МНОГОКЛЕТЕВОЙ СТАН ПРОДОЛЬНОЙ ПРОКАТКИ
MULTIPLE-STAND LENGTHWISE ROLLING MILL

Изобретение относится к области прокатного производства, а точнее к многоклетевым станам с трехвалковыми клетями продольной прокатки, применяемым при производстве сорта и труб.
Многоклетевые станы продольной прокатки с трехвалковыми рабочими клетями имеют широкие технологические возможности и используются как калибровочные, редукционные, непрерывные и другие станы при производстве сортового проката и труб. Эти станы значительно отличаются друг от друга по энергосиловым параметрам, мощности привода и их физическим размерам.
Известен многоклетевой прокатный стан, содержащий опору, на которой смонтированы трехвалковые клети с индивидуальным приводом вращения рабочих валков, оси которых расположены по окружности под углом 120° друг к другу (пат. США №3316746, кл. 72-238, заявл. 29.11.1963, опубл. 02.05.1967). Трехвалковые клети устанавливаются съемно или свободно на опоре таким образом, что их можно удалять индивидуально, но без удаления самой опоры. Верхний привод расположен по вертикали над прокатной клетью и при смене клети удаляется полностью. Привод двух других валков установлен наклонно на рамах, смонтированных в приямках по обе стороны от оси прокатки.
Недостатком этого многоклетевого стана является необходимость полного удаления верхнего привода валка при замене клетей, что увеличивает непроизводительные простои оборудования. Используемая опора для клетей в совокупности со съемной верхней частью не обеспечивает необходимой жесткости клети.
Известен также многоклетевой прокатный стан, содержащий опоры, на которых смонтированы трехвалковые клети с индивидуальным приводом вращения валков, расположенных под углом 120° друг к другу (пат. США №3494166, кл. 72-239, заявл. 20.01.1967, опубл. 10.02.1970). Ось приводного вала привода одного валка лежит в вертикальной плоскости и привод смонтирован на раме, закрепленной на стационарной опоре, на которой также установлен под углом привод второго валка. Привод третьего валка размещен на шарнирной раме, снабженной опорой для прокатной клети. Клети легко сменяются и устанавливаются поворотом шарнирной рамы. Это позволяет менять не только отдельные клети, но и все одновременно.
Недостатком этого стана является его низкая жесткость, вызванная наличием дополнительных шарнирных соединений поворотной рамы со стационарной частью и, как следствие, быстрый износ сопрягаемых деталей стана, их частая замена и увеличение непроизводительных простоев на ремонт оборудования.
Другим недостатком указанного стана являются его значительные поперечные габариты, в частности большое заглубление оборудования в фундаменте, что усложняет обслуживание и ремонт оборудования, увеличивает простои на эти работы и удорожает строительство стана.
В многоклетевом прокатном стане, содержащем опору, на которой смонтированы трехвалковые клети с индивидуальным приводом вращения валков, оси которых расположены под углом 120° друг к другу, ось приводного вала одного валка расположена вертикально над осью прокатки, а два других привода валков расположены наклонно на рамах, смонтированных в приямках по обе стороны от оси прокатки (WO 97/19767, В21В 17/04, заявл. 10.10.1996 г., опубл. 05.06.1997 г.). Основания клетей наклонены и, так как клети развернуты на угол относительно друг друга, их соответственно удаляют на обе стороны от оси прокатки. Ось прокатки расположена на значительном расстоянии от уровня пола.
Недостатком этого многоклетевого стана также является недостаточная жесткость клети и большие габариты стана как по высоте, так и по ширине со всеми указанными выше последствиями.
Наиболее близким по технической сущности является многоклетевой прокатный стан, содержащий опорную плиту для трехвалковых рабочих клетей с валками, оси которых расположены по окружности под углом 120° друг к другу, верхний и два боковых привода вращения валков (пат. США №2002/0020205А1, 72-224, заявл. 28.03.2001, опубл. 21.02.2002 г.). Ось приводного валка привода вращения одного валка расположена горизонтально и, следовательно, ось приводного вала верхнего привода вращения рабочего валка смещена от вертикали на угол 30°. Верхний привод закреплен на смонтированной на бетонной опорной стойке раме с возможностью изменения его положения вдоль оси или поворота относительно оси. Третий привод размещен в приямке с одной стороны от оси прокатки. Клети расположены на опоре с возможностью их перемещения в горизонтальном направлении. Составные приводные валы позволяют заменять клети без демонтажа привода.
Недостаток известной конструкции многоклетевого прокатного стана заключается в том, что он имеет низкую жесткость, вызванную подвижным креплением всех трех приводов стана для обеспечения рассоединения шпинделей от валов рабочих клетей и, как следствие, наличие дополнительных зазоров в местах крепления приводов, а это приводит в условиях значительных нагрузок, а также наличия окалины, к быстрому износу деталей стана и дополнительным непроизводительным простоям оборудования, связанных с ремонтом. Верхний привод вращения валков, наклоненный на 30° к вертикали, нависает над приводом, заглубленным в фундамент стана, что значительно усложняет операции по замене изношенного оборудования нижнего привода и соответственно увеличивает непроизводительные простои стана. Кроме того, стан имеет значительные поперечные габариты, особенно велико заглубление нижнего привода в фундамент стана. Помимо удорожания строительства стана указанный недостаток усложняет условия обслуживания, увеличивает непроизводительные простои оборудования, связанные с ремонтом и заменой изношенных деталей и механизмов.
Задача настоящего изобретения состоит в создании многоклетевого стана продольной прокатки, имеющего минимальные поперечные габариты, улучшенные условия обслуживания и ремонта оборудования при сохранении высокой жесткости стана.
Поставленная задача достигается тем, что в многоклетевом стане продольной прокатки, содержащем опорную плиту, размещенные на ней трехвалковые рабочие клети с валками, оси которых расположены по окружности под углом 120° друг к другу, закрепленный на раме под углом к вертикали верхний привод и два боковых привода вращения валков, согласно изобретению, несущая верхний привод рама выполнена С-образной и жестко закреплена на опорной плите, С-образная рама и опорная плита снабжены вертикальными и горизонтальными направляющими, контактирующими с рабочими клетями, при этом верхний привод наклонен к вертикали на угол 0-20°.
Такое конструктивное выполнение многоклетевого стана продольной прокатки обеспечит минимальные поперечные габариты, в частности уменьшит заглубление приводов в фундаменте; улучшит условия обслуживания и ремонта оборудования; сократит непроизводительные простои оборудования; повысит жесткость конструкции стана и, как следствие, долговечность деталей и механизмов; обеспечит легкую перевалку клетей как всех сразу, так и выборочно по одной или несколько клетей одновременно.
Угол наклона к вертикали верхнего привода определяется в зависимости от мощности приводов многоклетевого стана и ориентировочно выбирается:
- ближе к 0° для калибровочных станов;
- ближе к 20° для обжимных сортовых и непрерывных трубопрокатных станов;
- промежуточное значение угла наклона применяется для редукционных станов.
Это обусловлено различием физических размеров приводов многоклетевого стана продольной прокатки с трехвалковыми клетями. Установлено, что угол наклона верхнего привода 0-20° к вертикали для каждого типа стана является оптимальным для обеспечения минимальных поперечных размеров и величины заглубления, при этом благодаря жесткому закреплению С-образной рамы на опорной плите обеспечивается высокая жесткость стана. Горизонтальная и вертикальная направляющие опорной плиты и С-образной рамы обеспечивают надежную фиксацию каждой клети, увеличивая их жесткость.
Для пояснения изобретения ниже приводится конкретный пример выполнения изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг.1 изображен многоклетевой стан продольной прокатки, например шестиклетевой, общий вид в плане;
на фиг.2 - то же, вид А на фиг.1 (калибровочный прокатный стан) при угле β≈0°;
на фиг.3 - то же, вид А на фиг.1 (непрерывный прокатный стан) при угле β≈20°;
на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.2, 3 (в увеличенном масштабе).
Многоклетевой стан продольной прокатки состоит из опорной плиты 1, размещенных на ней, например, шести трехвалковых рабочих клетей 2 с валками 3, оси которых расположены по окружности под углом 120° друг к другу, установленного под углом к вертикали верхнего привода 4 и двух боковых 5 и 6 приводов вращения валков 3.
Верхний привод 4 смонтирован на С-образной раме 7 под углом β≈0-20° к вертикали. Боковые приводы 5 и 6 установлены на соответствующих стойках 8. Все приводы 4, 5, 6, включающие электродвигатели 9 и шестеренные клети 10, передают вращение валкам 3 рабочих клетей 2 посредством шпинделей 11, которые отсоединяются от клетей 2 с помощью расцепных устройств 12, при этом шпиндели 11 удерживаются поддерживающими устройствами 13.
С-образная рама жестко закреплена на опорной плите 1. Опорная плита 1 и С-образная рама 7 снабжены вертикальными 14 и горизонтальными 15 направляющими, контактирующими с рабочими клетями 2, установленными с возможностью горизонтального перемещения при их замене (перевалке). Для крепления рабочих клетей 2 при работе предусмотрены механизмы стопорения 16.
Для перевалки клетей 2 перпендикулярно оси стана установлены направляющие брусья 17, по которым перемещаются клети транспортной тележкой 18.
Угол β наклона верхнего привода 4 к вертикали зависит от мощности привода, определяемой назначением стана.
На фиг.2 изображен калибровочный стан с углом наклона β, близким к 0°, у которого нависание верхнего привода 4 (величина «L») не мешает обслуживанию и замене изношенных деталей и механизмов правого бокового привода 5. Габариты стана и заглубление боковых приводов 5 и 6 для такого типа стана оптимальны, так как калибровочный стан имеет небольшую мощность электродвигателей 9 и небольшие размеры шестеренных клетей 10.
Однако эта схема (β≈0°) неприемлема при использовании более мощных приводов в редукционных и непрерывных станах, так как увеличенные размеры приводов потребуют увеличения его поперечных габаритов и заглубления фундамента для боковых приводов 5 и 6.
На фиг.3 показан непрерывный стан, у которого верхний привод наклонен к вертикали на угол, близкий к 20°. В этом случае величина нависания «L» близка к критической, но условия обслуживания и ремонта оборудования остаются благоприятными при минимальных поперечных габаритах стана и незначительных заглублениях фундамента стана.
При дальнейшем увеличении угла β≥20° условия обслуживания и ремонта начинают ухудшаться из-за роста величины нависания «L» и значительного заглубления правого бокового привода 5 вращения валков 3.
Стан работает следующим образом.
При прокатке рабочие клети 2 закреплены с помощью механизмов стопорения 16 в направляющих 15 и 14. Вращение валков 3 при прокатке осуществляется от приводов 4, 5, 6.
При перевалке расцепными устройствами 12 шпиндели 11 отводят от рабочих клетей 2 при их поддержке устройствами 13. Механизмы стопорения 16 отводятся от рабочих клетей 2, после чего они с помощью транспортной тележки 18 по направляющим брусьям 17 перемещаются вбок от вертикальной оси стана. Затем рабочие клети 2 от стана удаляются любым известным образом.
Предложенный многоклетевой стан продольной прокатки по сравнению с известными имеет более высокую жесткость, уменьшенные поперечные габариты и заглубления в фундаменте.