ОПОРА ПРОКАТНОГО ВАЛКА

Предполагаемая полезная модель относится к прокатному производству, в частности к оборудованию для горячей прокатки листовой стали и может быть использовано при производстве горячекатаной толстолистовой стали толщиной более 4 мм, например, на листовых станах содержащих клети «трио» (с тремя валками одинакового или разного диаметров, лежащими в одной вертикальной плоскости).
Концевые части (шейки) валков клетей трио устанавливаются в открытых подшипниках скольжения, которые состоят из подушек-опор с размещенными в них цилиндрическими вкладышами, контактирующими с шейками и выполненными в упомянутых станах, например, из текстолита. Конструкции цельно-штампованных вкладышей достаточно подробно описаны в книге А.И.Целикова и В.В.Смирнова «Прокатные станы», М., Металлургиздат, 1958, с.73-78. На внутренней (рабочей) поверхности вкладышей нередко выполнены замкнутые или сквозные канавки для смазки, которые обычно расположены параллельно оси цилиндрического вкладыша.
Открытые подшипники скольжения не сложны в изготовлении и эксплуатации и выдерживают значительные нагрузки, возникающие при прокатке толстых листов.
Известно опорное устройство для многовалкового стана, состоящее из комплекта роликовых подшипников, устанавливаемых на внешних опорных валках (см. япон. пат. кл. 12 С 211.4 №7209, опубл. 27.05.1963 г.). Известна также подшипниковая опора валка клети кварто, состоящая из главного подшипника и дополнительных самоустанавливающихся подшипников, каждый из которых размещен в индивидуальных подушках (см. а.с. СССР №463486 кл. В 21 В опубл. 24.04.1975 г.).
Недостатком этих опор валков является то, что они неприемлемы для клетей «т»рио листовых станов горячей прокатки.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является опора прокатного валка нереверсивного стана по а.с. СССР №1581396 кл. В 21 В 31/02 опубл. в БИ №28, 1990 г.
Эта опора содержит подушку и контактирующий с шейкой валка цилиндрический вкладыш на рабочей поверхности которого с входной стороны выполнена замкнутая смазочная канавка, и характеризуется тем, что вкладыш имеет две дополнительные канавки заданной конфигурации, расположенные на заданных расстояниях от продольной оси вкладыша и заполненные антикоррозионным материалом.
Недостатком описанной опоры является относительно небольшая длительность ее рабочей кампании и повышенный расход смазки, что приводит к увеличению производственных затрат.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является снижение затрат на производство за счет продления рабочей кампании опор прокатного валка клети трио.
Для решения этой задачи у опоры прокатного валка, содержащего подушку и контактирующий с шейкой валка цилиндрический вкладыш, на рабочей поверхности которого с входной стороны выполнена замкнутая смазочная канавка, на выходной стороне дополнительно выполнены два ряда отверстий, параллельных оси цилиндрического вкладыша и с глубиной, равной (0,54-0,56)S, где S - толщина вкладыша в мм, в которых установлены на уровне рабочей поверхности вкладыша стержни из дисульфидмолибдена диаметром (0,47-0,49)R каждый, при этом расстояние от ближайшего к проекции упомянутой оси ряда отверстий до этой проекции равно 0,4R, где R - радиус шейки валка в мм, расстояние между рядами отверстий равно 0,15R, оси отверстий каждого ряда расположены в шахматном порядке, а отверстия в рядах равноудалены друг от друга и общее количество отверстий со стержнями составляет 0,047-0,050В, где В - ширина вкладыша в мм.
Приведенные соотношения некоторых параметров опоры получены при обработке опытных данных и являются эмпирическими.
2
Сущность заявляемого технического решения заключается в использовании дисульфидмолибдена (MoS) в качестве вещества, уменьшающего коэффициент трения скольжения между вращающейся шейкой валка и вкладышем опоры, что значительно продляет ее рабочую кампанию. При этом конкретизированы размеры (диаметры) стержней из дисульфидмолибдена, их количество и местоположение на вкладыше, а также параметры отверстий для размещения этих стержней.
Стержни располагаются на некотором удалении от проекции оси цилиндрического вкладыша по направлению вращения шейки валка, т.е. на выходной стороне вкладыша. Это обусловлено тем обстоятельством, что максимум нормальных напряжений от давления металла на валки при прокатке толстых листов смещен в сторону выхода из валков и не совпадает с серединой дуги контакта между прокатываемым металлом и валками (см., например, книгу А.И.Целикова и др. «Теория продольной прокатки», М., «Металлургия», 1980, с.75-80).
Предлагаемая опора прокатного валка схематично показана на чертеже. На фиг.1 изображен главный вид опоры, на фиг.2 - вид сверху, а на фиг.3 - местный вид отверстия со стержнем по сечению А-А.
Цилиндрический вкладыш 1 толщиной S установлен в опоре 2 клети симметрично осевой плоскости валка. На входной стороне вкладыша справа (стрелкой показано направление вращения валка) выполнена замкнутая канавка 3 для жидкой смазки. На противоположной выходной стороне вкладыша имеется два ряда отверстий 4, расположенных параллельно оси цилиндрического вкладыша, глубина отверстий равна (0,54-0,56)S, а их диаметр соответствует диаметру установленных в них дисульфидмолибденовых стержней и равен (0,47-0,49)S.
Расстояние ближайшего к средней линии вкладыша ряда отверстий от этой линии равно 0,4R, где R - радиус цапфы валка, соответствующий радиусу
цилиндрической поверхности, а расстояние между двумя рядами отверстий равно 0,15R, причем, оба эти расстояния замеряются по прямой, соединяющей точки пересечения соответствующих радиальных осей с образующей рабочей поверхности вкладыша.
Оси отверстий 4 каждого ряда расположены в шахматном порядке относительно отверстий противоположного ряда, а отверстия в рядах равноудалены друг от друга. Общее количество отверстий принято равным 0,047-0,050В, где В - ширина вкладыша в мм.
Устройство работает следующим образом.
При вращении валка его шейка контактирует с верхними торцами стержней 5 из дисульфидмолибдена, в результате чего происходит внедрение частиц дисульфидмолибдена в поверхность шейки, что способствует уменьшению трения скольжения. Принятое расстояние отверстий со стержнями от оси вкладыша обеспечивает, как показали опыты (см. ниже), постоянное касание шейкой поверхности стержней при постепенном износе вкладыша и некотором увеличении его радиуса.
Для обоснования указанных соотношений параметров устройства при горячей прокатке листовой стали различных марок толщиной 6-30 мм в чистовой клети «трио» стана «2350» Магнитогорского металлургического комбината устанавливали опоры с вкладышами из текстолита содержавшими дисульфид-молибденовые стержни. В опытах варьировали местоположение отверстий со стержнями, их параметры и количество. Результаты оценивали по длительности рабочей кампании вкладышей, т.е. подшипников скольжения указанной клети.
Максимальную продолжительность работы показали опоры предлагаемой конструкции. При отклонении от вышеприведенных оптимальных параметров вкладышей длительность их рабочей кампании уменьшалась.
Так, увеличение диаметра отверстий (стержней) и уменьшение расстояния между ними приводили в ряде случаев к разрушению вкладышей, в особенности при больших обжатиях за проход. Аналогичным образом влияло и увеличение
глубины отверстий под стержни, а их уменьшение (т.е. уменьшение длины стержней) сокращало продолжительность использования этих стержней.
Удаление отверстий со стержнями от осевой плоскости валка, как и удаление отверстий от проекции оси вкладыша, также сокращало рабочий ресурс опор, по-видимому, из-за отсутствия контакта шейки с более дальними отверстиями при увеличении радиуса вкладышей вследствие их износа. Приближение отверстий к осевой плоскости, т.е. к месту наибольшего «утонения» вкладыша при его износе, максимально ослабевает вкладыш с известными отрицательными последствиями.
2
«Шахматное» расположение отверстий со стержнями в двух рядах позвояет уменьшить расстояние между ними при оптимальном диаметре стержней (при уменьшении этого диаметра снижается эффект влияния MoS на величину сил трения вв подшипнике).
Опыты позволили также установить оптимальное количество отверстий и стержней (т.е. площадь контакта дисульфидмолибденовых стержней с шейкой валка) для текстолитовых вкладышей.
Пример конкретного выполнения
Опытную проверку заявляемого технического решения осуществляли на стане горячей прокатки «2350» Магнитогорского металлургического комбината.
Опора прокатного валка клети «трио» для прокатки листовой стали толщиной 6-30 мм имеет вид, показанный на чертеже.
Текстолитовый вкладыш имеет толщину S=40 мм, ширину В=458 мм и радиус R=340 мм. На входной стороне вкладыша выполнена замкнутая канавка площадью 400×25 мм.
2
На выходной стороне - два ряда отверстий глубиной 0,55S=0,55×40=22 мм, в которых установлены стержни MoS, диаметром d=0,48S=0,48×40≈19 мм. Расстояние от проекции оси вкладыша до оси ближайшего к ней ряда
отверстий - 0,4R=0,4×340=136 мм, расстояние между рядами отверстий -0,15R=0,15×340=51 мм.
Количество отверстий со стержнями: n=0,485В=0,485×458≈22.
Расстояние между осями отверстий в рядах - 38 мм.
Контрольная прокатка с использованием опор известной конструкции, взятой в качестве ближайшего аналога показала, что длительность рабочей кампании подшипников при этом составляет не более 30% от достигнутой с применением заявляемых опор.
Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для выполнения поставленной цели и его преимущества перед известным объектом.
Технико-экономические исследования, проведенные в ОАО «ММК», свидетельствуют, что продление ресурса подшипников скольжения клети «трио» при использовании заявляемых опор сокращает не менее, чем на 5% затраты на производство толстолистовой стали.