Модульный прокатный стан
Изобретение относится к модульному прокатному стану. Модульный прокатный стан содержит большое количество отдельных прокатных клетей с рабочими валками, конфигурация и расположение которых обеспечивает постепенное уменьшение площади поперечного сечения сортового проката, получаемого на линии прокатки прокатного стана. Блоки зубчатых передач механически связаны с каждой прокатной клетью, при этом каждый такой блок зубчатых передач, в свою очередь, механически связан с ведомым трансмиссионным валом посредством соответствующих первых конических зубчатых передач. Передаточные отношения первых конических зубчатых передач постепенно увеличиваются при переходе к каждому последующему из блоков зубчатых передач от первого из них вплоть до самого последнего, благодаря чему реализуется возможность постепенного увеличения скорости перемещения сортового проката, подвергающегося прокатке. Предусматривается наличие второй конической зубчатой передачи, взаимосвязанной с последним блоком зубчатых передач. Передаточное отношение второй конической зубчатой передачи точно такое же, как и передаточное отношение первой конической зубчатой передачи предпоследнего блока зубчатых передач. Возможно избирательное подсоединение трансмиссионного вала к последнему блоку зубчатых передач через ту или иную из имеющихся в нем двух - первой и второй - конических зубчатых передач. Обеспечивается возможность увеличения размеров получаемого проката одной группы и интенсивное охлаждение на участках между отдельными клетями при проведении термомеханической обработки проката. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
Область техники, которой относится изобретение
Настоящее изобретение в основном относится к прокатным станам для длинномерного проката, например, такого как различный сортовой прокат и прутки, и касается, в частности, создания усовершенствованного модульного прокатного стана.
Уровень техники
Примеры известных модульных прокатных станов раскрываются в описаниях изобретения к патентам США №№5595083 и 6053022.
В этих прокатных станах предусматривается наличие большого количества электродвигателей, работающих на привод редукторов, соединенных с последовательно установленными отдельными агрегатами прокатного стана с обеспечением при этом возможности отсоединения от них. Каждый из таких агрегатов прокатного стана содержит соответствующие клети прокатного стана с овальными и круглыми калибрами валков, причем все эти агрегаты являются взаимозаменяемыми и выполняются с обеспечением для них возможности быстрого перемещения на линию прокатки прокатного стана и удаления их с этой линии, благодаря чему реализуется возможность прокатки сортамента одной группы с постепенным увеличением размеров получаемого проката, а также термомеханической прокатки при пониженных температурах. Несмотря на то, что по сравнению с прокатными станами блочного типа они являются механически более совершенными, а также технологически более гибкими с обеспечением при этом соответствующих преимуществ, такие модульные установки остаются относительно сложными по конструкции и дорогостоящими как с точки зрения их приобретения, так и в процессе последующего технического их обслуживания.
В соответствии с тем, что раскрыто в описании изобретения к заявке на патент США №11/403671, известен также модульный прокатный стан, имеющий последовательно установленные отдельные агрегаты прокатного стана, которые подсоединены с возможностью отсоединения к соответствующим редукторам, имеющим привод от трансмиссионного вала, получающего вращательное движение от единственного электродвигателя. Такая установка также позволяет реализовать возможность прокатки сортамента одной группы с прогрессивным увеличением размеров получаемого проката, но при этом является менее сложной по своей конструкции и менее дорогостоящей, чем модульные прокатные станы, приводимые в действие с помощью большого количества электродвигателей. Однако она не так легко может быть приспособлена к термомеханической прокатке, для проведения которой требуется обеспечить сравнительно интенсивное охлаждение на участках между отдельными агрегатами прокатного стана.
Целью настоящего изобретения является создание более совершенного модульного прокатного стана, который позволяет достаточно легко реализовать возможность прокатки сортамента одной группы с прогрессивным увеличением размеров получаемого сортового проката, а также обеспечить интенсивное охлаждение на участках между отдельными агрегатами прокатного стана при проведении термомеханической прокатки этого проката.
Раскрытие изобретения
В соответствии с настоящим изобретением модульный прокатный стан содержит большое количество отдельных агрегатов прокатного стана, снабженных рабочими валками, имеющими такую конфигурацию и расположенными таким образом, чтобы обеспечивать постепенное уменьшение площади поперечного сечения сортового проката, получаемого на линии прокатки прокатного стана. Предусматривается наличие блоков зубчатых передач, имеющих механическую связь с каждым из таких агрегатов прокатного стана. В свою очередь, каждый такой блок зубчатых передач имеет механическую связь с ведомым трансмиссионным валом, осуществляемую с помощью соответствующих первых конических зубчатых передач. Передаточные отношения этих первых конических зубчатых передач постепенно увеличиваются при переходе к каждому последующему блоку зубчатых передач от первого до самого последнего, благодаря чему реализуется возможность постепенного увеличения скорости перемещения сортового проката, подвергающегося прокатке.
Вторая коническая зубчатая передача взаимосвязана с последним блоком зубчатых передач. Передаточное отношение этой второй конической зубчатой передачи является точно таким же, как и передаточное отношение первой конической зубчатой передачи ближайшего предыдущего (предпоследнего) блока зубчатых передач. Предусматривается наличие соответствующего механизма сцепления, обеспечивающего избирательное подсоединение той или иной из двух - первой и второй - конических зубчатых передач, имеющихся в последнем блоке зубчатых передач, к трансмиссионному валу.
В одном из рабочих режимов, когда все агрегаты прокатного стана находятся в работе, в зацеплении находится первая коническая зубчатая передача последнего блока зубчатых передач. Во втором рабочем режиме снимают предпоследний агрегат прокатного стана и заменяют его соответствующим охлаждающим агрегатом, который обеспечивает охлаждение сортового проката перед последним агрегатом прокатного стана, и тогда в зацеплении находится уже вторая коническая зубчатая передача последнего блока зубчатых передач, что позволяет в последнем агрегате прокатного стана осуществлять термомеханическую прокатку предварительно охлажденного сортового проката вместо обычной прокатки его в предпоследнем агрегате прокатного стана, причем точно с такой же скоростью, с которой производилась бы обычная прокатка в предпоследнем агрегате прокатного стана, если этот агрегат не был бы предварительно снят с прокатного стана.
Указанные выше, а также другие отличительные особенности и преимущества настоящего изобретения далее будут рассматриваться более подробно в приведенном ниже его описании со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 представляет собой вид в плане для модульного прокатного стана, выполненного в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг.2 представляет собой схематическое изображение промежуточной системы зубчатых передач привода, имеющихся в каждом из агрегатов прокатного стана, причем рабочие валки показаны здесь с разворотом на угол в 90° относительно реально занимаемого ими положения с таким расчетом, чтобы упростить данное изображение;
Фиг.3 иллюстрирует взаимное расположение шестерен в группе, состоящей из четырех шестерен, которая входит в состав промежуточных ведущих зубчатых передач;
Фиг.4 представляет собой вид в увеличенном масштабе для конических зубчатых передач и механизма сцепления, которые входят в состав последнего блока зубчатых передач;
Фиг.5 представляет собой вид, аналогичный виду, изображенному на Фиг.1, но показанный для прокатного стана в измененной его конфигурации, позволяющей осуществлять термомеханическую прокатку.
Осуществление изобретения
Как показано на фиг.1, модульный прокатный стан, выполненный в соответствии с настоящим изобретением, содержит несколько отдельных агрегатов 10а, 10b, 10с прокатного стана, расположенных по линии прокатки «Р» прокатного стана. Направление прокатки указано стрелкой 12. Каждый такой агрегат прокатного стана содержит, по меньшей мере, две пары рабочих валков 14, 16, имеющих такую конфигурацию, чтобы соответственно обеспечить получение овального и круглого калибров валков. Валки каждой последующей пары расположены уступами с разворотом на угол в 90° для того, чтобы обеспечить возможность прокатки длинномерного проката, например прутков, сортового проката и т.п., без сопутствующего его скручивания.
Как показано в дополнение к этому на фиг.2 и 3, рабочие валки смонтированы на соответствующих валах 18 этих рабочих валков, а в агрегатах прокатного стана предусматривается наличие промежуточных ведущих зубчатых передач, обеспечивающих механическое соединение валов рабочих валков с соответствующими ведущими валами 20. Указанные ведущие валы располагаются параллельно между собой и выступают наружу с первой стороны «А» относительно линии прокатки. Промежуточные ведущие зубчатые передачи включают в себя шестерни 22, установленные на валах рабочих валков и находящиеся во взаимном зацеплении с шестернями 24, находящимися на валах 26, причем один из валов 26 соединен посредством конической зубчатой передачи 28 с валом 30. При этом валы 30 несут на себе шестерни 32, находящиеся в зацеплении с шестерней 34, установленной на ведущем валу 20.
Хотя здесь это и не показано, следует, тем не менее, понимать, что в качестве альтернативного варианта исполнения для данной кинематической схемы может предусматриваться применение такой конфигурации промежуточных ведущих зубчатых передач, в которой каждая пара рабочих валков 14, 16 приводится во вращательное движение при помощи соответственно отдельных ведущих валов 20.
Трансмиссионный вал 36 проходит вдоль первой стороны «А» и располагается параллельно относительно линии прокатки «Р». Указанный трансмиссионный вал имеет непосредственную связь с приводным электродвигателем 38, расположенным с входного конца прокатного стана и сообщающим этому валу вращательное движение.
Трансмиссионный вал подразделяется на отдельные участки, взаимосвязанные между собой с помощью механизмов сцепления 40. Каждый такой участок трансмиссионного вала соединяется с выходным валом 42 при помощи первой конической зубчатой передачи 44, имеющейся в каждом из блоков 46а, 46b и 46с зубчатых передач, связанных с соответствующим агрегатом прокатного стана.
При помощи муфты 48 каждый выходной вал 42 соединяется с соответствующим ведущим валом 20. Такие муфты выполнены с обеспечением возможности их разъединения, что позволяет отодвигать агрегаты прокатного стана в противоположную, вторую сторону «В» относительно линии прокатки. Со стороны «В» предусматривается наличие сети путей 50, по которым можно транспортировать агрегаты прокатного стана, отодвинутые от линии прокатки.
Передаточные отношения первых конических зубчатых передач 44 постепенно увеличиваются при переходе к каждому последующему блоку зубчатых передач от первого до последнего (справа налево, как показано на фиг.1). Это позволяет реализовать возможность постепенного увеличения скорости перемещения сортового проката, подвергающегося прокатке по мере продвижения его вдоль линии прокатки «Р».
Первые конические зубчатые передачи в блоках 46а и 46b зубчатых передач имеют постоянную связь с ведущим валом 36. Однако в последнем блоке 46с зубчатых передач, как это лучше всего видно на прилагаемой здесь дополнительно фиг.4, ведущая шестерня 44а первой конической зубчатой передачи установлена с помощью втулки 52 с обеспечением при этом возможности ее вращения на ведущем валу 36. Кроме того, в последнем блоке 46с зубчатых передач предусматривается наличие также второй конической зубчатой передачи 54. При этом передаточное отношение второй конической зубчатой передачи 54 идентично передаточному отношению первой конической зубчатой передачи 44 предпоследнего блока зубчатых передач, а ее ведущая шестерня 54а также установлена с обеспечением при этом возможности ее вращения на ведущем валу 36 при помощи соответствующей втулки.
Ведущие шестерни 44а и 54а имеют расположенные внутри них шлицы, обозначенные номером позиции 58. Предусматривается наличие соответствующей соединительной втулки 60, выполненной с обеспечением возможности перемещения ее в осевом направлении вдоль трансмиссионного вала 36 при помощи переключающего рычага 62 или же какого-либо иного аналогичного приспособления. Указанная соединительная втулка имеет расположенные внутри нее шлицы, находящиеся во взаимном зацеплении со шлицевым участком 64 трансмиссионного вала, а также наружные шлицы, избирательно вводимые в зацепление с внутренними шлицами 58 той или иной из ведущих шестерен 44а и 54а. При перемещении соединительной втулки 60 в положение, показанное на Фиг.4, обеспечивается механическая связь первой ведущей шестерни 44а и, следовательно, первой конической зубчатой передачи 44 с трансмиссионным валом, благодаря чему осуществляется привод последнего агрегата 10 с прокатного стана в действие со скоростью, требующейся для выполнения операций подачи и перемещения сортового проката, выходящего из предпоследнего агрегата 10b прокатного стана.
Как показано на фиг.5, в альтернативном варианте рабочего режима осуществляется смещение предпоследнего агрегата 10b прокатного стана относительно линии прокатки Р по путям 50 и замена его соответствующим охлаждающим агрегатом 66, который представляет собой ряд водяных баков или же каких-либо иных аналогичных устройств. При проведении такой замены необходимо переместить соединительную втулку 60 вправо (как показано на Фиг.4), в результате чего нарушается механическая связь между первой ведущей шестерней 44а и трансмиссионным валом 36 и одновременно производится соединение второй ведущей шестерни 54а с трансмиссионным валом.
Таким образом, последний агрегат 10с прокатного стана приводится в действие точно с такой же скоростью, с которой до этого приводился в действие отведенный в сторону предпоследний агрегат 10b прокатного стана и которая является правильно подобранной скоростью для проведения термомеханической прокатки предварительно охлажденного сортового проката, который перед этим прокатывается в первом агрегате 10а прокатного стана.
В связи с вышесказанным специалистам в данной области должно быть понятно, что могут применяться также и другие аналогичные механизмы, избирательно соединяющие трансмиссионный вал 36 с последним блоком зубчатых передач через первую или вторую коническую зубчатую передачу 44, 54. В качестве примера, не ограничивающего объем настоящего изобретения, можно указать на один такой аналогичный механизм, предусматривающий размещение одной конической шестерни каждой зубчатой передачи на шлицевом участке вала и наличие соответствующих средств, обеспечивающих перемещение этой шестерни в осевом направлении с тем, чтобы вводить эту шестерню в зацепление и выводить ее из зацепления с парной ей конической шестерней.
1. Модульный прокатный стан, содержащий множество отдельных прокатных устройств с рабочими валками, имеющими такую конфигурацию и расположенными таким образом, чтобы обеспечивать постепенное уменьшение площади поперечного сечения сортового проката, получаемого на линии прокатки прокатного стана, блоки зубчатых передач, имеющие механическую связь с каждым из таких прокатных устройств, при этом каждый такой блок зубчатых передач имеет, в свою очередь, механическую связь с ведомым трансмиссионным валом, осуществляемую с помощью соответствующих первых конических зубчатых передач, причем передаточные отношения упомянутых первых конических зубчатых передач постепенно увеличиваются при переходе к каждому последующему из упомянутых блоков зубчатых передач от первого из них вплоть до самого последнего для обеспечения возможности постепенного увеличения скорости перемещения сортового проката, подвергающегося прокатке, вторую коническую зубчатую передачу, взаимосвязанную с последним из упомянутых блоков зубчатых передач, причем передаточное отношение упомянутой второй конической зубчатой передачи является таким же, как и передаточное отношение первой конической зубчатой передачи предпоследнего блока зубчатых передач, а также соответствующие средства для избирательного подсоединения упомянутого трансмиссионного вала к последнему блоку зубчатых передач через ту или иную из имеющихся в нем двух - первой и второй - конических зубчатых передач.
2. Модульный прокатный стан по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит охлаждающее устройство, выполненное с возможностью установки его на упомянутой линии прокатки прокатного стана на месте предпоследнего прокатного устройства, в котором упомянутое охлаждающее устройство в процессе своей работы обеспечивает охлаждение упомянутого сортового проката перед прокаткой его в последнем прокатном устройстве, причем последний блок зубчатых передач приводится тогда в действие трансмиссионным валом уже через упомянутую вторую коническую зубчатую передачу.
3. Модульный прокатный стан по п.1 или 2, отличающийся тем, что упомянутые блоки зубчатых передач и упомянутый трансмиссионный вал располагаются с первой стороны относительно упомянутой линии прокатки прокатного стана, упомянутое предпоследнее прокатное устройство выполнено с возможностью перемещения его от упомянутой линии прокатки прокатного стана на противоположную - вторую сторону относительно нее.
4. Модульный прокатный стан, содержащий множество отдельных прокатных устройств, расположенных вдоль линии прокатки прокатного стана, причем каждое такое отдельное прокатное устройство содержит, по меньшей мере, две пары рабочих валков и промежуточную ведущую зубчатую передачу, обеспечивающую механическое соединение упомянутых рабочих валков с соответствующим ведущим валом, выступающим с первой стороны относительно упомянутой линии прокатки прокатного стана, ведомый трансмиссионный вал, расположенный параллельно упомянутой линии прокатки прокатного стана и находящийся с первой стороны относительно нее, блоки зубчатых передач, связанные с каждым из прокатных устройств, при этом каждый такой блок зубчатых передач снабжен выходным валом, имеющим механическую связь с упомянутым трансмиссионным валом, осуществляемую с помощью соответствующей первой конической зубчатой передачи, причем каждый из упомянутых выходных валов соединен с соответствующим одним из упомянутых ведущих валов, а передаточные отношения упомянутых первых конических зубчатых передач постепенно увеличиваются при переходе к каждому последующему из упомянутых блоков зубчатых передач от первого из них вплоть до самого последнего для обеспечения возможности постепенного увеличения скорости перемещения сортового проката, подвергающегося прокатке в упомянутом прокатном стане, при этом указанный последний блок зубчатых передач имеет дополнительную вторую коническую зубчатую передачу с таким передаточным отношением, которое идентично передаточному отношению первой конической зубчатой передачи предпоследнего блока зубчатых передач, а также соответствующие средства, выполненные в виде механизма сцепления, для избирательного подсоединения той или иной из двух - первой и второй - конических зубчатых передач последнего блока зубчатых передач к упомянутому трансмиссионному валу, после чего обеспечивается возможность прокатки сортового проката при пониженных температурах в результате установки на месте предпоследнего прокатного устройства соответствующего охлаждающего устройства, подсоединяемого с помощью соединительной муфты упомянутой второй конической зубчатой передачи к упомянутому трансмиссионному валу.
