КОЛЬЦЕВОЙ ВАЛОК

Настоящая полезная модель относится к кольцевому валку, в частности к валку пилигримового стана холодной прокатки, для прокатки трубчатого металлического прокатываемого материала, а также к пилигримовому стану холодной прокатки, содержащему по меньшей мере один кольцевой валок согласно предлагаемой полезной модели.
Кольцевые валки, известные из уровня техники, обычно содержат только один профиль калибра с зоной пластического деформирования, имеющей специфический полезный окружной угол, например, 150° или 280°. При этом зона пластического деформирования образуется рабочим и полирующим участком калибра. Вследствие особенностей данной технологии такие кольцевые валки также содержат входной участок пропуска и выходной участок пропуска.
Входной участок пропуска - это участок, на котором профиль калибра кольцевого валка отделяется от трубчатого металлического прокатываемого материала, в частности от трубы, чтобы сделать возможным вращение и подачу трубчатого металлического прокатываемого материала во входной мертвой точке прокатной клети.
В отличие от этого выходной участок пропуска - это участок, на котором профиль калибра отделяется от трубчатого металлического прокатываемого материала, в частности от трубы, чтобы сделать возможным вращение и при необходимости подачу, прежде чем прокатная клеть достигнет выходной мертвой точки. Выходной участок пропуска на протяженных участках совпадает с так называемым "переходом". На указанном переходе профиль калибра должен быть открыт настолько, чтобы он не касался еще не деформированной трубной заготовки, когда кольцевой валок достигает положения входной мертвой точки.
Из немецкой публикации DE 3129903 A1 известен способ изготовления труб с изменяющимся на участках наружным и, при необходимости, внутренним диаметром посредством редуцирования по оправке с помощью кольцевых валков, которые выполнены с принудительным приведением во вращение и установлены с возможностью вращения в прокатной клети, совершающей возвратно-поступательные перемещения, причем применяемые при этом кольцевые валки для изготовления различных наружных диаметров имеют различные калибры, расположенные друг за другом в направлении прокатки.
Также известны так называемые 180-градусные накатные плашки, обеспечивающие угол пластического деформирования до 170°. Накатные плашки имеют принципиальные недостатки в отношении надежности эксплуатации и обслуживания.
Кроме того, с увеличением размера машины диаметры кольцевых валков увеличиваются не пропорционально, а прогрессивно относительно хода прокатной клети, поэтому для пластического деформирования могут быть использованы все меньшие и меньшие окружные углы кольцевых валков.
Поэтому в основе настоящей полезной модели лежит задача предложить кольцевой валок, улучшенный по сравнению с уровнем техники, в частности кольцевой валок, имеющий по сравнению с уровнем техники больший полезный окружной угол.
Раскрытие сущности полезной модели
Согласно полезной модели указанная задача решается благодаря кольцевому валку, в частности валку пилигримового стана холодной прокатки, с признаками п. 1 формулы полезной модели.
Кольцевой валок согласно полезной модели, в частности валок пилигримового стана холодной прокатки, подходящий и/или предназначенный для прокатки трубчатого металлического прокатываемого материала, в частности для прокатки металлических труб, содержит кольцеобразный корпус валка, на наружной периферийной поверхности которого расположен первый профиль калибра и второй профиль калибра. Согласно полезной модели предусмотрено, что оба профиля калибра, предусмотренные для прокатки металлических труб, расположены на наружной периферийной поверхности кольцеобразного корпуса валка с прохождением в противоположном относительно друг друга направлении.
Таким образом, оба профиля калибра расположены на кольцевом валке с противоположным друг другу направлением вращения, так что первый профиль калибра проходит от первой входной мертвой точки по часовой стрелке, а второй профиль калибра проходит от второй входной мертвой точки против часовой стрелки. Угловое расстояние между обеими входными мертвыми точками составляет предпочтительно меньше 20° периферии кольцевого валка, более предпочтительно меньше 15° периферии кольцевого валка, и наиболее предпочтительно меньше 10° периферии кольцевого валка. Угловое расстояние между обеими входными мертвыми точками может составлять также 10° периферии кольцевого валка.
Поскольку каждый из обоих профилей калибра содержит зону пластического деформирования, кольцевой валок согласно полезной модели включает в себя две зоны пластического деформирования, которые в зависимости от варианта осуществления могут быть выполнены одинаковыми или различными.
Поскольку время обработки и издержки производства кольцевых валков почти не зависят от того, какая часть периферии фактически используется для пластического деформирования, кольцевой валок согласно полезной модели обеспечивает двойной срок службы при тех же затратах. Это особенно выгодно в случае больших пилигримовых станов холодной прокатки.
Дополнительные предпочтительные варианты осуществления полезной модели приведены в зависимых пунктах формулы. Признаки, перечисленные по отдельности в зависимых пунктах формулы полезной модели, могут быть объединены друг с другом рациональным образом с точки зрения технологии, и могут определять дополнительные варианты осуществления полезной модели. Кроме того, признаки, приведенные в пунктах формулы полезной модели, уточнены и более подробно пояснены в описании, в котором представлены дополнительные предпочтительные варианты осуществления полезной модели.
В рамках настоящей полезной модели под термином "рабочий участок калибра" понимается участок кольцевого валка, используемый для редуцирования диаметра и стенки металлической трубы.
В отличие от этого в рамках настоящей полезной модели под термином "полирующий участок калибра" понимается участок кольцевого валка, используемый для дрессировки и, таким образом, уменьшения остаточных неровностей и/или волнистостей.
Выгодным образом как первый, так и второй профиль калибра содержит по меньшей мере один входной участок пропуска, по меньшей мере один полирующий участок калибра, расположенный за ним в направлении прокатки, и по меньшей мере один рабочий участок калибра, расположенный между входным участком пропуска и полирующим участком калибра. В этой связи предпочтительно предусмотрено, что оба входных участка пропуска частично перекрываются или, соответственно, пересекают друг друга, так что может быть образована зона пластического деформирования каждого профиля калибра с большей периферией кольцевого валка, совместно образованная рабочим участком калибра и полирующим участком калибра.
Для предотвращения в соответствующей выходной мертвой точке контакта трубы, прокатываемой посредством одного из обоих профилей калибра, с другим из указанных обоих профилей калибра предпочтительно предусмотрено, что полирующий участок калибра одного профиля калибра расположен на достаточном удалении от выходной мертвой точки другого профиля калибра, то есть указанные оба полирующих участка калибра на наружной периферийной поверхности кольцевого валка расположены на периферии на расстоянии друг от друга. Другими словами, в окружном направлении выходная мертвая точка первого профиля калибра расположена на специфическом расстоянии от второго полирующего участка калибра второго профиля калибра или, соответственно, выходная мертвая точка второго профиля калибра расположена на специфическом расстоянии от первого полирующего участка калибра первого профиля калибра. Поэтому обе зоны пластического деформирования, образованные соответствующим рабочим участком калибра и соответствующим полирующим участком калибра, расположены на кольцевом валке таким образом, что они не пересекают или, соответственно, не перекрывают друг друга. В таком случае окружной участок валка, имеющийся между обоими полирующими участками калибра, образует так называемый выходной участок пропуска. Поэтому в данном варианте осуществления каждый из обоих профилей калибра содержит по меньшей мере один выходной участок пропуска, в направлении прокатки расположенный за соответствующим полирующим участком калибра.
Особенно предпочтительно в этой связи предусмотрено, что оба выходных участка пропуска перекрывают или, соответственно, пересекают друг друга. Это позволяет на одном кольцевом валке расположить оба профиля калибра длиной более 180°. Благодаря противоположному друг другу направлению вращения на кольцевом валке обоих профилей калибра, входные участки пропуска которых выгодным образом также пересекают друг друга, входной участок пропуска первого профиля калибра может взять на себя функцию входного участка пропуска второго профиля калибра.
Таким образом, на кольцевом валке согласно полезной модели могут быть расположены два одинаковых профиля калибра или различные профили калибра для соответственно различного пластического деформирования.
Предпочтительно предусмотрено, что оба профиля калибра выполнены различными. Оба профиля калибра, например, могут содержать зоны пластического деформирования различной длины, так что для редуцирования с высоким объемом заказов может быть предусмотрена зона пластического деформирования большой длины, а для редуцирования, необходимого только при небольшом объеме производства, применяется зона пластического деформирования небольшой длины. При таком редуцировании расходы на оснастку с производственно-экономической точки зрения часто составляют значительную долю в издержках.
Еще в одном варианте осуществления оба профиля калибра также могут делить между собой или, соответственно, использовать один общий полирующий участок калибра, причем в таком случае кольцевой валок указанной конструкции уже не имеет выходного участка пропуска.
Также предпочтительно предусмотрено, что кольцеобразный корпус валка на каждой из обеих своих боковых поверхностей имеет по меньшей мере одну ориентационную канавку, проходящую в радиальном направлении и упрощающую расположение соответствующего кольцевого валка на валу валка. Это позволяет избежать неправильного соотнесения "канавка-профиль" при установке кольцевого валка на валу валка.
Для применения соответствующего другого профиля калибра выгодным образом предусмотрено, что кольцевой валок сначала демонтируют с вала валка, затем поворачивают его на 180° вокруг оси, проходящей перпендикулярно оси отверстия, таким образом, что ориентационная канавка совпадает с соответствующей шпонкой на валу валка, а потом надвигают кольцевой валок на вал валка.
В дополнительном втором аспекте настоящая полезная модель также относится к пилигримовому стану холодной прокатки, содержащему по меньшей мере один кольцевой валок согласно предлагаемой полезной модели.
При расчете основных параметров пилигримового стана холодной прокатки согласно полезной модели предпочтительно предусмотрено, что ход прокатной клети, диаметр кольцевого валка, диаметр шестерни и длина зоны пластического деформирования соответствующего профиля калибра удовлетворяют следующим условиям:
- 120° ≤ угол пластического деформирования ≤ 165° (что равносильно (2/3 × длина делительной окружности шестерни) ≤ длина области пластического деформирования ≤ 165/180 × длина делительной окружности шестерни), и/или
сумма входного участка пропуска и выходного участка пропуска ≥ 30°.
В дополнительном третьем аспекте настоящая полезная модель также относится к применению кольцевого валка согласно предлагаемой полезной модели для производства металлических труб.
Дополнительными выгодными вариантами осуществления кольцевого валка согласно полезной модели являются следующие варианты.
Если разница между максимальным и минимальным диаметром валка равна или больше модуля зубчатого зацепления приводной шестерни, то в кольцевом валке могут быть расположены два аналогичных профиля калибра для одинаковой прокатки, без изменения соотношений сил трения (т.н. "коэффициент скольжения"). В таком случае доработанный кольцевой валок имеет диаметр, уменьшенный на величину модуля зубчатого зацепления шестерни, и его комбинируют с шестерней, имеющей на один зуб меньше, т.е. также уменьшенной на величину модуля зубчатого зацепления шестерни.
Перед переходом на следующую меньшую шестерню, как правило, кольцевые валки могут быть по меньшей мере один раз уменьшены до немного меньшего диаметра, и может быть размещен такой же профиль.
В таком случае срок службы кольцевых валков увеличивается многократно:
a) два прохода с новым кольцевым валком благодаря двум профилям калибра;
b) два последующих прохода с каждым уменьшением диаметра валка, поскольку снова размещают два профиля калибра;
c) в случае слишком малого коэффициента скольжения наружный диаметр кольцевого валка может быть доведен до значения, которое соответствует первоначальному наружному диаметру за вычетом модуля зубчатого зацепления шестерни, так что после этого снова могут быть размещены два профиля калибра, теперь уже подходящие к шестерне, уменьшенной на один зуб, и становятся возможными два последующих прохода;
d) с меньшей шестерней также возможно однократное или многократное уменьшение диаметра валка, прежде чем модуль зубчатого зацепления шестерни станет слишком мал, так что при доводке до каждого меньшего диаметра валка могут быть размещены два профиля деформирования;
e) если в распоряжении имеются еще меньшие шестерни, и возможно соответствующее дальнейшее уменьшение диаметра валка, может быть осуществлена дальнейшая последовательность этапов, начиная с этапа c).
Краткое описание чертежей
Ниже полезная модель и технические условия более подробно поясняются с помощью чертежей. Следует заметить, что полезная модель показанными примерами осуществления не ограничена. В частности, если явно не указано иное, также могут быть выбраны только некоторые аспекты обстоятельств, поясненных с помощью чертежей, и скомбинированы с другими компонентами и данными, полученными из настоящего описания и/или чертежей. В частности следует заметить, что чертежи и, в частности, показанные соотношения размеров имеют лишь схематичный характер. Одни и те же ссылочные обозначения обозначают одни и те же объекты, поэтому при необходимости в качестве дополнений могут быть использованы пояснения на основании других чертежей. На чертежах показано следующее:
фиг. 1 - вариант осуществления кольцевого валка согласно полезной модели, и
фиг. 2 - часть прокатной клети с встроенной парой кольцевых валков согласно полезной модели.
На фиг. 1 на виде сбоку показан вариант осуществления кольцевого валка 1 согласно полезной модели. Показанный здесь кольцевой валок 1 образован из кольцеобразного металлического корпуса 2 валка, на наружной периферийной поверхности 3 которого расположено два профиля 4, 5 калибра, каждый из которых проходит вдоль периферии кольцевого валка между входной мертвой точкой 6, 7 и выходной мертвой точкой 8, 9.
Первый профиль 4 калибра проходит от первой входной мертвой точки 6 по часовой стрелке до первой выходной мертвой точки 8 и имеет длину калибра 194,95°. В отличие от этого второй профиль 5 калибра проходит от второй входной мертвой точки 7 против часовой стрелки до второй выходной мертвой точки 9 и в данном случае также имеет длину калибра 194,95°. В данном случае расстояние между обеими входными мертвыми точками 6, 7 составляет 10° периферии 3 кольцевого валка.
Каждый из обоих профилей 4, 5 калибра образуется из входного участка 11, 12 пропуска, рабочего участка 13, 14 калибра, полирующего участка 15, 16 калибра и выходного участка 17, 18 пропуска.
Первый входной участок 11 пропуска, имеющий длину калибра 18,36°, проходит в окружном направлении между первой входной мертвой точкой 6 и первой радиальной линией 19. По часовой стрелке за ним следует первый рабочий участок 13 калибра, который соответственно проходит от первой радиальной линии 19 до второй радиальной линии 20 и имеет длину калибра 132,22°. Затем по часовой стрелке за ним следует первый полирующий участок 15 калибра, который соответственно проходит от второй радиальной линии 20 до третьей радиальной линии 21 и имеет длину калибра 22,07°. Между третьей радиальной линией 21 и первой выходной мертвой точкой 8 первый калибр 4 содержит первый выходной участок 17 пропуска, имеющий длину калибра 22,30°.
Второй входной участок 12 пропуска, также имеющий длину калибра 18,36°, проходит в окружном направлении между второй входной мертвой точкой 7 и четвертой радиальной линией 22. Затем против часовой стрелки за ним следует второй рабочий участок 14 калибра, который соответственно проходит от четвертой радиальной линии 22 до пятой радиальной линии 23 и имеет длину калибра 132,22°. Вслед за ним следует второй полирующий участок 16 калибра, который соответственно проходит от пятой радиальной линии 23 до шестой радиальной линии 24 и имеет длину калибра 22,07°. Между шестой радиальной линией 24 и второй выходной мертвой точкой 9 второй калибр 5 содержит второй выходной участок 18 пропуска, имеющий длину калибра 22,30°.
Кроме того, как наглядно показано на фиг. 1, кольцевой валок 1 содержит первую и вторую ориентационную канавку 25, 26.
В данном случае оба входных участка 11, 12 пропуска пересекаются на 10°. В показанном здесь варианте осуществления начало второго рабочего участка 14 калибра удалено от первой ориентационной канавки 25 только на 8,36°. Благодаря этому второй рабочий участок 14 второго профиля 5 калибра может вместо первого рабочего участка 13 первого профиля 4 калибра взять на себя функцию, которую в существующих кольцевых валках выполняет участок "переход". Если для прокатки применяют первый рабочий участок 13 калибра, то первая ориентационная канавка 25 расположена вверху, когда прокатная клеть находится в первой входной мертвой точке 6. Если затем кольцевой валок 1 вращается по часовой стрелке от первой входной мертвой точки 6 в направлении первого рабочего участка 13 калибра, то на первом входном участке 11 пропуска вверх перемещается вторая ориентационная канавка 26.
В данном варианте осуществления оба выходных участка пропуска 17, 18 пересекаются в значительной степени, поскольку первая выходная мертвая точка 8 первого профиля калибра 4 расположена на удалении лишь 0,05° от конца второго полирующего участка 16 второго профиля калибра 5, и наоборот.
Вследствие того, что в данном случае каждый из обоих профилей 4, 5 калибра имеет длину калибра 194,95°, кольцевой валок 1 согласно полезной модели содержит функциональный участок, длина которого на наружной периферийной поверхности 3 валка в целом составляет 389,9°.
Перечень ссылочных обозначений:
1 - кольцевой валок,
2 - корпус валка,
3 - периферийная поверхность валка / периферия кольцевого валка,
4 - первый профиль калибра,
5 - второй профиль калибра,
6 - первая входная мертвая точка,
7 - вторая входная мертвая точка,
8 - первая выходная мертвая точка,
9 - вторая выходная мертвая точка,
10 - расстояние между обеими входными мертвыми точками,
11 - первый входной участок пропуска,
12 - второй входной участок пропуска,
13 - первый рабочий участок калибра,
14 - второй рабочий участок калибра,
15 - первый полирующий участок калибра,
16 - второй полирующий участок калибра,
17 - первый выходной участок пропуска,
18 - второй выходной участок пропуска,
19 - первая радиальная линия,
20 - вторая радиальная линия,
21 - третья радиальная линия,
22 - четвертая радиальная линия,
23 - пятая радиальная линия,
24 - шестая радиальная линия,
25 - первая ориентационная канавка,
26 - вторая ориентационная канавка,
27 - прокатная клеть.