Клеть для продольной прокатки Советский патент 1992 года по МПК B21B17/02 B21B27/06 B21B13/02 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к оборудованию для горячей прокатки труб, и может быть использовано при производстве бесшовных горячекатаных труб.

Известна клеть прокатного стана для горячей прокатки стальных листов, содержащая станину, рабочие валки, каждый из которых снабжен устройством для нанесения твердой брикетированной смазки, выполненным из двух цилиндров с поршнями, связанных с системой подачи воды, механизмы подвода-отвода устройств и систему охлаждения рабочих валков.

Недостатком данной клети прокатного стана является сложность конструктивного выполнения, связанная с наличием механизмов подвода-отвода устройств для нанесения смазки, а также раздельной от устройства системы охлаждения рабочих

валков, что приводит к потерям основного времени работы стана, при подготовке устройств и системы охлаждения к работе. Кроме того, устройства для нанесения смазки не обеспечивают равномерного нанесения смазочного слоя на рабочую поверхность валков, в связи с чем их стойкость понижается.

Наиболее близкой к предлагаемой по техническому выполнению и достигаемому эффекту является клеть прокатного ста- на для горячей прокатки труб с устройством для нанесения твердой брикетированной смазки, содержащая станину, рабочие валки, каждый из которых снабжен устройством для нанесения твердой брикетированной смазки, состоящим из цилиндра с поршнем, выполненным из брикета смазки, установленного на станине перпендикулярно оси валка, посреди его

ч ь. ел

W 00

рабочей поверхности, полость которого связана с системой подачи охладителя, а внутренняя поверхность цилиндра снабжена выступами, образующими зазор между поршнем и внутренней поверхностью цилинд- ра для подачи охладителя, при этом отношение площадей поперечного сечения поршня к общей площади зазора составляет (10-50): 1.

Недостатком этой клети прокатного ста- на является наличие выступов и зазоров одинаковой глубины, расположенных по периметру цилиндра устройства для нанесения смазки. Это приводит к тому, что значительная часть охладителя попадает на рабочую поверхность после нанесения смазки и таким образом существенно не доохлаждает валок перед ее нанесением, что ведет к повышенному износу брикетов, а следовательно, к остановкам стана для подзарядки устройств новыми брикетами, а это, в конечном итоге, снижает производительность стана в целом.

Кроме того, охладитель, попадающий на рабочую поверхность валков после нане- сения смазки, частично смывает ее. Это приводит к неравномерному износу валков и, следовательно, преждевременной потере их стойкости, а значит досрочным перевалкам, что неизбежно снижает производи- тельность стана.

Зазоры не одинаковой глубины и наличие выступов не позволяют подавать требуемое количество охладителя на рабочую поверхность валка в зависимости от ха- рактера распределения температурных полей по длине его бочки. Это приводит к недоохлаждению зон на поверхности валка, работающих в более тяжелых температурных условиях, вследствие чего эти зоны изнашиваются быстрее, понижая таким образом ресурс работы валков в целом, а это, в свою очередь, снижает производительность стана. Наличие температурных полей на поверхности валка по длине его бочки приводит также к неравномерной выработке брикета вдоль этих полей, вследствие чего нарушается равномерное нанесение смазки по ним, что ведет к снижению износостойкости валков и производительности стана.

Целью изобретения является повышение производительности и износостойкости валков.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемой клети канавки расположены на части поверхности цилиндра, выходящей навстречу вращению валка, имеют различную глубину и ширину, выполняют при этом функции полости бокового гидроприжима, и

размещены относительно ручья так, что проекция контурной линии профиля канавок на плоскость, перпендикулярную оси валка, вдоль которой установлен смазочный брикет, была не меньше ширины ручья, а торец нижней части цилиндра в месте выполнения канавок спрофилирован так, что образует с поверхностью валка сопловую щель.

Канавки, расположенные на части поверхности цилиндра, выходящей навстречу вращению валка, используют в качестве полостей бокового гидравлического прижима, благодаря чему охладитель, истекающий по ним под избыточным давлением на рабочую поверхность валка, одновременно поджимает брикет смазки в радиальном направлении к противоположной стороне цилиндра. Это предотвращает попадание охладителя на рабочую поверхность валков после нанесения смазки, а, следовательно, ее смыв с этой поверхности, что, в свою очередь, способствует повышению износостойкости валков, а значит снижению количества перевалок и в конечном итоге повышению производительности.

Кроме этого, расположение канавок по предлагаемому варианту позволит весь охладитель подавать на рабочую поверхность валка перед нанесением смазки, а это существенно снижает расход брикетов, сокращая количество остановок стана для подзарядки устройств новыми брикетами, что также повышает производительность стана.

Канавки, имеющие различную глубину и ширину, расположенные последовательно друг за другом, вдоль боковой поверхности цилиндра и покрывающие при этом ширину ручья, позволяют подавать различное количество охладителя на рабочую поверхность валка вдоль температурных зон, образующихся на ней при горячей прокатке и, таким образом, обеспечивают, за счет перераспределения подачи массы охладителя, нормальное охлаждение критических поверхностей валка, работающих в более высоком температурном интервале. А это. в свою очередь, выравнивает температурный режим работы рабочей поверхности валка по длине его бочки, что способствует повышению износостойкости валков. Кроме этого, выравнивание температуры поверхности валка по длине его бочки позволяет производить нанесение более равномерного смазочного слоя, что также повышает стойкость валков и производительность.

Профилировка торца нижней части цилиндра, в месте выполнения канавок таким образом, чтобы его поверхность с поверхностью валка образовывала сопловую щель, позволяет улучшить гидродинамические свойства истечения струи охладителя из цилиндра на ра.бочую поверхность валка, и таким образом, обеспечивать более эффективное ее охлаждение, что о конечном итоге способствует повышению износостойкости валков.

На фиг.1 представлена предлагаемая клеть, общий вид; на фйг.2 - устройство, поперечный разрез; на фиг.З - клеть с устройством, вертикальный разрез.

Клеть прокатного стана содержит станину 1, в которой расположены калибровочные рабочие валки 2, каждый из которых снабжен устройством 3 для нанесения смазки, в виде твердого монолитного брикета А, установленного на станине перпендикулярно оси валка, посреди его рабочей поверхности. Каждое устройство 3 содержит цилиндр 5, выполненный с канавками 6, имеющими различную глубину и ширину, расположенными на части поверхности цилиндра 5, и размещенными относительно ручья так, что проекция контурной линии-7 профиля канавок на плоскость 8, перпендикулярную оси валка, вдоль которой установлен смазочный брикет 4, равна ширине ручья, а торцовая поверхность 9 нижней части цилиндра 5, в месте выполнения канавок, спрофилирована так. что образует с поверхностью валка 2 сопловую щель 10. Внутренняя поверхность цилиндра 5 фиксирует брикет А, плотно установленный по центру цилиндра. При этом, на части его поверхности с канавками образуется полость 11, которая выполняет функцию бокового гидроприжима брикета. Цилиндры жестко закреплены на станине 1 при помощи болтов 12, а размеры их канавок, ширина и глубина (В,Ь и H,h), выполненные в соответствии с протяженностью и Характером распределения температурных полей по длине бочки рабочей поверхности валка, обеспечивают прохождение через них необходимого количества охладителя для выравнивания температурного режима валков по их профилю.

Каждый цилиндр5 снабжен крышкой 13 с прокладкой 14 и ввернутым в крышку штуцером 15. к которому подсоединен трубопровод 16. Внутренние полости цилиндров 5 связаны между собой посредством общего трубопровода 1 б, а также с системой подачи охлаждающей жидкости. Цилиндр 5 с зазором установлен в станине 1.

Предлагаемая клеть прокатного стана работает следующим образом.

Поспе того. как в станину 1 заваливается комплект рабочих валков, в проемы станины 1, выполненные в ней сверху над валком и снизу, под валком, вводят цилинд- 5 ры 5 и закрепляют их при помощи болтов 13 на станине 1 так, что канавки 6, расположенные на части поверхности цилиндров 5, выходили навстречу движению валков 2, а торцовая поверхность нижней части цилин- 10 дра 5 при этом в месте выполнения канавок образовала с поверхностью валка 2 Сопловую щель 10. После закрепления цилиндров 5 в их пнугренние полости плотно устанав- ливают брикеты 4 твердой смазки. При этом 15 между частью поверхности цилиндра 5, на которой выполнены канавки б и боковой поверхностью брикета 4, образуется полость 11. После установки брикетов 4 твердой смазки цилиндры 5 плотно через прокладки 0 14 закрывают крышками 13 и при помощи штуцеров 15 соединяют с трубопроводом 16. Далее собранную клеть прокатного стана устанавливают на основание, где подсоединяют привод к рабочим валкам и 5 подключают при помощи трубопровода 16 в систему подачи охлаждающей жидкости.

В момент начала прокатки включают систему подачи охлаждающей жидкости и привод вращения рабочих валков 2. При 0 включении подачи охлаждающей жидкости она по трубопроводу 16 через штуцеры 15 попадает в полости цилиндров 5. гдо под ее воздействием на брикеты 4 создается усилие, обеспечивающее их прижатие и пере- 5 мещение к шероховатой поверхности рабочих валков 2.

Одновременно охлаждающая жидкость поступает в полость 11, образованную частью внутренней поверхности цилиндра с ка- 0 навками б и поверхностью-брикета 4 твердой смазки, проходя через которые под избыточным давлением она поджимает брикет о радиальном направлении к противоположной стороне цилиндра 5, 5 препятствуя таким образом выходу охла- ди-теля по ней. Далее охладитель, распределенный по канавкам, имеющим различные размеры, подается через сопловую щель 10 на соответствующие уча- 0 стки рабочей поверхности валков 2, которые имеют различную температуру. Здесь за счет улучшенных гидродинамических свойств истечение охладителя, его теплообмена и испарения происходит ин- 5 тенсивное охлаждение с выравниванием температуры валков по длине их бочки.

При вращении рабочих валков 2 за счет механического истирания происходит нанесение слоя смазки на равномерно охлажденную поверхность рабочих оалков и далее передает его без noi ерь в очаг деформации. В момент окончания процесса прокатки систему подачи охлаждающей жидкости отключают, а рабочие валки 2 останавливают. При прокатке последующих изделий процесс повторяется.

Предлагаемая клеть прокатного стана была опробована о условиях прокатки бесшовных труб из стали марки 45. размером наружного диаметра 89 мм на чистовой группе калибровочного стана установки ТПУ-120 ПНТЗ, цеха № 1. В чистовую клеть прокатного стана с рабочими валками, на . которых был нарезан калибр с размером по ширине, равным 89 мм, были установлены цилиндры с внутренним диаметром, равным gg+o.035 мм так что KaHaBKMi расположенные на части поверхности цилиндров, пыхо- дили навстречу вращения валков. При этом. размеры канавок, выполненные а соответствии с протяженностью и интенсивностью температурных полей, расположенных по длине бочки валка, а также с учетом свойств охладителя, составили следующие величи- ны; для центральной части поверхности валка - ширина (В) 65 мм, глубина (Н) 3,2 мм; для боковых частей, прилегающих к ребордам, - ширина (Ь) 12 мм, глубина (п) 1,5 мм. Торцовая же поверхность нижней части ци- линдра, в месте выполнения канавок, спрофилированная под обратный профиль поверхности палка, составляла с ней сопловую щель формы конструкции Ловаля. В цилиндре были установлены брикеты твердой смазки, изготовленные из графитовых электродов с поперечного сечения равным 89-o .07j мм. что, с оДной стороны, на части внутренней поверхности цилиндров без канавок обеспечило ее плотное прилегание к боковой поверхности брикета, а, с другой, на части поверхности цилиндров с канавками, позволило создать зазоры разной глубины, выходящие на центральную часть поверхности валка в 3.2 мм, на боко- вые части в 1,5 мм. Цилиндры закрывались герметично крышками через прокладки и прокатная клеть устанавливалась в чистовую группу калибровочного стана ТПУ- 140. После установки производилось подключение системы подачи охлаждающей жидкости и клеть была готова к работе. В момент пуска калибровочного стана начинали вращаться рабочие валки и включалась подача охлаждающей жидкости, в ка- честве которой использовалась техническая вода под давлением 2 атм. Охлаждающая жидкость обеспечивала необходимое усилие прижатия брикета твердой смазки к рабочей поверхности валка. В процессе

механического истирания брикстл твердой смазки при вращении рабочих валков она попадала в очаг деформации. Проходя через полость, образованную канавками, расположенными на части поверхности цилиндра, и боковой поверхностью брикета, охлаждающая жидкость поджимала брикет в радиольном направлении в связи с чем с противоположной стороны цилиндра истечения охладителя на поверхность валка, уже с нанесенным на нее слоем смазки, ие наблюдалось, что позволило передавать смазку в полном объеме дальше - в очаг деформации. А это, в свою очередь, способствовало выравниванию износа по длине его бочки, а следовательно, повышению износостойкости валков, что не могло не повысить производительность стана.

Кроме того, поток охладителя, разделенный канавками на части, различные по массе, попадая на рабочую поверхность валка через сопловую щель, интенсивно охлаждал и выравнивал температуру валка по длине его бочки. Это способствовало снижению расхода брикетов, равномерному нанесению смазки на- рабочую поверхность валков, повышению износостойкости и rjpo- изводительности трубопрокатной установки.

Для определения эффективности работы предлагаемой конструкции клети прокатного стана в сравнении с прототипом в процессе прокатки труб в чистовой группе калибровочного стана фиксировали величину износа рабочих валков по температурным полям их профиля, а износостойкость рабочих валков и производительность определяли по количеству прокатанных труб с размером по наружному диаметру в поле допуска. Производительность также оценивали по продолжительности времени работы клетей без остановок для подзарядки устройств новыми брикетами смазки.

Результаты сравнительных данных приведены в таблице.

Сравнительные данные по величине износа рабочих валков по профилю, износостойкости и производительности показы- вают следующее:

1.Количество труб, прокатанных в поле допуска по наружному диаметру на одном комплекте рабочих валков предложенной клети превысило в сравнении с клетью - прототипом 28%.

2.Стойкость валков за счет равномерного износа калибра по сечению валка увеличилась в 1,3 раза.

3.Производительность трубопрокатной установки за счет увеличения износостойкости взлков и сокращения времени на подзарядку устройств новыми брикетами возросла в 1,3 раза.

Таким образом, предложенная клеть прокатного стана в сравнении с прототипом, позволяет:

повысить износостойкость валков в 1,3- 1,5 раза;

повысить производительность стана за счет повышения износостойкости валков и снижения расхода смазки в 1.3 раза:

снизить неравномерность износа валков по его профилю и за счет этого повысить выпуск труб в поле допуска по наружному диаметру примерно на 28%;

производить равномерное нанесение смазки по профилю валков;

снизить расход смазки в 2-3 раза.

0

5

0

Формула изобретения Клеть для продольной прокатки, содержащая станину, рабочие ручьевые валки и устройство для нанесения смазки на каждый валок в виде закрепленного на станине радиально валку цилиндра, соединенного с системой охлаждения и состоящего из крышки, корпуса, на внутренней поверхности которого выполнены радиусные по всей высоте проточки, и размещенного в нем поршня-брикета смазки с диаметром не менее ширины ручья валка, с торцом, соответствующим форме ручья валка и контактирующим с ним. отличающая- с я тем. что. с целью повышения производи- - тельности и износостойкости . проточки размещены на половине внутренней поверхности корпуса цилиндра, которая расположена с выходной сторону клети.

го со т

т г01

J2LJ5L

u

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к оборудованию для горячей прокатки труб, и может быть использовано при производстве бесшовных труб. Цель изобретения - повышение производительности и износостойкости валков. В клети для продольной прокатки имеется устройство для нанесения смазки на каждый валок в виде закрепленного на станине радиально валку цилиндра с крышкой, на половине внутренней поверхности корпуса выполнены радиусные по всей высоте проточг.и со стороны выхода из клети. Внутри размещен поршень - брикет смазки с диаметром не менее ширины ручья валка. Торец брикета соответствует форме ручья валка. 1 табл,, 3 ил.

Фси.З