Оправка трубопрокатного стану

Изобретение относится к обработке металла давлением, в частности к инструменту для горячей прошивки заготовки в гильзу и к горячей прокатке труб. Кроме того, такое устройство может применяться d кернах клещевых кранов, в прессовом и штамповочном инструменте, а также в других деталях металлургического, машиностроительного и химического оборудования, где необходим интенсивный отвод тепла. Известна оправка для горячей прокатки труб (Авт.св. СССР № 1308405, от 07.05.87, кл. В 21 8 25/04, В 21 В 19/04, Бюл. N3 17) со смазочным элементом в виде двухслойного колпачка, обеспечивающего уменьшение коэффициента трения. Использование смазки в передней части оправки не исключает ее перегрева, деформации и преждевременного выхода из строя. Кроме того, применение этого устройства" требует периодической и систематической установки на оправку новых колпачков, что в значительной степени усложняет процесс эксплуатации трубопрокатного стана и снижает ее производительность. Наиболее близким к предлагаемого техническому решению является оправка трубопрокатного стана (авт.св. СССР № 845901 от 15.07.81, кл. В 21 В 25/04, Бюл. № 26) с охлаждающей жидкостью. Такая оправка заполняется охлаждающей жидкостью и снабжается радиальными и осевыми каналами для выхода пара. В процессе эксплуатации такой оправки в местах интенсивного подвода тепла образуется значительное количество пара, который создает "паровую р убашку" между перегретой стенкой оправки и охлаждающей средой, что в значительной мере снижает эффект охлаждения, перегревает деталь, деформирует ее и затем выводит из строя. Кроме того, зазоры оправки в процессе ее работы засоряются примесями жидкости, окалиной, смазкой и тем самым не обеспечивают выход пара из детали, создавая определенную опасность для обслуживающего персонала и эксплуатируемого оборудования. В основу данного изобретения поставлена задача усовершенствовать оправку трубопрокатного стана путем конструктивного изменения его основных деталей, создания стабильного и эффективного отвода 1 тепла от передней и наружной его части, наиболее нагреваемой, что позволяет исключить деформацию инструмента и тем самым повысить надежность и долговечность прокатного оборудования. Поставленная задача решается тем, что в оправке трубопрокатного стана, содержащей корпус с внутренней полостью, заполненной охлаждающей средой, в полости корпуса размещен вкладыш из легкоплавкого, теплопроводного, теплоемкого материала, занимающего не менее 80% ее объема и повторяющего ее форму. Такое решение позволит значительно увеличить отвод тепла от наиболее тепло-нагруженных участков оправки, создать более равномерный нагрев всех участков инструмента, аккумулировать значительное количество тепла при нагреве и плавлении вкладыша. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение имеет следующие существенные признаки! - в полости инструмента размещен вкладыш, повторяющий форму полости, - объем вкладыша составляет не менее 80% полости корпуса инструмента, - вкладыш выполнен из легкоплавкого, теплопроводного, теплоемкого материала, - в центре внутренней передней части корпуса оправки выполнен цилиндрический выступ. Заявляемое техническое решение не является частью уровня техники и, следовательно, соответствует критерию "новизна". Совокупность существенных отличительных признаков, позволяющих решить поставленную задачу, не вытекает из предшествующего уровня техники и не является очевидной для специалиста. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень". Сравнение заявляемого технического решения с прототипом показывает, что при указанной совокупности существенных отличительных признаков можно добиться существенных преимуществ, используя механическую разработку деталей и заливку их легкоплавким материалом, что дает возможность выполнить в центре внутренней передней части корпуса цилиндрический выступ и разместить в полости корпуса вкладыш из легкоплавкого, теплопроводного и теплоемкого материала и тем самым обеспечить высокую износостойкость и долговечность устройства. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "промышленная применимость". На чертеже изображено предлагаемое устройство оправки, где 1 - корпус оправки, 2 внутренняя полость оправки, 3 - пepeдняя часть оправки, 4 - цилиндрический выступ, 5 вкладыш, 6 - пробка. Устройство содержит корпус оправки 1 с внутренней полостью 2, переднюю часть корпуса 3. В центре его внутренней передней части выполнен цилиндрический выступ 4. .В полости инструмента размещен вкладыш из легкоплавкого, теплопроводного теплоемкого материала, повторяющего его форму 5. Задняя часть корпуса в зависимости от тепловой нагрузки инструмента может быть закрыта пробкой 6. Устройство работает следующим образом. В процессе прокатки труб оправка подвергается интенсивному нагреву и значительному давлению, причем, передняя часть оправки 3 находится в более тяжелых условия х работы. По мере нагрева корпуса оправки 1 вкладыш 5, изготовленный из алюминия или его сплавов, отбирает от него значительное количество тепла, распределяя его равномерло по всему вкладышу 5 и корпусу оправки 1. Этот процесс протекает в результате высокой теплопроводности вкладыша 5, В качестве материала для изготовления вкладыши 5 может быть использована также медь и ее сплавы. Отвод тепла от наиболее нагруженных участков корпуса оправки 1 и равномерное распределение тепла по всей оправке исключает ее деформацию и сохраняет ее первоначальную форму. При очень интенсивном нагреве оправки и достижения ею температуры плавления сплава, из которого изготовлен вкладыш, дальнейший подъем температуры инструмента на некоторое время прекратится в связи с значительным расходом тепла, направленного на обеспечение плавления этого теплоемкого материала. Эксплуатация оправок может протекать как с плавлением вкладыша 5, так и с сохранением его твердого состояния. В первом случае возникает необходимость установки пробки 6 в заднем торце инструмента. Применение пробки исключает вытекание расплавленного материала вкладыша 5 из корпуса оправки 1 при ее эксплуатации. При расплавлении легкоплавкого материала вкладыша 5 возникает необходимость ограничения его объема до 80% объема внутренней полости 2 с целью компенсации его объемного теплового расширения в твердом состоянии и при плавлении. Анализ свойств различных легкоплавких материалов показывает, что выбранная величина незаполненного объема внутренней полости инструмента материалом вкладыша не меньше объема материала, полученного при его объемном тепловом увеличении. Установленный в центре внутренней передней части 3 корпуса 1 цилиндрический выступ 4 увеличивает площадь соприкосновения этой части оправки с теплопроводным, легкоплавким и теплоемким материалом вкладыша 5 и тем самым увеличивает теплоотвод от передней части 4 инструмента к теплопроводному вкладышу 5 и всему корпусу оправки 1, что дает возможность уменьшить температуру нагрева инструмента и улучшить усло вия его эксплуатации. Использование предлагаемого изобретения позволит по сравнению с известным уменьшить температуру нагрева оправки, усреднить тепловые нагрузки в различных частях инструмента, уменьшить деформацию деталей, повысить надежность и долговечность оборудования.