Владислав Пристинский - 100 знаменитых изобретений
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.
Позже появился электрический привод. Его особенность – плавность включения и быстродействие. Электропривод позволил точно регулировать скорости прокатных валков и создать станы с автоматизированным управлением. Впервые такой привод был применен в 1897 г. в Германии. Наиболее рациональным стал вариант, в котором каждый валок приводится в действие отдельным электродвигателем.
В 30-е годы XX в. прокатные станы были механизированы. Так, для подъема и опускания верхнего валка использовался механизм, состоящий из электрического нажимного устройства и гидравлического уравновешивателя. Станы оборудовались механическими рольгангами, направляющими линейками, манипуляторами. Реверсирование валков осуществлялось изменением направления вращения главного двигателя. В 50-е годы XX в. были разработаны литейно-прокатные агрегаты, соединившие процессы непрерывного литья заготовок и прокатку. Они обеспечивали непрерывность процессов литья и прокатки благодаря использованию первичной теплоты слитка.
В СССР первая такая установка была создана в 1965 г. В ней жидкий металл подавался между валков снизу вверх. В другом способе формирование слитка происходило после окончания кристаллизации. В конце 50-х годов XX в. в СССР был разработан так называемый литейно-прокатный стан, совмещавший непрерывное литье и прокатку.
В 60-е годы прошлого века применение вычислительной техники произвело коренные преобразования в прокатке. ЭВМ осуществляет оперативный учет производства и слежения за прокатываемым металлом, управляет нажимным устройством и манипуляторными линейками, контролирует все производственные процессы.
Радио
Первым, кому удалось практически осуществить прием распространяющихся в эфире электромагнитных волн, был профессор анатомии в Болонье Луиджи Гальвани, описавший свои наблюдения в опубликованном в 1791 г. «Трактате о силах электричества при мышечном движении». Приемником волн в опытах Гальвани явилась лапка препарированной лягушки, мускулы которой во время прикосновения к ним скальпелем сокращались, если при этом из провода стоявшей неподалеку электростатической машины извлекалась искра.
Заинтересовавшись природой столь необычного явления, Гальвани старался понять, производит ли такое же действие, как и разряд электростатической машины, «естественная» электрическая искра, т. е. молния. Он поместил препарированную лягушку в банку, протянув проволоку от ее мускулов на крышу дома, а от нерва в колодец. Как только вблизи ударяла молния, наблюдались заметные сокращения мускулов лягушки.
В то время Гальвани не мог знать о существовании электромагнитных волн и не сделал из своих наблюдений открытия. Между тем в его опытах препарированная лягушка представляла собой довольно чувствительный индикатор происходившего в окружающем пространстве электромагнитного волнового процесса.
Прошло почти столетие, прежде чем люди дошли до правильного понимания загадочного наблюдения Гальвани.
После выдающихся теоретических работ английского ученого Максвелла, полностью подтвердивших мысль о существовании в природе электромагнитных волн, за экспериментальное изучение этого вопроса взялся молодой немецкий физик, профессор высшей технической школы в Карлсруэ Генрих Рудольф Герц. В статье «Об электродинамических волнах в воздухе и их отражении», опубликованной в 1888 г., этот ученый представил миру результаты своих исследований. Он впервые установил существование свободных электромагнитных волн и на опыте подтвердил справедливость всех теоретических выводов Максвелла. Герц не только нашел способ возбуждать электромагнитные волны («Лучи Герца») в пространстве, но изобрел и метод их обнаружения. В качестве приемника или индикатора волн Герц применил чрезвычайно простой прибор, названный «резонатором». В первом выполнении он представлял собой точную копию «вибратора»– устройства, примененного Герцем для излучения волн. Это был металлический прут с сосредоточенными на его концах емкостями (пластинами или шарами) и незначительным воздушным зазором – «искровым промежутком» в середине. Более чувствительным и удобным оказался, однако, резонатор другой формы, выполненный в виде одного витка проволоки с небольшим искровым промежутком. Если длина проволоки и искровой промежуток резонатора соответствовали по своей величине проводникам вибратора, то наступало явление резонанса, вследствие которого в искровом промежутке резонатора начинали проскакивать электрические искры.
