Прокатный валок

 

Изобретение может быть использовано в металлургии при обработке металлов давлением на непрерывных широкополосных станах. Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности валка за счет снижения концентра . ции напряжений. Переходный участок от бочки к шейке валка выполнен с второй кольцевой проточкой, а торцовая поверхность бочки имеет две проточки , одна из которых сопряжена с образующей переходного участка и выполнена глубиной t(0,03-0,045)d (где d - диаметр шейки), а другая парная ей проточка расположена на расстоянии l(0,01-0,025)d и связана с ней соотношениями ,0-l,5 и /Ъ 1,0-1,5, где t, и Ъ., - глубина и ширина парной проточки, Первая проточка на образующей переходного участка вьтолнена от торцовой поверхности на расстоянии 1, не превьшзающем 0,01 d, с параметрами, соответствуюш5ми первой проточке на торцовой поверхности, при этом вторая проточка расположена от первой на расстоянии 1j(0,005- 0,015)d и связана с ней соотношениями t3/ti 0,7- ,0 и b ,7-1 ,0, где 17 и Ъ - глубина и ширина первой проточки на образующей переходного участка соответственно; t и bj - глубина и ширина второй проточки на образующей переходного участка соот . ветственно. Причем основания каждой из проточек выполнены с радиусом, равным половине их ширины. 2 ил., I табл. Н со

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 В 21 В 27/02 фсГ ;: й.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4175498/23-02 (22) 05.01.87 (46) 23.08.88. Бюл. № 31 (71) Украинский научно-исследовательский институт металлов,и Новолипецкий металлургический комбинат им. N.Â,Aíäðîïîâà (72) B.Ï.ÏÐèõîäüêî, А,Я .Варг, g.B.ny прин, 10.А.Офицеров, Н.М.Ершов, В.Я,Шунин, Г,В.Россомахин, В,В.Толмачев и Г.В,Урванцев (53) 621.771.23(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 815904, кл. В 21 В 27/02, 1978.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1319954, кл. В 21 В 27/02, 1986, (54) ПРОКАТНЬ1И ВАЛОК (57) Изобретение может быть использовано в металлургии при обработке металлов давлением на непрерывных широкополосных станах. Цель изобретения— повышение эксплуатационной надежности валка за счет снижения концентра,ции напряжений ° Переходный участок от бочки к шейке валка выполнен с второй кольцевой проточкой, а торцовая поверхность бочки имеет две про„. 80„„1417947 точки, одна из которых сопряжена с образующей переходного участка и выполнена глубиной t=(0,03-0,045)d (где d — диаметр шейки), а другая парная ей проточка расположена на расстоянии 1=(0,01-0,025)й и связана с ней соотношениями t /t=l 0-1 5 и Ъ,/

/Ъ =1,0-1,5, где t и Ь., — глубина и ширина парной проточки, Первая проточка на образующей переходного участка выполнена от торцовой поверхности на расстоянии 1, не превышающем 0,01 d, c параметрами, соответствуюпгнми первой проточке на торцовой поверхности, при этом вторая проточка расположена от первой на расстоянии 1 =(0,0050,015)d и связана с ней соотношениями t /t z=0, 7-!,0 и Ь >/Ъ =О, 7-1,0, где 1 и Ъ вЂ” глубина и ширина первой проточки на образующей переходного участка соответственно; t> и Ъз— глубина и ширина второй проточки на образующей переходного участка соответственно. Причем основания каждой из проточек выполнены с радиусом, равным половине их ширины. 2 ил., 1 табл.

14! 7947

Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано при обработке металлов давлением на станах горячей прокатки, в частности на широкополосных и толстолистовых станах.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности валка за счет снижения концентрации напряжений.

На фиг. изображен прокатный валок, общий вид; на фиг, 2 — узел l на фиг. 1 (участок сопряжения шейки и торцовой поверхности бочки валка).

Прокатный валок содержит бочку 1 и сопряженные с ней переходными участками 2 шейки 3. 1!!ейки диаметра d. соединены с трефами 4. Переходный участок 2 выполнен с двумя проточка ми первой 5 и второй б кольцевыми.

На торцовой поверхности 7 бочки 1 имеются две кольцевые проточки 8 и

9. Кольцевая проточка 8 сопряжена с образующей переходного участка 2.

Парная проточка 9 расположена от проточки 8 на расстоянии 1. Глубина t u и ширина b и b, проточек 8 и 9, а также расстояние 3 между ними определяются соотношениями!

20

l=(0,01-0,025Id; -- =1,0-1,5 и

Ь

--!- =1,0-1,5, Ьъ =0 7-1 0 у а

=О, 7-1,0 и

Дно 10 каждой из проточек 5, 6, 8 и 9 выполнено радиусом x„ равным по-„ ловине их ширины, Прокатный валок работает следующим образом.

После подготовки комплекта валков и становки их в клеть шейки валков находятся в подшипн; ках, которые служат им опорой. Посредством муфт трефы валков соединены с приводом двигателя. Валкам сообщают от двигателя

Проточка на образующей переходного участка 2 выполнена от торцовой поверхности 7 бочки 2,на расстоянии

J. не превышающем 0,01 d. Параметры

Ь и t;. проточки 5 соответствуют па-,!0 2 раметрам b u t проточки 8. При этом проточка 6 расположена от проточки 5 на расстоянии 1 =(0,005-0,015)й, глубина t и ширина b проточки 6 оп3 ределяются из соотношения 45 вращение и пропускают между ними раскат. Деформируя раскат, валки испытывают напряжения кручения и изгиба.

При этом максимальные напряжения возникают в местах сопряжения шейки и торцовой поверхности бочки валка. Величина экстремальных напряжений характеризуется коэффициентом концентрации напряжений, зависящим от конструктивного исполнения участка сопряжения шейки и бочки валка.

При вращении валков под нагрузкой имеет место циклическая смена напряжений сжатия и напряжений растяжения.

Выполненные попарно проточки в заданных пределах их конструктивного исполнения вызывают скачкообразное в количественном отношении и качественное изменение эпюры напряжений на участке сопряжения шейки и бочки валка. Качественное изменение эпюры напряжений обусловлено ее рассредоточением в направлении парных проточек, которое изменяет величину максимальных напряжений, характеризующуюся коэффициентом концентрации напряжений.

При этом циклические напряжения сжатия и растяжения, имеющие место при нагрузке валков стана 2000 НЛМК, вызывают дополнительный эффект снижения концентрации напряжений, которые имеет валок при статическом нагружении.

Это достигается за счет растяжения эпюры напряжений по окружности валка при циклическом его нагружении, вследствие чего снижается градиент изменения напряжений растяжения и сжатия, В связи с этим свойство долговечности и безотказности валка возрастает в 2,5-3,0 раза.

Исследованиями установлено, что максимальный эффект снижения концентрации напряжений достигается при выполнении взаимосвязанных между собой попарно проточек .на образующей переходного участка и торцовой поверхности бочки. При этом верхний предел глубины t первой проточки на торцовой поверхности бочки, равный 0,045 й, и соответствующий ему верхний предел глубины tn первой проточки на образующей переходного участка, также равный 0,045 di определены из условия предотвращения поломок: скалывания торцовых поверхностей бочки и полного разрушения валка на переходных участках в плоскости, перпендикулярной оси бандажа. Нижний предел глубины

Согласно данным физического моделирования прокатного валка предлага.— емое изобретение н сравнении с известным обладает следующими преимуществами: позволяет снизить коэффи55 циент концентрации напряжений и тем самым повысить надежность и долговечность валков; позволяет повысить интенсивность прокатки за счет увеличения обжатия н клетях нследствие

3 1417 указанных проточек, равный 0,03 d, выявлен из условия достижения заданного эффекта снижения концентрации напряжений.

При этом глубины указанных проточек взаимосвязаны с их ширинами, при которых эффект достигается для минимальной глубины при выполнении про- точек шириной, соответствующей их нижнему пределу 0,02 й. Соответст.венно увеличение глубины проточки для сохранения эффекта вызывает необходимость пропорционального возрастания и ширины проточки до верхнего предела 0,03 d. Выход за верхний предел 0,03 d ширины проточки приводит к снижению достигаемого эффекта и при двукратной величине верхнего предела практически не оказывает влияния на снижение концентрации напряжений.

Расстояния 1 и lq между проточками определены из условия дополнительного влияния парных проточек на снижение концентрации напряжений.При этом верхние пределы 0,025 d u

0,015 d ограничены прогрессирующим снижением влияния парных проточек на изменение концентрации напряжений.

Верхний предел 11 между первыми проточками на торцовой поверхности и переходном участке также ограничен совместным влиянием указанных проточек на снижение концентрации напряжений, превышение которого приводит к исчезновению эффекта.

Нижние пределы 0,01 d для 1 и

0,005 и для 1 ограничены прочностными характеристиками перемычки шириной 1 и 1 между проТоВКВМН н результате воздействия на него скалынающих напряжений, образующихся от изгиба прокатного валка, а также из условия 1редотвращения разрушения выступов с шириной 1 и 1 при хранении, транспортировании и подготовке валков к эксплуатации. В то же время нижний предел для 1 не ограничен. I

Из изложенного следует, что оптимальными параметрами для ширины и глубины первых проточек являются их значения, соответствующие средним значениям.

В то время как дчя расстояний 1, 1, и 1 оптимальными параметрами являются их нижние пределы.

Аналогично параметрам первых проточек установлены и взаимосвязи ширины (Ь,, y,I и глубины (.1, t 3 ) соот94"

4 ношения параметров вторых проточек на торцовой поверхности и переходном участке. При этом оптимальными их значениями являются их верхние пре5 делы, оказывающие максимальное влияние на общее снижение концентрация напряжений во взаимосвязи с параметрами первых проточек. Выход за верхние их пределы ограничен конструктивными. параметрами собстгенно самого валка, а выход за нижний предел приводит к появлению концентраторов напряжений, приводящих к разрушению налков в меc тах расположения этих проточек.

В качестве примера приведем средние значения параметров заявляемого прокатного валка широкополосного стана 2000 НЛМК. Для диаметра шейки равного d=515 мм имеем следующие значения параметров, мм: Ь=12,87; t=19,3;

r=6,4; 1=9,0; Ь,=!6,08; t,=24,1; rò,==

25 r>=5,45.

Расчетом по известной методике и н результате физического моделирования установлено, что коэффициент концентрации напряжений в местах сопряgp жения бочки с шейкой для высокотнер— дого чугуна ЛПХНд 78-82 н известных валках составляет 1,97, а для валка предлагаемой конструкции 1,23, т.е. в 1,6 раза меньше. Это свидетельствует о том, что надежность прокатно35 го валка при заданных в настоящее время режимах нагружения стана 2000

НЛМК в 1,6 раза выше или, исходя из прочностных свойств валков, возможно

4р ужесточение режимов их нагружения на ту же величину.

В таблице приведены данные эксплуатационной надежности прокатного валка на основании физического моде45 лирования при различных параметрах.

B предлагаемом диапазоне эксплу-, атационная надежность валков используется полностью, т.е. íà 100Х.

Коэффициент снижения эксплуатационной . надежн.

Параметры

Ширина проточки (Ь)

0,01 d

1,19

0,02 d

0,025

0,0З а

0,04 d.

1,0

1,0

1,0

I 89

1,24

0,03 d

0,0З7 а

0,045 а

0,055 d

1,0

1,0

1,0

1,64

5 14179 повышения надежности валков в 1,6 раза.

Предлагаемый прокатный валок представляет значительный интерес для народного хозяйства, так как улучшает условия эксплуатации тяжелонагруженных валков широкополосных и толстолистовых станов, интенсифицирует процесс ,прокатки и, как следствие, обеспечивает повьппение производительности стана и труда.

Формула из о бретения

Прокатный валок, содержащий бочку 15 и сопряженные с ней шейки, переходный участок между ними с кольцевой проточкой и приводной треф, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежнос- 20

:ти валка за счет снижения концентраций напряжений, на переходном участке.выполнена вторая кольцевая проточка а на торцовой поверхности бочки—

25 две проточки, одна из которых сопря- 21 . жена с образующей переходного участка и имеет глубину t=(0,03-0,045)d (d — диаметр шейки), парная ей проточка расположена от первой на расстоянии (0,01-0,025)d и связана с ней соотношениями

-1 =,0-1,5 и †- =1,0-1,5, t1 Ь1

Первая кольцевая проточка на торцовой поверхности бочки

Глубина проточки (t):

0,02 d

1,0

0,01 d

0,017 d

1,0

1,0

1,01

7,36

1,83

1,01

1,0 Ь

1,25 b

1 5 Ь

1 00

1,00 проточка на образующей переходного участка расположена от торцовой поверхности бочки на расстоянии, не превьппающем 0,01 d, с параметрами, соответствующими первой проточке на торцовой поверхности, при этом вторая проточка расположена от первой на расстоянии (0,005-0,015)d и связана с ней соотношениями.

С, Ьз »

=0,7-1,0 и -З. =0,7-1,0, t, 1 Ь1 где t,b — глубина и ширина первой проточки на образующей, переходного участка соответственно; и Ь вЂ” глубина и ширина второй проточки на образующей переходного участка соответственно, причем основания каждой из проточек выполнены с радиусом, равным половине их ширины, Расстояние 1 между первой и второй проточками на торцовой поверхности бочки:

0,001 а

0,025 d

0,035 d

Вторая кольцевая проточка на торцовой поверхности .. бочки

Ширина проточки Ь)

/1

0,9 Ь

7 1417947

Продолжение таблицы

Продолжение таблицы

1,0

0,045 а

0,055 d

1,66 Ь

1,66

Глубина проточки (t ) .

0,9 С

Расстояние 1 между первой и второй проточками на образующей переходного участка

0,004 d

1,87

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

2,99

1,0

Расстояние 1„ от торцовой поверхности до первой проточки на образующей переходного участка

0,0l а

1,02

2,64

Вторая кольцевая проточка на образующей переходного участка

1,0

1,96

0,02 й

Ширина проточки (Ь ):

0,6 b

Первая кольцевая проточка на образующей переходного участка

2,08

1,01

Ширина проточки (д ):

0,01 d

1,0

l,26

1,0

1,0

1,0

1,0

Глубина проточки (t >)

0,6

1,98

1,97

l,0

Глубина проточки (t>):

0,02 d.

1,23

1,0

1,0

0,03 а

0,0375 d.

1,0

1,0

3,06

1,0 t

1,25

1,5 С

1,6

0,020 d

0,025 d

0,030 и

0,040 а

Ограничен конструкцией валка

0,005 а

0,010 d

0,015 d

0,016 й

0,7 b

0,85 b

l,0

1,1 1

0,7, 0,85 t<

1ЭО t1

111

Ограничен конструкцией валка 4!7947

Составитель В Васильева

Редактор Б.Бугренкова Техред М.Ходанич Корректор "..Пилипенко

Заказ 4096/8

Тираж 467 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам Hçoápåòåíêé и открытий

lt3035, Москва, Ж-35, Раушская наб,„ д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4