ПРОКАТНО-КОВОЧНЫЙ СТАН Российский патент 1996 года по МПК B21B13/18 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к прокатным станам для шаговой прокатки, и может быть использовано для получения заготовок различного сортамента из различных, в том числе труднодеформируемых, марок сталей.

Известен прокатно-ковочный стан, содержащий прокатную клеть с приводом от кривошипно-шатунного механизма и рабочие валки с заходной и калибрующей частями, каждый из которых установлен в клети с возможностью поворота и снабжен шарниром (а.с. СССР N 1026857, МКИ B 21 B 13/18).

Недостатком этого стана является сложность привода рабочих валков, имеющего многозвенную конструкцию, необходимость использования задающего устройства и низкая частота единичной подачи заготовки, приводящая к низкой производительности стана.

Наиболее близким по конструкции и выбранным за прототип является прокатно-ковочный стан, содержащий прокатную клеть, рабочие валки с заходной и калибрующей частями, каждый из которых установлен в клети с возможностью поворота на эксцентриковом валу и снабжен шарниром, и привод валков (а.с. СССР N 1036412, МКИ B 21 B 13/18).

Недостатками этого стана являются сложность и многозвенность конструкции привода рабочих валков, включающего собственно прокатную клеть, опирающуюся на неподвижную раму через тела качения, привод возвратно-поступательного движения прокатной клети, например, от силовых цилиндров, и механизм поворота валка, включающий качающуюся опору с кронштейном. При этом качающаяся опора установлена с возможностью поворота в подушках со втулками, а ось качания валка и ось поворота качающейся опоры эксцентричны. Качающаяся опора шарнирно соединена штангой с неподвижной стойкой и поджата к валку пружиной. Эта многозвенность и сложность конструкции привода, а также наличие клети, совершающий вместе с заготовкой возвратно-поступательное движение, ограничивает частоту единичной подачи заготовки, что не позволяет увеличить производительность стана. Работа стана невозможна без специального задающего устройства, подающего заготовку в зону деформации в паузах между единичными обжатиями и работу которого необходимо с помощью дополнительных механизмов согласовать с работой клети, что также усложняет конструкцию и ограничивает частоту единичной подачи заготовки. Кроме того, стан данной конструкции обрабатывает только заготовки мерной длины и поэтому не может быть использован при прокатке металла непосредственно после непрерывного литья в линии станов.

В настоящее время ведется много работ по созданию литейно-прокатных модулей. Важной проблемой при этом является согласование литейной и прокатной частей модуля по скорости и производительности. Авторы предлагают решить эту проблему путем использования в составе литейно-прокатного модуля прокатно-ковочного стана компактной конструкции с высокой производительностью, для чего предлагается упростить конструкцию и повысить производительность прокатно-ковочного стана путем увеличения частоты единичной подачи заготовки, а также обеспечить постоянство направления движения заготовки. Для этого в прокатно-ковочном стане, содержащем прокатную клеть, рабочие валки с заходной и калибрующей частями, каждый из которых установлен в клети с возможностью поворота на эксцентриковом валу и снабжен шарниром, и привод валков, предложено установить шарниры противоположных валков на общей оси и сместить их относительно оси прокатки.

Установка шарниров противоположных валков на общей оси приводит к тому, что при работе стана каждая точка поверхности рабочего валка при его вращении двигается по своей собственной траектории типа эллипса, что обеспечивает плавные захват, обжатие и продвижение заготовки, при этом в конце единичного цикла рабочий валок возвращается в исходное положение. При этом в очаге деформации создается благоприятное напряженно-деформируемое состояние, уменьшающее величину растягивающих напряжений на границах очага деформации, а дробность деформации и малые единичные обжатия повышают ресурс пластичности обрабатываемого металла. Смещение общей оси шарниров противоположных валков относительно оси прокатки обеспечивает беспрепятственное продвижение заготовки через прокатную клеть, т.е. обеспечивает работоспособность конструкции.

В предлагаемой конструкции привод валков состоит только из двух эксцентриковых валков, приводящихся во вращение, и общего шарнира. Упрощение конструкции стана достигается за счет уменьшения количества деталей и связей, используемых в приводе рабочих валков стана, а также за счет устранения задающего устройства. Снижение массы движущихся частей прокатного стана, постоянство направления движения обрабатываемой заготовки и плавность приложения нагрузки позволяют увеличить частоту вращения эксцентриковых валов и соответственно увеличить частоту единичной подачи заготовки, что повысит производительность стана.

Упрощение конструкции стана снижает его вес и габариты, повышает надежность деталей и узлов, сокращает время простоев оборудования, связанных с ремонтными и эксплуатационными работами, повышая общую производительность устройства.

На фиг. 1 показан прокатно-ковочный стан; на фиг. 2 цикл работы прокатно-ковочного стана за один оборот эксцентрикового вала.

Прокатно-ковочный стан (фиг.1) содержит станину 1, эксцентриковые валы 2, 3, смонтированные в станине 1 своими неподвижными осями на подшипниках скольжения 4. Эксцентриковые валы 2, 3 посредством зубчатых муфт 5, 6 соединены с приводом, который состоит из электродвигателя и шестеренной клети ( не показаны), обеспечивающей синхронное вращение эксцентриковых валов 2,3 навстречу друг другу. На подвижных осях эксцентриковых валов 2,3 установлены на подшипниках скольжения 7 рабочие валки 8,9. Валок 8 в месте соединения выполнен в виде вилки 10, а валок 9 в виде выступа 11. Валки 8 и 9 посредством пальца 12 соединены между собой с возможностью вращения вокруг него на подшипнике (не показан). При этом ось пальца 12 расположена в данном случае на равном расстоянии от оси эксцентриковых валов 2, 3 и смещена в сторону от оси прокатки для пропуска заготовки через устройство.

Рассмотрим движение заходного и калибрующего участков заготовки толщиной H до толщины h (фиг.2). Соответственно положениям 1'-12' эксцентрика эксцентрикового вала 2 контуры валка 8 определяются соответствующими точками 1''-12'' на заходном и калибрующем участках валка 8. Траектория каждой точки валка 8 различна и зависит от ее геометрического положения, поэтому происходит колебательное движение валков 8, 9 относительно оси подачи заготовки.

Контур валка 8 1''-1''-1'' соответствует положению эксцентрикового вала 2 в положении 1', при котором калибрующий участок валка 8 параллелен оси подачи заготовки, а заходный участок валка 8 наклонен к оси подачи заготовки на угол, равный углу наклона заходной части валка 8. При повороте эксцентрикового вала 2 из положения 1'-7' происходит отход заготовки с увеличением угла наклона заходной части валка 8 к оси подачи заготовки. В положении 8' эксцентрикового вала 2 валок 8 готов к циклу деформации заготовки. На угле поворота эксцентрикового вала 2 10'-1' происходит обжатие заготовки на величину h и подача на величину 8. При этом за счет изменения угла наклона заходной части валка 8 к оси подачи заготовки захват осуществляется с постоянным нарастанием очага деформации. Таким образом, траектории точек валка 8 за полный оборот эксцентрикового вала 2 обеспечивают захват, обжатие и продвижение заготовки.

Стан работает следующим образом. От электродвигателя посредством шестеренной клети приводятся в синхронное вращение навстречу друг другу эксцентриковые валы 2,3, приводя в движение рабочие валки 8,9. Один конец каждого рабочего валка 8,9 совершает движение по окружности с радиусом, равным эксцентриситету "е" эксцентрикового вала, а другой возвратно-поступательное движение параллельно оси подачи заготовки. При этом рабочие валки 8,9 захватывают заготовку и одновременно обжимают и продвигают ее пор оси прокатки. Во время холостого хода рабочие валки 8, 9 возвращаются в положение, при котором происходит следующий захват заготовки, что исключает необходимость использования задающего устройства.

Конструкция предложенного прокатно-ковочного стана обеспечивает при его работе плавность траектории движения валка, постепенность приложения максимальной нагрузки к заготовке, отсутствие ударов за цикл деформации и постоянство направления движения заготовки, что в сочетании с простотой конструкции стана и отсутствием задающего устройства позволяет увеличить частоту единичной подачи заготовки. Это увеличит производительность устройства по сравнению с прототипом и позволит его использовать для обработки металла в составе литейно-прокатных модулей.

Использование: изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к прокатным станам для шаговой прокатки. Сущность изобретения: прокатно-ковочный стан содержит прокатную клеть, рабочие валки с заходной и калибрующей частями, каждый из которых установлен в клети с возможностью поворота на эксцентриковом валу и снабжен шарниром, и привод валков. Шарниры противоположных валков стана установлены на общей оси и смещены относительно оси прокатки. В этом стане движения валков при вращении эксцентриковых валов обеспечивают захват, обжатие и продвижение заготовок с постепенным нарастанием площади очага деформации, что вместе с упрощением конструкции позволяет увеличить частоту единичной подачи заготовки, а следовательно, и повысить производительность стана. Это позволит использовать стан предлагаемой конструкции в составе литейно-прокатных модулей. 2 ил.

Прокатно-ковочный стан, содержащий станину, профилированные валки, каждый из которых установлен в станине с возможностью качания на осях и имеет дополнительную кинематическую связь, а также привод качания валков, отличающийся тем, что оси качания валков выполнены в виде эксцентриковых валов, привод качания валков выполнен в виде привода вращения этих эксцентриковых валов, дополнительная кинематическая связь выполнена в виде взаимосвязывающего валки общего шарнира, расположенного с боковым смещением относительно оси прокатки, а станина установлена неподвижно.