со стационарных балок на подвижные и с подвижных балок на стационарные на один шаг L, соответствующий одному циклу подъема и опускания подвижных балок, где обозначено последовательное положение перемещаемой трубы относительно исходного положения, а именно:
в позиции I труба находится в исходном положении на стационарных балках, опираясь на упор ската профиля этих балок;
в позиции II труба с помощью подвижных балок поднимается со стационарных балок в положение выше пика упора ската профиля этих балок;
в позиции III труба под собственным весом перекатывается по скату профиля подвижных балок до упора ската профиля этих балок;
в позиции IV труба, находящаяся на подвижной балке, опускается до ската профиля стационарной балки;
в позиции V труба перекатывается по скату профиля стационарных балок до упора ската профиля этих балок.
Пример. В рабочем пространстве печи 1 в пределах длины трубы 2 расположены параллельные ряды стационарных балок 3 и подвижных балок 4 с одинаковым рабочим профилем. Рабочий профиль стационарных и подвижных балок - «пилообразный», представляющий собой скат 5 с закругляющимся вверх концом 6, пик 7 которого переходит в следующий скат 8. Балки расположены в параллельных рядах с совпадением профиля всех стационарных балок 3 и профиля всех подвижных балок 4, при этом подвижные балки 4 расположены по отношению к стационарным балкам 3 таким образом, что пики их профилей разнесены по длине печи на расстояние S, превышающее радиус перемещаемого изделия.
Стационарные балки 3 установлены на вертикальных стойках 9, которые проходят через круглые отверстия в футеровке пода 10 и жестко крепятся к каркасу печи 11. Подвижные балки 4 установлены на вертикальных штангах 12, которые расположены посекционно в пределах длины печи. Вертикальные штанги 12 проходят через круглые отверстия в футеровке пода 10 с сальниковыми уплотнениями 13, установлены с возможностью подъема и опускания балок 4. Балки 4 в месте ската 5 профиля опираются на подобную этому скату поверхность верхней опоры 14 штанг 12, имеющей форму вилки. Нижний конец 15 штанг 12 имеет уклон, который с помощью подшипника качения 16 может взаимодействовать с уклонами 17, жестко закрепленными на штанге 18, которая расположена под подом 10 печи. Штанга 18 расположена на стационарных роликах 19, которые опираются на фундамент печи 20 в местах расположения уклонов 17, и соединена с прямоходным винтовым механизмом 21 с электроприводом. Посредством механизма 21 штанги 18 могут перемещаться по роликам 19 в горизонтальном направлении с возможностью возвратно-поступательного горизонтального перемещения. Таким образом, взаимодействующие с уклонами 17 штанги 12 имеют возможность перемещаться в вертикальном направлении, проходя через футеровку и сальниковые уплотнения 13 в поду печи.
С помощью вертикальных штанг 12, которые расположены посекционно в пределах длины печи, подвижные балки 4 разделены по длине на секции и в месте стыка между секциями имеют зазор 22 для компенсации температурных расширений. Величина этого зазора зависит от уровня температур нагрева металла. Секции своими концами опираются на опоры 14. К крайним опорам 23 секции крепятся жестко с помощью стопорных пальцев 24, а в средних опорах 14 пальцы располагаются в овальных отверстиях 25, что позволяет секциям балок перемещаться в опорах при термических расширениях в продольном направлении. Верхние поверхности опор, которые являются рабочими, совпадают с рабочими поверхностями балок в местах их крепления. Это позволяет беспрепятственно перекатываться трубам по местам стыков секций по опорам. Устройство имеет загрузочное окно 26 в торце печи и консольные ролики 27, установленные под углом к оси трубы, а также окно выгрузки труб 28 в боковой стене печи и ролики выдачи труб 29.
Устройство работает следующим образом. Через окно 26 осуществляют загрузку труб в печь по консольным роликам 27, установленным под углом к оси трубы, что обеспечивает вращение трубы при ее посаде. Такое вращение необходимо для выравнивания температур по поверхности трубы и исключает ее изгиб. После загрузки трубы в печь включается прямоходный винтовой механизм 21 и перемещает штангу 18 с находящимися на ней уклонами 17. Уклоны поднимают штанги 12 вместе с подвижными балками 4 и трубами, лежащими на роликах 26, вверх, выше краев роликов. При этом трубы под действием силы тяжести скатываются по скату 5 профиля подвижных балок 4 до его закругляющегося конца 6, выполняющего тормозящую функцию. При опускании подвижных балок 4, которое осуществляется перемещением штанги 18 в обратную сторону, трубы опускаются на скаты 5 профиля стационарных балок 3 и скатываются по ним до упора 6. Поскольку пики 7 профиля стационарных и подвижных балок разнесены по длине печи на расстояние, превышающее радиус трубы, то при каждом цикле движения подвижных балок вверх и вниз труба перекатывается в следующий скат профиля стационарной балки, перемещается вперед, попадает на ролики 29, по которым нагретая труба выдается через отверстие 28 в боковой стене печи.
Таким образом, заявленное изобретение позволяет существенно упростить конструкцию устройства, включая уплотнение отверстий в поду печи, предусмотренных для движения штанг, поднимающих и опускающих подвижные балки.