ПОДУШКА ВАЛКА ПРОКАТНОГО СТАНА

Полезная модель относится к оборудованию для обработки металлов давлением и может быть использовано в рабочих клетях толстолистового стана горячей прокатки.
Подушка - составная часть подшипника прокатного валка, предназначенная для удержания его в определенном положении в вырезе станины рабочей клети, и она обычно изготавливается из литой стали. В качестве вкладышей для цапф валков станов горячей прокатки нередко используется текстолит (см., например, книгу А.А.Королева «Механическое оборудование прокатных и трубных цехов», М., «Металлургия», 1987, с.71-72.).
Известна опора прокатного валка, содержащая подушку, выполненную в виде прямоугольника с краевыми скосами нижних углов и расположенную ниже осевой плоскости валка (см. а.с. СССР №1509146, кл. В21В 31/02, опубл. в БИ №35, 1989 г.). Однако эта подушка непригодна для опоры валка толстолистового стана горячей прокатки.
Наиболее близким аналогом к заявляемому устройству является подушка прокатного валка, приведенная в книге А.И.Целикова и В.В.Смирнова «Прокатные станы», М., Металлургиздат, 1958 с.80 и рис.67.
Эта подушка среднего валка клети трио блуминга содержит плоские боковые грани, контактирующие с поверхностями стоек станин клети, верхние и основные грани с вертикальным проемом для подшипника цапфы валка заданного диаметра и характеризуется тем, что нижнее основание подушки выполнено с краевыми скосами и опорными площадками. Боковые грани таких подушек обычно выполняются ступенчатыми для предотвращения осевого смещения валка в процессе прокатки (см. там же, рис.68 и 70).
Недостатком известной подушки является вероятный выход ее из строя в результате появления усталостных трещин в средней части нижнего основания, обусловленных значительными вертикальными нагрузками, возникающими при прокатке толстых листов (давление металла на валки для листов толщиной 100...120 мм и шириной 3,0...4,0 м может достигать 1000 и более тс).
Технической задачей настоящей полезной модели является продление рабочей кампании подушек валков толстолистового стана горячей прокатки.
Для решения этой задачи предлагаемая подушка верхнего валка содержит плоские боковые ступенчатые грани, контактирующие с поверхностями стоек станины рабочей клети стана, верхние и основные грани с вертикальным проемом для подшипника цапфы валка заданного диаметра и нижнее основание с краевыми скосами и опорными площадками, при этом на боковых гранях выполнены взаимно-перпендикулярные канавки для смазки, а внизу обеих оснований граней закреплены прямоугольные планки, симметричные средней вертикальной линии подушки, с длиной, равной 0,055...0,065 наибольшей ширины В подушки и каждая с площадью поперечного сечения, равной 0,004...0,005 площади S поперечного сечения цапфы валка, а на верхних гранях
подушки установлены две стяжные планки с длиной (0,70...0,73)В и каждая с площадью поперечного сечения, равной (0,0025...0,0030)S.
Сущность заявляемого технического решения заключается в создании такой конструкции подушки, которая при относительной своей несложности обеспечивает длительную безаварийную работу одного из важнейших узлов прокатного стана - опоры его рабочих валков.
Действительно, наиболее тривиальным решением создания прочной подушки будет увеличение ее габаритов (и металлоемкости) у нижнего основания. Однако следует учесть, что при прокатке, кроме нормального усилия Р, действующего по вертикальной оси подушки, возникает и продольное усилие Т=Р×f(здесь f - коэффициент трения при горячей прокатке, равный 0,3...0,4), перпендикулярное основному (Р). Усилие Т, также весьма значительное по величине, способствует «раздвиганию» элементов подушки, сопряженных с проемом, в стороны от вертикальной ее оси, повышая напряжения в упомянутой средней части нижнего основания подушки. Рассчитать заранее такие напряжения не представляется возможным ввиду отсутствия в настоящее время надежных формул для определения величин усилий (давлений) при горячей прокатке.
Предлагаемая подушка схематично показана на фиг.1.
п
п
0
Плоские боковые грани 1 выполнены ступенчатыми - с выступами 2 шириной b=(В-В′):2 и толщиной δ и на этих гранях имеются взаимно-перпендикулярные канавки 3 для смазки. Основные грани 4 (и тело подушки) выполнены с вертикальным проемом 5, служащим для размещения вкладышей и цапфы валка (не показаны) и имеющим ширину В и высоту Н. На нижнем основании подушки расположены скосы 6 высотой Н и опорные площадки 7 шириной ℓ′, располагающиеся при размещении подушки в станине клети на выступах (приливах) боковых стоек.
На обеих основных гранях 4 закреплены внизу прямоугольные планки 8, симметричные оси уу подушки с длиной ℓ =(0,055...0,065)В, с шириной b′ и толщиной ###U1115′, площадь поперечного сечения которых f′=b′×###U1115′=(0,004...0,005)S (площади поперечного сечения цапфы валка). На верхних гранях 9 подушки установлены по их краям две стяжные планки 10 с длиной L=(0,70...0,73)В, с шириной b″ и толщиной ###U1115″, каждая с площадью поперечного сечения f″=b″×###U1115″ (0,0025...0,0030)S. Габариты подушки: В, Н, В″.
Если при подготовке валка к работе подушка насаживается на цапфы с его торцов, то верхние планки 10 целесообразно закреплять на подушке с помощью сварки. Все планки (нижние и верхние) должны быть выполнены из углеродистой качественной стали (например, из стали 45).
Опытную проверку предлагаемой подушки осуществляли в рабочей клети дуо толстолистового стана 4500 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».
С этой целью испытывались различные варианты исполнения подушек верхнего валка. Результаты опытов оценивали по длительности рабочей кампании этих подушек. Наилучшие результаты (максимальная продолжительность работы) получены для подушек заявляемой конструкции. Другие варианты их исполнения ухудшали достигнутые показатели.
Так например, отсутствие смазочных канавок на боковых гранях подушек ускорило износ их поверхностей с уменьшением длительности работы подушек почти на 35%. Отсутствие нижних дополнительных планок (при наличии верхних) и наоборот (отсутствие верхних планок при наличии нижних), сократило продолжительность рабочей кампании подушек на 23...37%. Отрицательно сказалось на этом показателе уменьшение длины планок и площади их поперечного сечения, причем, при длине верхних планок L<0,7 В отмечены случаи отрыва их от верхних граней подушек вследствие значительных усилий Т (см. выше). Увеличение же длины планок и площади их поперечного сечения сверх рекомендуемых значений не привело к дальнейшему удлинению их работы, но повысило производственные затраты.
Подушка валка прокатного стана, взятая в качестве ближайшего аналога, в опытах не использовалась ввиду заведомой ее непригодности для работы в клети толстолистового стана горячей прокатки. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.
Технико-экономические исследования показали, что внедрение настоящего изобретения на толстолистовом стане, аналогичном стану 4500 ОАО «ММК», продлит рабочую кампанию подушек верхнего валка клети дуо не менее, чем на 20%, с соответствующим снижением производственных затрат.
Пример конкретного выполнения
Подушка верхнего рабочего валка клети дуо толстолистового стана 4500 имеет вид, показанный на фиг.1. (см.). Подушка выполнена из литой Ст 5 и имеет габариты: В=1748 мм, Н=1655 мм, В″=650 мм.
0
п
п
Другие размеры подушки: В′=1540 мм, ℓ″=650 мм, ℓ″=120 мм, Н=250 мм, b=104 мм, δ=170 мм, В=900 мм, Н=1280 мм.
2
2
Размеры нижних планок: ℓ=0,06В=0,06×1748≈105 мм, b′=170 мм и ###U1115′=15 мм, т.е. f′=b'×###U1115′=170×15=2550 мм f′≈0,0045S, где S - площадь поперечного сечения цапфы валка с ⌀=850 мм, равная 567450 мм.
2
Размеры верхних планок: L=0,715В=0,715×1748≈1250 мм, b″=78 мм и ###U1115″=20 мм; f″=b″×###U1115″=78х20=1560 мм, т.е. f″=0,00275S.
Все планки выполнены из стали 45.
На боковых гранях выполнены канавки для смазки шириной 15 мм.