Прокатный валок клети мелкосортного прокатного стана Советский патент 1988 года по МПК B21B27/02 

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к конструкциям валков мелкосортных прокатных станов.

Цель изобретения - повьшение работоспособности валка за счет стабилиг зации напряжений растяжения.

На фиг. 1 изображен прокатный валок; на фиг. 2 - бандаж под действи- ем усилия прокатки; на фиг. 3 - схема действующих нагрузок на бандаж; на фиг. 4 - эпюра напряжений в бандаже в сечении приЧ 0; на фиг. 5 - изображен бандаж с эпюрой напряжений Э; от изгибающего момента, дейстнующего в плоскости, перпендикулярной оси, и эпюра напряжений Э от изгибающего момента, действующего в плоскости оси валка.

Валок ,содержит твердосплавный бандаж 1 с калибром на его бочке, ось 2 и элементы 3 крепления бандажа на оси В бандаже 1 со стороны посадочного отверстия имеется кольцевая канавка 4 переменной высоты. В результате этого выполнения изменяется высота сечения бандажа, причем наибольщая высота сечения бандажа находится со стороны ,-его торцов.

Сборка валка осуществляется следщим образом.

На ось 2 устанавливается бандаж с калибром и затягивается гайкой 3.

При работе прокатного валка усилие прокатки Р действует на профиль валка, и в связи с тем, что реакция q оси на бандаж действует только на поверхностях со стороны торцов банджа, в бандаже возникает изгибающий момент, действующий в плоскости оси валка, который создает напряжения сжатия в верхнем слое рабочего профля бандажа, т.е. в момент касания профилем бандажа горячей катанки поверхностный слой рабочего профиля рзогревается, в результате чего в не возникают напряжения растяжения же время от усилия прокатки в этом

В т

же месте профиля создаются напряжен

Q

5

0

0

5

0

Р При

усилия момент

5

и нагрузок на бандаж.

б с - максимальное напряжение сжатия, возникающее в центральной части рабочего профиля от изгибающего момента, максимальное напряжение тяжения, возникающее в центральной части кольцевой канавки бандажа.

работе валка от действующего прокатки в бандаже возникает в перпендикулярной оси валка плоскости, который создает соответствующие напряжения в бандаже.

Эпюра изгибающего момента, возникающего в бандаже, М(ч), Р - усилие прокатки, q - реакция оси на бандаж, M(Lf) - момент, возникающий в бандаже от усилия прокатки и реакции оси, бс - максимальное напряжение сжатия, возникающее в верхней части сечения бандажа от изгибающего момента при .

Величина изгибающего момента в сечении бандажа при (т.е. в котором в данный момент действует усилие прокатки) более чем в 3 раза больше, чем в .остальных сечениях бандажа. Соответственно, в данном сечении возникает максимальное напряжение (в частности, в верхней части сечения - максимальное напряжение сжатия).

Таким образом, согласно схеме действующих на бандаж нагрузок возникающих при работе валка, в пятне контакта профиля бандажа с горячей катанкой возникает всестороннее сжатие (от изгибающего момента, действующего в плоскости, перпендикулярной оси валка) и контактное сжатие от радиального действия усилия. Напряжение среза, возникающее в сечении бандажа от перерезывающей силы Р, не учитывается ввиду относительно малой величины. На этом же пятне контакта от горячей катанки происходит резкий его разогрев, что приводит к возникновению всесторонньгх напряжений растяжения, которые компенсируются напряжениями сжатия, возникающими от действующих

Изобретение относится к металлургии, а именно к прокатным валкам для горячей прокатки металлов, преимущественно мелкосортных. Цель изобретения - повышение работоспособности за счет стабилизации напряжений растяжения. Изобретение предусмат- ривает значительное увеличение износостойкости рабочего профиля бандажа (более 3 раз) и надежности .валка посредством создания оптимальных напряжений сжатия в поверхностном слое рабочего профиля от усилия прокатки. Напряжения сжатия образуются за счет изменения геометрической формы бандажа. Бандаж 1 с внутренней стороны выполнен с кольцевой канавкой переп менной высоты, с расположением ее максимума под калибром бандажа. Данный валок повышает износостойкость бандажа и надежность валка. 5 ил. (Л 00 00 00 Од со

сжатия, в результате чего напряжения растяжения либо полностью ликвидируются, либо уменьшаются до небольшой величины, тем самым увеличивая изноПредварительные расчеты показыва ют, что в результате компенсации на пряжений растяжения, возникающих в поверхностном слое профиля бандажа.

состойкость рабочего профиля бандажа. 55 износостойкость валка может увеличиться более чем в 3 раза. Бандажи находятся под воздействи- Образование кольцевой канавки

ем усилия прокатки Р и реакции оси tj,

Предварительные расчеты показывают, что в результате компенсации напряжений растяжения, возникающих в поверхностном слое профиля бандажа.

оказывав небольшое влияние на прочность баНЕЗжа. Ьандаж рассчитываетю

ся на прочность в основном от изгибающего момента, воэыикающего в плос- кости, перпендикулярной оси валка. Прочность бандажа зависит от размеров сечения, в частности от момента сопротивления сечения, который определяется по формуле

6

где h - ширина бандажа; h - высота бандажа.

При образовании кольцевой канавки в бандаже высота остается прежней, меняется только его ширина, размер которой влияет только прямо пропорционально на момент сопротивл ения (согласно формуле). Изменяя незначительно по сравнению с, шириной канавки высоту бандажа можно изменить момент сопротивления бандажа до прежнего (т,е, без канавки), поскольку менение высоты в квадратичной зависимости влияет на момент сопротивления. При этом бандажи с кольцевой канавкой и без нее, которые имеют одинаковые моменты сопротивления, имеют одинаковую металлоемкость.

В зависимости от усилия прокатки, изменяя размеры кольцевой канавки (ее ширину и высоту), можно создать оптимальные напряжения сжатия в поверхностном слое рабочего профиля бандажа.

Так, увеличение ширины канавки О ведет к увеличению изгибающего момента в сечении бандажа, а увеличение высоты канавки а ведет к уменьшению сечения бандг1жа. Эти оба фактора веут -к увеличению напряжений сжатия в поверхностном слое бандажа. И наоборот, для уменьшения напряжений в бандаже необходимо уменьшить ширину о и высоту а канавки. При этом, сме- ая высоту канавки (за счет ширины) ближе к нейтральному слою сечения, мояшо обеспечить увеличение прочности бандажа.

Напряжения растяжения бр эгпоры Эу являются дополнительными, появившимися в бандаже за счет образования кольцевой канавки. Однако смещение высоты канавки к не 1тральчому слою сечения обеспечивает условие рцавнопрочности опасных точек бандажа. Так, по эпюре Э напряжение

равно О для точек, лежащих на нейтральной линии бандада, и для этих же точек напряжения являются максимальными согласно эпюре напряжения Эр.

-. Принимая напряжения ffp согласно эпюре 32 не въте напряжений ор согласно эпюре , обеспечиваются условие равнопрочности опаснь1х точек бандажа (здесь рассмотрены опасные

с точки бандажа, которые подвержены

только напряжениям растяжения, поскольку для твердого сплава предел прочности на сжатие более чем в 3 раза вьш1е предела прочности на растяжение). Кольцевая канавка в бандаже является технологичной и не требует дополнительных затрат на изготовление в связи с тем, что она образуется одновременно с изготовлением заготовки бан5 дажа в процессе прессования.

Надежность предлагаемого валка выше, так как сборочных единиц в нем меньше, жесткость опоры бандажа значительно выше, а это обеспечивает стабильность возникающих в бандаже напря

0

5

0

5

0

жении сжатия. I

Таким образом, в предлагаемой конструкции прокатного валка значительно повьш ается износостойкость рабочего профиля бандажа и надежность валка, что приводит к снижению затрат на изготовление валков и повьш1ению производительности стана.

Формула изобретения

Прокатньгй валок клети мелкосортного прокатного стана, содержащий ось, твердосплавный бандаж с калибром и элементы его крепления, отличающийся тем, что, с целью повышения его работоспособности за счет стабилизации напряжений растяжения, на внутренней поверхности бандажа вьшолнена кольцевая канавка переменной высоты с расположением ее максимума под калибром бандажа.

Фиг.д

0iie.2

wftpj

ФиеЛ

dc

Фиг.5