Результат интеллектуальной деятельности: СОСТАВНОЙ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫЙ ПРОКАТНЫЙ ВАЛОК

Изобретение относится к области производства проката и может быть использовано для повышения рентабельности прокатных станов путем оснащения их бандажированными рабочими валками. За счет многократного использования оси, применение бандажированных валков, по сравнению с цельнолитыми, снизит расход валкового материала и сократит трудозатраты на изготовление прокатных валков.

Известен составной предварительно напряженный прокатный валок, содержащий ось с буртом, бандаж с коническим отверстием и средства крепления бандажа на оси, включающие втулку, смонтированную на ось с возможностью осевого перемещения и сопряженную с коническим отверстием бандажа, а также торцевые фиксирующие устройства, взаимодействующие с торцевой поверхностью бандажа (1).

Технологическая нагрузка, действующая на бандаж, уравновешивается за счет взаимодействия бандажа с конической втулкой и торцом бурта оси.

Недостаток составного валка данной конструкции состоит в том, что колебание температурного режима валка, при работе его на стане горячей прокатки, вызывает колебание его радиального натяга, что вызывает разрушение чугунного бандажа или его прокручивание на оси в процессе прокатки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) к заявленному является составной предварительно напряженный прокатный валок, содержащий ось с буртом, бандаж, одетый на ось с гарантированным радиальным зазором и сопряженный с торцом бурта по поверхности в виде многогранника, а также гайку, навинченную на резьбовую шейку оси и контактирующую торцевой поверхностью с торцевой поверхностью бандажа (2).

Момент прокатки в данном валке передается выступами сопряженных многогранников бурта и бандажа, исключающими прокручивание бандажа относительно бурта.

Основным недостатком данного составного валка является неравномерное распределение нагрузки между гранями многогранника и концентрация напряжения в отдельных точках бандажа, особенно на линиях пересечения его граней, что вызывает появление трещин в хрупком материале (чугуне) бандажа и его преждевременное разрушение (до износа бандажа по диаметру).

Целью изобретения является повышение нагрузочной способности составного прокатного валка и увеличение срока его службы за счет равномерного распределения механического напряжения на торцах бандажа.

Поставленная цель достигается за счет того, что в составном предварительно напряженном прокатном валке, содержащем ось с буртом, бандаж, одетый на ось с гарантированным радиальным зазором и контактирующий торцевой поверхностью с внутренней торцевой поверхностью бурта, средства осевого крепления бандажа, включающие втулку-цапфу с буртом, одетую на ось по скользящей посадке и контактирующую торцевой поверхностью бурта с торцевой поверхностью бандажа, а также гайку, навинченную на резьбовый конец оси и контактирующую торцевой поверхностью с торцевой поверхностью втулки-цапфы. При этом, согласно предполагаемому изобретению, торцы бурта и бурта втулки-цапфы, контактирующие с торцами бандажа, оснащены остроконечными зубьями, а на торцы бандажа нанесен слой пластичного, но достаточно прочного металла, обеспечивающего отсутствие пластической деформации от действия на бандаж технологической нагрузки.

Остроконечные зубья, на торцах бурта оси и бурта втулки-цапфы, согласно предлагаемому изобретению, выполнены путем нарезания на торцах радиальных и тангенциальных канавок с трапецеидальным поперечным сечением, а торцы бандажа наплавлены электродуговой сваркой электродом с содержанием 51% железа, 48% никеля и 1% углерода. Толщина наплавленного слоя, после механической обработки, равна 0,8...1,5 высоты взаимодействующих с ним зубьев.

На фиг.1 изображен продольный разрез составного предварительно напряженного прокатного валка предлагаемой конструкции, на фиг.2 - место А на фиг.1 (профиль остроконечных зубьев, образованный тангенциальными канавками), на фиг.3 - место Б на фиг.1 (профиль остроконечных зубьев, образованный радиальными канавками).

Составной предварительно напряженный прокатный валок содержит ось 1 с буртом 2, бандаж 3 одет на ось с гарантированным радиальным зазором и одной торцевой поверхностью контактирует с торцом бурта оси. Втулка-цапфа 4 с буртом 5 одета на ось по скользящей посадке, а от проворачивания на оси зафиксирована шпонкой 6. Гайка 7 навинчена на резьбовый конец 8 оси 1 и контактирует торцом с торцевой поверхностью втулки-цапфы 4. Внутренние торцы бурта 2 оснащены остроконечными зубьями 9 (фиг.2, 3), выполненными путем нарезания на торце тангенциальных 10 и радиальных 11 канавок с трапецеидальным поперечным сечением. А на торцы бандажа наплавлен слой 12 пластичного, но достаточно прочного металла, обеспечивающего отсутствие пластической деформации от действия, на бандаж технологической нагрузки. Торец бурта 5 оснащен остроконечными зубьями аналогично.

Сборка валка производится следующим образом. Торцы бандажа 3 наплавляются электродуговой сваркой электродом с содержанием 51% железа, 48% никеля, 1% углерода и обрабатываются на токарном станке. После установки на оси 1 деталей 3, 4, 6, 7 составной валок в осевом направлении сжимают на специализированном прессе. При этом осуществляется сжатие бурта 2, бандажа 3, втулки-цапфы 4 с буртом и растяжение оси 1, а также вдавливание остроконечных зубьев 9 в наплавку 12 на торцах бандажа. Между торцом втулки-цапфы 4 и торцом гайки 7 образуется зазор, равный сумме деформаций упомянутых выше деталей.

После перемещения гайки 7 по резьбе оси на величину образовавшегося зазора, усилие пресса снимается, а предварительное осевое напряжение составного валка поддерживается за счет взаимодействия деформированных на прессе деталей и заневоленных гайкой 7.

После износа и переточки бандажа до минимального диаметра, составной валок в осевом направлении вышеизложенным способом сжимают на прессе, отвинчивают гайку 7 и детали 4, 6, 7 с оси 1 демонтируют.

В процессе прокатки остроконечные зубья, вдавленные в пластичную наплавку на торцах бандажа, исключают смещение его относительно бурта оси и бурта втулки-цапфы как в радиальном, так и тангенциальном направлениях.

Применение составных прокатных валков по сравнению с цельнолитыми в несколько раз снижает расход валкового материала, а также значительно снижает трудозатраты на изготовление, однако их промышленное применение, по причине их низкой нагрузочной способности, освоено не более чем в чистовых и предчистовых клетях проволочных станов.

Предлагаемое изобретение позволит, за счет повышения нагрузочной способности, расширить масштабы применения составных прокатных валков и повысить рентабельность прокатных станов.

Источники информации:

1. Авторское свидетельство СССР №1616735, В21В 27/02.

2. Авторское свидетельство СССР №1488046, В21В 27/03.