книги из ГПНТБ / Грицук Н.Ф. Производство широкополочных двутавров

в вертикальной плоскости осуществляют вместе с траверсами с по­ мощью нажимных винтов. Кроме основного назначения, траверсы используют как направляющие, по которым производят установку и удаление горизонтальных валков вместе с подушками. При доста­ точном сечении траверсы жесткость таких клетей по горизонтальным валкам получается вполне удовлетворительной. Недостатком клетей этого типа являются увеличенные габариты их по высоте, требующие соответствующего увеличения высоты подкрановых балок и здания

ния п о д у ш е к ; 12 ~ н а ж и м н ы е винты в е р т и к а л ь н ы х валков

стана. Замену валков в этих клетях проводят с помощью специаль­ ных напольных перевалочных тележек.

Для прокатки широкополочных двутавров в небольшом диапазоне изменений их размеров по высоте фирмой Мюллер унд Нойманн (ФРГ) разработана универсальная рабочая клеть с разъемной предва­ рительно-напряженной станиной^ РИС . 59). Клеть состоит из верхних и нижних монолитных П-образных блоков — станин для установки горизонтальных валков и кассеты закрытого типа для вертикаль­ ных валков. Кассету устанавливают между блоками, а затем с по­ мощью четырех стяжных гидроболтов стягивают всю станину с уси­ лием, в два раза превышающим максимальное давление металла на горизонтальные валки. При этом жесткость клети по горизонталь­ ным валкам становится равной жесткости аналогичной клети закры­ того типа при почти вдвое меньшей массе станины. Клети такой кон­

массу около 58 т. Масса универсальной клети обычного типа в этом случае составляет 130—180 т.

183

Универсальная клеть с разъемной предварительно-напряженной станиной позволяет увеличить жесткость конструкции по верти­ кальным валкам за счет применения кассеты закрытого типа, а по горизонтальным валкам не только за счет создания предваритель­ ного напряжения клети, но и вследствие уменьшения ширины боко­ вых проемов в блоках, которые.в данной конструкции выбирают, исходя из ширины подушек горизонтальных валков, диаметра их шеек и подшипников.

Замену валков в универсальных клетях этого типа проводят на специальных стендах, оборудованных механизмами для разборки клети и гидросистемами для ее предварительного напряжения.

Важнейшими деталями универсальных рабочих клетей являются узлы подшипников горизонтальных и особенно вертикальных вал­ ков. От прочности, долговечности и жесткости подшипниковых узлов непосредстванно зависят режимы деформации металла в универсаль­ ной клети, точность размеров профиля и ряд других параметров прокатки, в значительной мере определяющих производительность и эффективность работы стана в целом.

Особенностью конструкции универсальной рабочей клети любого типа является то обстоятельство, что вертикальные валки необходимо размещать между шейками горизонтальных валков. При весьма ограниченных габаритах в этом случае требуется установить под­ шипники вертикальных валков достаточной прочности и долговеч­ ности. Несоответствие прочности подшипников горизонтальных и вертикальных валков в процессе эксплуатации универсальных кле­ тей приводит к массовым поломкам подшипников вертикальных валков или к недоиспользованию обжимной способности горизон­ тальных валков, нарушению при прокатке принципа равномерной деформации элементов двутаврового профиля, ухудшению качества готовой продукции, снижению производительности стана. Поэтому в процессе конструирования универсальных балочных клетей обычно принимают все возможные меры для увеличения допустимых на­ грузок на вертикальные валки за счет рационализации конструкции подшипниковых узлов и улучшения качества самих подшипников.

При выборе типов подшипников для вертикальных и горизон­ тальных валков необходимо учитывать не только величину ожи­ даемых нагрузок и желаемую долговечность их работы, но и ряд экономических вопросов, связанных с эксплуатацией валков уни­ версальной клети.

По соображениям экономии расхода горизонтальных валков на универсальном балочном стане размеры их обычно стараются при­ нимать минимальными, но обеспечивающими при этом достаточную прочность шейки, которая должна выдерживать значительные изги­ бающие и скручивающие усилия в процессе прокатки. Увеличение диаметра и других размеров горизонтальных валков вызывает, по­ мимо повышения их расхода в процессе эксплуатации, еще и уве­ личение габаритов клети, ее массы, грузоподъемности кранов, а также перевалочных механизмов, приводящее к удорожанию соору­ жения всего стана в целом. Поэтому при выборе типа подшипника

185

наряду с обеспечением максимально возможной его прочности и долговечности должны быть приняты все меры для достижения и ми­ нимальных габаритных размеров конструкции подшипникового узла.

На первых универсальных балочных станах широко применяли подшипники скольжения, которые для горизонтальных валков изготовляли из баббита, а для вертикальных — из бронзы. После появления текстолита подшипники для горизонтальных валков на многих станах стали изготовлять из этого материала, а для верти­ кальных валков применять подшипники качения.

На рис. 60, а приведена конструкция подшипниковых узлов го­ ризонтальных и вертикальных валков с использованием текстолита и подшипников качения. Подшипниковый узел горизонтальных валков воспринимает радиальные и осевые усилия.

Достоинствами подшипникового узла из текстолита являются его простота, высокая прочность и небольшие габариты, благодаря чему такие узлы до настоящего времени широко применяют на уни­ версальных балочных станах старой постройки. Недостатком таких подшипников является низкая стойкость текстолитовых вкладышей, особенно воспринимающих осевые усилия, а также малая жесткость всего подшипникового узла горизонтальных валков, снижающая точность размеров прокатываемых профилей и не позволяющая получать двутавры с тонкими элементами.

Срок службы текстолитовых вкладышей зависит от многих фак­ торов. По зарубежным данным, текстолитовые подшипники поз­ воляют прокатывать без их замены от 20 до 120 тыс. m широкопо­ лочных двутавров.

186

На рис. 60, б показана конструкция подшипникового узла гори­ зонтальных валков, в котором радиальные усилия воспринимает текстолитовый вкладыш, а осевые — упорный роликоподшипник. Такое сочетание подшипников позволяет сохранить небольшие габариты подшипникового узла и использовать горизонтальные валки с минимальными размерами. К числу недостатков этой кон­ струкции подшипникового узла горизонтальных валков следует отнести малую его жесткость, а также небольшую прочность упор­ ных подшипников из-за ограниченных их размеров.

В процессе прокатки двутавров на упорные подшипники гори­ зонтальных валков могут действовать нагрузки, величина которых достигает усилий, возникающих при деформации фланца двутавра между вертикальным валком и боковой поверхностью горизонталь­ ного валка. В таких условиях часто прокатывают передний и задний концы раската, на которых на длине до 600—700 мм может наблю­ даться значительная разнотолщинность фланцев, а также отсут­ ствие одного из них. Для уменьшения осевых нагрузок на горизон­ тальные валки прокатку широкополочных двутавров стремятся про­ водить так, чтобы на концах раската были небольшие «языки» по стенке. После захвата горизонтальными валками этих «языков» сме­ щение их в осевом направлении затрудняется и величина осевых нагрузок на подшипники уменьшается. Имеются конструкции под­ шипниковых узлов с «плавающими» горизонтальными валками, в ко­ торых избыточные осевые усилия поглощаются мощными упорными пружинами.

При установке на горизонтальные валки упорных подшипников качения, имеющих обычно большую величину отношения наруж­ ного диаметра к внутреннему, необходимо обеспечить достаточную прочность валка в месте посадки подшипника. Выполнить это требо­ вание особенно сложно для той части валка, которая при отливке находится в верхней части формы. Обычно эта часть валка отли­ чается пониженными механическими свойствами и поэтому нежела­ тельно, чтобы она попадала на приводную сторону клети.

Уменьшение размеров горизонтальных валков при минимальном по условиям прочности диаметре шейки может быть достигнуто при использовании подшипников жидкостного трения. На рис. 61 при­ ведена конструкция опор горизонтальных валков универсальной клети на подшипниках жидкостного трения с использованием двух­ рядных упорных роликоподшипников для восприятия усилий про­ катки. Основным преимуществом подшипников жидкостного трения является высокая их стойкость. Слабым местом узла является проч­ ность шейки и концов валка. Экономия эксплуатационных расходов, получаемая за счет уменьшения диаметра горизонтальных валков в случае применения подшипников жидкостного трения, несколько уменьшается из-за увеличения затрат на изготовление конических шеек валков и систему смазки подшипников.

На рис. 62 приведена конструкция опор горизонтальных валков с использованием многорядных конических подшипников. Исполь­ зование таких подшипников обычно требует максимального увеличе-

187

с к и й р о л и к о п о д ш и п н и к в е р ­

188

ния диаметра горизонтальных валков по бочке при минимальном диаметре их по шейке.

Вертикальные валки на универсальном балочном стане должны иметь минимальные размеры, возможные при использовании под­ шипников необходимой прочности и долговечности. Ширина под­ шипника для вертикального валка зависит от длины его бочки, увели­ чение которой нежелательно, так как оно приводит к увеличению диаметра горизонтального валка, габаритов клети, ее массы и т. д. Диаметр подшипника вертикального валка также зависит от диаметра

его бочки, который следует принимать минимально возможным для уменьшения усилий прокатки и улучшения условий захвата металла.

На рис. 63 показана конструкция вертикального валка на много­ рядных конических подшипниках. При монтаже подшипника осу­

на ось валка. Такой способ монтажа обеспечивает увеличение срока службы подшипника по сравнению с тугой посадкой внутреннего кольца на ось и скользящей посадкой наружного кольца в валок. При тугой посадке подшипника в валок переточку его проводят вместе с подшипником на специальных оправках с коническими посадочными местами. Подшипники вертикальных валков на черно­ вых клетях изнашиваются быстрее, чем на чистовых. В практике работы зарубежных универсальных балочных станов применяют пе­ рестановку подшипников с черновых клетей на чистовые, где на­ грузки на вертикальные валки несколько меньше, что позволяет увеличить общий срок службы подшипников. В зависимости от условий эксплуатации подшипники качения вертикальных валков могут обеспечивать прокатку от 30 до 200 тыс. m широкополочных двутавров.

189

КОНСТРУКЦИЯ ВАЛКОВОЙ АРМАТУРЫ

Блюминги специализированных универсальных и комбинирован­ ных балочных станов обычно не оборудуют вводной и выводной валковой арматурой. Для направления металла в валки используют линейки манипуляторов, установку которых относительно калибров следует проводить на блюмингах универсальных станов с большей точностью, чем на блюмингах обычных станов. Точное направление металла в валки особенно необходимо в первом проходе в фасонном двутавровом калибре с плоским разрезающим гребнем. От симметрич­ ной разрезки металла в этом калибре во многом зависит симметрия

поперечного сечения блюма, влияющая на точность размеров гото­ вого профиля.

Дуо-реверсивные клети, входящие в состав современных спе­ циализированных универсальных балочных станов, а также обжим­ ные клети дуо или трио комбинированных балочных станов, обо­ рудуют валковой арматурой, конструкция которой близка к кон­ струкции арматуры, применяемой на аналогичных клетях крупно­ сортных станов с обычным сортаментом прокатываемых профилей. Деформация металла в калибрах, используемых при прокатке широ­ кополочных двутавров на этих клетях, происходит в условиях есте­ ственной устойчивости полосы в валках и обычно не сопровождается заклиниванием металла в них. В этом случае основным назначением арматуры является направление полосы в валки и вывод ее из них, что позволяет использовать для этой цели сравнительно простые конструкции арматуры, состоящей из опорных брусьев и столов кас­ сетного типа. На рис. 64 показана валковая арматура дуо-реверсив­ ной заготовочной клети 950 специализированного универсального балочного стана. Опорный брус 1 закладного типа с роликом в сред­ ней части закрепляется в вертикальных пазах на боковой поверх­ ности клети. На брусе устанавливается съемная кассета 2 с линей­ ками 3, соединенными в верхней части траверсой 4. Проводки 5 устанавливают на шейку и фланцы двутаврового калибра, задней частью опирают на брус и прочно закрепляют на нем, что необходимо

190

в условиях реверсивной прокатки двутавров в одном калибре. При изменении размера прокатываемого двутавра и калибровки валков дуо-реверсивной заготовочной клети на опорных брусьях заменяют кассеты с проводками.

На некоторых зарубежных станах в дуо-реверсивной заготовоч­ ной клети применяют опорные брусья подвесного типа с креплением их к торцовой поверхности станин. На брусья устанавливают столы с литыми направляющими линейками и коваными стальными про­ водками. Металл в приемную часть ручьев столов направляют с помощью линеек манипуляторов, которые в этом случае устанавли­ вают с обеих сторон клети.

На большинстве современных станов прокатку широкополочных двутавров в черновых и промежуточных универсальных клетях про­ водят с отогнутыми фланцами. В этом случае положение оси про­ катки металла в универсальной клети должно быть постоянным относительно середины бочки вертикальных валков. С этой целью универсальные клети оборудуют нажимными устройствами для ниж­ него и верхнего горизонтальных валков, обеспечивающими одинако­ вое сближение их в процессе реверсивной прокатки. При этом ниж­ ний горизонтальный валок в процессе прокатки постепенно под­ нимается относительно роликов рольгангов, примыкающих к рабо­ чей клети, но если ширина полок двутавра остается неизменной, контакт металла с роликами рольганга не нарушается. При переходе на прокатку двутавров с меньшей шириной полок необходимо уве­ личить высоту уровня рольгангов, так как в противном случае резко ухудшаются условия захвата металла валками универсальной клети. Поскольку на современных специализированных универ­ сальных балочных станах разность ширин полок прокатываемых двутавров может достигать 300—400 мм, черновые и промежуточные универсальные клети этих станов оборудуют рольгангами подъемнокачающегося типа длиной 9—12 м. На этих рольгангах устанавли­ вают направляющие линейки, расстояние между которыми можно изменять синхронно с изменением расстояния между вертикальными валками (рис. 65). Направляющие линейки охлаждают водой, по­ этому их изготавливают пустотелыми.

Прокатка двутавровых профилей в четырехвалковом универсаль­ ном калибре представляет вполне устойчивый и уравновешенный про­ цесс деформации металла, при котором раскат не требуется удержи­ вать в калибре арматурой от свертывания, сваливания или смещения с оси прокатки. Основной функцией арматуры в этом случае является

Для направления стенки двутавра в горизонтальные валки уни­ версальной и вспомогательной клетей применяют систему верхних и нижних вводных и выводных проводок, способных обеспечить работу клети в реверсивном режиме.

На рис. 66 показана конструкция арматуры универсальной и вспомогательной клетей, особенностью которой являются проводки универсальной клети, смонтированные на подушках горизонталь-

191

ных валков. При замене валков проводки удаляют через боковой проем станины вместе с подушками. Для направления металла во вводные проводки универсальной и вспомогательной клетей на их станинах смонтированы дополнительные направляющие проводки, перекрывающие расстояние до направляющих линеек на подъемнокачающихся столах. Между клетями установлены удлиненные про­ межуточные проводки. При изменении высоты прокатываемого дву­ тавра верхнюю подвесную промежуточную проводку заменяют, а нижнюю, разъемную раздвигают с помощью винтового механизма.

На рис. 67 показана конструкция арматуры универсальной и вспомогательной клетей, замена валков в которых проводится вме-

сте с клетью. Вводные и выводные проводки в этой конструкции уста­ новлены в кассетах и выполнены значительно более длинными, чем в рассмотренной выше конструкции.

Кассеты закреплены с помощью клиньев в приливах на внутрен­ ней боковой поверхности станин. Это позволяет ускорить их замену и настройку при сборке клетей на стенде.

На рис. 68 приведена конструкция арматуры, в которой вводные и выводные проводки смонтированы на брусьях подвесного типа, закрепленных в приливах на торцовой поверхности станин с помощью клиньев.

Во всех рассмотренных конструкциях арматуры применяется шарнирное крепление вводных и выводных проводок, непосредст­ венно примыкающих к горизонтальным валкам. Это необходимо в условиях постоянных перемещений нижнего и верхнего горизон­ тальных валков при реверсивной прокатке в универсальной и вер­ тикальной клетях.

192