Опора прокатного валка толстолистового стана

Полезная модель относится к прокатному производству, в частности, к оборудованию для горячей прокатки толстолистовой стали. Основная цель, решаемая полезной моделью - увеличение производительности и снижение затрат на производство за счет продления кампании подшипников валков реверсивного толстолистового стана. Предлагаемая опора прокатного валка упомянутого стана содержит подушку и контактирующий с шейкой валка цилиндрический вкладыш, на рабочей поверхности которого с выходной стороны выполнены на заданном расстоянии между ними два ряда отверстий заданной глубины, параллельные продольной осевой плоскости валка и расположенные в шахматном порядке, в которых установлены стержни из МоS ₂ заданного диаметра и отличается тем, что на входной стороне вкладыша выполнены идентичные отверстия со стержнями из MoS ₂, при этом все отверстия расположены симметрично и параллельно осевой продольной плоскости валка, минимальное расстояние между противоположными рядами отверстий составляет (0,77-0,79) R, где R - радиус шейки валка, расстояние вдоль оси валка между соседними отверстиями смежных рядов равно диаметру стержней и половине аналогичного расстояния между отверстиями одного ряда, а общая площадь стержней на рабочей поверхности вкладыша равна (0,035-0,036) F, где F - ее площадь.

Предлагаемая полезная модель относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве горячекатаной толстолистовой стали.

Такая сталь с толщиной более 4 мм может прокатываться на листовых станах, содержащих клеть «Трио» (с тремя валками, имеющими бочки одинакового или разного диаметров).

Концевые части (шейки) валков клетей «Трио» устанавливаются в открытых подшипниках скольжения, которые состоят из подушек-опор с размещенными в них цилиндрическими вкладышами, контактирующими с шейками и выполненными, например, из текстолита. Конструкции цельноштампованных вкладышей достаточно подробно описаны в книге А.И.Целикова и В.В.Смирнова «Прокатные станы», М., Металлургиздат, 1958, с.73-78. На внутренней (рабочей) поверхности вкладышей нередко выполняются замкнутые или сквозные канавки для смазки.

Открытые подшипники скольжения несложны в изготовлении и эксплуатации и выдерживают значительные нагрузки при прокатке толстых листов.

Известна опора прокатного валка нереверсивного стана, содержащая подушку и цилиндрический вкладыш, на рабочей поверхности которого с входной стороны выполнена замкнутая смазочная канавка, а на заданных расстояниях от продольной оси вкладыша имеются две дополнительные канавки, заполненные

антикоррозионным материалом (см. а.с. СССР №1581396 кл. В 21 В 31/02, опубл. В БИ №28, 1990 г.).

Однако такая опора непригодна для работы на реверсивном стане, где направление вращения валков постоянно изменяется, из-за недостаточной длительности ее работы.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является опора прокатного валка, описанная в патенте РФ на полезную модель (решение о выдаче по заявке №2004104813 кл. В 21 В 31/02 с приоритетом от 18.02.2004 г).

Эта опора прокатного валка нереверсивного толстолистового стана содержит подушку и контактирующий с шейкой валка цилиндрический вкладыш и характеризуется тем, что на входной стороне рабочей поверхности вкладыша выполнена замкнутая смазочная канавка, а на выходной стороне - два ряда отверстий заданного количества, диаметра и глубины при определенном их положении на поверхности вкладыша, в которых установлены стержни из дисульфидмолибдена (МоS ₂) на уровне упомянутой поверхности.

Недостатком такой конструкции опоры также является ее непригодность для работы на реверсивном стане из-за недостаточной износостойкости.

Технической задачей предлагаемой полезной модели является продление рабочей кампании подшипников валков реверсивного толстолистового стана, увеличение, тем самым, его производительности и снижение производственных затрат.

Для решения этой задачи у опоры прокатного валка, содержащей подушку и контактирующий с шейкой валка цилиндрический вкладыш, на рабочей поверхности которого с выходной стороны выполнены два ряда отверстий

заданной глубины, параллельные продольной осевой плоскости валка и расположенные в шахматном порядке, в которых установлены стержни из МоS ₂ заданного диаметра, на входной стороне вкладыша выполнены идентичные отверстия со стержнями из MoS₂ , при этом все отверстия расположены симметрично и параллельно осевой продольной плоскости валка, минимальное расстояние между противоположными рядами отверстий составляет (0,77-0,79) R, где R - радиус шейки валка, расстояние вдоль оси валка между соседними отверстиями смежных рядов равно диаметру стержней и половине аналогичного расстояния между отверстиями одного ряда, а общая площадь стержней F_c на рабочей поверхности вкладыша равна (0,035-0,036) F, где F - площадь поверхности вкладыша.

Приведенные соотношения параметров опоры получены при обработке опытных данных и являются эмпирическими.

Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации местоположения стержней из MoS₂ и конкретизации их суммарной контактной (с шейкой валка) площади, что позволяет уменьшить коэффициент трения скольжения между вращающейся в ту или другую сторону шейкой валка. В результате этого продляется рабочая кампания подшипника валка реверсивного стана с вышеуказанными положительными последствиями.

Так как при прокатке толстых листов максимум нормальных напряжений от давления металла на валки не совпадает с их продольной осевой плоскостью, а смещен в сторону выхода металла из валков (см., например, книгу А.И.Целикова и др. «Теория продольной прокатки», М., «Металлургия», 1980, с.75-80), то

местоположение отверстий со стержнями удалено на определенное расстояние от середины длины вкладыша. Очевидно, что при переменном направлении вращения валка отверстия должны располагаться по обеим сторонам от средней линии вкладыша (т.е. от указанной осевой плоскости) и на одинаковом расстоянии от нее.

Предлагаемая опора прокатного валка схематично показана на фиг.1 и 2 (вид спереди и вид сверху).

Цилиндрический вкладыш 1 толщиной S установлен в опоре 2 реверсивной клети симметрично осевой плоскости YY валка. На обеих сторонах вкладыша и симметрично оси YY выполнено по два ряда отверстий 3 диаметром d, расположенных параллельно этой оси, причем минимальное расстояние между противоположными рядами 4 отверстий L_min=(0,77-0,79) R, где R - радиус шейки валка, т.е. внутренний радиус вкладыша. Расстояние l₁ вдоль оси YY между соседними отверстиями смежных рядов равно диаметру d этих отверстий (и стержней) и половине расстояния l₂ между отверстиями одного и того же ряда.

Расстояния L _min и l₃ замеряются по прямой, соединяющей точки пересечения соответствующих радиальных осей с образующей рабочей поверхности 5 вкладыша, общая рабочая длина L', которого определяется величинами угла и R.

Площадь всех стержней на рабочей поверхности вкладыша (их суммарная контактная площадь) равна (0,035-0,036) F, где F=L×B, a L и В - соответственно рабочая длина и ширина вкладыша. По величине F легко найти общее требуемое количество стержней и отверстий.

Опытную проверку заявляемого технического решения осуществляли на толстолистовом стане 2350 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».

С этой целью при прокатке стальных листов различного сортамента использовали вкладыши с отверстиями и стержнями из MoS₂ при их различном расположении и количестве. Величины d, h, и l₃ были такими же как и у опоры известной конструкции (см. выше) при одинаковых параметрах S, В и L вкладышей.

Наилучшие результаты (максимальная продолжительность работы опоры при наибольшей производительности стана) получены при эксплуатации заявляемой опоры. Отклонения от вышеприведенных ее параметров ухудшали эти показатели.

Например, уменьшение суммарной контактной площади F _c стержней менее, чем 0,035 F ускоряло их износ и, следовательно, уменьшало длительность работы опоры, а при F_c >0,036 F эта величина, практически, не возрастала, но увеличивались трудозатраты на изготовление опор.

При несимметричном (относительно оси YY - см. фиг.1) расположении отверстий на поверхности вкладышей, а также при изменении L_min (в любую сторону) ресурс опор также сокращался, очевидно, из-за несовпадения местоположения стержней с зоной максимальных удельных давлений металла на валок. Уменьшение величин l₁ и l ₂ приводило к ослаблению вкладыша, появлению на нем микротрещин и ускорению износа; увеличение l₁ и l ₂ уменьшало общее количество стержней (и их F _c), что также сокращало длительность эксплуатации опор.

Контрольная прокатка с использованием известной опоры показала, что длительность ее работы в реверсивной клети в 1,5-2 раза меньше, чем у заявляемой, с соответствующим падением производительности стана. Таким

образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущества перед известным объектом.

Пример конкретного выполнения

Опора прокатного валка для реверсивной клети толстолистового стана, прокатывающего металл толщиной 6-30 мм имеет вид, показанный на фиг.1.

Текстолитовый вкладыш выполнен с размерами: S=40 мм, R=340 мм, =135°, В=458 мм, длина рабочей поверхности L=R/180°-35 мм =3,14×340×135/180-35766 мм; F=B×L=766×458350830 мм². F_c =0,0355 F=0,0355×35083012450 мм². При d=0,48 S=0,48×4019 мм и контактной площади одного стержня f _к=d²/4=3,14×19 ²/4284 мм общее число стержней равно: F_c /f_к=12450/28444, т.е. на каждой стороне вкладыша - по 22 отверстия.

Другие размеры: h=0,55 S=0,55×40=22 мм; L _min=0,78 R=0,78×340265 мм; l₁=d=19 мм; l ₂=2l₁=2×19=38 мм; l ₃=0,15 R=0,15×340=51 мм.

Технико-экономический анализ, выполненный в ОАО «ММК», свидетельствует, что использование предлагаемой опоры при реверсивной прокатке толстых листов увеличивает ее ресурс не менее, чем в 1,5 раза с повышением производительности примерно на 7% и снижением трудозатрат не менее, чем на 5%.

Опора прокатного валка толстолистового стана, содержащая подушку и контактирующий с шейкой валка цилиндрический вкладыш, на рабочей поверхности которого с выходной стороны выполнены на заданном расстоянии между ними два ряда отверстий заданной глубины, параллельные продольной осевой плоскости валка и расположенные в шахматном порядке, в которых установлены стержни из дисульфидмолибдена заданного диаметра, отличающаяся тем, что на входной стороне вкладыша выполнены идентичные отверстия со стержнями из дисульфидмолибдена, при этом все отверстия расположены симметрично и параллельно осевой продольной плоскости валка, минимальное расстояние между противоположными рядами отверстий составляет (0,77÷0,79) R, где R - радиус шейки валка, расстояние вдоль оси валка между соседними отверстиями смежных рядов равно диаметру стержней и половине аналогичного расстояния между отверстиями одного ряда, а общая площадь стержней на рабочей поверхности вкладыша равна (0,035÷0,036) F, где F - площадь поверхности вкладыша.