КЛЕТЬ СОРТОВОГО ПЛАНЕТАРНОГО ПРОКАТНОГО СТАНА Российский патент 2007 года по МПК B21B13/18 

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к области периодической (шаговой) прокатки на сортовых планетарных станах. Последние применяются как отдельные агрегаты для производства прутков, катанки и труб, так и в составе совмещенного с МНЛС литейно-прокатного оборудования. В последнем случае их применение особенно эффективно благодаря совпадению скоростей непрерывного литья с входной скоростью стана, что исключает необходимость порезки и дополнительного нагрева слитка, сокращает потери в угар и обрезь, уменьшает обезуглероживание.

Известна конструкция рабочих клетей сортовых планетарных станов с взаимно перпендикулярным расположением планетарных валков (см., например, патент Германии DE 84778, опубл. 04.03.1892). Эта клеть содержит станину и четыре синхронно вращающихся от общего привода планетарных валка, выполненных в виде сепараторов, несущих рабочие валки. Сепараторы расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, обжатие производят одновременно четырьмя взаимно перпендикулярными рабочими валками. Описанную выше схему планетарной прокатки достаточно трудно реализовать, в связи с чем эта конструкция клети не получила распространения.

Наиболее близким к заявленному устройству является клеть сортового планетарного прокатного стана, содержащая станину, размещенные в станине задающие валки, две взаимно перпендикулярные пары сепараторов с закрепленными в них консольными приводными рабочими валками со смещением взаимно перпендикулярных пар валков друг относительно друга, и привод синхронного вращения сепараторов (см., например, SU 162092, опубл. 27.12.1997). Данная конструкция предназначена для попеременного обжатия заготовки в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, создающего благоприятную схему деформации. Конструкция клети допускает возможность оптимального размещения сепараторов с рабочими валками внутри станины. Благодаря относительно небольшому диаметру рабочих валков и, соответственно, меньшим технологическим нагрузкам планетарные клети подобной конструкции обладают чрезвычайно низкой металлоемкостью, обеспечивая 90...97% обжатие заготовки за один пропуск, заменяя 12...18 обычных рабочих клетей. Не имея элементов, совершающих прерывистое или возвратно-поступательное движение, принципиально ограничивающих ростом динамических усилий быстроходность других станов шаговой прокатки (маятниковых, ХПТ и ХПТР), прокатные клети такой конструкции обладают существенно большей производительностью.

Однако данная конструкция планетарной клети имеет недостатки, заключающиеся в следующем.

Станина, охватывающая планетарные валки (сепараторы) существенно большего, чем у обычных прокатных клетей, диаметра, воспринимает также повышенные основные технологические нагрузки. Эти обстоятельства являются причиной тяжеловесности, пониженной жесткости клети и значительной сложности ее изготовления. Дополнительные динамические нагрузки станина испытывает в связи с тем, что при использовании приводных рабочих валков отсутствует возможность согласования их окружных скоростей с переменной мгновенной средней скоростью течения металла в очаге деформации, поскольку совпадение скоростей можно обеспечить лишь для одной - двух ограниченных областей. Следует отметить, что при использовании свободно вращающихся рабочих валков согласование скоростей также невозможно - в этом случае валок не успевает набрать необходимую частоту вращения. Перечисленные выше факторы приводят к искажению заданных размеров проката, значительно ухудшая его качество.

Использование сепараторов с вращающимися центральными валами, за счет погрешностей изготовления валов, деформаций, также могут отразиться на стабильности размеров проката. Известная клеть весьма сложна в наладке и обслуживании; для настройки необходимы оптические и другие прецезионные приспособления.

Задача изобретения - повышение качества проката в части стабилизации его геометрических размеров, за счет увеличения жесткости клети и обеспечения возможности согласования скоростей рабочих валков и металла в очаге деформации, а также упрощение конструкции клети и ее обслуживания.

Задача решается за счет того, что в клети сортового планетарного прокатного стана, содержащей станину, размещенные в станине задающие валки, две взаимно перпендикулярные пары сепараторов с закрепленными в них консольными приводными рабочими валками со смещением взаимно перпендикулярных пар рабочих валков друг относительно друга и привод синхронного вращения сепараторов, в соответствии с изобретением оси сепараторов зафиксированы от вращения посредством соединения их концов между собой, при этом привод каждого рабочего валка выполнен в виде планетарной зубчатой передачи с соединением сателлита и валка посредством фрикционной передачи, момент которой обеспечивает возможность вращения валка на холостой части орбиты с заданной окружной скоростью, а в очаге деформации - со скоростью, согласующейся со скоростью перемещения металла.

Оси сепараторов могут быть выполнены эксцентриковыми. Станина может быть установлена на цапфах с возможностью поворота на угол в пределах 90°

Изобретение заключается в следующем.

Соединение концов осей между собой, например, Г-образными элементами, образующими замкнутую конструкцию - плоскую раму, позволяет разгрузить станину за счет восприятия рамой основной составляющей усилия прокатки посредством попеременной работы пар осей на изгиб или растяжение. При условии попеременной работы взаимно перпендикулярных пар сепараторов, одна из пар осей сепараторов (находящихся в рабочей позиции) работает на изгиб, и, одновременно с этим, другая пара - на растяжение.

Выполнение привода рабочих валков в виде планетарной зубчатой передачи с соединением сателлита и валка посредством фрикционной передачи дает возможность подбором момента фрикционной передачи добиваться оптимальной скоростной схемы вращения рабочих валков.

Следствием использования данного привода является то, что валок приближается к зоне деформации, имея определенную заданную скорость вращения, что является благоприятным фактором для его последующего разгона, при этом привод не препятствует самонастройке скоростей валка и металла в очаге деформации.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана схема планетарной клети (продольный разрез по вертикальной плоскости, проходящей по оси прокатки), на фиг.2 - поперечный разрез по А-А, обозначенный на фиг.1, на фиг.3 - узел сепаратора с рабочими валками, фиг.4 - кинематическая схема планетарного валка, на фиг.5 - рабочая клеть в положении перевалки.

Рабочая клеть содержит станину 1 (фиг.1, 2, 5), крестообразно расположенные сепараторы 2 с консольными рабочими валками 3, коренные эксцентриковые валы 4, вводную проводку 5 и задающие валки 6.

Сепараторы 2 приводятся в синхронное вращение коническими зубчатыми передачами 7, 8 (фиг.3) от общего привода, причем с целью уменьшения влияния люфтов и упругих деформаций промежуточных элементов, колесо 8 жестко соединено с сепаратором. По той же причине диаметр указанного колеса предельно увеличен.

Центральные валы сепараторов 4 с гайками 9 (фиг.2) в сочетании с массивными Г-образными элементами, связывающими их концы, образуют плоскую раму, воспринимающую основную составляющую силы прокатки. В зависимости от положения рабочих валков в зоне деформации валы работают поочередно на изгиб или растяжение, не нагружая этой силой станину.

Раствор валков, определяющий степень обжатия (вытяжки) регулируют поворотом эксцентриковых валов 4 червячными передачами 10. Это дает возможность устранить достаточно сложные и снижающие жесткость конструкции нажимные механизмы. Кроме того, появляются измерительные базы в виде опор эксцентриковых валов, многократно упрощающие настройку.

На корпусах планетарных валков 11 (фиг.3) установлены солнечные колеса 12 зубчатой планетарной передачи, сателлиты 13 которых связаны с рабочими валками фрикционными передачами 14, причем их момент не препятствует самонастройке окружных скоростей, но достаточен для обеспечения вращения валков с заданной скоростью на холостой части орбиты. Сателлит и фрикционная передача расположены между подшипниками 15, 16, что позволяет развить их базу и увеличить поверхность теплоотвода фрикционной передачи.

Фиксаторы 17 предназначены для удержания корпусов планетарных валков от поворота моментом привода. Их оси параллельны центральным валам 4, поэтому при изменении раствора валков площади контактных поверхностей сохраняются.

Задающие валки 6 (фиг.1, 5) объединены с планетарной клетью, причем общая станина 1 (фиг.2) опирается цапфами через сферические подшипники 18 и кронштейны 19 на фундамент. Для облегчения перевалки узлов планетарных валков блок может быть повернут гидроцилиндрами 20 (фиг.5) на 90° в горизонтальное положение.

Клеть работает следующим образом: заготовка 21 (фиг.1) подается задающими (подающими) валками 6, придающими ее поперечному сечению форму скругленного квадрата (круга, восьмиугольника и т.п.) в очаг деформации планетарной клети. Перемещаясь вдоль оси прокатки, подкат подвергается периодическому обжатию попеременно в двух перпендикулярных направлениях консольными рабочими валками 3.

В процессе прокатки, при равенстве радиусов делительной окружности сателлита и бочки валка, в момент встречи последнего с металлом их окружные скорости совпадают. Затем по мере нарастания мгновенной вытяжки окружная скорость валка, следуя за движением обжимаемого металла, несколько возрастает, вызывая проскальзывание фрикционной передачи 14. После выхода валка из зоны деформации на холостой части орбиты под действием момента трения частота вращения валка восстанавливается.

Опытные испытания подтвердили возможность прокатки в клети предложенной конструкции изделий с повышенной точностью профиля. Это стало возможно за счет увеличения жесткости клети, поскольку усилия прокатки воспринимаются не станиной, а замкнутой системой, соединяющей концы осей сепараторов, в сочетании с возможностью самонастройки скоростей валков и металла в зоне деформации. Таким образом, совокупность перечисленных факторов приводит к стабилизации геометрических размеров проката, то есть к улучшению его качества.

Клеть предназначена для изготовления сортового проката стабильных геометрических размеров периодической (шаговой) прокаткой на планетарных станах. Клеть содержит станину, размещенные в ней задающие валки, две взаимно перпендикулярные пары сепараторов с закрепленными в них консольными приводными рабочими валками со смещением взаимно перпендикулярных пар рабочих валков друг относительно друга, и привод синхронного вращения сепараторов. За счет того, что оси сепараторов зафиксированы от вращения посредством соединения их концов между собой увеличена жесткость клети. Выполнением привода каждого рабочего валка в виде планетарной зубчатой передачи с соединением сателлита и валка посредством фрикционной передачи, момент которой обеспечивает возможность вращения валка на холостой части орбиты с заданной окружной скоростью, а в очаге деформации - со скоростью, согласующейся со скоростью перемещения металла, обеспечивается согласование скоростей рабочих валков и металла в очаге деформации, а также упрощение конструкции клети и ее обслуживание. Оси сепараторов могут быть выполнены эксцентриковыми. Станина может быть установлена на цапфах с возможностью поворота на угол в пределах 90°. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Клеть сортового планетарного прокатного стана, содержащая станину, размещенные в станине задающие валки, две взаимно-перпендикулярные пары сепараторов с закрепленными в них консольными приводными рабочими валками со смещением взаимно перпендикулярных пар рабочих валков относительно друг друга и привод синхронного вращения сепараторов, отличающаяся тем, что оси сепараторов зафиксированы от вращения посредством соединения их концов между собой, при этом привод каждого рабочего валка выполнен в виде планетарной зубчатой передачи с соединением сателлита и валка посредством фрикционной передачи, момент которой обеспечивает возможность вращения валка на холостой части орбиты с заданной окружной скоростью, а в очаге деформации - со скоростью, согласующейся со скоростью перемещения металла.2. Клеть по п.1, отличающаяся тем, что оси сепараторов выполнены эксцентриковыми.3. Клеть по п.1, отличающаяся тем, что станина установлена на цапфах с возможностью поворота на угол в пределах 90°.