ВАЛКИ КЛЕТИ ТРИО ТОЛСТОЛИСТОВОГО СТАНА

Предлагаемое изобретение относится к прокатному оборудованию и может быть использовано при производстве горячекатаной толстолистовой стали.
Основным инструментом при производстве такой стали являются валки, которые устанавливаются в опорах (подушках) станин клетей и количество валков в одной клети на современных толстолистовых станах - три (клети трио) или четыре (клети кварто). В клетях трио диаметр бочки среднего валка значительно меньше, у верхнего и нижнего валков (на 300...400 мм). Такие клети называются клетями трио Лаута (см., например, справочник «Прокатное производство», под ред. Е.С.Рокотяна, М., Металлургиздат, 1962, с.437-438).
Известен прокатный валок клети широкополосного стана, форма образующей бочки которого включает рабочий участок, имеющий параболическую поверхность и примыкающие к ней с обеих сторон конические поверхности заданных параметров, определяемых величиной радиуса среднего сечения бочки валка (см. а.с. СССР №1014604, кл. В 21 В 27/02, опубл. В БИ №16 1983 г). Однако такой валок неприемлем в качестве верхнего или нижнего валка клети трио.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту являются рабочие валки листопрокатной клети трио Лаута, описанные в книге П.И.Полухина и др. «Прокатное производство», М., «Металлургия», 1982, с.357.
Эти валки содержат бочки и цапфы и характеризуются тем, что отношение длины бочки к диаметрам верхнего и нижнего валков равно 2,5...3,0, а диаметр бочки этих валков больше диаметра среднего валка в 1,55...1,67 раза.
Недостатком известных валков является неопределенность конфигурации их бочек и твердости, что отрицательно сказывается на износостойкости валков при их эксплуатации.
Технической задачей предлагаемого изобретения является продление рабочей кампании верхнего и нижнего валков клети трио толстолистового стана и снижения, тем самым, производственных затрат.
Для решения этой задачи у валков данной клети, содержащих бочки и цапфы, в отличие от ближайшего аналога, образующие поверхностей бочек верхнего и нижнего валков выполнены по дуге окружности с максимальной величиной выпуклости на середине длины бочки, равной (0,0015...0,0019)R, где R - радиус торца бочки, при этом твердость бочки нижнего валка на 10...15% больше твердости верхнего валка.
Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации конфигурации бочек валков клети трио Лаута, а также в выборе большей величины твердости у бочки нижнего валка. Это обеспечивает продление рабочей кампании валков (что подтверждает опытная проверка - см. ниже). Твердость бочки нижнего валка должна быть несколько больше, чем у верхнего, так как нижний валок (его бочка) изнашивается быстрее из-за попадания на нее значительно большего количества твердых частиц (в основном - окалины), которые и вызывают абразивный износ поверхности бочки.
Предлагаемые валки схематично показаны на Фиг.1.
Верхний 1 и нижний 2 валки клети трио содержат бочки 3 с радиусом торца R и цапфы 4, на которых валки устанавливаются в опорах (подушках) станин (не показаны). Длина бочек L и максимальная величина выпуклости Δ приходятся на середину длины бочек, образующие 5 которых выполнены по дуге окружности. Из элементарной геометрии следует, что радиус ρ этой дуги равен:
где Δ=(0,0015...0,0019)R.
Опытную проверку валков предлагаемой конструкции осуществляли на толстолистовом стане 2350 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». С этой целью в клети трио этого стана устанавливались верхний и нижний валки различной конфигурации их бочек: с дуговой и параболической образующими, имевшими Δ разной величины, а также с различными соотношениями величин твердости верхнего и нижнего валков.
Наилучшие результаты (длительность рабочей кампании валков 8...8,5 тыс. тонн) получены при использовании предлагаемых валков. Отклонения от рекомендуемых параметров снижали износостойкость валков или же ухудшали геометрию проката.
Так, при Δ=(0,0005...0,0014)R (величина R=950 мм) длительность рабочей кампании валков была в пределах 6,5...7,0 тыс. тонн, а при Δ>0,0019R листовой прокат имел поперечную разнотолщинность больше нормы.
При величине твердости бочки нижнего валка, равной 1,0...1,09 от величины твердости бочки верхнего валка, длительность кампании нижнего валка не превышала 7,5 тыс. тонн, а при превышении этой величины более 15% на бочке нижнего валка наблюдалось появление микротрещин.
Параболическая образующая бочек валков не повысила их износостойкость, но была более трудоемкой в изготовлении.
Валки, взятые в качестве ближайшего аналога, при опытной прокатке не использовались из-за неопределенности конфигурации и твердости их бочек. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущества перед известным объектом.
Проведенный технико-экономический анализ показал, что использование предлагаемых валков в клетях трио толстолистовых станов продляет рабочую кампанию верхнего и нижнего валков этих клетей, в среднем, на 10% при соответствующем снижении затрат на производство проката.
Пример конкретного выполнения
Верхний и нижний валки клети трио толстолистового стана имеют диаметр бочек 950 мм при L=2390 мм.
Образующая бочек валков - выполнена по дуге окружности с максимальной величиной выпуклости на середине длины бочки:
Δ=0,0017R=0,0017×950/2=0,8 мм.
Твердость бочки верхнего валка - 60 ед. HRc, а нижнего - 1,125×60≈68 ед. HRc.