Совершенствование технологии обработки металлов давлением в конце XIX - начале XX в

металлов давлением в конце XIX - начале XX в.

Обработка металлов давлением в рассматриваемый период получила значительное развитие. Это было связано как с совершенствованием известных технологий путем создания новых видов оборудования и технологических приемов, так и с расширением номенклатуры обрабатываемых материалов. Так, именно в рассматриваемый период появляется массовая технология выплавки алюминия, расширяется производство меди и других цветных металлов, что повлекло широкое внедрение обработки их давлением.

Непрерывные прокатные станы. Идея создания прокатного стана непрерывного действия давно существовала среди ученых и изобретателей. Некоторые ранние попытки построить такой стан, относящиеся к последней трети XVIII в., несмотря на их безусловную прогрессивность, не могли тогда получить практического воплощения в силу недостаточного технологического развития.

В 1798 г. непрерывный прокатный стан с горизонтальными валками предложил в Англии У. Хезлидайн. Стан состоял из трех прокатных клетей дуо (рис. 5.5), связанных друг с другом направляющими, по которым прокатываемая полоса последовательно передавалась из клети в клеть. Изобретение У. Хезлидайна не было реализовано.

Первых практических результатов удалось добиться в 60-х гг. XIX в. английским изобретателям Ч. Уайлю и Дж. Бедсону. Уайль в 1861 г. получил патент на изобретение непрерывного прокатного стана, состоящего из горизонтальных и вертикальных валков. Непрерывные станы конструкции Уайля к концу 60-х гг. XIX в. работали на нескольких английских заводах. Они имели две, иногда три прокатные клети дуо с попеременно чередующимися горизонтальными и вертикальными валками, располагающие одним квадратным калибром. Прокатные станы Ч. Уайля служили для обжатия криц и заготовок из сварочного железа. Их считают как бы прообразом появившихся в 80-х гг. XIX в. непрерывных заготовочных и сутуночных станов.

Непрерывный прокатный стан с горизонтальными валками, запатентованный в 1798 г. У. Хезлидайном

Рис. 5.5. Непрерывный прокатный стан с горизонтальными валками, запатентованный в 1798 г. У. Хезлидайном

Непрерывные прокатные станы Бедсона сыграли исключительно важную роль в развитии сортовой и проволочной прокатки. Изобретение Дж. Бедсоном непрерывного прокатного стана закреплено патентом, выданным ему в июле 1862 г. Непрерывный стан Бедсона состоял из нескольких пар вертикальных и горизонтальных валков (от 13 до 16), расположенных друг за другом на расстоянии, несколько меньшем длины прокатываемой полосы (рис. 5.6).

Такая система расстановки клетей обеспечивала автоматическую подачу прокатываемого металла в валки. Попеременная горизонтальная и вертикальная расстановка валков не требовала периодической кантовки заготовки во время ее перемещения от клети к клети. Скорость движения валков возрастала по мере уменьшения площади поперечного сечения прокатываемой полосы, что повышало скорость прокатки.

Непрерывный прокатный стан Дж. Бедсона, запатентованный в 1862 г

Рис. 5.6. Непрерывный прокатный стан Дж. Бедсона, запатентованный в 1862 г.

Дж. Бедсон прокатывал заготовку весом 25 фунтов (11,33 кг) за 15 с, что, по его словам, составляло четверть обычного времени. Кроме того, вместо обычного для прокатного стана штата в шесть человек новый стан обслуживал один рабочий и мальчик. Производительность стана составляла до 20 т железной проволоки за десятичасовую смену. Не желая перегружать двигатель, Бедсон ограничивался заготовками до 50 фунтов (22,66 кг). В производстве применяли заготовки 45 кг и даже большей массы, позволявшие получать катаную проволоку длиной до 200 м и более. Так, на Парижскую всемирную выставку 1867 г. один из английских заводов представил образец железной проволоки диаметром 6,57 мм, длиной 485 м и массой 130 кг, изготовленный из пудлингового железа.

Несмотря на преимущества непрерывных прокатных станов, их распространение сначала шло сравнительно медленно. Перелом произошел в начале 70-х гг., после того как пудлинговое железо уступило место бессемеровской и мартеновской стали.

Непрерывная прокатка литой стали резко повысила производительность станов, и крупные заводы, главным образом в Америке, стали их совершенствовать. В 1869 г. непрерывный стан Бедсона был построен на заводе Вашбурна в Ворчестере (США), где по инициативе Ч. Моргана в схему прокатки включили непрерывную нагревательную печь и автоматический барабан для намотки катанки (прутков, служащих заготовками для проволоки). Производительность стана возросла с 7 до 50 т в смену. В 1878 г. Морган предложил реконструировать стан Бедсона. Для предохранения подшипников вертикальных валков от окалины он установил их горизонтально и ввел направляющие для кантовки заготовки.

Усовершенствованный непрерывный прокатный стан системы Бедсона получил к концу XIX в. большое распространение. При введении одновременной прокатки нескольких заготовок (валки имели до четырех ручьев) и увеличении скорости прокатки до 17 м/с (последняя пара ручьев) производительность непрерывных станов возросла до 200 т катаной проволоки за десятичасовую смену. По скорости непрерывные проволочные станы почти в два раза превзошли наиболее совершенные прокатные станы других типов, прокатывающих проволоку петлями (стан системы Гаррета с четырьмя линиями клетей имел максимальную скорость прокатки до 9-10 м/с).

Стремление повысить эффективность технологии прокатного производства диктовало необходимость дальнейшего развития систем прокатных станов на основе наиболее рационального размещения в них рабочих клетей. Эта задача решалась с учетом назначения стана, числа проходов металла между валками и заданной производительности.

Начавшееся в первые десятилетия XX в. широкое распространение электрического привода революционизировало развитие техники прокатки металлов. Электрический двигатель открыл широчайшие перспективы для дальнейшего прогресса прокатных станов, повышения их мощности, надежности, компактности и экономичности. Важнейшая положительная особенность электропривода - плавность включения и быстродействие. Электрический привод дал возможность точно регулировать скорости прокатных валков в отдельных клетях, определяемые технологией производства, а также создать станы с автоматизированным управлением.

Наиболее прогрессивной системой привода рабочих валков, получивших широкое распространение в современных прокатных станах, стал привод, в котором каждый валок приводится в действие индивидуальным электродвигателем. Заметим, что этот принцип был известен еще в начале XVIII в. и применялся на вододействующих заводах, где каждый рабочий валок прокатного стана приводился в действие от самостоятельного гидравлического колеса.

Повышение требований к точности размеров катаных полуфабрикатов и изделий вызвало необходимость дальнейшего совершенствования способов прокатки, создания станов с многовалковыми клетями (рис. 5.7), уменьшающими или исключающими прогиб валков в процессе прокатки и придающими конструкции необходимую жесткость.

Схемы прокатных станов

Рис. 5.7. Схемы прокатных станов: а - кварто-стан; б - многовалковый стан

Логическим продолжением развития 3-валкового прокатного стана явился 4-валковый стан (кварто, рис. 5.7, а). В нем два рабочих валка опираются на два опорных валка большего диаметра. Все валки расположены в одной вертикальной плоскости. Эта конструкция обеспечивает создание жесткого рабочего валка большой длины. Соотношение диаметров рабочих и опорных валков обычно составляет в этих станах 1:2, иногда 1:2,5. Приводными являются два рабочих валка, соединенных с шестеренной клетью.

Станы кварто получили широкое распространение в технологии горячей и холодной прокатки тонкого листа и ленты из стали и цветных металлов. Идея создания 4-валкового стана была высказана в XIX в. Однако при разработке конструкции стана встретились серьезные технические трудности, разрешить которые удалось лишь в начале XX в. К концу 20-х - началу 30-х гг. станы кварто уже достаточно широко применялись в промышленности. По сравнению с тонколистовыми станами дуо станы кварто позволили изготавливать более тонкую стальную ленту, иногда даже без промежуточных отжигов. Стремление к дальнейшему совершенствованию тонколистовой прокатки привело к созданию в последние десятилетия шести-, двенадцати- и двадцативалковых прокатных станов (рис. 5.7, б).

Прокатка бесшовных труб. К числу крупнейших достижений прокатки относится изобретение способа прокатки бесшовных труб. Идея способа была высказана в 1884 г. немецким инженером и предпринимателем Рейнхардом Маннесманом (1856-1922). В 1885 г. он и его брат Макс Маннесман взяли патент на валковый прошивной стан, в котором нагретая сплошная заготовка или слиток превращались в толстостенную короткую трубу или гильзу. На рис. 5.8 показана схема прокатки труб по способу Маннесманов. Устройство состоит из двух вращающихся в одном направлении валков, оси которых расположены под углом друг к другу (косорасположенные валки). Возникающая между валками и заготовкой сила трения Т направлена под углом к оси заготовки. В процессе взаимодействия заготовки и валков она разлагается на две составляющие силы 1 и Р2. Сила Рь являясь касательной к окружности заготовки, приводит ее во вращение; сила Р2 направлена параллельно оси заготовки, сообщая ей поступательное движение. При одновременном вращательном и поступательном движении заготовка надвигается на помещенную перед ней оправку 5, которая препятствует ее поступательному движению. В результате периферийные слои металла вытягиваются валками по винтовой линии вдоль оправки, выходя из конусов в виде трубы.

Схема прокатки труб по способу немецких инженеров М. и Р. Маннесманов, запатентованному в 1885 г

Рис. 5.8. Схема прокатки труб по способу немецких инженеров М. и Р. Маннесманов, запатентованному в 1885 г.:

1 - конические валки; 2 - заготовка; 3 - оправка; Г - сила трения; Р, - сила, касательная к окружности заготовки;

Р2 - сила, параллельная оси заготовки

Процесс Маннесманов был впервые опробован в заводских условиях в 1887 г. Установка состояла из шести машин. Самая крупная из них могла прошивать сплошные заготовки диаметром до 2 254 мм. В 1891 г. Маннесманы создали так называемый пилигримовый прокатный стан для раскатки толстостенной короткой гильзы в длинную трубу с нормальной толщиной стенки. Стан для раскатки состоял из двух валков, имеющих калибры переменного сечения по окружности.

На основе своих патентов Маннесманы создали в 1890 г. в Германии крупнейший концерн «Маннесманренен верке», ставший вскоре ведущим поставщиком труб на мировом рынке. В 1893 г. трубопрокатный стан Маннесмана с огромным успехом экспонировался на Всемирной выставке в Чикаго. Присутствовавший там знаменитый американский изобретатель Т. А. Эдисон на вопрос, что больше всего произвело на него впечатление на выставке, сразу же ответил, что это бесшовная стальная труба, изготовленная Маннесманом.

Автоматизация прокатного производства. В связи с непрерывным ростом скоростей прокатки, достигших в последней трети XIX в. 10 м/с, возникла необходимость автоматической передачи прокатываемой полосы из клети в клеть или из одного ручья в другой в одной и той же клети. Существовавшая до 70-х гг. XIX в. практика ручного обслуживания стана, при котором рабочий должен был «поймать» выходящий из ручья конец заготовки и «завести» его в следующую пару валков, стала затруднительной и опасной. Эта задача была решена путем создания 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. Изобретение Мак-Каллипа и некоторых других инженеров дало толчок дальнейшим работам в этой области. В 1910г. инженер Шепф предложил проводку в черновой линии стана, обеспечившую автоматическую подачу полосы в валки овального калибра. Значительный вклад в совершенствование проводок внес инженер Мозанер. Созданием автоматических проводок Шепфа и Мозанера была успешно разрешена проблема безопасных условий эксплуатации и высокопроизводительной работы прокатных станов.

Развитие прокатного производства в СССР. До начала 30-х гг. советская металлургическая промышленность пользовалась в основном прокатным оборудованием, доставшимся от царской России. Всего на советских заводах до 1932 г. работало 11 блюмингов, из них 8 - в южных районах страны (главным образом на Украине) и 3 - на Урале. Перевооружение отечественных сталепрокатных заводов началось в годы первой пятилетки с созданием собственной базы прокатного машиностроения. Первый советский обжимной стан - блюминг 1150 - построен в 1932 г. на Ижорском машиностроительном заводе и установлен на Макеевском металлургическом заводе (г. Донецк). Второй аналогичный блюминг изготовлен для Днепродзержинского металлургического завода (ныне Днепровский металлургический комбинат им. Ф. Э. Дзержинского). Стан приводился в действие электромотором мощностью 8 000 л. с. и мог прокатывать слитки массой 7 т. За период с 1931 по 1933 г. на советских заводах было установлено 8 мощных блюмингов 1150, 4 блюминга 950, из которых 10 станов построили заводы тяжелого машиностроения (Ижорский, Краматорский и Уралмаш), а два стана получены из Германии. С 1937 г. в СССР сооружается первый слябинг, разработанный коллективом Новокраматорского машиностроительного завода и пущенный на заводе Запорожсталь.

В предвоенные годы отечественное прокатное производство сделало огромный качественный скачок как по росту объема выпуска проката, так и в области развития прокатных машин и технологии. Черная и цветная металлургия располагала практически всеми видами прокатного оборудования, находящегося и на вооружении зарубежных прокатных заводов.

Вторая половина текущего столетия характеризовалась глубоким проникновением достижений научно-технической революции в сферу прокатного производства. К 50-м гг. были решены многие проблемы, связанные с механизацией и частичной автоматизацией прокатных станов и трудоемких производственных процессов. Создается более мощное прокатное оборудование, обеспечивающее получение крупноразмерных полуфабрикатов и изделий. Разрешаются сложные научно-технические проблемы, связанные с разработкой литейно-прокатных агрегатов, в которых объединены процессы непрерывного литья слябов, блюмов или другой заготовки с прокаткой, повышающих эффективность производства (рис. 5.9). Важное преимущество литейно-прокатных агрегатов - использование первичной теплоты слитка при его дальнейшей пластической деформации и достижение полной непрерывности в процессах литья и прокатки. При этом обеспечивается резкое повышение производительности труда, уменьшаются масса оборудования и производственные площади.

В последние десятилетия XX в. был сделан заметный шаг вперед в реализации старых и разработке новых способов совмещения прокатки с непрерывным литьем. Предложенный в 1855 г. Г. Бессемером способ бесслитковой прокатки стал отправной точкой для дальнейших напряженных исследований в СССР, США и некоторых других странах. Советские ученые и специалисты начали заниматься проблемой бесслитковой прокатки в 30-х гг. на предприятиях черной и цветной металлургии. Однако на реальную практическую основу процесс бесслитковой прокатки был поставлен в послевоенные годы. Первая в СССР промышленная установка бесслиткового литья и прокатки алюминия была создана в 1965 г. и успешно внедрена на Ленинградском заводе по обработке цветных металлов.

В условиях функционирования и развития столь сложных систем прокатного производства, резкого повышения скоростей прокатки, достигших у современных проволочных станов 60-70 м/с и у листовых 40-50 м/с, потребовались коренные преобразования в управлении прокатными станами и технологическими процессами. Революционизирующим фактором стала вычислительная техника, использование которой в прокатных производствах позволило автоматизировать основные и вспомогательные участки технологических линий, оптимизировать режим работы прокатных станов, повысить производительность труда.

Схема машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ)

Рис. 5.9. Схема машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ): 1 - ковш с жидкой сталью; 2 - промежуточное разливочное устройство; 3 - кристаллизатор; 4 - затвердевающий слиток; 5 - тянущие валки; 6 - форсунки; 7 - зона резки; 8 - газовый резак

ЭВМ передаются функции оперативного учета производства и слежения за прокатываемым металлом; программного управления нажимным устройством и манипуляторными линейками; автоматического управления скоростными режимами главного привода и транспортно- кантующих механизмов; оптимизации скоростных режимов.

В СССР работы по использованию ЭВМ в управлении обжимными, листовыми сортовыми прокатными станами начались в начале 60-х гг. Использовались ЭВМ типа «Днепр», УМ 1-НХ, УМ-1 и ВНИИЭМ, созданные советской промышленностью. В настоящее время в России ЭВМ используются в отечественной прокатной технике, и проведение любой операции ведется под автоматическим контролем.

Совершенствование паровых молотов. По мере развития машинно-фабричного производства изменялись функции кузнечной обработки в металлургии и машиностроении. Раньше, при кричном переделе, молот не только был составной частью основного технологического оборудования, связанного с получением компактного кричного железа, но и применялся на конечной стадии производства для отковки из него разнообразных полуфабрикатов и изделий (полосы, прутки и т. п.). В технологическую схему пудлингового производства вместо кузнечной обработки крицы под молотом был введен прокатный стан, с помощью которого осуществлялись одновременно обжим крицы в калиброванных валках и прокатка сортового железа. В результате частично отпали трудоемкая кузнечная обработка крицы под молотом и последующая ее расковка на прутки и полосы, которые с большей эффективностью стали изготавливать прокаткой. Молот сохранился в железоделательном производстве в основном для предварительного слабого обжатия крицы, поступающей в валки прокатного стана.

Вместе с тем в условиях бурного развития машиностроения непрерывно возрастала потребность в крупных кованых деталях для разнообразных машин и механизмов. Машиностроение становится средоточием специализированных цехов по кузнечной обработке металла, стимулируя создание мощных паровых молотов. Их значение еще более возрастает после появления в 50-60-х гг. XIX в. массовых способов производства литой стали. Бессемеровский и мартеновский процессы получения литой стали, революционизировавшие черную металлургию, предоставили в распоряжение машиностроителей крупные стальные отливки, обработка которых потребовала сверхмощных паровых молотов. Среди потребителей таких молотов были орудийные, судостроительные, механические и другие заводы.

Мировые достижения в области конструирования и сооружения паровых молотов, проблемы их технологического применения в производстве живо интересовали русских ученых и инженеров. Молот Несмита почти сразу же после его появления был принят на вооружение отечественной промышленностью. В 1848 г. в Англии были закуплены для России два паровых молота, установленные на Екатеринбургской механической фабрике и Боткинском заводе «со всеми нужными устройствами для проварки и ковки различных частей паровых машин». В то время машиностроительная промышленность России находилась в стадии оживленного развития, связанного, в частности, с проблемой производства паровых машин для речных и морских судов.

Одним из ведущих отечественных предприятий, оборудованных мощным кузнечным производством, был Обуховский завод в Петербурге, на котором в 1863 г. началось изготовление стальных артиллерийских орудий и в 1865 г. здесь установили крупнейший по тем временам паровой молот простого действия системы Моррисона с массой падающих частей 35 т.

В 1872 г. Обуховский завод экспонировал на Московской политехнической выставке ствол 12-дюймового артиллерийского орудия, изготовленного из стального слитка массой 40 т. С 1873 г. предприятие приступило к выпуску стальных кованых валов для крупных судовых двигателей. Оно располагало 12 паровыми молотами.

Шабот (основание для нижнего бойка) молота Обуховского завода, отлитый из чугуна, состоял из 4 частей и имел массу 460 т. Установка такого шабота потребовала сооружения огромного бетонного фундамента, для которого был вырыт котлован длиной 25,6 м, шириной 14,3 м и глубиной 9,8 м. По проекту отечественных специалистов каждая из двух станин молота имела свой собственный фундамент, между которыми был сооружен фундамент для шабота. Станины молота располагались одна от другой на расстоянии 8 м. Молот мог делать до 25 ударов в минуту при высоте подъема 2,9 м. Для ковки слитка диаметром 0,9 м, весом 13 т в заготовку диаметром 0,6 м и длиной 2,75 м требовался один час. У молота располагались две печи с выдвижными подинами, обслуживаемые двумя кранами.

В 1873 г. на Всемирной промышленной выставке в Вене экспонировалась модель 50-тонного молота двойного действия, построенного на Пермском пушечном заводе. Молот строился с 1872 по 1873 г. и являлся самым крупным в мире молотом двойного действия. В Европе наиболее мощный паровой молот двойного действия с массой падающих частей 35 т находился в Вульвичском арсенале (Англия).

Интенсивно развивалось производство кузнечного оборудования, в том числе тяжелых паровых молотов, в Англии, Франции, Германии и США. В 1877 г. во Франции на заводе «Шнейдер и К°» в Крезо был установлен 100-тонный паровой молот, на котором ковали стальные слитки массой в 120 т. Затем молоты такой же мощности появились на другом французском предприятии и в Италии на заводе Терни. Наиболее тяжелый 125-тонный паровой молот был построен (1891 г.) в США на заводе Вифлеемской компании. Все эти сверхмощные молоты были простого действия.

На этом производство гигантских молотов прекратилось, так как выявились большие трудности в их производстве и эксплуатации. Сильные удары молотов вызывали сотрясения зданий цехов и почвы в окрестностях промышленных предприятий, что стало опасным для целостности окружающих строительных сооружений и самих молотов. Им на смену пришли гидравлические ковочные прессы. Здесь же отметим, что паровые молоты меньшей мощности продолжали совершенствоваться и широко применяться в различных отраслях промышленности не только на протяжении второй половины XIX в., но и в XX в.

Внедрение ковки на гидравлических прессах. Появление крупных паровых молотов выявило ряд недостатков, затруднявших их технологическое использование и эксплуатацию. Прежде всего это проявилось в сильных ударах, опасных для целостности производственных построек и самих паровых молотов.

Перед инженерами и конструкторами встала ответственная задача создания принципиально нового кузнечного оборудования, свободного от указанных недостатков. Научно-техническая мысль пошла по пути создания кузнечных машин для обработки металлов давлением статического (неударного) действия. В результате были созданы гидравлические прессы, революционизировавшие кузнечное производство. В первое время гидравлические прессы применяли для прессования металлов, однако вскоре мощные прессы стали вытеснять большие паровые молоты.

Начало промышленному применению гидравлических ковочных прессов положил английский инженер, директор мастерских государственных железных дорог в Вене Д. Газвелл. Предприятие было расположено в черте города, вблизи жилых построек, и установка здесь парового молота оказалась невозможной. Газвелл ищет пути из создавшегося положения и приходит к выводу о возможности замены парового молота гидравлическим прессом (рис. 5.10). В 1859-1861 гг. спроектированный им пресс был изготовлен и установлен в железнодорожных мастерских. Пресс Газвелла обслуживался мощной паровой машиной. Благодаря большому различию диаметров парового и гидравлических цилиндров удалось создать очень высокое для того времени давление - 400 атм. Вода от насосов нагнеталась в рабочий цилиндр пресса, плунжер которого приводил в действие подвижную траверсу с укрепленным на ней верхним бойком (или штампом). Движение подвижной траверсы направлялось четырьмя массивными колоннами. Подъем траверсы осуществлялся штангой, связанной с поршнем небольшого возвратного цилиндра, расположенного над прессом.

Стул пресса Газвелла был снабжен наковальней, которую при необходимости можно было менять. Управление прессом производилось вручную посредством рычагов. Пресс мог по желанию оператора осуществлять периодические и непрерывные давления с различной скоростью. Он предназначался для штамповки паровозных деталей - поршней, крейцкопф, рессорных хомутов, кривошипов и др.

Общий вид мастерской, оборудованной гидравлическим ковочным прессом Газвелла. Вторая половина XIX в

Рис. 5.10. Общий вид мастерской, оборудованной гидравлическим ковочным прессом Газвелла. Вторая половина XIX в.

Первые из построенных Газвеллом гидравлических прессов имели мощность 700, 1 000 и 1 200 т. Вслед за ними были изготовлены еще несколько более крупных прессов усилием 3 000 т и более. Прессы Дж. Газвелла успешно демонстрировались на Всемирных промышленных выставках в Лондоне (1862 г.) и Вене (1873 г.).

В последующие десятилетия шло быстрое распространение гидравлических прессов в промышленности, создавались новые, в том числе гигантские по мощности гидравлические прессы. К концу 80-х - началу 90-х гг. XIX в. мощность прессов достигала 14 000 т.

Другим знаменательным событием в истории кузнечной техники второй половины XIX в. явилось создание специального гидравлического пресса для ковки слитков. Газвелл, создавая свой пресс лишь для штамповки деталей, эту задачу перед собою не ставил.

Человеком, внедрившим обработку слитков на гидравлических прессах, был английский инженер и предприниматель Джозеф Витворт (1803-1887). В 1865 г., увлеченный работами Дж. Газвелла, Витворт применяет гидравлический пресс для прессования жидкой стали с целью получения плотного беспузырчатого слитка. Продолжая работы в области прессования, Витворт ставит смелую задачу использования огромных технологических возможностей гидравлических прессов для получения непосредственно из слитков необходимых полуфабрикатов и готовых изделий.

О гидравлическом прессе Дж. Витворта, запатентованном во Франции в 1875 г., дает общее представление рис. 5.11. Пресс состоит из четырех колонн, укрепленных в фундаментной плите. На верхней части колонн расположена неподвижная траверса с двумя гидравлическими подъемными цилиндрами. С их помощью перемещается вверх и вниз подвижная траверса, на которой внизу установлен штамп. Оригинальность изобретения состоит в том, что автор соединил подвижную траверсу, несущую гидравлический цилиндр и приспособление для быстрого подъема, спуска и установки траверсы, в определенном положении. Такая компоновка узлов пресса замечательна тем, что при коротком ходе поршня она дает возможность обрабатывать изделия различной высоты.

Гидравлический пресс Дж. Витворта (общий вид и разрез). Французский патент от 4 марта 1875 г

Рис. 5.11. Гидравлический пресс Дж. Витворта (общий вид и разрез). Французский патент от 4 марта 1875 г.

Впервые гидравлический пресс Витворта был применен для ковки слитков в 1884 г. В то время ковка орудийных стволов велась на паровых молотах, которые с появлением пресса Витворта стали быстро терять свою роль в этой области кузнечной обработки. Преимущества гидравлических ковочных прессов перед паровыми молотами оказались бесспорными. Так, в Англии на одном шеффильдском металлургическом заводе для ковки ствола орудия из слитка массой 36,5 т под 50-тонным паровым молотом требовалось 3 недели и 33 промежуточных нагрева; с применением же гидравлического пресса усилием 4 000 т ковка слитка массой 37,5 т заняла всего 4 дня и потребовала лишь 15 промежуточных нагревов.

Прессы Дж. Витворта получили широкое распространение не только для ковки слитков, но и в производстве броневых плит, изготовлении стволов артиллерийских орудий, крупных валов. Прессы хорошо зарекомендовали себя также в процессах фасонной ковки. Они выпускались мощностью 2 000, 5 000 и 10 000 т.

Применение гидравлических ковочных прессов привело к серьезным техническим преобразованиям на крупных металлургических и машиностроительных заводах. В результате наиболее тяжелые паровые молоты стали замещаться мощными гидравлическими прессами. В 1893 г. демонтировал свой 125-тонный молот Вифлеемский завод в США. Завод Круппа в Эссене заменил 75-тонный паровой молот прессом в 2 000 т. Снял свой 108-тонный молот итальянский завод Терни, установивший вместо него 4500-тонный пресс завода Дэви.

С этой же проблемой столкнулись и отечественные специалисты и предприниматели. Большую работу по изучению состояния и тенденций развития мировой техники кузнечного производства в связи с появлением гидравлических ковочных прессов провела специальная Комиссия по реорганизации Обуховского завода в Петербурге. Необходимость «усиления механических средств завода» обусловливалась увеличением заказов военного ведомства на тяжелые артиллерийские орудия, что потребовало технического обновления производства предприятия. Напомним, что Обуховский завод был ведущим в России по числу и суммарной мощности установленных в его «молотовой мастерской» паровых молотов, в том числе молотов тяжелых. Поэтому вопрос о соотношении в производстве паровых молотов и гидравлических прессов, перспективности того и другого вида кузнечного оборудования приобрел в 80-х г. XIX в. острую технико-экономическую направленность.

Комиссия работала в течение 1885 и 1886 гг. В нее вошли известные ученые и инженеры-производственники. Комиссия посетила ведущие металлургические и машиностроительные заводы Европы и смогла сделать квалифицированные выводы по интересующим русских специалистов вопросам.

В результате Обуховский завод стал оснащаться мощным гидропрессовым оборудованием. В 1886 г. Витворт получил от Обуховского завода заказ на изготовление 3000-тонного гидравлического пресса, который в течение 1890-1891 гг был собран и пущен в эксплуатацию. Одновременно 15- и 50-тонные молоты на этом предприятии были демонтированы. Несколько позже, весной 1898 г., на Обуховском заводе установили мощнейший гидравлический пресс усилием 7 500 т.

В России, кроме Обуховского завода, гидравлические ковочные прессы были установлены и на других наиболее крупных предприятиях, в том числе на Таганрогском, Харьковском, Луганском, Балтийском и некоторых других заводах.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >