100 знаменитых изобретений

В 1798 г. непрерывный прокатный стан с горизонтальными валками предложил англичанин У. Хезлидайн. Стан состоял из трех прокатных клетей дуо, связанных друг с другом направляющими. По ним прокатываемая полоса передавалась из клети в клеть. Этот проект не был реализован.

В 1861 г. Ч. Уайль изобретел непрерывный прокатный стан. Он имел несколько прокатных клетей с попеременно чередующимися горизонтальными и вертикальными валками и служил для обжатия криц и заготовок из сварочного железа.

Непрерывный прокатный стан Дж. Бедсона был запатентован в 1862 г. Он состоял из нескольких пар вертикальных и горизонтальных валков (от 13 до 16), расположенных друг за другом на расстоянии, несколько меньшем длины прокатываемой полосы, что обеспечивало автоматическую подачу проката в валки. Попеременная горизонтальная и вертикальная расстановка валков не требовала поворота заготовки при перемещении из клети в клеть. Скорость валков возрастала с уменьшением длины полосы. Вместо 6 человек новый стан обслуживали рабочий и помощник.

Быстрое распространение непрерывных прокатных станов началось в 70-е годы XIX в., когда появились бессемеровская и мартеновская стали. Прокатка на непрерывных станах резко повысила производительность производства.

Для повышения эффективности прокатки требовалось рациональное размещение рабочих клетей. Кроме уже существовавших схем получили распространение новые: полунепрерывные, с последовательным («кросс-каунтри») и шахматным расположением рабочих клетей.

При прокатке на станах «кросс-каунтри» полоса движется зигзагообразно. Затем она периодически движется параллельно, но в противоположном направлении.

В «шахматных станах» число рабочих клетей соответствует количеству проходов для прокатки. Скорость прокатки увеличивается по мере роста длины заготовки. Особенность прокатки на этих станах в том, что заготовка поступает в следующую клеть лишь выйдя из предыдущей. Это происходит автоматически, благодаря косому расположению роликов в передней части рольганга.

Повышение требований к точности размеров проката вызвало необходимость создания станов с многовалковыми клетями, уменьшающими или исключающими прогиб валков при работе и придающими конструкции необходимую жесткость. Начало этому направлению положил Б. Лаут. В 1862 г. он создал 3-валковый прокатный стан с одним рабочим и двумя опорными валками.

Его развитием стал 4-валковый стан (кварто). В нем два рабочих валка опираются на два опорных валка большего диаметра. Все валки расположены в одной вертикальной плоскости. Станы кварто получили широкое распространение в горячей и холодной прокатке тонкого листа и ленты из стали и цветных металлов.

В 1860 г. немецкий инженер Рейнхард Маннесман подал идею прокатки бесшовных труб. В 1885 г. Р. Маннесман и его брат Макс взяли патент на валковый прошивной стан. В нем нагретая сплошная заготовка превращалась в короткую толстостенную трубу или гильзу. Стан состоял из двух вращающихся в одном направлении валков, расположенных под углом друг к другу. Возникающая между валками и заготовкой сила трения направлена под углом к оси заготовки. В процессе взаимодействия заготовки и валков она разлагается на две составляющие. Сила, касательная к окружности заготовки, вращает ее, а сила, параллельная оси заготовки, двигает ее вперед. При одновременном вращательном и поступательном перемещении заготовка надвигается на оправку, препятствующую ее поступательному движению. В результате периферийные слои металла вытягиваются валками по винтовой линии вдоль оправки, выходя из конусов в виде трубы. Этот процесс был впервые применен в 1887 году.

В 1891 г. Маннесманы создали пильгер – стан для раскатки короткой толстостенной гильзы в длинную трубу с нормальной толщиной стенки. Он состоял из двух валков, имеющих калибры переменного сечения по окружности.

Возрастание скорости прокатки требовало автоматической передачи полосы из клети в клеть или из одного ручья в другой. Эта задача была решена созданием специальных приспособлений – автоматических проводок (обводок).

В 1877 г. Мак-Каллип предложил проводку для передачи прокатываемой полосы из верхней пары валков одной клети в нижнюю пару валков другой клети. Этот процесс усовершенствовали в начале XX в. Шепф и Мозаннер. Это решило проблему безопасной эксплуатации и высокопроизводительной работы прокатных станов.

В конце XIX в. в прокатном производстве применялись различные системы, передающие движение от двигателя к прокатным станам. Наиболее распространенным был групповой привод, в котором энергия передавалась ременными и канатными передачами. Для выравнивания хода двигателя на его валу устанавливался маховик. Сообщенная маховику во время ускорения хода машины кинетическая энергия расходовалась в остальное время для плавной и равномерной работы стана.