прокатный стан

Формула изобретения

1. Прокатный стан, включающий рабочую клеть с валками с защитными гибкими металлическими лентами и моталки, отличающийся тем, что он снабжен подающим и приемным устройствами и расположенными вблизи них барабанами, несущими ленты, которые частично расположены в плоскостях, параллельных оси стана, и огибают рабочие и опорные валки, при этом ленты выполнены из материала с большим сечением захвата радиоактивных излучений, а рабочие и опорные валки, огибаемые лентами, с малым сечением захвата.

2. Стан по п.1, отличающийся тем, что подающее и приемное устройства выполнены в виде контейнеров с механизмами выдачи проката в виде поршневых цилиндров.

3. Стан по п.1 и 2, отличающийся тем, что барабаны моталок выполнены из материала с малым сечением захвата радиоактивного излучения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано на прокатных станах, осуществляющих прокатку радиоактивных материалов.

Известен прокатный стан с составными валками /см.авт.свид. N 205592, кл. В 21 В 1967/. Стан содержит клеть и моталки.

Недостатком устройства является сложность конструкции.

Ближайшим аналогом заявляемого технического решения является как по технической сущности, так и по достигаемому результату, устройство, описанное в статье Бровмана М.Я, Полухина В.П. "Тепловая защита прокатных валков движущимися лентами", Сборник "Пластическая деформация металлов и сплавов". Научные труды Московского института стали и сплавов N 85 под ред.П.И. Полухина, М. Металлургия, 1975, с.200-204.

Известное устройство включает рабочую клеть с валками и гибкие ленты, огибающие рабочие валки.

Недостатком устройства является то, что оно не обеспечивает надежной безопасности условий труда при прокатке радиоактивных металлов. Излучение от деформируемого материала перед рабочей клетью и за ней попадает в атмосферу цеха.

Наведенная радиоактивность в деталях оборудования создает угрозу здоровью обслуживающего персонала даже в периоды ремонта и обслуживания, когда прокатка не осуществляется.

Изобретение направлено на решение технической задачи повышения безопасности прокатки и улучшения условий труда.

Данная задача решается за счет того, что прокатный стан снабжен подающим и приемным устройствами и расположенными вблизи них барабанами, несущими ленты, которые частично расположены в плоскостях, параллельных оси стана, и огибают рабочие и опорные валки, при этом ленты выполнены из материала с большим сечением захвата радиоактивных излучении, а рабочие и опорные валки, огибаемые лентами, из металла с малым сечением захвата.

Кроме того, подающее и приемное устройства выполнены в виде контейнеров с механизмами выдачи проката в виде поршневых цилиндров. Кроме того, барабаны моталок стана выполнены из материала с малым сечением захвата радиоактивного излучения.

Общими признаками данного изобретения и прототипа являются наличие рабочей клети с валками и с защитными гибкими металлическими лентами и моталок.

Отличительными признаками изобретения является наличие подающих и приемных устройств и барабанов, несущих ленты, которые частично расположены в плоскостях, параллельных оси стана, и огибают рабочие и опорные валки, при этом ленты выполнены из материала с большим сечением захвата радиоактивных излучений, а рабочие и опорные валки, огибаемые лентами из металла с малым сечением захвата. Кроме того, отличительные признаки заключаются в том, что подающее и приемное устройства выполнены в виде контейнеров с механизмами выдачи проката в виде поршневых цилиндров, а барабаны моталок выполнены из материала с малым сечением захвата радиоактивного излучения. Именно указанные отличительные признаки обеспечивают решение поставленной технической задачи, поскольку наличие приемного и подающего устройств, барабанов, несущих гибкие ленты, и сочетание таких признаков, как выполнение лент из материалов с большим сечением захвата радиоактивных излучений, а рабочих и опорных валков с малым сечением захвата, обеспечивает поглощение излучения лентами и защиту от него деталей оборудования и обслуживающего персонала.

Устройство иллюстрируется чертежами, на фиг.1 показан общий вид стана; на фиг.2 вид сверху.

Подающее устройство 1 выполнено в виде контейнера с механизмом выдачи заготовки 2 в виде поршневого цилиндра. На барабанах 3,4 частично намотаны гибкие ленты 5,6 металлические или из иного материала. Верхняя лента огибает рабочий валок 7, опорный 8 и намотана частично на барабан 9. Прокат 10 после выхода из валков поступает в приемное устройство в виде контейнера 11 и наматывается на барабан 12. Здесь также имеется выдающее устройство в виде поршневого гидравлического цилиндра 13. На барабане 14 частично расположена нижняя металлическая лента, огибающая опорный валок 15 и рабочий 16. Подушки расположены в станине 17. Стан снабжен роликами 18 для подачи проката. Подающее и приемное устройства снабжены приводами вращения барабанов 19,20. На барабане 21 частично намотана вертикальная гибкая металлическая лента 22. Она же укреплена на барабане 23. С другой стороны зону расположения проката экранируют вертикальная защитная лента 24, установленная на барабанах 25 и 26.

Привод рабочей клети осуществляется через шпиндели 27 и редуктор 28 от электродвигателя 29.

Устройство работает следующим образом. Подающее устройство, выполненное в виде контейнера, обычно с внутренней облицовкой из свинца или его сплавов, является местом исходного положения заготовки из радиоактивного материала. Механизмом выдачи 2 в виде гидравлического /или пневматического/ поршневого цилиндра заготовка выдается на рольганг в пространство, которое ограничивают частично намотанные на барабаны 3,4 гибкие металлические ленты 5,6, изготовленные из материала с большим сечением захвата радиоактивных излучений, например, из свинца или его сплавов /можно из сплавов кадмия/. Верхняя лента, огибающая рабочий валок 7 и опорный 8, намотана частично на барабан 9. Эта лента ограничивает рабочее пространство сверху и воспринимает излучения от проката 10, препятствуя их попаданию в атмосферу цеха. Барабан 9 расположен максимально близко к приемному устройству 11 куда прокат 10 поступает после деформации. Здесь также имеется барабан 13, на который наматывается прокат 10, если его толщина мала. Имеется устройство выдачи проката в виде гидравлического/пневматического/ поршневого цилиндра 13. На барабане 14 частично намотана нижняя лента, защищающая от излучений пространcтво цеха ниже уровня расположения проката 10. Эта лента огибает опорный валок 15 и рабочий 16. Эти валки, также как и валки 7,8 выполнены из материала с малым сечением захвата, например, из иттрия, что обеспечивает ряд серьезных преимуществ.

Иттрий имеет, в частности, малое сечение захвата тепловых нейтронов 1,38 барн /1,38х10^-28 м²/ и является материалом, мало поглощающим излучения от проката 10, о которым валки 7 и 16 находятся в непосредственном контакте /а опорные валки 8 и 15 находятся вблизи радиоактивного материала 10/. Поэтому не возникает изменения свойств этих валков, искажения их формы / наведенной радиоактивности/. Стан является реверсивным и верхняя лента перематывается с барабана 3 на барабан 9, а затем в обратном направлении. К рабочему валку лента не прижата, но расположена вблизи него. К опорному валку 8 лента может быть прижата, например, за счет натяжения.

Подушки с валком как обычно расположены в станине 17.

Иттрий, из которого могут быть изготовлены валки 7,8 и 15,16 является достаточно прочным материалом, имея предел текучести при 20^oС 173-220 МПа, а предел усталости 98-100 МПа. Температура плавления иттрия достаточно высокая /1525^oС/, а коэффициент линейного термического удлинения близок к величинам этого коэффициента для сталей /10^-5 град.^-1/.

Из иттрия могут быть выполнены и ролики рольганга 18, контактирующие с радиоактивным материалом 10, что обеспечивает малое поглощение излучений материалом роликов /отсутствуют их "разбухание", искажения формы, наклеп и развитие трещин/. В то же время иттрий является хорошим технологическим материалом, его можно ковать /и прокатывать/ с промежуточными отжигами в вакууме. Если радиоактивный материал тонкий и его лучше использовать в виде рулонов, то в подающее и приемное устройства можно установить барабаны с рулонами, а сами контейнеры снабжены приводами вращения барабанов 19 и 20.

Благодаря этому на стан можно подавать и материал в виде прутков, прямолинейных заготовок, слябов и материал в виде рулонов, установив их на барабане в контейнере 1 и соединив с приводом вращения барабана. Аналогично в приемном устройстве контейнере 11 можно расположить в нем прямолинейную заготовку, а можно тонкую ленту с намотной на барабане 12.

Гибкие ленты 22 и 24 обеспечивают экранирование зоны деформаций в горизонтальном направлении. Эти ленты в процессе прокатки могут быть неподвижными, так как с прокатом 10 они не соприкасаются, но периодически их можно перематывать с барабана на барабан 21 и 23, либо 25,26, заменяя участки лент 22,24, уже подвергшиеся облучению, на новые.

Ленты 5,6,22,24 можно выполнить из свинца, но можно из иного материала /обычно из металла или с добавками металла/. Иногда очень хорошо применять свинцовую резину.

Свинцовая резина по своим защитным свойствам при толщине 22 мм эквивалентна слою свинца толщиной 1 мм.

Привод рабочей клети может быть осуществлен через универсальные шпиндели 27, редуктор 28 и от электродвигателя 29.

Пример, показанный на фиг.1.2, не исчерпывает всех возможностей реализации устройства, так стан может включать несколько клетей, образующих непрерывную группу.

Если используют клеть кратно, то гибкие ленты огибают рабочие и опорные валки. Если же требуется большая жесткость клетей, то целесообразно применение многовалковых клетей с огибанием лентами рабочих и первых опорных /находящихся в непосредственном контакте с рабочими/, валков. В этом случае гибкие ленты проходят зону контакта опорных валков и их следует изготавливать из прочных сталей. Применение всех опорных валков из иттрия нецелесообразно не только из-за высокой стоимости иттрия, но и потому, что его модуль упругости равен 60-78 ГПа, т.е. в три раза ниже, чем для стали, для которой модуль упругости равен 200 ГПа. Поэтому лучше выполнять стан таким, чтобы наиболее крупные опорные валки /и более удаленные от прокатываемого радиоактивного материала/ выполнить жесткими, т.е. из стали, а рабочие и ближайшие к ним опорные валки из материала, менее жесткого, но с малым сечением захвата, например, из иттрия. Хотя этот материал менее жесткий, но такое сочетание иттриевых и стальных валков обеспечивает достаточную жесткость и стойкость инструмента /рабочих валков/.