§ 4. Оборудование главной линии прокатного стана

Рабочая клеть. Основным и наиболее ответственным элементом главной линии является рабочая клеть, ко­торая состоит из узла станин, узла валков с подшипни­ками, нажимного механизма, устройства для осевого фиксирования валков, направляющих линеек и про­водок.

Узел станин. Все узлы и детали собираются в рабо­чую клеть на базе узла станин. Узел станин в значи­тельной степени определяет точность проката, и к нему предъявляются повышенное требования по прочности и жесткости.

Конструктивно узел станин выполняется из двух ста­нин открытого или закрытого типа. Монолитный узел станин используют для многовалковых рабочих клетей. Станина закрытого типа выполняется в виде массивной жесткой рамы и состоит из следующих элементов (рис. 130): верхней 2 и нижней 5 поперечин, двух/боко­вых стоек 3, представляющих собой одно целое с по­перечинами. Внутреннее пространство, образованное поперечинами и стойками, называется окном станины. В окне станины монтируются валки с подшипниками. В утолщении верхней или нижней поперечины выполня­

Ется расточка 1 для нажимной гайки или гидравлическо­го цилиндра нажимного механизма. Две станины между собой связаны в узел станин при помощи массивных верхней и нижней траверс 6. В нижней части каждой станины имеются приливы (лапы), при помощи которых узел станин крепится к плитовинам 4.

18*

283

Валки прокатных станов подразделяются на сорто­вые и листовые, рабочие и опорные. Рабочие валки про­изводят деформацию металла и придают ему необходи­мую форму, опорные валки служат опорой для рабочих. Так, в двадцативалковой рабочей клети два валка не­большого диаметра являются рабочими, а остальные 18 — опорными, обеспечивающими большую жесткость валковой системы. Прокатный валок состоит из сле­дующих элементов (рис. 131): рабочей части 1, ко­торая называется бочкой, шеек 2, через которые про­катный валок опирается на подшипники, приводных кон­цов 3, через которые прокатные валки приводятся во вращение. Прокатные валки листовых станов выполня­ются с цилиндрической бочкой. Для горячей прокатки образующая бочки выполняется вогнутой для компен­сации теплового расширения валка в рабочем состоянии, для холодной прокатки — выпуклой с целью компенса­ции прогиба валка от

Рис. 131. Рабочий валок прокатного стана: л — листового; б — сортового

1 2 J

Усилия прокатки. На цилиндрической бочке сортовых валков наре­заются кольцевые про­точки (ручьи), форма которых соответствует профилю прокатывае­мой полосы. Валки станов горячей прокат­ки делают из чугуна, стали или металлоке­рамики. Чугунные вал­ки получают литьем, стальные — литьем и ковкой. Чугунные валки с отбе­ленной поверхностью и модифицированные магнием из­носостойки, но недостаточно прочны. Коэффициент тре­ния между прокатываемым металлом и поверхностью чугунных валков на 20 % меньше, чем при прокатке на стальных валках, что улучшает качество поверхности проката. Стальные валки дороже чугунных и применя­ются в тех случаях, когда прочность чугунных недоста­точна (блюминги, обжимные клети сортовых станов, толстолистовые и др.). Для станов холодной прокатки валки должны быть прочными и иметь высокую твер­дость поверхности.

Для чистовых клетей листо – и сортопрокатных ста­нов горячей прокатки применяют чугунные валки (3— 3,5 % С; 0,4—0,7 % Mn; 0,5 % Si) с пределом прочности – CTb=350—400 МПа. Поверхностный слой на глубину до 0,1 диаметра валка содержит карбиды железа и имеет * твердость HSh 55—75. Валки блюмингов, толстолисто­вых станов выполняют коваными из стали марок 50, 50Х, 50ХН с пределом прочности 500—600 МПа. Валки листовых станов холодной прокатки изготавливают из стали марок 9Х, 9X2, 9ХФ, 9Х2В, 65ХНМ, имеющей пос­ле закалки и отпуска предел прочности 700—900 МПа и твердость поверхности до HSh 85—100.

Подшипники прокатных станов. В качестве узлов трения в прокатных станах применяют подшипники скольжения открытого и закрытого типов, подшипники качения. Открытые подшипники скольжения применя­ют в обжимных, сортовых, толстолистовых и других станах. В качестве узла трения используют неметалли­ческие (текстолит, прессованная древесина) и металли­ческие (бронза) вкладыши.

Чаще других материалов в подшипниках открытого типа применяют вкладыши из текстолита. Узел подшип­ника состоит из подушки, подвески, текстолитовых вкла­дышей. Усилие прокатки воспринимается подушкой, в которой закреплены текстолитовые вкладыши, имеющие большую поверхность контакта с шейкой валка. Допол­нительные верхние и нижние вкладыши устанавливают­ся небольшой ширины, так как воспринимают только массу валка. Смазкой и охлаждающей жидкостью для подшипников на текстолитовых вкладышах является вода или эмульсия. Недостатком подшипников открыто­го типа является быстрый их износ, небольшая жест­кость (1,5 МН/мм), что определяется небольшим значе­нием модуля упругости материала. Значительного уве­личения срока службы и жесткости узла можно достичь установкой в качестве опор подшипников качения и под­шипников жидкостного трения (ПЖТ). В общем случае на прокатный валок действуют радиальная и осевая на­грузки. Радиальная нагрузка воспринимается четырех­рядным подшипником большой грузоподъемности, осе­вая воспринимается тем же подшипником благодаря применению конических роликов (рис. 132,а). Наруж­ным кольцом радиальный подшипник 1 установлен в подушке 2, внутреннее кольцо установлено на шейке валка 3 с гарантированным натягом, исключающим его проворачивание. В осевом направлении от смещения подшипники зафиксированы полукольцами 4, находя­щимися в кольцевой проточке, и навернутой на них гай­кой 5. Роликовые подшипники смазываются и охлажда­ются масляным туманом или жидким маслом, прокачи­ваемым через подшипник.

Подшипник жидкостного трения монтируется в по­душке 6 (рис. 132,6). Втулка-цапфа 7 установлена на конической шейке валка. От осевого смещения втулка – цапфа фиксируется так же, как и подшипник качения, от проворачивания относительно поверхности шейки втулку удерживают шпонки. Жидкостное трение осуще­ствляется между поверхностями втулки-цапфы 7 и втул – ки-вкладыша 8. Поверхности втулки-цапфы и втулки – вкладыша покрыты высокооловянистым баббитом Б83 и обработаны с большой чистотой. Жидкостное трение возникает при взаимном перемещении поверхностей, разделенных слоем машинного масла, в результате эф­фекта образования гидродинамического масляного клина.

6 8

Рис. 132. Конструкции подшипников прокатных станов: а — четырехрядный с коническими ролнкамн; б — ПЖТ

Нажимной механизм. Для установки строго опреде­ленного расстояния между образующими валков приме­няют электромеханические, гидравлические и комбини­рованные нажимные механизмы. Нажимной механизм прокатного стана должен обеспечивать высокую надеж­ность и долговечность при нагрузке до 51 MH, достаточ­ную жесткость, быстродействие, высокую разрешающую способность. В зависимости от типа стана и требований по точности к прокату выбирают тот или иной тип на­жимного механизма. Например, нажимной механизм блюминга должен обеспечивать быструю установку вал­ков при частых и больших перемещениях верхнего вал­ка; на прокатных станах холодной листовой прокатки перемещения валка незначительны, но нажимной меха­низм должен обеспечивать установку с точностью до> сотых долей миллиметра. В первом случае устанавлива­ется не обладающий большой жесткостью, но высоко­скоростной (скорость перемещения валка 100—250 мм/с электромеханический нажимной механизм, во втором случае — электромеханический или гидравлический на­жимной механизм большой жесткости —152 МН/мм с небольшой скоростью перемещения верхнего валка <0,05—1,0 мм/с).

Электромеханический нажимной механизм включает основной узел, состоящий из нажимной гайки и нажим­

Ного винта. Гайки нажимных механизмов делают из ли­той бронзы или антифрикционного чугуна, нажимные винты — из кованой стали, имеющей предел прочности 610—760 МПа.

Резьбу нажимных винтов и гаек выполняют однохо- довой упорной или трапецеидальной. Нажимная гайка неподвижно устанавливается в круглой расточке по­перечины станины. Привод нажимного винта осущест­вляется через редуктор от электродвигателя.

Нажимные винты при вращении будут выворачивать­ся или вворачиваться в нажимную гайку и совершать поступательное движение вверх или вниз. Прокатный валок, опирающийся через подшипники и подушки на торец нажимного винта, также будет совершать переме­щения в вертикальном направлении, следуя за винтом.

Шпиндели. Для передачи крутящего момента к вал­кам рабочей клети применяют универсальный и зубча­тые шпиндели. Универсальные шпиндели позволяют передавать крутящий момент до 5100 кН-м при угле наклона оси шпинделя до 10°. Зубчатые шпиндели при­меняют при углах наклона до 2°. Универсальный шпин­дель состоит из вала 1 (тело шпинделя) (рис. 133), двух головок 2, в конструкцию которых положен принцип шарнира Гука. Шарнирная головка образуется ло­пастью 3, соединенной с валками рабочей (шестерен­ной) клети, вилкой шпинделя 4, выполненной с цилинд­рической расточкой, бронзовыми вкладышами 5 и суха­рем 6. Универсальные шпиндели для передачи небольших крутящих моментов (5 Гн-м) выполняют с шарнирами на роликовых подшипниках.

Шестеренные клети и редукторы. Для разделения крутящего момента главного электродвигателя на два, три и четыре приводных валка служат шестеренные кле­ти. Основным узлом шестеренных клетей является узел шестеренных валков. Шестеренный валок (шестерня) состоит из тех же элементов, что и прокатный валок — бочки, двух шеек и приводных концов. На цилиндриче­ской поверхности шестеренного валка выполняют (дол- бяком, пальцевой фрезой и т. д.) шевронные зубья. Угол наклона шевронных зубьев на делительном цилиндре шестерни равен 30°; профильный угол эвольвенты в тор­цовом сечении а=20°; число зубьев Z = 18—29. Диаметр начальной окружности шестерни (do) шестерной клети принимается для большинства прокатных станов рав­ным среднему арифметическому значению диаметра но­вых и переточенных валков. Ширина шестеренных вал­ков зависит от максимального крутящего момента, пере­даваемого шестеренной клетью. По отношению ширины бочки валков b к диаметру начальной окружности do различают три группы шестеренных клетей: узкие b/do= 1-ь 1,25; средние b/d0= 1,6-^-2,0; широкие b/d0= = 2,0-2,5.

Для изготовления шестеренных валков применяют стали 45, 40ХН.