Результат интеллектуальной деятельности: ПРОКАТНАЯ КЛЕТЬ "КВАРТО"

Изобретение относится к прокатному производству, а точнее, к прокатке полос и листов.

Известна конструкция прокатной клети «кварто», в которой оси рабочих и опорных валков расположены в одной вертикальной плоскости (А.А. Королев. Конструкция и расчет машин и механизмов прокатных станов - М.: Металлургия, 1969, с. 108, рис. 51). Недостатком этой прокатной клети является неустойчивость (сваливание, смещение) рабочих валков относительно опорных валков при неравенстве заднего (Т₀) и переднего (T₁) натяжений. Если Т₀>Т₁, то рабочие валки вместе с подушками сваливаются в направлении заднего натяжения Т₀. При этом возможен случай, когда от действия горизонтальной силы Т₀ и горизонтальной составляющей силы реакции опорного валка РОП происходит разрушение подшипников качения, размещенных в подушках рабочих валков (А.А. Королев. Конструкция и расчет машин и механизмов прокатных станов. - М.: Металлургия, 1965 с. 155, рис. 74, с. 183, рис. 90).

Наиболее близкой к заявляемой конструкции является прокатная клеть «кварто», которая включает рабочие и опорные валки с подушками, причем рабочие валки смещены относительно опорных валков в направлении прокатки. При этом очаг деформации симметричен относительно продольной оси прокатываемой полосы - симметричный процесс прокатки. (А.А. Королев. Конструкция и расчет машин и механизмов прокатных станов. - М.: Металлургия, 1969, с. 108, рис. 50). В этом случае расстояние между осями рабочих и опорных валков (свал) составляет е=5-7 мм.

Недостатком такой прокатной клети является то, что по разным причинам (неодинаковые зазоры между подушками и внутренними поверхностями станин, неравномерный износ подушек рабочих валков и сменных планок станин или лап подушек опорных валков) может возникнуть горизонтальный перекос осей рабочих и опорных валков. Другими словами, при отсутствии параллельности плоскости, проходящей через ось бочки опорного валка перпендикулярно оси прокатки, и плоскости контакта боковых поверхностей подушек рабочих валков и внутренних поверхностей лап подушек опорных валков (или сменных планок опорных поверхностей станин прокатной клети) возникают горизонтальные осевые силы, которые способствуют разрушению подшипников шеек рабочих валков, а также происходит неравномерная деформация кромок полосы, которая приводит к образованию разнотолщинности и неплоскостности полосы.

При реверсивной прокатке полосы, когда полоса движется в направлении, противоположном свалу, возникают наихудшие условия службы подшипников рабочих валков. В этом случае в результате действия горизонтальной составляющей силы прокатки происходит смещение рабочих валков вместе с подушками до упора боковых поверхностей подушек рабочих валков к поверхности лап подушек опорных валков. Суммарное действие горизонтальной, радиальной и осевой сил приводит к изгибу рабочих валков в горизонтальной плоскости и, соответственно, к разрушению подшипников качения подушек рабочих валков.

Целью представленного изобретения является разработка новой конструкции прокатной клети «кварто», в которой за счет изменения расположения рабочих валков относительно опорных обеспечивается уменьшение влияния перекосов рабочих валков и достигается повышение точности толщины и улучшение плоскостности прокатываемых полос, а также уменьшение количества случаев разрушения подшипников рабочих валков.

Для решения поставленной задачи предлагается новая конструкция прокатной клети «кварто» непрерывных и реверсивных станов, которая включает рабочие и опорные валки с подушками и смещением оси рабочих валков относительно оси опорных валков, причем оси верхнего и нижнего рабочих валков смещены относительно оси опорных валков в противоположных направлениях.

На фиг. 1 представлена схема прокатной клети «кварто» с опорными валками 1, 2 и их подушками 3, 4, в которых расположены подушки 5, 6 с верхним 7 и нижним 8 рабочими валками, которые обжимают полосу 10, и сменными накладками 9 на подушках 3, 4 (C₁-С₄).

На фиг. 2 показаны рабочие валки 7, 8, ось опорных валков 11 и оси 12, 13 рабочих валков.

Отличной особенностью предложенной конструкции прокатной клети «кварто» (фиг. 1) с противоположным размещением рабочих валков (ПРРВ) является смещение осей рабочих валков 7, 8 относительно оси 11 опорных валков 1, 2 на величину е=2…20 мм (или e/R=0,01…0,05, где R - радиус рабочего валка). Меньшие величины e/R относятся к станам холодной прокатки, а большие - к станам горячей прокатки полос. Подушки рабочих валков устанавливают в подушках опорных валков с монтажным зазором δ≤0,5 мм. Символами Т₀ и Т₁ обозначены соответственно силы заднего и переднего натяжения полосы. Величина смещения е=2…20 мм (или e/R=0,01…0,05) меньше длины дуги контакта и регулируется толщиной сменных накладок 9 на лапах подушек опорных валков.

На фиг. 2 показан в увеличенном масштабе несимметричный очаг деформации при прокатке полосы 10. В отличие от прототипа (симметричный процесс) в предлагаемой прокатной клети «кварто» за счет противоположного относительно оси опорных валков смещения самих рабочих валков 7, 8 и их осей длина очага деформации DC больше, чем длина АВ. Причем дуга контакта АВ со стороны верхнего рабочего валка 7 смещена по направлению прокатки относительно дуги контакта DC со стороны нижнего рабочего валка 8. Кроме того, момент контакта полосы с валками 7 и 8 различен во времени. В контакт с нижним валком полоса входит (точка D) раньше, чем входит в контакт с верхним валком (точка В). Со стороны верхнего и нижнего валков зоны опережения различны, и это обусловливает появление в очаге деформации внутренних продольных напряжений растяжения.

Таким образом, в предлагаемой прокатной клети «кварто» присутствуют все признаки несимметричного процесса прокатки, когда в очаге деформации возникают внутренние растягивающие напряжения и продольные силы (В.А. Николаев. Теория и практика процессов прокатки. - Запорожье, ЗГИА, 2002, с. 61, с. 68; Николаев В.А., Скороходов В.Н., Полухин В.П. Несимметричная тонколистовая прокатка - М.: Металлургия, 1993. - 99 с.). Наличие растягивающих напряжений и горизонтальных продольных сил в очаге деформации обеспечивает прижатие бочек рабочих валков к бочкам опорных валков и снижение энергосиловых параметров прокатки.

При этом верхний рабочий валок 7, смещенный по направлению прокатки, будет прижиматься горизонтальной составляющей силы прокатки к верхнему опорному валку своей бочкой, а не подушками 5 к лапам подушек 3 опорного валка 1. На нижний рабочий валок 8 со стороны полосы на длине дуги контакта DC будет действовать продольная сила, которая прижимает его к нижнему опорному валку 2 и препятствовать смещению рабочего валка 8 с подушками 6 в сторону лап подушек 4 опорного валка 2. Созданный таким образом несимметричный очаг деформации и наличие в нем продольных напряжений растяжения уменьшает влияние контактных сил трения, снижает уровень продольных подпирающих напряжений и, следовательно, уменьшает величины средних нормальных контактных напряжений и энергосиловые параметры прокатки.

Предлагаемая прокатная клеть «кварто» обеспечивает уменьшение вероятности поломок подшипников качения, которые установлены в подушках рабочего валка. Наличие внутренних продольных растягивающих напряжений, уменьшающих влияние горизонтального перекоса осей рабочих валков на очаг деформации, обеспечивает повышение точности толщины и уменьшение неплоскостности прокатываемых полос, существенно снижает энергосиловые параметры прокатки метала.

Таким образом, в сравнении с прототипом предлагаемая конструкция прокатной клети «кварто» обеспечивает уменьшение количества поломок подшипников качения рабочих валков и способствует улучшению плоскостности и повышению точности толщины полосы и энергосиловых параметров прокатки.