СТАН ПОПЕРЕЧНО-ВИНТОВОЙ ШАГОВОЙ ПРОКАТКИ
PITCH SLANT ROLLING MILL

Изобретение относится к трубопрокатному производству, к конструкциям трубопрокатных станов, а именно к станам шаговой прокатки, и может быть использовано на установках с пилигримовыми станами.
Стан шаговой прокатки является одним из основных агрегатов на установках с пилигримовыми станами, на которых происходит раскатка гильзы в трубу. Известен пилигримовый стан, состоящий: из клети, содержащей станину, рабочие валки, нажимное устройство; главного привода; подающего аппарата; входной и выходной сторон. Работа стана заключается в том, что гильза, надетая на дорн, периодически подается подающим аппаратом между двумя вращающимися в разные стороны валками с калибром переменного профиля (Ф.А.Данилов и др. Горячая прокатка труб. - Металлургиздат, 1962, с.282).
Недостатком известного стана является то, что прокатанные трубы имеют повышенную разностенность. Кроме этого, процесс прокатки невозможно осуществить без подающего аппарата - технически сложного, дорогостоящего, энергозатратного и быстро выходящего из строя из-за больших динамических нагрузок.
Известна рабочая клеть трубопрокатного стана поперечно-винтовой прокатки, содержащая станину, приводные валки, каждый из которых смонтирован в поворотной кассете, траверсы и нажимное устройство (а.с. №205790).
Недостатком известной конструкции стана является то, что при раскатке гильзы в трубу поперечная разностенность не убирается вследствие того, что раскатка идет в одном направлении по винту.
Задачей изобретения является создание стана, позволяющего вести процесс раскатки гильзы в трубу возвратно-поступательным движением без использования подающего аппарата, с получением требуемого допуска по стенке.
Технический результат достигается тем, что в стане поперечно-винтовой шаговой прокатки, состоящем из клети, содержащей станину, приводные валки, каждый из которых смонтирован в поворотных кассетах, механизмов перемещения валков, главного привода, входной и выходной сторон, в стане установлены 4 валка в кассетах, расположенных под углом 90° относительно друг друга, при этом одна пара валков, расположенных напротив друг друга, имеет возможность разворота на положительный угол подачи, а вторая на отрицательный, оси шеек валков смещены относительно осей валков, а противоположные пары валки установлены с возможностью сближения и расхождения их поверхностей в противофазе.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый стан поперечно-винтовой шаговой прокатки отличается тем, что имеет клеть с 4-мя валками, расположенными под углом 90° относительно друг друга, из которых два противоположно расположенных имеют возможность разворота на положительный угол подачи, а вторая пара на отрицательный угол подачи, при этом оси шеек валков смещены относительно осей валков, а поверхности имеют возможность попарного сближения и расхождения в противофазе.
Таким образом, заявляемый стан поперечно-винтовой шаговой прокатки соответствует критерию "изобретательский уровень".
Сравнение заявляемого стана поперечно-винтовой шаговой прокатки не только с прототипом, но и другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии условию патентоспособности "изобретательский уровень".
Стан поперечно-винтовой шаговой прокатки включает клеть типа клети прошивного стана с четырьмя рабочими со смещенной осью валками, установленными в кассетах, имеющих возможность одну пару валков разворачивать на положительный угол подачи, а другую - на отрицательный.
1
2
Стан поперечно-винтовой шаговой прокатки работает следующим образом. Процесс деформации гильзы с возвратно-поступательным движением основан на разности сил трения, возникающих на контакте металл - валки. Сила трения зависит от давления валков на металл, а так как противоположные пары валков периодически сводятся и разводятся из-за наличия эксцентриситета валков, то давление также периодически меняется между диаметрально расположенными парами валков. Если принять силу трения между металлом и одной парой валков, установленных на положительный угол подачи, равной F, а F между металлом и другой парой с отрицательным углом, то:
1
2
при F>F - гильза-труба будет перемещаться по ходу прокатки;
1
2
при F<F - гильза-труба будет перемещаться против хода прокатки;
1
2
при F=F - перемещение отсутствует.
Так как вращение валков осуществляется в одну сторону, то во всех случаях вращение гильзы-трубы будет идти также в одну сторону, а раскатка стенки будет производиться в двух направлениях по винту вследствие возвратно-поступательного движения гильзы-трубы.
Коэффициент полировки в процессе прокатки будет зависеть от того, какую установить разницу в абсолютном значении между углами подачи.
Чем меньше разница в абсолютном значении углов подачи и чем выше эта абсолютная величина углов, тем будет выше коэффициент полировки.
Изменяя углы подачи валков, установленных на положительный угол подачи, изменяется и величина подачи гильзы-трубы.
Данный стан поперечно-винтовой шаговой прокатки исключает динамические удары, т.к. при изменении положения поверхности валков (в зависимости от угла разворота валков) суммарные силы трения меняют периодически свое направление, переходя через равновесие сил трения, т.е. прекращая перемещения в осевом направлении.
Характерными особенностями процесса прокатки на стане поперечно-винтовой шаговой прокатки являются:
- создаваемая схема напряженного состояния в очаге деформации способствует интенсивной вытяжке, т.к. силы трения в диаметрально противоположных поверхностях гильзы противонаправлены, что, в свою очередь, обеспечивает качественную поверхность (поверхность как бы полируется);
- при вращении валков в одном направлении с постоянной скоростью и при изменении направления перемещения гильзы-трубы в осевом направлении, раскатка производится в двух направлениях, что позволяет за счет создания определенной разности абсолютных величин углов подачи (изменяя коэффициент полировки) получать заранее заданную разностенность.
Т.е., проигрывая в производительности, выигрываем в точности стенки труб и наоборот.
Таким образом, использование предлагаемого стана поперечно-винтовой шаговой прокатки позволит существенно уменьшить допуски по толщине стенки и улучшить качество наружной поверхности труб.