ВАЛКОВЫЙ УЗЕЛ Российский патент 1998 года по МПК B21B27/02 

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к конструкциям валковых систем станов горячей прокатки стальных полос, например, сортового проката.

Известна конструкция валкового узла, содержащая два валка с бочками и шейками, на которых установлены подшипниковые опоры. При этом один из валков выполнен с торцевыми упорными буртами, взаимодействующими с наклонными торцевыми поверхностями бочки второго валка [1].

Недостатком такого валкового узла является то, что при горячей прокатке полос не исключено попадание охлаждающей воды и окалины в подшипниковые опоры. В результате подшипниковые опоры преждевременно выходят из строя.

Известна также конструкция валкового узла прокатной клети, содержащая пару валков с шейками, установленными в подшипниковых опорах. На бочках валков выполнен ручей с коническими рабочими поверхностями, а также радиально-упорные бурты, которыми валки взаимодействуют друг с другом [2].

При использовании известного валкового узла для горячей прокатки заготовок, охлаждающая вода и окалина попадают в подшипниковые опоры, что приводит к выходу их из строя.

Наиболее близким по своей конструкции и достигаемым результатам к изобретению является валковый узел прокатной клети для горячей сортовой прокатки, содержащий пару валков с бочками и шейками. На шейках валков установлены подшипниковые опоры, размещенные в подушках [3] - прототип.

Данной конструкции валкового узла присущи следующие недостатки. Охлаждающая вода, которую подают к валкам, и окалина, образующаяся в процессе прокатки, попадают в подшипниковые опоры, что приводит к преждевременному выходу их из строя. Разрушение подшипниковой опоры в процессе прокатки является причиной механического повреждения посадочной поверхности шейки валка.

Целью изобретения является повышение стойкости подшипниковых опор и валков.

Поставленная цель достигается тем, что в известной конструкции валкового узла прокатной клети, содержащей пару валков с бочками и шейками с подшипниковыми опорами, согласно изобретению перед шейками с подшипниковыми опорами размещены отбойники воды и окалины, состоящие из кольцевого бурта прямоугольного сечения, выполненного на концевом участке бочки одного из валков и размещенного в ответной кольцевой проточке на соответствующем концевом участке бочки другого валка, при этом диаметр кольцевого бурта превышает диаметр бочки в 1,02 - 1,04 раза.

Возможен вариант выполнения устройства, по которому на концевом участке бочки валка с кольцевой проточкой дополнительно выполнен аналогичный кольцевой бурт прямоугольного сечения, размещенный в ответной кольцевой проточке другого валка.

Известное и предложенное технические решения имеют следующие общие признаки. Оба они являются валковыми узлами прокатной клети. Оба содержат пару валков с бочками и шейками. В обоих случаях шейки установлены в подшипниковых опорах.

Отличия предложенного устройства состоят в том, что предложенный валковый узел снабжен отбойниками воды и окалины, размещенными перед шейками с подшипниковыми опорами. Таких отбойников в известном устройстве нет. При этом отбойники воды и окалины состоят из кольцевого бурта прямоугольного сечения, выполненного на концевом участке бочки одного из валков и размещенного в ответной кольцевой проточке на соответствующем концевом участке бочки другого валка. Эти элементы также отсутствуют в устройстве-прототипе. В предложенном устройстве диаметр кольцевого бурта превышает диаметр бочки в 1,02-1,04 раза, чего в известном устройстве нет. И, наконец, в предложенном валковом узле на концевом участке бочки валка с кольцевой проточкой может быть выполнен аналогичный кольцевой бурт прямоугольного сечения, размещенный в ответной кольцевой проточке другого валка, чего в известной конструкции валкового узла также не предусмотрено.

Следует отметить, что бурты и проточки используют в известных конструкциях валковых узлов, но с иной целью. Так, в авт.св. СССР N 1555004, кл. B 62 B 27/02, 1990, бурт и кольцевая проточка, выполненные на бочках смежных валков, образуют замкнутый ящичный калибр. В авт.св. СССР N 1586810, кл. B 21 B 27/02, 1990 валковый узел держит пару валков, при этом на концевых участках бочки одного из валков выполнены толкательные бурты. Однако во всех известных конструкциях валковых узлов отсутствуют отбойники воды и окалины, образованные кольцевым буртом прямоугольного сечения с регламентированным диаметром и ответной кольцевой проточкой на соответствующем концевом участке бочки другого валка, которые обеспечивают повышение стойкости подшипниковых опор и валков. Также не обнаружены конструкции валковых узлов, в которых на концевом участке бочки валка с кольцевой проточкой выполнен аналогичный кольцевой бурт прямоугольного сечения, размещенный в ответной кольцевой проточке другого валка. Это свидетельствует о соответствии предложенного технического решения критерию "существенность отличий".

Сущность изобретения состоит в следующем. Отбойник воды и окалины, состоящий из кольцевого бурта прямоугольного сечения, с диаметром в 1,02-1,04 раза большим диаметра бочки, размещенным в ответной кольцевой проточке на другом валке, защищает подшипниковые опоры от попадания в них воды и окалины. Обусловлено это тем, что, во-первых, упомянутые бурт и кольцевая проточка являются механическим препятствием на пути распространения воды с окалиной вдоль оси валка к подшипниковым опорам. Во-вторых, бурт и проточка образуют гидродинамическую пару: бурт, вращающийся относительно проточки (поскольку имеет больший диаметр и окружную скорость), выбрасывает из зазора между ними охлаждающую воду с окалиной, создавая разрежение. То есть вращающаяся пара "бурт-проточка" представляют собой гидродинамический насос. От действия этого насоса вода с окалиной с концевых участков бочек валков втягивается в зазор между буртом и проточкой и выбрасывается из него, что препятствует распространению воды с окалиной в направлении подшипниковых опор.

Экспериментально установлено, что, если диаметр кольцевого бурта превышает диаметр бочки менее, чем в 1,02 раза, то эффективность отбойника резко снижается, вода и окалина проникают в подшипниковые опоры. Увеличение этого отношения более, чем в 1,04 раза, не обеспечивает дальнейшего повышения стойкости подшипниковых опор и валков, а только уменьшает активный слой бочек валков и сокращает допустимое число их переточек.

На фиг. 1 изображен валковый узел, вид спереди; на фиг. 2 - вариант выполнения валкового узла.

Валковый узел содержит верхний валок 1 с бочкой диаметром D₀, на которой нарезаны ручьи 2. На концевом участке бочки верхнего валка 1 выполнен кольцевой бурт 3 диаметром D₁, имеющий прямоугольное сечение. При этом D₁/D₀ = 1,02 - 1,04. Шейки верхнего валка 1 установлены в подшипниковых опорах 4. В подшипниковых опорах 5 установлены шейки нижнего валка 6. На концевом участке бочки нижнего валка 6 выполнена кольцевая проточка 7, в которой размещен кольцевой бурт 3 верхнего валка 1. На бочке нижнего валка 6 выполнены ручьи 8.

В варианте исполнения устройства (фиг.2) на концевом участке бочки нижнего валка 6 выполнен дополнительно кольцевой бурт 9 прямоугольного сечения, аналогичный кольцевому бурту 3. Кольцевой бурт 9 размещен в ответной кольцевой проточке 10 верхнего валка 1.

Устройство работает следующим образом.

Валковый узел с диаметрами бочек верхнего валка 1 и нижнего валка 6, равными D₀ = 430 мм, заваливают в клеть сортопрокатного стана. Кольцевой бурт 3 прямоугольного сечения имеет диаметр D₁, превышающий диаметр бочки D₀ в 1,03 раза, т.е. D₁ = 442,9 мм. Верхний валок 1 и нижний валок 6 приводят во вращение в противоположные стороны в подшипниковых опорах 4 и 5 от электропривода. В калибр, образованный ручьями 2 и 8, задают разогретую прокатываемую полосу. Одновременно с прокаткой на скорости 3 м/с к верхнему валку 1 и нижнему валку 6 подают охлаждающую воду. Охлаждающая вода с окалиной от полосы разгоняется и отбрасывается с концевых участков бочек верхнего валка 1 и нижнего валка 6 отбойником, образованным кольцевым буртом 3, вращающимся в кольцевой проточке 7. Это защищает подшипниковые опоры 4 и 5 от попадания в них воды и окалины, исключает их преждевременное разрушение и повреждение шеек верхнего валка 1 и нижнего валка 6.

При выполнении устройства в соответствии с фиг.2 основная часть охлаждающей воды с окалиной вначале разгоняется и отбрасывается в стороны кольцевым буртом 9, вращающимся в проточке 10. Остатки воды с окалиной затем дополнительно разгоняются и отбрасываются кольцевым буртом 3, вращающимся в кольцевой проточке 7. Этим достигается дальнейшее повышение стойкости подшипниковых опор 4 и 5, а также верхнего валка 1 и нижнего валка 6.

Варианты выполнения устройства и показатели их эффективности представлены в таблице.

Из таблицы следует, что валковый узел предложенной конструкции (варианты 2-4 и 6) обеспечивает повышение стойкости подшипниковых опор и валков. При запредельных значениях отношения D₁/D₀ (варианты 1 и 5), а также в случае использования валкового узла известной конструкции (вариант 7) стойкость подшипниковых опор и валков снижается.

Технико-экономические преимущества предложенного устройства состоят в том, что размещение перед шейками с подшипниковыми опорами отбойников воды и окалины, состоящих из кольцевого бурта прямоугольного сечения, размещенного в ответной кольцевой проточке бочки другого валка, при диаметре кольцевого бурта в 1,02-1,04 раза большем диаметра бочки, позволяет уменьшить попадание воды и окалины в подшипниковые опоры, и за счет этого повысить стойкость подшипниковых опор и валков.

За базовый объект принято устройство-прототип. Использование предложенного устройства позволит повысить рентабельность сортопрокатного производства на 8-10%.

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к конструкциям валковых систем станов горячей прокатки стальных полос, например, сортового проката. Валковый узел прокатной клети содержит пару валков с бочками и шейками с подшипниковыми опорами. С целью повышения стойкости подшипниковых опор и валков перед шейками с подшипниковыми опорами размещены отбойники воды и окалины, состоящие из кольцевого бурта прямоугольного сечения, выполненного на концевом участке бочки одного из валков и размещенного в ответной кольцевой проточке на соответствующем концевом участке бочки другого валка, при этом диаметр кольцевого бурта превышает диаметр бочки в 1,02-1,04 раза. Возможен вариант выполнения устройства, по которому на концевом участке бочки валка с кольцевой проточкой дополнительно выполнен аналогичный кольцевой бурт прямоугольного сечения, размещенный в ответной кольцевой проточке другого валка. 1 з.п. ф-лы, 1 табл. 2 ил.

1. Валковый узел прокаткой клети, содержащий пару валков с бочками и шейками с подшипниковыми опорами, отличающийся тем, что перед шейками с подшипниковыми опорами размещены отбойники воды и окалины, состоящие из кольцевого бурта прямоугольного сечения, выполненного на концевом участке бочки одного из валков и размещенного в ответной кольцевой проточке на соответствующем участке бочки другого валка, при этом диаметр кольцевого бурта превышает диаметр бочки в 1,02 - 1,04 раза. 2. Узел по п.1, отличающийся тем, что на концевом участке бочки валка с кольцевой проточкой дополнительно выполнен аналогичный бурт прямоугольного сечения, размещенный в ответной кольцевой проточке другого валка.