Опорный прокатный валок

 

Использование: повышение стойкости опорных прокатных волков путем устранения трещин и выкрашивания при производстве полос и листов на широкополосных станах горячей прокатки. Сущность: бочка опорного валка по своим краям имеет скосы длиной, равной 0,02-0,185 от длины бочки, и глубиной, равной 3,2·10^-4-16·10⁴ от диаметра бочки валка, при соотношении длины скоса к его глубине, равным 30-600, причем место перехода к скосу валка выполнено плавным, например, типа "Галтель". В процессе эксплуатации таких валков повышается производительность стана за счет уменьшения времени на аварийные остановки из-за выкрашивания валков, уменьшается расходный коэффициент валков на тонну проката, снижается степень загруженности вальцетокарного и вальцешлифовального оборудования. I з.п. ф-лы, I ил.

Изобретение относится к области проката, а именно к листопрокатному производству, и может быть использовано, например, при производстве после и листов на широкополосных станах горячей прокатки.

Известен опорный прокатный валок, содержащий бочку и шейку с переходным участком в виде торцевой поверхности с кольцевой канавкой, причем по краям бочки на ее наружной поверхности выполнены кольцевые проточки шириной 1,1-1,3 глубины канавки, которую определяют по эмпирической формуле в зависимости от диаметров бочки валка: исходного, текущего и минимального [1] Недостатком известно опорного валка является его низка стойкость вследствие выкрашивания по бочке валка в месте начала кольцевой проточки. Это связано с тем, что проточка выполнена в виде ступеньки по краям валка и тем самым эта зона является нерабочей, что увеличивает уровень контактных напряжений на оставшейся части бочки.

Наиболее близким к заявляемому является опорный прокатный валок, преимущественно для клетей кварто широкополостного стана горячей прокатки (НШГП), состоящий из шейки и бочки со скосами по краям по регламентированную длину и глубину [2] Недостатком известного технического решения является низкая стойкость опорного прокатного валка, из-за отсутствия регламентации длины скоса в зависимости от длины бочки валка (т.к. длина бочки определяет ширину прокатываемого листа и следовательно распределение межвалкового давления), и глубины скоса в зависимости от диаметра валка, который определяет его прогиб в процессе эксплуатации и следовательно давление на боковые зоны бочки валка. Также не определено оптимальное соотношение между длиной и глубиной скоса.

Задача изобретена повышение стойкости опорных прокатных валков путем устранения трещин и выкрашивания по краям бочки валка.

Поставленная цель достигается тем, что опорный валок состоит из шейки и бочки, которая имеет по краям скосы, длиной 0,02-0,185 от длины бочки, и глубиной у торца, равной 3,2х10^-4-16х10^-4 от диаметра бочки валка, причем соотношение длины скоса к его глубине равна 30-600, а соединение цилиндрической части бочки со скосом выполнено плавным, например, типа "Галтель".

На фигуре I представлена схема опорного валка, где I шейки, 2 бочка валка, L длина бочки, D диаметр бочки, I длина скоса, h глубина скоса.

Как правило, профилировка опорных валков ШСГП является выпуклой. При этом межвалковое давление в начале кампании имеет более высокие значения на середине бочки, чем по краям. По мере износа валков максимальное значение межвалкового давления перемещается к краям бочки и увеличивается в два и более раза. В результате по краям бочки образуются трещины и выкрошки. Для предотвращения преждевременного выхода валка из строя по краям его бочки делают скосы на регламентированную величину. Причем одни авторы предлагают величину скосов производить только с учетом износа рабочих валков, а другие - только из условий равномерного упрочнения бочки опорных валков в течение их кампании. Однако оба эти фактора имеют одинаково большое влияние на трещиностойкость опорных валков, и их нельзя рассматривать раздельно. Так, например, при прокатке узкой полосы активно изнашивается центральная часть рабочих валков и межвалковое давление перераспределяется на края бочки и рациональная длина скоса, казалось бы, должна быть равной половине разности длины бочки и ширины полосы [2] Однако при увеличении ширины полосы отсутствие давления на краях бочки приводит к уменьшению длины межвалкового контакта, что равноценно укорочению длины бочки опорного валка. В результате наблюдается повышенный взнос и выкрашивание на центральной части бочки валка.

В заявленном техническом решении размеры скосов учитывают рабочего валка, и обеспечивают равномерное упрочение бочки опорного валка. Для этого длина скоса выражена в зависимости от длины бочки, которая, в свою очередь, определяет максимальную ширину прокатываемого листа. Так, например, НШСГП 2000 АО "НЛМК" предназначен для прокатки полос шириной от 1000 до 1850 мм, при этом длина бочки опорных валков составляет 2000 мм, а диаметр 1600 мм. Примерно такое же соотношение между шириной полосы и длиной бочки валка наблюдается и на других станах. Вследствие этого выполнение длины скоса менее 0,02 от длины бочки валка уже не приводит к повышению стойкости валка и наблюдается выкрашивание при прокатке узких полос. При выполнении длины скоса более 0,185 от длины валка при прокатке широких полос приводит к уменьшению длины межвалкового контакта, наблюдается перегрузка центральной части бочки и ее выкрашивание. Глубина скоса на краю бочки выражена в зависимости от текущего диаметра в связи с тем, что диаметр опорного валка рассчитывается с учетом максимальных нагрузок, испытываемых им в процессе эксплуатации, и с учетом его прогиба, когда нагрузка перераспределяется на края бочки валка. В этом случае выполнение глубины скоса на крою бочки менее 3,2х10^-4 от диаметра валка не выходит полностью из контакта тяжелонагруженные боковые части бочки валка, и он часто выходит из строя вследствие выкрашивания. При выполнении глубины скоса более 16х10^-4 от диаметра уже является нецелесообразным и стойкость не повышается. Величина конусности краевых скосов определяется соотношением длины скоса к его глубине. При конусном менее 30 наблюдается слишком резкий переход от равномерновыпуклой поверхности бочки валка к скосу (длина которого мала), это место является концентратором напряжений и валок выкрашивается. При соотношении более 600 угол наклона скоса слишком мал, чтобы вывести края бочки валка из зоны контакта при его износе и прогибе. В результате, валок быстро выходит из строя по тем же причинам, что и в предыдущем случае. Для снижения концентрации напряжений место перехода к скосу на бочке валка выполнено плавным, например, типа "Галтель".

Новизна и изобретательский уровень опорного прокатного валка заключаются в том, что заявленная конструкция валка одновременно учитывает износ рабочего валка и упрочение поверхности опорного валка в процессе его эксплуатации, исключает образование на его поверхности концентраторов напряжений, что в целом повышает стойкость валка.

Пример. На НШС 2000 АЛ "НЛМК" используется опорные валки с длиной бочки 2000 мм и диаметром 1600 мм. На боковых поверхностях бочки валка с помощью шлифовки выполнялись скосы на регламентированную величину, после чего заваливали в работу. Размеры скосов и результаты эксплуатационных данных представлены в таблице.

Как видно из таблицы, при варьировании длины скоса от 40 до 370 мм, что соответствует 0,02-0,185 длины бочки валка (NN 2-4) и при сохранении неизменной глубины скоса в заявленных пределах отсутствует выкрашивание бочки валка, и он выходит из строя вследствие износа активного слоя. То же наблюдается и при варьировании глубины скоса и соотношения его размеров (NN 7-9 и 12-14 соответственно). При выходе за пределы заявленных размеров и соотношений наблюдается выкрашивание бочки валка.

Технико-экономические преимущества опорного валка заключаются в повышении его стойкости, снижении расходного коэффициента валков на тонну прокатанного металла, повышения производительности стана за счет уменьшения времени аварийного простоя.

Формула изобретения

1. Опорный прокатный валок преимущественно дли клетей кварто широкополосного стана горячей прокатки, содержащий шейку и бочку со скосами по краям, отличающийся тем, что длина скоса составляет 0,02 0,185 длины бочки, а глубина скоса у торца бочки составляет (3,2 16,0)·10^-4 диаметра бочки валка при отношении длины скоса к его глубине 30 600.

2. Валок по п.1, отличающийся тем, что соединение цилиндрической части бочки со скосами выполнено плавным, например, типа "галтель".

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2