Результат интеллектуальной деятельности: ПОДУШКА ПРОКАТНОГО ВАЛКА

Изобретение относится к прокатному производству, преимущественно к крупногабаритным подушкам опорных валков четырехвалковых клетей листовых прокатных станов.

Известна подушка опорного валка рабочей клети широкополосного стана (аналог), устанавливаемая в проеме станины клети и взаимодействующая своими обработанными боковыми поверхностями непосредственно с внутренними боковыми поверхностями стоек станины (авт.св. СССР №1492548, МПК В21В 31/04, 1987, "Узел валков рабочей клети", позиции 8 и 9).

Недостатком аналога является отсутствие облицовочных планок и повышенный износ боковых поверхностей подушки, контактирующих с внутренними боковыми поверхностями стоек станины. Это приводит к увеличению боковых зазоров между подушками и станинами и ударам между ними при прокатке в периоды захвата полосы валками, выхода полосы из клети и при неустановившихся режимах прокатки. Удары отрицательно сказываются на работоспособности подшипников валков и разбивают контактирующие боковые поверхности подушек и стоек станин прокатной клети, вызывая быстрое увеличение боковых зазоров между ними.

Увеличенные боковые зазоры приводят к относительным перекосам рабочих и опорных валков в горизонтальной плоскости, которые, в свою очередь, вызывают неравномерное распределение усилий по длине контакта рабочих и опорных валков и давления металла на валки по ширине прокатываемой полосы. В результате возникает поперечная разнотолщинность и неравномерная вытяжка полосы по ширине, которая вызывает появление ее волнистости или коробоватости. Это приводит к снижению качества прокатываемого металла, его отсортировке в брак, снижению сортности и производительности прокатного стана.

Из-за относительных перекосов рабочих и опорных валков на их контакте возникают большие осевые нагрузки.

Осевые нагрузки приводят к быстрому износу шлифованных профилированных рабочих поверхностей валков, что изменяет их заданный профиль, снижает точность и качество прокатываемых полос, сокращает количество прокатанного металла между перевалками, снижает долговечность валков, увеличивает их расход и затраты на валки.

Осевые нагрузки передаются на фиксированные подшипники рабочих валков и приводят к их быстрому разрушению, выходу из строя, увеличению расхода и аварийным простоям прокатного стана.

При износе боковых поверхностей подушки не подлежат восстановлению и отправляются на переплавку. Учитывая большой вес подушек опорных валков, который, например, на широкополосном стане 2000 горячей прокатки составляет 15 тонн, и их высокую стоимость, затраты на подушки оказываются весьма высокими, что существенно увеличивает себестоимость продукции и снижает эффективность работы стана. Высокими являются так же затраты на дорогостоящие подшипники рабочих валков.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является подушка прокатного валка, включающая тело подушки и сменные цельные облицовочные планки, закрепленные на боковых поверхностях тела подушки. При прокатке планки взаимодействуют с внутренними боковыми поверхностями стоек станины прокатной клети (патент РФ №2110341, МПК В21В 31/32, 1998, "Рабочая клеть прокатного стана", позиции 8,9).

Благодаря применению сменных облицовочных планок при износе их заменяют на новые, подушка подлежит восстановлению и вновь вводится в эксплуатацию. Это устраняет один из недостатков аналога. Однако по конструкции известная планка выполнена в виде цельной пластины, закрывающей всю боковую поверхность подушки. Из-за большой поверхности цельной планки невозможно обеспечить строгую вертикальность ее установки на боковой поверхности подушки. Кроме того, при эксплуатации под воздействием высокой температуры и воды, охлаждающей прокатные валки, в планках возникают остаточные деформации. Эти деформации вызывают устойчивые относительные перекосы опорных и рабочих валков в прокатной клети и осевые нагрузки, которые приводят к таким же отрицательным последствиям, как и описанные при использовании аналога. Остаточные деформации вызывают быстрый локальный износ цельных планок, что уменьшает период их эксплуатации, сокращает срок, увеличивает их расход и затраты на приобретение планок.

Серьезным недостатком прототипа также является большая продолжительность и неудобство демонтажа и монтажа цельных планок на боковых поверхностях подушек из-за их большого веса и трудоемкости точной вертикальной установки планок на подушках. Это не позволяет обеспечить установку подушки в проеме станины прокатной клети с равномерным распределением боковых зазоров по всей поверхности взаимодействия планок с поверхностью стоек станины. Точность установки планок на подушках, особенно при повторном использовании подушек, обеспечивается за счет установки прокладок между обработанными поверхностями тела подушки и планками. Однако из-за больших габаритных размеров планок и поверхностей их взаимодействия со стойками станины практически невозможно обеспечить равномерность распределения боковых зазоров по всей поверхности контакта планок со стойками. Это изначально приводит к перекосам опорных валков относительно поперечной оси клети и сопряженных с ними рабочих валков, вызывает быстрое увеличение боковых зазоров между подушками и станинами прокатной клети и возрастание ударных и осевых нагрузок на валки и их подшипники. В результате снижается качество прокатываемого металла, увеличивается расход планок, валков и их подшипников и снижается производительность прокатного стана.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение качества прокатываемого металла, сокращение расхода прокатных валков, облицовочных планок, подшипников валков и повышение производительности прокатного стана.

Технический результат достигается тем, что в подушке прокатного валка, включающей тело подушки и сменные облицовочные планки, закрепленные на боковых поверхностях тела подушки, планки выполнены из конструкционной стали с большей твердостью, чем у литейной стали тела подушки, на боковых поверхностях подушки выполнено по два вертикальных паза, в которых заподлицо с боковой поверхностью подушки установлены и закреплены наборы индивидуальных планок, пазы расположены симметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей через центр тяжести подушки перпендикулярно оси отверстия под подшипник прокатного валка, а между планками в теле подушки выполнены глухие отверстия для захватов грузоподъемных средств, оси которых расположены в вертикальной плоскости, проходящей через центр тяжести подушки выше этого центра.

Описание предлагаемого изобретения представлено на примере подушки нижнего опорного валка непрерывного широкополосного стана 2000 горячей прокатки.

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображены:

Фиг.1. Торцевой вид подушки опорного валка.

Фиг.2. Вид на подушку сверху по стрелке А на фиг.1.

Фиг.3. Вид на боковую поверхность подушки по стрелке Б на фиг.1.

Подушка прокатного валка включает тело подушки 1, выполненное из стального литья и сменные облицовочные планки 2, выполненные из конструкционной стали. На каждой боковой поверхности тела подушки выполнены два вертикальных паза 3, в которых заподлицо с боковой поверхностью подушки установлены и закреплены наборы индивидуальных взаимозаменяемых планок 2. В рассматриваемом примере в каждом пазу 3 установлены наборы, состоящие из двух одинаковых взаимозаменяемых индивидуальных планок. Число планок в наборе может быть различным.

Установка планок заподлицо с боковыми поверхностями подушки, при котором поверхности планок и боковые поверхности подушек образуют общие вертикальные поверхности контакта с ответными поверхностями стоек станин, обеспечивает устойчивое положение подушек в проемах станин и валков в прокатной клети. Это способствует повышению точности прокатки и качества прокатываемого металла.

Вертикальные пазы 3 на подушке расположены симметрично относительно вертикальной плоскости 4, проходящей через центр тяжести подушки перпендикулярно оси 5 отверстия 6 под подшипник прокатного валка.

Симметричное расположение пазов 3 относительно вертикальной плоскости 4 обеспечивает равномерное распределение контактных усилий по поверхности контакта наборов планок со стойками станины при действии на них продольных нагрузок в направлении прокатки. Это способствует уменьшению перекосов подушек в проемах станин прокатной клети, относительных перекосов рабочих и опорных валков в горизонтальной плоскости и осевых нагрузок, действующих на валки и их подшипники. Планки закреплены в теле подушки в пазах 3 болтами 7, головки которых утоплены в тело планок и не выступают за пределы их боковых поверхностей. Это исключает контакт головок болтов с внутренними боковыми поверхностями стоек станины прокатной клети при эксплуатации подушки.

Между пазами 3 с планками 2 в теле подушки выполнены глухие отверстия для захватов грузоподъемных средств. Оси этих отверстий расположены в вертикальной плоскости 4, проходящей через центр тяжести подушки, и находятся выше этого центра. Это исключает раскантовку подушки при транспортировке. Кроме того, исключаются повреждения планок захватными устройствами грузоподъемных средств, что способствует повышению долговечности планок.

Тело подушки выполнено из стального литья с твердостью меньше твердости облицовочных планок. Например, тело подушек опорных валков рабочих клетей непрерывного широкополосного стана 2000 горячей прокатки выполнено из литой стали марки ЗОЛ-I ГОСТ 977-88 с твердостью по Брителю НВ 130÷160, планки - из стали 40 с твердостью НВ 220÷260. Это предопределяет более высокую износостойкость планок по сравнению с телом подушки.

При вводе в эксплуатацию новых подушек с облицовочными планками, выполненными заподлицо с боковыми поверхностями подушки, в начальный период эксплуатации происходит приработка планок и боковых поверхностей подушки при их взаимодействии с ответными поверхностями стоек станины прокатной клети. Так как износостойкость планок больше, чем у тела подушки, после приработки износостойкость боковых поверхностей подушки будет определяться износостойкостью планок.

Благодаря этому уменьшаются боковые зазоры между подушками и станинами, снижаются ударные нагрузки, и долговечность подушки повышается. Это обеспечивает более продолжительное сохранение равномерного распределения боковых зазоров между боковыми поверхностями контакта подушек со стойками станин, уменьшение углов перекоса подушек в проемах станин относительно оси прокатки и осевых нагрузок, действующих на валки и их подшипники, и способствует повышению точности прокатки, качества прокатываемого металла, сокращению расхода планок, валков и их подшипников. Особенно эффективно применение облицовочных индивидуальных планок вместо цельных при восстановлении изношенных подушек. В этом случае работоспособность восстановленных подушек оказывается такой же, как и у новых с индивидуальными планками.

Индивидуальные планки 2 установлены в пазах 3 вертикальными рядами. Число планок определяется из условия не превышения их веса по сравнению с допустимым для переноса планки одним человеком. Кроме того, при определении числа и размеров планок учитывают расположение точек замера боковых зазоров между планками и стойками станины. Точки замера зазоров рекомендуется располагать в центре или вблизи центра планок. Это повышает равномерность распределения боковых зазоров между планками и стойками станины после замены планок.

Зазоры между подушками и станинами на рабочих клетях определяются по разнице ширины проема между внутренними поверхностями стоек станины и ширины подушки в определенных точках замеров.

При превышении зазоров сверх допустимых в месте расположения соответствующей индивидуальной планки она легко снимается вручную, под нее устанавливается прокладка требуемой толщины, и планка легко устанавливается на место. Благодаря этому исключается необходимость снятия всех планок, повышается точность установки планок на подушке, сокращается трудоемкость и продолжительность их демонтажа и монтажа. Обеспечиваются минимальная величина и равномерное распределение боковых зазоров по поверхностям контакта между подушкой и стойками станины. Уменьшаются относительные углы перекоса рабочего и опорного валков, снижаются осевые нагрузки на валки и их подшипники, повышается качество проката, снижается расход планок, прокатных валков и их дорогостоящих подшипников.

Применение рядного набора планок на боковых поверхностях подушки позволяет по характеру износа планок быстро обнаружить места износа контактирующих боковых поверхностей подушек и стоек станины, определить и устранить причины износа.

В сравнении с применением цельных планок, устанавливаемых на всю боковую поверхность подушки, расход металла на индивидуальные планки и их стоимость существенно сокращаются.

Износ планок в наборе за счет своевременной их замены и восстановления равномерности распределения боковых зазоров по поверхностям контакта между подушками и станинами уменьшается, а долговечность планок и межремонтные периоды подушки увеличиваются. Это обеспечивает устойчивость процесса прокатки, повышение ее точности и качества прокатываемого металла.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает достижение технического результата при использовании предлагаемого изобретения, т.е. повышение качества прокатываемого металла, повышение долговечности и сокращение расхода облицовочных планок, рабочих и опорных валков подшипников валков и повышение производительности прокатного стана.