Составной прокатный валок

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к валкам рабочих клетей станов горячей и холодной прокатки. Валок включает несущую профилированную ось с ограничительным буртом и сопрягаемый с ней по посадке бандаж. Бандаж и охватываемый им участок несущей оси образуют бочку валка. Профилированная ось содержит два цилиндрических участка, продольные оси которых смещены с образованием эксцентриситета. Снижение вероятности поломки несущей оси и бандажа за счет уменьшения концентрации напряжений в месте соединения смежных участков обеспечивается за счет того, что несущая профилированная ось выполнена с расположенным между указанными участками цилиндрическим участком, наклоненным к оси вращения валка под углом α, регламентированным математическим выражением, а бандаж выполнен ответной формы к несущей оси. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к валкам рабочих клетей станов горячей и холодной прокатки.

Известен составной прокатный валок, содержащий несущую профилированную ось с ограничительным буртом и сопрягаемый с ней по посадке бандаж, при этом образующие посадочных поверхностей оси и бандажа выполнены криволинейными (патент РФ №2191648).

Недостатком этого валка является сложность изготовления посадочных поверхностей его составных частей, в особенности, внутренней поверхности бандажа, которую растачивают, как правило, на карусельных станках. По мере продвижения обрабатывающего инструмента внутрь бандажа из-за снижения его жесткости и действия распорных усилий от контакта с обрабатываемым металлом посадочная поверхность может быть выполнена с отклонениями от заданной геометрии. В результате не удается обеспечить равномерный натяг на протяжении всей сопрягаемой поверхности, что приводит к сползанию бандажа относительно несущей оси и выходу валка из строя.

Известен составной прокатный валок, который включает несущую профилированную ось с ограничительным буртом и сопряженный с ней по посадке бандаж ответной формы к несущей оси. Бандаж и охватываемый им участок несущей оси образует бочку валка. Несущая ось выполнена из прямых цилиндрических участков, при этом продольные оси смежных участков смещены в радиальном направлении с образованием эксцентриситета (патент РФ №2310530 выбран в качестве прототипа).

Недостатком конструкции этого валка является наличие резкого перехода в месте стыка (соединения) смежных цилиндрических участков как на бандаже, так и на несущей оси. При длительной эксплуатации составного валка из-за концентрации напряжений в этих зонах возможно зарождение усталостных напряжений и, как следствие, образование трещин, ведущих к поломке валка.

Вышеуказанные недоставки известных валков свидетельствуют о низкой надежности их конструкций.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в повышении надежности валка, при этом достигаемый технический результат - в снижении вероятности поломки несущей оси и бандажа за счет уменьшения концентрации напряжений в месте соединения смежных участков несущей оси и бандажа.

Указанная задача решается следующим образом. В известном составном валке, включающем образующие бочку несущую профилированную ось с ограничительным буртом и сопрягаемый с ней по посадке бандаж, профилированная ось содержит два цилиндрических участка, продольные оси которых смещены с образованием эксцентриситета, при этом валок отличается тем, что несущая профилированная ось выполнена с расположенным между указанными участками цилиндрическим участком, наклоненным к оси вращения валка под углом α, определяемым из выражения:

α = arctg e/(L0 - (L1+L2)),

где e - величина эксцентриситета,

L0 - общая длина посадочной поверхности,

L1 - длина цилиндрического участка со стороны торца бочки с ограничительным буртом,

L2 - длина цилиндрического участка со стороны противоположного торца бочки, при этом бандаж выполнен ответной формы к несущей оси.

В заявляемом изобретении целесообразно выполнять наклонный цилиндрический участок с круговым или эллиптическим поперечным сечением.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующим образом.

При α > arctg e/(L0 - (L1+L2)) в местах стыка наклонного цилиндрического участка с цилиндрическими участками несущей оси образуются уступы с острыми кромками, которые являются концентраторами напряжений.

При α < arctg e/(L0 - (L1+L2)) в местах стыка наклонного цилиндрического участка с цилиндрическими участками несущей оси также образуются уступы с острыми кромками, которые являются концентраторами напряжений.

Лишь при α = arctg e/(L0 - (L1+L2)) достигается оптимальная конфигурация несущей оси и бандажа без каких либо уступов в местах соединения всех цилиндрических участков.

Значения L1 и L2 выбираются конструктивно из соображений обеспечения плавного перехода боковой поверхности наклонного цилиндрического участка на боковые поверхности смещенных с эксцентриситетом цилиндрических участков несущей оси.

Форма поперечного сечения наклонного участка, представляющая собой круг или эллипс, наиболее приемлема с точки зрения технологичности выполнения валка.

Таким образом, данное профилирование сопрягаемых поверхностей несущей оси и бандажа, выполненное без уступов, в значительной степени снижает концентрацию напряжений и вероятность поломки несущей оси и бандажа составного валка.

На соответствующих чертежах (фиг. 1 и фиг. 2) изображен общий вид составного прокатного валка. При этом на фигуре 1 поперечное сечение наклонного цилиндрического участка представляет собой круг, на фигуре 2 поперечное сечение - эллипс. Валок содержит несущую ось 1 с ограничительным буртом 2 и бандаж 3.

Несущая профилированная ось 1 содержит цилиндрические участки, смещенные с образованием эксцентриситета, и расположенный между ними наклонный цилиндрический участок 4. Длина участка, расположенного со стороны торца бочки с ограничительным буртом 2, обозначена L1, длина цилиндрического участка со стороны противоположного торца бочки - L2; общая длина посадочной поверхности - L0.

Сопрягаемый с несущей осью 1 бандаж 3 выполнен ответной формы, т.е. продольные оси всех смежных цилиндрических участков внутреннего пространства бандажа совпадают с соответствующими продольными осями всех участков несущей оси 1.

Пример изготовления составного валка.

Требуется изготовить составной прокатный валок с габаритами бочки 1350 (диаметр) × 1200 (длина) для прокатной клети стана 1200 холодной прокатки. Заготовку для бандажа изготавливают из стали 45Х5МФ методом отливки в кокиль, а заготовку для несущей оси из стали 50Х - методом ковки из слитка, позволяющего выточить из него несущую ось с буртом толщиной 30 мм, состоящую из двух цилиндрических участков номинальным диаметром 950 мм каждый, продольные оси которых смещены с образованием эксцентриситета 2 мм. Длина посадочной поверхности составляет разность между длиной бочки валка и толщиной бурта: 1200-30=170 мм. Длину L1 цилиндрического участка со стороны торца бочки с ограничительным буртом 2 принимают равной 600 мм, а длину L2 цилиндрического участка со стороны противоположного торца бочки - 550 мм. Таким образом, длина наклонного цилиндрического участка 4 составит: 1170-(600+550)=20 мм. Угол наклона участка 4 к оси вращения валка определяется в соответствии с выведенным выражением:

α=arctg 2/(1170 - (600+550))=5,71°.

Натяг выбирают равным 0,3 мм.

На первом этапе токарной обработки несущей оси с одной установки в центрах производят съем металла с поковки по всей посадочной длине до диаметра не менее 954,3 мм. На втором этапе с той же установки обтачивают цилиндрический участок со стороны ограничительного бурта 2 до диаметра не менее 950,3 мм по всей его длине (600 мм). После этого полуфабрикат смещают с помощью специальных приспособлений (бугелей) в радиальном направлении на 2 мм (величина эксцентриситета) относительно оси вращения валка и обтачивают цилиндрический участок несущей оси со стороны противоположного торца бочки до диаметра 950,3 мм на длине 550 мм. После этого производят перецентровку несущей оси 1 валка таким образом, чтобы угол наклона наклонного участка 4, расположенного между обработанных до номинальных размеров двух других участков несущей оси 1, к оси вращения валка составил 5,71°. Затем наклонный участок 4 протачивают до диаметра 950,3 мм, при этом он может быть выполнен с круговым или эллиптическим поперечным сечением.

Бандаж 3 и его внутреннюю посадочную поверхность выполняют ответной формы, т.е. сначала растачивают участок бандажа, примыкающий к ограничительному бурту, до диаметра 950 мм на длине 600 мм, а после изменения угла наклона режущего инструмента на 5,71° растачивают наклонный участок на длине 20 мм. После этого режущий инструмент вновь приводят в исходной положение и растачивают другой (противоположный) участок бандажа 3 на длине 550 мм до такого же (950 мм) диаметра.

Для обеспечения правильности монтажа сходственные участки несущей оси 1 и бандажа 3 предварительно метят, например, термостойкой краской. Бандаж 3 нагревают в камерной печи до температуры 350°C, при этом внутренние диаметры смежных цилиндрических участков бандажа увеличиваются до 954,7 мм и позволяют свободно переместить вдоль внутреннего пространства бандажа 3 несущую ось 1 составного валка при его сборке.

После извлечения бандажа 3 из печи его устанавливают в приспособление для сборки на торец в вертикальное положение и надежно фиксируют от опрокидывания. Несущую ось 1, подвешенную с торца буртом 2 вверх, с помощью крана подводят к нагретому бандажу 3, добиваясь совмещения меток несущей оси и бандажа, и заводят ее внутрь бандажа 3 до упора в ограничительный бурт 2. В процессе остывания на воздухе до окружающей температуры цеха выбирается зазор между несущей осью 1 и бандажом 3, при этом бандаж 3 с натягом 0,3 мм облегает несущую ось 1.

Предложенное техническое решение позволяет увеличить срок эксплуатации составного валка за счет уменьшения концентрации напряжений в месте соединения смежных участков и снижении вероятности поломки несущей оси и бандажа.

1. Составной прокатный валок, содержащий образующие бочку несущую профилированную ось с ограничительным буртом с одного из ее торцов и сопрягаемый с ней по посадке бандаж, при этом несущая профилированная ось имеет два цилиндрических участка, продольные оси которых смещены с образованием эксцентриситета, отличающийся тем, что несущая профилированная ось выполнена с наклонным цилиндрическим участком, расположенным между указанными цилиндрическими участками под углом α к оси вращения валка, определяемым из выражения:
α=arctg e/(L0-(L1+L2)),
где e - величина эксцентриситета,
L0 - общая длина посадочной поверхности,
L1 - длина цилиндрического участка со стороны торца бочки с ограничительным буртом,
L2 - длина цилиндрического участка со стороны противоположного торца бочки, при этом бандаж выполнен ответной формы к несущей оси.

2. Составной прокатный валок по п. 1, отличающийся тем, что наклонный цилиндрический участок выполнен с круговым или эллиптическим поперечным сечением.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к прокатному производству. Валок включает сопрягаемые с натягом несущую ось с буртом и бандаж, профиль соединения которых в поперечном сечении представляет собой эллипс.

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к валкам рабочих клетей листовых и сортовых станов горячей и холодной прокатки. Составной прокатный валок включает несущую профилированную ось с ограничительным буртом, состоящую из цилиндрических участков.

Изобретение предназначено для повышения рентабельности прокатных станов за счет использования бандажированных валков. Способ заключается в том, что составной предварительно-напряженный валок, содержащий ось с буртом, бандаж, размещенный на оси с гарантированным радиальным зазором и контактирующий торцевой поверхностью с внутренней торцевой поверхностью бурта оси, средства осевого крепления бандажа, включающие втулку-цапфу с буртом, установленную на ось по скользящей посадке и контактирующую торцевой поверхностью бурта втулки-цапфы с торцевой поверхностью бандажа, гайку, навинченную на резьбовой конец оси и контактирующую торцевой поверхностью с торцевой поверхностью втулки-цапфы.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к ролику для поддержки и транспортировки горячего материала, в частности полученной непрерывной разливкой стальной заготовки на рольганге или в установке непрерывной разливки.

Изобретение относится к способам изготовления бандажированных валков и может быть использовано при производстве бандажированных валков. .

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к валкам рабочих клетей листовых и сортовых станов горячей и холодной прокатки. .

Валок // 2401709

Валок // 2400652
Изобретение относится к валкам, в частности к комбинированным (или составным) валкам. .

Изобретение относится к валку для горячей прокатки. Валок (101) включает бочку, при этом по меньшей мере, часть огибающей поверхности (104) упомянутой бочки изготовлена из быстрорежущей стали, содержащей, мас.%: 1-3 углерода, 3-6 хрома, по меньшей мере один элемент из молибдена до 7 и вольфрама до 15, причем Mo+0,5W=2-10, 3-14 ванадия, 0-10 кобальта, 0-3 ниобия, 0-0,5 азота, 0,2-1 иттрия, остальное - железо и неизбежные примеси. Технический результат заключается в повышении износоустойчивости поверхности валка при повышенной температуре. 16 з.п. ф-лы, 1 табл., 6 ил.

Изобретение относится к составным валкам, используемым при прокатке. Центробежнолитой составной валок содержит внешний слой, полученный из чугуна, содержащего, мас.%: 2,7-3,5 C, 1,5-2,5 Si, 0,4-1,0 Mn, 3,7-5,1 Ni, 0,8-2,2 Cr, 1,5-4,5 Mo, 2,0-4,5 V и 0,5-2,0 Nb, остальное Fe и неизбежные примеси, причем массовое отношение Nb/V составляет 0,18-0,65, а массовое отношение Mo/V составляет 0,7-2,5, при этом структура чугуна включает в расчете на площадь 15-45% фазы цементита и 1-10% фазы графита, и внутренний слой, полученный из ковкого чугуна, металлургически связанного с внешним слоем; при этом подходящая для использования при прокатке область внешнего слоя глубиной, составляющей 10 мм и более, от поверхности не содержит сегрегированных дендритов бейнита и/или мартенсита, имеющих диаметры, составляющие 1,5 мм и более. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 9 табл., 7 ил.

Изобретение относится к способу изготовления композитного валка. Способ включает нанесение рабочего слоя (3) на основной корпус (2) посредством выполнения горячего изостатического прессования порошкового материала. После горячего изостатического прессования основного корпуса (2) композитного валка (1) к основному корпусу (2) посредством сварки крепятся шейки (4). Технический результат заключается в повышении износостойкости валков, а также в обеспечении универсальности валков. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к валкам рабочих клетей станов горячей и холодной прокатки. Валок включает несущую профилированную ось с ограничительным буртом и сопрягаемый с ней по посадке бандаж с внутренней поверхностью ответной формы. Cнижение риска разрушения несущей оси и бандажа в процессе сборки и разборки валка обеспечивается за счет того, что профилированная ось состоит из цилиндрических участков, продольные оси которых смещены относительно друг друга с образованием эксцентриситета, при этом на кромке отстоящего от ограничительного бурта цилиндрического участка несущей оси выполнен скос. Угол скоса и расстояние плоскости смещения цилиндрических участков несущей оси от ограничительного бурта регламентированы математическими выражениями. 1 ил.

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к валкам рабочих клетей станов горячей и холодной прокатки. Валок включает несущую профилированную ось с ограничительным буртом и сопрягаемый с ней по посадке бандаж. Бандаж и охватываемый им участок несущей оси образуют бочку валка. Профилированная ось содержит два цилиндрических участка, продольные оси которых смещены с образованием эксцентриситета. Снижение вероятности поломки несущей оси и бандажа за счет уменьшения концентрации напряжений в месте соединения смежных участков обеспечивается за счет того, что несущая профилированная ось выполнена с расположенным между указанными участками цилиндрическим участком, наклоненным к оси вращения валка под углом α, регламентированным математическим выражением, а бандаж выполнен ответной формы к несущей оси. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх