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