100 знаменитых изобретений

Эти станы применялись для прокатки криц. Крица пропускалась через первый ручей, затем передавалась на противоположную сторону клети и пропускалась во второй ручей. Аналогично металл пропускался и в остальных ручьях. При каждой подаче заготовку поворачивали на 90°. Число пропусков зависело от размера изделия.

Диаметр валков таких станов колебался от 400 до 600 мм, длина – от 1200 до 1600 мм, скорость вращения – от 25 до 40 об/мин. На каждом валке было 7–12 ручьев. Для удаления жидких шлаков между поверхностями валков делался зазор, а ручьи имели закругленную форму. Клеть с квадратными ручьями была обжимной, с прямоугольными – чистовой. Прокатанные полосы разрезали, сортировали в пакеты и сваривали в заготовки для дальнейшей обработки.

В линейном стане прокатные валки обеих клетей вращаются с одинаковой скоростью. Эта система называлась английской. Ее основной недостаток – большие потери времени при передаче металла от одной клети в другую и невозможность изменения скорости прокатки с увеличением длины изделия. Он был устранен французом Ф. Томе, который в 1838 г. поставил обжимную клеть перед чистовой линией, состоящей из нескольких клетей. Валки чистовой клети вращались с повышенной скоростью, что увеличивало производительность стана. Такая схема получила название французской.

На основе французской системы была создана так называемая ступенчатая система, при которой в стане было нескольких линий. Такую систему назвали немецкой. Ее производительность возросла за счет увеличения скорости прокатки на каждой ступени. Ступенчатая система стала наиболее эффективной.

Увеличение заготовок и появление крупных слитков литой стали требовали создания более мощных и совершенных прокатных станов.

Идею создания трехвалкового стана предложил в XVIII в. шведский металлург X. Полем. Такой стан позволял пропускать металл в двух направлениях без реверсирования вращения валков. Трехвалковые станы появились в начале XIX в. и применялись для сортовой прокатки. Позже на них изготавливали крупные профили, листы и полосы.

В 1857 г. американец Джон Фриц создал мощный трио-стан для прокатки рельсов, снабженный приспособлениями для подачи металла в валки и механизмами для передвижения его в агрегате. На нем прокатывали слитки стали массой до 3–5 тонн.

Американец А. Голлей создал прокатный трио-стан с неподвижными верхним и нижним валками. В 1871 г. он сконструировал трио-стан (блюминг) для прокатки рельсов и сортового металла.

Для обработки крупных заготовок и слитков требовались надежные способы реверсирования валков. Первые конструкции таких станов имели реверсивные передачи и муфты, управляющиеся сначала вручную, а позднее гидравлическими устройствами. Позже стали реверсировать сам двигатель.

В 1866 г. Делен применил для листопрокатного стана дуореверсивную сдвоенную паровую машину. В 1867 г. в Англии инженер Дж. Рамсботтом применил такую же машину для привода валков дуопрокатного стана.

В универсальном прокатном стане, наряду с парой горизонтальных валков, есть пара вертикальных валков для обжатия металла с боков. Он применяется в том случае, когда кантовка изделия затруднена.

Такой стан был изобретен в 1848 г. директором сталелитейного завода в Вестфалии (Германия) Деленом. Он позволил изменять в широких пределах размеры изделий без замены валков, что обусловило его более высокую производительность и экономичность. На нем изготовляли различные изделия, в том числе полосы и рельсы. Вначале прокатку рельсов осуществляли на прокатных станах с одной парой обжимных и одной парой чистовых валков. В 1868 г. Маррель предложил вести черновую прокатку на реверсивном стане с изменяемым давлением. Для этого валки раздвигались и захватывали поданную в них болванку. Верхний валок опускали после каждого пропуска рельса пока он не сходился вплотную с нижним. В процессе прокатки рельс обжимался двумя вертикальными валками. Затем его пропускали через чистовые ручьи без вертикальных валков.

В 1857 г. англичанин Г. Бессемер запатентовал бесслитковую прокатку. Она позволила получать металлические листы путем заливки жидкого металла в зазор между вращающимися в разные стороны горизонтальными валками. На такой установке впервые был получен стальной лист толщиной 1 мм и длиной 1,2 м. В ней были совмещены литье, кристаллизация и деформация металла.

Ученых и изобретателей давно занимала идея создания прокатного стана непрерывного действия. Еще в 1775 г. механик Нижнетагильского металлургического завода Е. Г. Кузнецов создал модель непрерывного прокатного стана, состоявшего из двух пар горизонтальных валков. В процессе прокатки заготовка автоматически передавалась из первой пары валков во вторую. В 1778 г. изобретатель построил действующий стан. Однако запустить его не позволила недостаточная мощность водяного колеса.