ПРОКАТНАЯ КЛЕТЬ Российский патент 2013 года по МПК B21B39/16 

Изобретение относится к прокатной клети с признаками ограничительной части п. 1 формулы изобретения.

Из практики известно, что прокат в форме трубы или прутка получают с помощью прокатных клетей, которые имеют, по меньшей мере, два валка. Первый валок имеет первую ось, вокруг которой он может вращаться. Второй валок имеет вторую ось, вокруг которой он может вращаться. Валки прокатной клети расположены таким образом, что они между участком поверхности первого валка и участком поверхности второго валка, а также между участками поверхности предусмотренных других валков образуют калибр для прокатки изделий в форме трубы или прутка. Форма калибра выбирается в соответствии с этапом обработки, проводимым в соответствующей прокатной клети. С помощью такой прокатной клети или с помощью прокатного стана, включающего в себя несколько прокатных клетей, расположенных друг за другом в направлении прокатки, можно прокатывать изделия в форме трубы или прутка из болванок или трубных заготовок. Конечный продукт в форме трубы или прутка может иметь круглую форму, а также форму эллипса или, однако, также многогранную форму, например прямоугольную или многоугольную форму, или даже, например, I-образную форму балки или T-образную форму балки или уголка.

В прокатных клетях, известных из практики, используются часто два, три или четыре валка, которые расположены таким образом, что между участками поверхности валков, предназначенными для этого, образуется калибр для прокатки прокатываемого материала в форме трубы или прутка.

В случае прокатных клетей, используемых в практике, для получения прокатываемого материала в форме трубы или прутка известно, что соответствующий участок поверхности валка, способствующий образованию калибра, по меньшей мере, частично, получается с помощью соответствующей выемки (калибровочного ручья) на соответствующем валке. Часто применяемые валки имеют конструктивную форму, в сущности, в виде диска, причем калибровочный ручей зачастую образуется на окружной поверхности диска. Как правило, ручей является в этом случае проходящим по периметру пазом. Поперечное сечение калибровочного ручья в плоскости, которая также содержит ось, вокруг которой может вращаться валок, имеет основание ручья и противолежащее основанию ручья входное отверстие ручья. Входное отверстие ручья большей частью получается с помощью правой и левой кромки, которые образуют начало ручья.

В известных из практики прокатных клетях валки расположены упорядоченно с небольшим зазором относительно друг друга, так что участки поверхности валков, способствующие образованию калибра, по возможности, полностью окружают калибр. В прокатных клетях с двумя валками валки упорядоченно установлены таким образом, что на одной стороне область входного отверстия калибровочного ручья одного валка расположена смежно с областью входного отверстия калибровочного ручья второго валка, а на противолежащей стороне область противолежащей части входного отверстия калибровочного ручья одного валка расположена смежно с областью противолежащей части входного отверстия калибровочного ручья второго валка. В прокатных клетях с более чем двумя валками, как правило, одна область входного отверстия калибровочного ручья одного первого валка расположена смежно с областью входного отверстия калибровочного ручья одного второго валка. Между валками, как правило, находится узкий зазор.

Из практики известно большое количество геометрических форм поперечного сечения калибровочного ручья. Геометрическая форма калибровочного ручья выбирается в зависимости от числа валков, образующих калибр, а также в зависимости от прокатываемого изделия и этапа обработки, проводимого с помощью соответствующей прокатной клети. Известны калибровочные ручьи, выполненные в виде многогранника, точно так же, как калибровочные ручьи, которые состоят из многих участков дуги круга, следующих друг за другом.

Из практики известно, далее, что в таких прокатных клетях предусмотрены направляющие ролики для направления прокатываемого изделия, входящего в калибр или выходящего из калибра, которые расположены перед валками или после валков, причем направляющие ролики точно так же имеют оси, вокруг которых они могут вращаться. Как правило, число направляющих роликов находится в соответствии с числом валков, используемых в прокатной клети. Как правило, направляющие ролики расположены, далее, таким образом, что соответственно один направляющий ролик относится к зазору между двумя валками. Задача направляющих роликов состоит, в частности, в том, чтобы на прокатываемый материал оказывать усилия, воздействующие в радиальном направлении, которые удерживают прокатываемый материал. Направляющие ролики в уровне техники расположены так, что они оказывают усилие, воздействующее в радиальном направлении на так называемую «свободную сторону» прокатываемого материала, т.е. на участок поверхности прокатываемого материала, который не был прокатан в прокатной клети. Как правило, это участки поверхности, лежащие в области зазора между двумя валками.

Из практики известно, что участки поверхности направляющих роликов, предназначенные для контакта с прокатываемым материалом, выполняют плоскими или соответствующими части поверхности эллипса.

Ширина в свету соответствующей свободной стороны прокатываемого материала перпендикулярно направлению прокатки подвергается влиянию параметров расплющивания материала прокатываемого изделия при деформации в зазоре для прокатки. Это расплющивание на практике может отклоняться от предварительного расчета и/или колебаться. Вследствие этого усилия, направляющие прокатываемый материал, оказываемые направляющими роликами на прокатываемый материал в радиальном направлении, являются недостаточными или также колеблющимися. В экстремальном случае не имеется даже никакого контакта между направляющим роликом и прокатываемым материалом, если прокатка проводится, например, с очень большой вытяжкой. В этом случае свободная сторона прокатываемого материала получается значительно меньше, чем предусмотрено. Далее, из практики известно, что в случае используемых направляющих роликов может возникнуть закручивание прокатываемого материала вокруг оси валка.

Исходя из вышеизложенного, в основе изобретения лежит задача, состоящая в том, чтобы предложить прокатную клеть, которая позволяет более качественное направление прокатываемого материала, входящего в калибр или выходящего из калибра.

Эта задача решается с помощью признаков п. 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения воспроизводятся в зависимых пунктах формулы изобретения и последующем описании.

Изобретение исходит из основной мысли о том, что можно использовать, по меньшей мере, один направляющий ролик, который направляет часть прокатанной стороны, произведенной одним валком, и часть прокатанной стороны, произведенной вторым валком. Согласно изобретению используется направляющий ролик, который имеет направляющий участок для частичного контакта с прокатываемым материалом, который, по меньшей мере, отчасти, образуется с помощью направляющего углубления на направляющем ролике, причем поперечное сечение направляющего углубления в плоскости, которая также содержит ось, имеет, по меньшей мере, участок углубления с первой формой поверхности и участок углубления со второй формой поверхности. Первая форма поверхности соответствует, в сущности, форме поверхности участка ручья первого валка в области части входного отверстия ручья первого валка, которая расположена смежно с областью входного отверстия калибровочного ручья второго валка. Вторая форма поверхности соответствует, в сущности, форме поверхности участка ручья второго валка в области части входного отверстия ручья второго валка, которая расположена смежно с областью участка входного отверстия ручья первого валка.

Благодаря такому выполнению направляющего ролика можно достичь того, что прокатываемый материал направляется независимо от образования свободной стороны. Далее, такой направляющий ролик позволяет предотвращать закручивание прокатываемого материала.

Прокатная клеть согласно изобретению имеет, по меньшей мере, два валка. В предпочтительном варианте выполнения прокатная клеть имеет три валка или четыре валка.

В предпочтительном примере выполнения предусмотрено, по меньшей мере, два направляющих ролика, в частности три или четыре направляющих ролика, в частности, предпочтительно точно столько направляющих роликов, сколько валков, причем направляющие ролики в особенно предпочтительном варианте выполнения могут иметь участки поверхности, которые образуют калибр.

В особенно предпочтительном примере выполнения направляющий ролик расположен или направляющие ролики расположены в направлении прокатки позади валков. Дополнительно или альтернативно направляющий ролик (направляющие ролики) может (могут) быть расположен (расположены) перед валками.

В предпочтительном варианте выполнения ось направляющего ролика или расстояние между осями направляющих роликов относительно осей валков соответствует приблизительно сумме радиуса направляющего ролика и радиуса валков (в варианте выполнения, при котором все используемые валки прокатной клети имеют одинаковый радиус, и все направляющие ролики прокатной клети имеют одинаковый радиус). Этот вариант выполнения предпочтительно применяется, в частности, в том случае, если направляющий ролик (направляющие ролики) расположен (расположены) перед валками.

В другом предпочтительном варианте выполнения все оси валков расположены в одной плоскости, и ось направляющего ролика или оси направляющих роликов расположены во второй плоскости, параллельной ей. Расстояние плоскостей относительно друг друга в одном из этих предпочтительных вариантов выполнения составляет, по меньшей мере, однократную сумму радиуса направляющего ролика с радиусом валков. Этот вариант выполнения предпочтительно применяется, в частности, в том случае, если направляющий ролик (направляющие ролики) располагается (располагаются) после прокатной клети. В частности, предпочтительно в случае прокатного стана, в котором первая прокатная клеть согласно изобретению расположена в направлении прокатки перед второй прокатной клетью, направляющий ролик (направляющие ролики) располагается (располагаются) между обеими прокатными клетями, причем в этом, особенно предпочтительном варианте выполнения все оси валков расположены в одной плоскости и оси направляющего ролика, или оси направляющих роликов расположены во второй плоскости, параллельной этой плоскости, и расстояние плоскостей относительно друг друга составляет приблизительно третью часть расстояния между калибром первой прокатной клети и калибром следующей прокатной клети или приблизительно третью часть расстояния между калибром первой прокатной клети и направляющей на входе следующей прокатной клети.

В предпочтительном варианте выполнения радиус направляющего ролика меньше, чем радиус валка. В частности, предпочтительно радиус направляющего ролика составляет меньше 0,5 значения радиуса валка. Малый радиус направляющего ролика позволяет располагать направляющий ролик особенно близко у калибровочного зазора калибра валка и тем самым достигать наиболее благоприятного направления прокатываемого материала непосредственно после калибра валков.

В предпочтительном варианте выполнения в поперечном сечении направляющего углубления участок углубления с первой формой поверхности расположен смежно с участком углубления, имеющим вторую форму поверхности. В частности, предпочтительно участок углубления с первой формой поверхности непосредственно стыкуется с участком поверхности, имеющим вторую форму поверхности. Направляющий ролик, выполненный таким образом, может применяться, в частности, при прокатке прокатываемого материала с минимальной свободной стороной. В особенно предпочтительном варианте выполнения, правда, в поперечном сечении направляющего углубления участок углубления с первой формой поверхности, через переходный участок, имеющий третью форму поверхности, переходит в участок углубления, имеющий вторую форму поверхности. Переходный участок позволяет принимать в расчет имеющуюся свободную сторону. В частности, предпочтительно основание углубления образуется третьей формой поверхности. Третья форма поверхности может образовывать вогнутый конус. Этот вогнутый конус принимает в этом случае свободную сторону прокатываемого материала. Вогнутый конус, в частности, может также иметь задний разрез, чтобы в направляющем ролике создать свободное пространство для приема свободной стороны.

В особенно предпочтительном варианте выполнения - если рассматривать в направлении прокатки - участок ручья первого валка с первой формой поверхности, перекрыт участком углубления направляющего ролика, имеющим первую форму поверхности. Дополнительно или в качестве альтернативы участок ручья второго валка, со второй формой поверхности перекрыт участком углубления направляющего ролика, имеющим вторую форму поверхности. Если исходить из того, что прокатываемый материал между входом в зацепление для обработки в калибре валков и его контактом с направляющим роликом не деформируется или деформируется лишь незначительно, то расположение участков углублений, предложенное в этом предпочтительном варианте выполнения, способствует тому, что направляющий ролик может обеспечить благоприятное направление прокатываемого материала, выходящего из калибра валков, так как его участки поверхности, предусмотренные для контакта с прокатываемым материалом, расположены на том же месте, на котором расположены участки поверхности валков, которые произвели часть прокатанной стороны прокатываемого материала, которая теперь должна контактировать с направляющим роликом.

В предпочтительном варианте выполнения первая форма поверхности соответствует второй форме поверхности. Этот вариант выполнения находит применение, в частности, в том случае, если первая форма поверхности и вторая форма поверхности являются плоскими или, например, в случае круглого сечения калибра валков.

В предпочтительном варианте выполнения первая форма поверхности образована зеркально-симметрично относительно второй формы поверхности. В частности, поперечное сечение направляющего углубления в плоскости, которая также содержит ось, имеет основание углубления и входное отверстие углубления, причем примыкающие к входному отверстию углубления участки углубления образованы либо плоскими, либо направлены таким образом, что они в направлении основания углубления проходят под углом относительно друг друга, или участки углубления, примыкающие к основанию углубления, проходят по дуге и выполнены таким образом, что касательные к соответствующим участкам дуги в области входного отверстия углубления в направлении основания углубления проходят под углом относительно друг друга, и первая форма поверхности выполнена зеркально симметрично второй форме поверхности относительно оси, которая соответствует разделению угла пополам. Участок дуги может быть образован выпуклым или вогнутым.

Прокатная клеть согласно изобретению (предназначена), в частности, для прокатки прокатного материала в форме трубы или прутка с малыми диаметрами, в частности с диаметрами, меньше чем 20 мм. К тому же прокатная клеть согласно изобретению находит применение при прокатке горячего прокатываемого материала, в частности при прокатке с температурой более 900°C. Точно так же прокатная клеть согласно изобретению находит применение при прокатке прокатываемого материала с высокими скоростями прокатки, в частности при скоростях прокатываемого материала более 20 м/с.

Далее, изобретение поясняется на основе чертежа, представленного лишь в качестве примера выполнения, при этом показано:

фиг. 1 - вхождение в зацепление направляющих роликов прокатной клети согласно уровню техники с прокатываемым материалом с тремя свободными и тремя прокатываемыми сторонами, в схематическом изображении,

фиг. 2 - вхождение в зацепление направляющего ролика прокатной клети согласно изобретению с прокатываемым материалом с тремя свободными и тремя прокатываемыми сторонами, в схематическом изображении,

фиг. 3 - показывает вхождение в зацепление направляющих роликов прокатной клети согласно изобретению с прокатываемым материалом с тремя свободными и тремя прокатываемыми сторонами, в схематическом изображении, причем форма направляющего ролика образована согласно первому варианту выполнения, и

фиг. 4 - показывает вхождение в зацепление направляющих роликов прокатной клети согласно изобретению с прокатываемым материалом с тремя свободными и тремя прокатываемыми сторонами, в схематическом изображении на виде сверху, причем форма направляющего ролика выполнена согласно второму варианту выполнения.

Фиг. 1 показывает прокатываемый материал в форме прутка с тремя прокатываемыми сторонами 2, 3, 4 и тремя свободными сторонами 5, 6, 7. На свободные стороны 5, 6, 7 воздействует соответственно один из направляющих роликов 8, 9, 10.

Фиг. 2 показывает направляющий ролик 10 прокатной клети согласно изобретению, не представленной более подробно. Направляющий ролик имеет направляющий участок 11 для частичного контакта с прокатываемым материалом 12. Направляющий участок 11 образуется с помощью направляющего углубления 13. Направляющее углубление 13 в плоскости, которая также содержит ось A направляющего ролика, имеет участок 14 углубления с первой формой поверхности и участок 15 углубления со второй формой поверхности. Участок 14 углубления с первой формой поверхности, через переходный участок 16, имеющий третью форму поверхности, переходит в участок 15 углубления, имеющий вторую форму поверхности. В поперечном сечении направляющего углубления 13 в плоскости, которая также содержит ось A, направляющее углубление имеет основание 17 углубления и входное отверстие 18 углубления, образованное двумя кромками. Участки 14, 15, примыкающие к входному отверстию 18 углубления, проходят в форме дуги и выполнены таким образом, что касательные 19, 20 соответствующих участков 14, 15 дуги в области входного отверстия 18 углубления сходятся друг к другу под углом ALPHA в направлении основания 17 углубления. Первая форма поверхности участка 14 углубления образована зеркально-симметрично участку 15 углубления относительно оси, которая соответствует линии, разделяющей угол ALPHA пополам.

В выбранном на фиг. 3 и 4 виде сверху представлено расположение направляющего ролика позади валков прокатной клети при рассмотрении против направления прокатки. В изображении на фиг. 3 и 4, таким образом, направляющий ролик, изображенный в направлении прокатки позади валков, показан перед валками. Фиг. 3 и фиг. 4 показывают лишь смежное расположение двух валков 20, 21 относительно друг друга. Для пополнения калибра предусмотрен третий, не показанный валок. Точно также наряду с представленным направляющим роликом 10 могут быть предусмотрены два других направляющих ролика, так что калибр почти полностью окружен направляющими роликами.

Как показано на фиг. 3 и 4, валки 20 и 21 расположены таким образом, что между участком 23 поверхности первого валка 20 и участком 24 поверхности второго валка 21, а также участком поверхности дальнейшего, правда, не показанного валка образуется калибр для прокатки прокатного изделия в форме трубы или прутка. Участок поверхности, способствующий образованию калибра, выполнен с калибровочным ручьем на окружной поверхности соответствующего валка 20, 21. Поперечное сечение калибровочного ручья в плоскости, которая также содержит ось, вокруг которой может вращаться валок, имеет основание 25, 26 ручья и входное отверстие 27, 28 ручья, образованное двумя кромками. На фиг. 3 и фиг. 4 прикрытая изображением направляющего ролика 10 область входного отверстия 27 калибровочного ручья валка 20 расположена смежно с областью входного отверстия 28 калибровочного ручья второго валка 21. Калибровочный ручей первого валка 20 в области этого участка его входного отверстия 27 ручья, а также - так как калибровочный ручей выполнен симметрично относительно основания 25 ручья - в области противолежащей части входного отверстия 27 ручья содержит участок ручья, имеющий первую форму 29 поверхности. Калибровочный ручей второго валка 21 в области этого участка его входного отверстия 28 ручья, а также - так как калибровочный ручей образован симметрично относительно основания 26 ручья - в области противолежащей части входного отверстия 28 ручья содержит участок ручья, имеющий первую форму 30 поверхности.

Фиг. 3 и фиг. 4 показывают, что - если рассматривать в направлении прокатки - участок ручья первого валка 20, с первой формой поверхности, перекрывается участком 14 углубления направляющего ролика 10, имеющим первую форму поверхности, точно так же, как и участок ручья второго валка 2, имеющего вторую форму поверхности, перекрывается участком 15 углубления направляющего ролика 10, имеющим вторую форму поверхности.

Представленные на фиг. 3 и фиг. 4 варианты выполнения отличаются формообразованием переходного участка 16, имеющего третью форму поверхности. Изгиб участка 16 поверхности в варианте выполнения, представленном на фиг. 4, выбран более сильным, так что основание углубления направляющего ролика в варианте выполнения на фиг. 4 больше удалено от прокатываемого материала.

На фиг. 3 и 4 представлен, далее, радиус R участка дуги участка углубления направляющего ролика 10, проходящего в форме дуги, примыкающего к входному отверстию углубления.

Изобретение предназначено для уменьшения вероятности возникновения дефектов на заготовке в процессе прокатки. Клеть имеет, по меньшей мере, два валка с осями вращения, расположенные таким образом, что участки поверхности первого валка и участки поверхности второго валка образуют калибр для прокатки трубы, причем участок поверхности образован ручьем на соответствующем валке, а поперечное сечение ручья в плоскости с осью вращения имеет основание и входное отверстие, и по меньшей мере, область входного отверстия ручья одного валка расположена смежно с аналогичной областью второго валка, при этом ручей первого валка в области участка его входного отверстия имеет участок с первой формой поверхности, а ручей второго валка - участок со второй формой поверхности. Клеть имеет, по меньшей мере, один вращаемый направляющий ролик прокатываемого материала на входе или выходе из калибра. Исключение закручивания проката и искажения его формы обеспечивается за счет того, что участок направляющего ролика (10), по меньшей мере, частично образован углублением (13), поперечное сечение которого имеет участки с первой и второй формой поверхности, при этом, в направлении прокатки, участок ручья первого валка с первой формой поверхности перекрыт участком (14) углубления направляющего ролика (10), имеющим первую форму поверхности, и/или участок ручья второго валка со второй формой поверхности перекрыт участком (15) направляющего ролика (10), имеющим вторую форму поверхности. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Прокатная клеть, содержащая, по меньшей мере, два валка с осями вращения, расположенных таким образом, что участки поверхности первого валка и участки поверхности второго валка, а также участки поверхности, при необходимости, последующих валков образуют калибр для прокатки прокатных изделий в форме трубы или прутка, причем соответствующий образующий калибр участок поверхности, по меньшей мере, частично образован с помощью калибровочного ручья на соответствующем валке, и поперечное сечение калибровочного ручья в плоскости, содержащей ось вращения валка, имеет основание и входное отверстие ручья, и, по меньшей мере, область входного отверстия калибровочного ручья одного валка расположена смежно с областью входного отверстия калибровочного ручья второго валка, при этом калибровочный ручей первого валка в области участка его входного отверстия имеет участок ручья с первой формой поверхности, а калибровочный ручей второго валка в области участка его входного отверстия имеет участок ручья со второй формой поверхности, при этом клеть имеет, по меньшей мере, один направляющий ролик с осью вращения, для направления прокатываемого материала, входящего в калибр или выходящего из калибра, расположенный в направлении прокатки перед или после валков, отличающаяся тем, что направляющий ролик (10) имеет направляющий участок для частичного контакта с прокатываемым материалом, который, по меньшей мере, частично образован посредством направляющего углубления (13) на направляющем ролике (10), причем поперечное сечение направляющего углубления (13) в плоскости, которая содержит ось (А) вращения, имеет, по меньшей мере, участок (14) углубления с первой формой поверхности, и участок (15) углубления со второй формой поверхности, при этом в направлении прокатки участок ручья первого валка с первой формой поверхности перекрыт участком (14) углубления направляющего ролика (10), имеющим первую форму поверхности, и/или участок ручья второго валка со второй формой поверхности перекрыт участком (15) направляющего ролика (10), имеющим вторую форму поверхности.

2. Прокатная клеть по п.1, отличающаяся тем, что в поперечном сечении направляющего углубления (13) ролика участок (14) с первой формой поверхности расположен смежно с участком (15) поверхности, имеющим вторую форму поверхности.

3. Прокатная клеть по п.1, отличающаяся тем, что в поперечном сечении направляющего углубления (13) ролика участок (14) углубления с первой формой поверхности через переходный участок (16), имеющий третью форму поверхности, переходит в участок (15) углубления со второй формой поверхности.

4. Прокатная клеть по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что первая форма поверхности соответствует второй форме поверхности.

5. Прокатная клеть по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что поперечное сечение направляющего углубления (13) ролика в плоскости, которая содержит ось (А) вращения, имеет основание (17) углубления и входное отверстие (18) углубления, причем участки углубления, примыкающий к входному отверстию (18) углубления выполнены плоскими, ориентированными в направлении основания (17) углубления под углом относительно друг друга, или в форме дуги с касательными (19, 20) соответствующего участка дуги в области входного отверстия (18) углубления, сходящимися друг к другу под углом, при этом участок с первой формой поверхности зеркально симметричен по отношению ко участку со второй формой поверхности относительно оси, которая соответствует линии, разделяющей данный угол пополам.