Результат интеллектуальной деятельности: РОЛИК ПЕТЛЕДЕРЖАТЕЛЯ

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано в устройствах силового поддержания петли полосового проката, например в качестве ролика петледержателя между клетями чистовой группы широкополосного стана.

Известен ролик петледержателя широкополосного стана, предназначенный для поддержания натянутой полосы между предыдущей и последующей клетями (см. Королев А.А. Учебное пособие для вузов «Прокатные станы и оборудование прокатных цехов». М.: Металлургия, 1981, с.V-53). Ролик состоит из цилиндрической бочки с насаженными на торцах цапфами с подушками подшипниковых опор. Подушки закреплены на рычагах с приводом, которые, поворачиваясь, поднимают ролик петледержателя вместе с полосой над линией прокатки, создавая в полосе межклетьевого промежутка натяжение.

Известное устройство имеет ряд недостатков.

В процессе эксплуатации ролик петледержателя по своей длине изнашивается неравномерно и в середине бочки ролика образуется углубление - «калибр» (см. фиг.1). Так как при прокатке по различным причинам (неравномерное распределение температуры по ширине и длине полосы, перекос рабочих валков смежных клетей в горизонтальной плоскости и т.п.) происходит неуправляемое поперечное смещение полосы до 100-150 мм, то соответственно какая-либо боковая кромка полосы может находиться в углублении калибра, а другая кромка на гребне калибра - см. фиг.1. При этом на узкий участок кромки полосы, находящийся на гребне бочки ролика петледержателя, воздействует повышенное межклетьевое натяжение, которое может превышать предел текучести металла полосы на растяжение - начинается межклетьевая пластическая деформация и происходит уменьшение ширины полосы (дефект «утяжки» ширины). Через некоторое время при другом поперечном смещении вся полоса может оказаться внутри калибра, распределение натяжения по ширине будет более равномерное и утяжки ширины не произойдет. Такое колебание ширины по длине полосы (разноширинность), особенно характерное для «мягких» сталей с низким пределом текучести, приводит к браку и повышенному расходу металла при последующей обработке. Кроме того, неравномерное распределение натяжения по ширине полосы, вызванное либо износом бочки ролика (как показано выше), либо перекосом валков смежных клетей относительно друг друга в горизонтальной плоскости, либо перекосом ролика петледержателя в вертикальной плоскости на угол β (см. фиг.2) приводит к появлению момента S_пeт.·e, изгибающего полосу в ее плоскости, где S_пет. - равнодействующая сила натяжений полосы на ролике петледержателя (причем эта сила равна по величине силе S₀ - равнодействующей равномерного распределения натяжений на некотором расстоянии от источника неравномерности - ролика петледержателя, например, на выходе из клети), е - величина смещения вектора равнодействующей эпюры натяжений относительно оси полосы. Из-за этого изгиба набегающая на ролик ветвь полосы пройдет путь в соответствии с вращением ролика, а полоса переместится в новое положение (показанное на фиг.2 пунктиром), т.е. начнет сползать в сторону большего натяжения. Это децентрирующее свойство известного устройства усугубляет появление разноширинности полосы, приводит к повышенным поперечным смещениям полосы вплоть до контакта с боковыми центрирующими линейками, что вызывает появление травмирующих дефектов боковых кромок полосы и ограничивает длительность кампании ролика петледержателя появлением даже небольшого (до 1 мм) износа на его бочке.

В заявляемом устройстве решаются задачи повышения поперечной устойчивости полосы на ролике петледержателя, снижения дефектов кромок полосы, колебаний ширины полосы из-за ее утяжки в межклетьевом промежутке, а также повышения продолжительности кампании работы ролика петледержателя. Данные задачи решаются за счет того, что у ролика петледержателя, содержащем бочку с закрепленными на торцах цапфами, бочка ролика выполнена с центральным цилиндрическим участком длиной (0,4÷0,5)·В_мин и двумя симметричными скосами на краях бочки глубиной (2÷8)мм на радиус бочки, где В_мин - минимальная ширина полосы.

На фиг.3 показан общий вид предлагаемого устройства, на фиг.4 - станочный и изношенные профили бочки предлагаемого ролика петледержателя, на фиг.5 - схема сил при отсутствии поперечного смещения полосы, на фиг.6 - схема сил при поперечном смещении полосы.

Ролик петледержателя состоит из бочки 1, на торцах которой закреплены две цапфы 2 для подшипниковых опор. Профиль бочки ролика содержит три участка по длине: центральный цилиндрический участок, протяженностью (0,4÷0,5)·В_мин, где В_мин - минимальная ширина полосы, и два конических симметричных краевых участка (скосы), причем большие основания конусов сопряжены с центральным цилиндрическим участком, а меньшие усеченные основания конусов являются торцами бочки ролика и их радиус на 2-8 мм меньше радиуса цилиндрической части ролика.

Устройство работает следующим образом.

При поддержании в полосе силовой петли данный ролик создает трапецеидальную эпюру распределения натяжений по ширине полосы. Причем при отсутствии поперечного смещения полосы максимальные натяжения формируются в центральном участке полосы шириной (0,4-0,5)В_мин сопряженном с цилиндрическим участком бочки предлагаемого ролика петледержателя (см. фиг.5). При этом пластической деформации полосы в межклетьевом промежутке нет, а максимальные натяжения в центральном участке полосы не превышают 50% предела текучести на растяжение σ_S, так как где σ₀≤0,1σ_S - среднее межклетьевое натяжение в полосе, В - ширина полосы, а максимальное В/В_мин=2. Неравномерности натяжения из-за монтажного перекоса ролика в вертикальной плоскости величиной до 2-4 мм нивелируются постоянно повышенным натяжением на центральном участке полосы. Колебания общего уровня натяжения из-за изменений температуры по длине полосы или сбоев системы регулирования привода петледержателя воспринимаются не узкими и переменными по ширине участками кромок полосы с периодическим выходом в область пластической деформации, а широким и постоянным по ширине центральным участком, на котором напряжения полосы не превышают предела текучести.

В случае, по каким-либо причинам, поперечного смещения полосы относительно продольной оси стана (см. фиг.6) эпюра распределения натяжений по ширине полосы примет вид неравнобедренной трапеции с равнодействующей S_пет., смещенной относительно оси полосы на величину е. Полоса под воздействием момента S_пет.·e изгибается в своей плоскости и начинает возвращаться в сторону большего натяжения (т.е. в сторону центрального участка ролика), центрируясь около оси стана, снижает возможность появления высоких натяжений на боковых кромках полосы и их контактов с центрирующими линейками перед клетями.

В процессе эксплуатации предлагаемого устройства изнашивается в основном центральный наиболее нагруженный участок бочки ролика - см. фиг.4. Из опыта эксплуатации устройства в последнем межклетьевом промежутке стана 2000 ОАО «НЛМК» получено, что основные характеристики устройства (длина центрального цилиндрического участка, конусность краевых скосов), а также его свойства (отсутствие разноширинности полосы и центрирующая способность) сохраняются на протяжении длительного периода эксплуатации пока глубина скосов не снизится меньше 2 мм, что в несколько раз превышает длительность кампании цилиндрического ролика петледержателя.

Предлагаемый ролик петледержателя позволяет поддерживать и центрировать полосу между клетями непрерывного стана без появления разноширинности. Кроме того, это техническое решение позволяет повысить длительность кампании и долговечность роликов петледержателя и снизить количество дефектов кромок прокатываемой полосы.