Результат интеллектуальной деятельности: ЧЕТЫРЕХВАЛКОВАЯ ПРОКАТНАЯ КЛЕТЬ

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано в качестве четырехвалковой клети листовых, особенно непрерывных широкополосных станов.

Известна четырехвалковая прокатная клеть (аналог), включающая станины, рабочие и опорные валки с подушками, установленными в проемах станин. Из условия комплектной перевалки рабочих валков их подушки связаны между собой с помощью выступов, выполненных на подушках верхнего валка, установленных с зазорами в пазах на подушках нижнего рабочего валка. Осевая фиксация рабочих валков осуществляется через подушки со стороны перевалки с помощью защелок. На наружном торце подушек выполнены заплечики, расположенные с зазорами между стойками станины и защелками, закрепленными на стойках. Для уравновешивании верхнего рабочего валка и его поджатия к верхнему опорному в подушках нижнего рабочего валка установлены гидроцилиндры, штоки которых взаимодействуют с нижними горизонтальными поверхностями подушек верхнего рабочего валка (см. "Сталь", 1995, №7, с.43-44, рис.1, поз.7, 8).

Недостатком аналога является выполнение выступов на подушках верхнего валка и пазов на подушках нижнего валка с прямоугольными горизонтальными кромками. Из-за несоответствия зазоров между выступами и пазами и между защелками и стойками станины при осевых смещениях подушек верхнего рабочего валка относительно подушек нижнего в процессе перевалок возможны случаи выхода выступов за предела пазов.

Процесс перевалки рабочих валков заключается в следующем. После отработки валками кампании останавливают рабочую клеть, сбрасывают давление рабочей жидкости в гидроцилиндрах уравновешивания валков и поднимают верхний опорный валок. Верхний рабочий валок опускается на штоках гидроцилиндров и опирается подушками на прокладки, устанавливаемые на верхние горизонтальные поверхности подушек нижнего рабочего валка так, чтобы бочки валков не соприкасались между собой с целью исключения повреждения их рабочей поверхности. При опускании верхнего рабочего валка выступы на его подушках расположены в пазах подушек нижнего валка. С помощью перевалочных балок, установленных на штоках гидроцилиндров, смонтированных в подушках нижнего опорного валка, и перевалочной тележки комплект отработанных рабочих валков вываливают из клети и заваливают в клеть комплект, подготовленный к прокатке. При этом верхний опорный валок находится в крайнем верхнем положении. На фиг.1 это положение показано пунктиром.

При завалке подушки рабочих валков со стороны перевалки упираются своими заплечиками в стойки станины, после чего закрывают защелки и между защелками и заплечиками образуются зазоры δ_з. Со стороны привода подушки рабочих валков в осевом направлении не фиксируются. На фиг.1 комплект рабочих валков и нижний опорный валок после завалки показаны жирными линиями. Затем включают гидроцилиндры уравновешивания и поднимают верхний рабочий валок до упора в верхний опорный. Из-за различного сопротивления перемещению штоков в гидроцилиндрах подушек нижнего рабочего валка со стороны привода и перевалки перемещение штоков происходит с различной скоростью. В результате происходит отставание в перемещении одного из штоков гидроцилиндров, и подъем валка происходит с перекосом. На фиг.1 это положение валка показано тонкими линиями. Оно соответствует отставанию в перемещении штока гидроцилиндра в подушке со стороны перевалки и большему подъему подушки верхнего валка со стороны привода.

Расстояние "h" между бочкой верхнего рабочего валка до его подъема и бочкой верхнего опорного валка в его крайнем верхнем положении больше перекрытия "l" выступами на подушках верхнего рабочего валка пазов в подушках нижнего рабочего валка (см.фиг.1). Поэтому при подъеме валка выступы выходят из пазов и валок удерживается подушками на штоках гидроцилиндров. Из-за перекоса возникает наклон валка в сторону гидроцилиндра с меньшим перемещением штока, и под действием тангенциальной составляющей веса валка он смещается на штоках в сторону наклона в поле зазора "δ_з" между заплечиками подушки и защелками до упора заплечиков в защелки.

Нижний рабочий валок остается в прежнем положении с поджатыми заплечиками подушки к стойкам станины, так как он удерживается силами трения на его контакте с нижним опорным валком.

При дальнейшем подъеме верхнего рабочего валка вначале в контакт с опорным валком вступает край бочки рабочего валка, расположенный со стороны гидроцилиндра с большим перемещением штока, после чего верхний рабочий валок поджимается к опорному по всей длине бочки и занимает горизонтальное положение со смещением в осевом направлении относительно нижнего рабочего валка на величину зазора "δ_з" между заплечиками и стойками станины. Это положение валков на фиг.1 и 2 показано пунктирными линиями.

Так как выступы на подушках верхнего валка в этом положении находятся выше верхних горизонтальных поверхностей подушек нижнего валка, они выходят за пределы пазов и при опускании верхнего рабочего валка с опорным в рабочее положение упираются в подушки нижнего рабочего валка. Это приводит или к заклиниванию выступов в пазах или к повреждению или разрушению подшипников рабочих валков из-за усилий, передающихся на подшипники от нажимных винтов через верхние опорный и рабочий валки и подушки при их опускании. Возвращение верхнего рабочего валка в нормальное положение, при котором выступы свободно входят в пазы, связано с необходимостью открытия защелок и толчкового перемещения перевалочной тележкой нижнего рабочего валка вначале из клети, а потом в клеть. Это отрицательно сказывается на работоспособности валков, валковых опор, существенно увеличивает трудоемкость и продолжительность перевалок и снижает производительность прокатного стана.

Если при подъеме верхнего рабочего валка имеет место отставание в перемещении штока гидроцилиндра, расположенного в подушке нижнего рабочего валка со стороны привода, то наклон и осевое смещение верхнего валка происходит в противоположную сторону. В этом случае после подъема заплечики подушки верхнего валка будут упираться в стойки станины и зазор "δ_з" образуется между заплечиками и защелками. В остальном картина повторяется с той разницей, что для спаривания валков с попаданием выступов в пазы требуется полностью вываливать комплект рабочих валков из клети, спаривать валки с помощью мостового крана и снова повторять завалку.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является четырехвалковая прокатная клеть, включающая станины, рабочие и опорные валки с подушками, у которой на подушках верхнего рабочего валка выполнены выступы, расположенные с зазорами в пазах на подушках нижнего рабочего валка, со стороны перевалки на подушках рабочих валков выполнены заплечики, расположенные с зазорами между стойками станины и защелками, закрепленными на стойках, а в подушках нижнего рабочего валка установлены гидроцилиндры, штоки которых взаимодействуют с подушками верхнего рабочего валка (см. Авторское свидетельство СССР №1784311, кл. В 21 В 31/00, 1992).

В отличие от аналога в прототипе зазор между выступами и пазами на подушках рабочих валков со стороны перевалки выполнен больше, чем зазор между защелками и заплечиками подушки верхнего валка, зазор со стороны привода выполнен больше, чем зазор между защелками и заплечиками подушки нижнего валка, а зазор между выступами и пазами на подушках со стороны привода выполнен больше, чем на подушках со стороны перевалки, на величину теплового расширения валков и допусков на изготовление валков и подушек. Практика эксплуатации показала, что такое соотношение зазоров между выступами и пазами и между защелками и заплечиками подушек приводит к их общему увеличению в цепи зазоров и вызывает большие удары и осевые динамические нагрузки на валки, подшипники, выступы и пазы при прокатке и перевалках. В свою очередь это приводит к снижению долговечности и увеличению расхода валков и подшипников, их повреждениям и повреждениям пазов. Из-за этого при спаривании и перевалках валков затрудняется установка выступов в пазах, увеличивается трудоемкость и продолжительность перевалок. Кроме того, не исключается выход выступов за пределы пазов на подушках со стороны перевалки, что ведет к отрицательным последствиям, присущим аналогу. Практика также показала, что разница в тепловом удлинении верхнего и нижнего рабочих валков весьма мала, так как они работают в одинаковых температурных режимах, и ею можно пренебречь. Поэтому отсутствует необходимость в увеличении зазоров между выступами и пазами со стороны привода по сравнению с зазорами со стороны перевалки.

Целью настоящего изобретения является повышение долговечности и сокращение расхода валков и их подшипников, сокращение трудоемкости и продолжительности перевалок и повышение производительности прокатного стана.

Поставленная цель достигается тем, что в четырехвалковой прокатной клети, включающей станины, рабочие и опорные валки с подушками, на подушках верхнего рабочего валка выполнены выступы, расположенные с зазорами в пазах на подушках нижнего рабочего валка, со стороны перевалки на подушках рабочих валков выполнены заплечики, расположенные с зазорами между стойками станины и защелками, закрепленными на стойках, а в подушках нижнего рабочего валка установлены гидроцилиндры, штоки которых взаимодействуют с подушками верхнего рабочего валка, на концевых участках торцевых вертикальных поверхностей выступов подушек верхнего валка и верхних участках ответных поверхностей пазов подушек нижнего валка, перпендикулярных осям валков, с одинаковым углом наклона к горизонтали выполнены скосы, при этом кромки, образуемые при пересечении скосов на пазах с верхней горизонтальной поверхностью подушек нижнего рабочего валка, расположены на расстоянии "δ_с" от вертикальных поверхностей пазов, определяемом из соотношения

,

где δ_з - зазоры между заплечиками на подушках и защелками или стойками станины;

δ_п - зазоры между выступами на подушках верхнего валка и пазами на подушках нижнего валка.

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображены:

Фиг.1. Четырехвалковая прокатная клеть с последовательными положениями верхнего рабочего и опорного валков при перевалке.

Фиг.2. Узел I на фиг.1 в увеличенном масштабе.

Четырехвалковая прокатная клеть включает станины (на фиг.1 и 2 условно не показаны), верхние и нижние рабочие валки 1, 2 и опорные валки 3, 4 с подушками 5, 6, 7, 8 и 9, 10, 11, 12 соответственно со стороны привода и перевалки. На подушках 5, 7 верхнего рабочего валка 1 выполнены выступы 13, 14, а на подушках 6, 8 нижнего рабочего валка 2 - пазы 15, 16. Выступы расположены в пазах с зазором "δ_п". На фиг.2 показано номинальное положение выступа 13 в пазу 15 с одинаковыми зазорами между их взаимодействующими вертикальными поверхностями.

Наружные боковые поверхности выступов, параллельные оси валка являются продолжением боковых поверхностей подушек 5, 7. Пазы выполнены на боковых поверхностях подушек 6, 8 нижнего рабочего валка так, что выступы верхнего валка охватывают подушки нижнего валка и обеспечивают их устойчивое спаренное состояние при перевалках. Зазоры "δ_п" между выступами и пазами принимаются одинаковыми в подушках со стороны привода и перевалки из технологических соображений и удобства сборки комплекта валков с учетом осевых зазоров в подшипниках валков для наиболее неудобных случаев. Эти случаи возникают, когда расстояние между подушками верхнего рабочего валка в поле зазоров в его подшипниках становится минимальным, а между подушками нижнего рабочего валка - максимальным, и наоборот.

На подушках рабочих валков со стороны перевалки выполнены заплечики 17, 18, расположенные между стойками станины и подвижными защелками, закрепленными на стойках. На фиг.1, 2 стойки станины условно показаны позициями 19, защелки - позициями 20, 21. Между заплечиками и защелками или стойками станины при поджатии защелок к тем или другим образуются зазоры "δ_з". Эти зазоры существенно больше зазоров "δ_п" между выступами и пазами, что обусловлено требованием свободного открывания и закрывания защелок при перевалках и большей величиной зазоров в самих защелках по сравнению с зазорами "δ_п". Защелки 20, 21 в сочетании с заплечиками 17, 18 подушек образуют узел осевой фиксации и выполняют функцию осевой фиксации рабочих валков только со стороны перевалки.

В подушках нижнего рабочего валка установлены гидроцилиндры, штоки 22, 23 которых взаимодействуют с подушками 5, 7 верхнего рабочего валка 1.

На концевых участках торцевых вертикальных поверхностей выступов 13, 14 подушек верхнего рабочего валка и верхних участках ответных поверхностей пазов 15, 16 подушек нижнего валка, перпендикулярных осям валков, с одинаковым углом наклона α к горизонтали выполнены скосы 24, 25 (см. фиг.2).

При осевом смещении верхнего рабочего валка с подушками в процессе перевалок в крайние левое или правое положения, соответствующие упору заплечиков 17 в защелки 20 или в стойки 19 станины, левая или правая торцевые вертикальные поверхности выступов на подушках верхнего валка расположены в одной плоскости с кромками, образуемыми при пересечении скосов на пазах с верхней горизонтальной поверхностью подушек нижнего рабочего валка. Соответствующее этим положениям валка расстояние "δ_с" от кромок до вертикальных поверхностей пазов определяется из соотношения

Такое расположение кромок при одинаковом угле наклона скосов к горизонтали обеспечивает гарантированный контакт выступов и пазов подушек валков по поверхности скосов 24 и 25 при опускании верхнего рабочего валка и его осевом перемещении в пределах зазора δ_з между заплечиками и защелками или стойками станины. При входе скосов в контакт под действием горизонтальной составляющей реакции на скосах от веса опорного и рабочего валков и усилия от нажимных винтов, которое больше усилия уравновешивания верхнего рабочего валка на штоках 22 и 23 гидроцилиндров, верхний рабочий валок смещается по опорному в осевом направлении с одновременным входом выступов 13, 14 в пазы 15, 16. Для свободного захода выступов в пазы угол α наклона скосов к горизонтали должен быть больше угла трения между ними и принимается в пределах 30-45°.

Благодаря выполнению скосов на выступах и пазах и указанному расположению кромок, образуемых при пересечении скосов на пазах с верхней горизонтальной поверхностью подушек нижнего рабочего валка, исключается выход концевых участков выступов на подушках верхнего валка за пределы кромок пазов на подушках нижнего валка при осевых перемещениях верхнего валка в пределах зазора "δ_з" в узле осевой фиксации. Исключаются заклинивания выступов в пазах, повреждения или разрушения подшипников валков, сокращается расход подшипников. Улучшаются условия эксплуатации валков, повышается их долговечность и сокращается расход. Сокращается трудоемкость и продолжительность перевалок и повышается производительность прокатного стана.