Прокатный валок клети мелкосортного прокатного стана

СОЮЗ СОВЕТСИИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ СПУБЛИК 7 02 1)4 В ВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ГОСУД А ПО ДЕЛ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(46) 23,11.88. Бюл. Р 43 (71) Новосибирский филиал Специально го производственно-технологического бюро "Оргпримтвердосплав" (72) Ю.Г.Будза, Г.Е.Анисименко и В.А.Братчиков(56) Авторское свидетельство СССР У 1232307, кл. В 21 В 27/02, 1985. (54) ПРОКАТНЫЙ ВАЛОК КЛЕТИ МЕЛКОСОРТНОГО ПРОКАТНОГО СТАНА (57) Изобретение относится к металлургии, а именно к прокатным валкам для горячей прокатки металлов, преимущественно мелкосортных. Цель изобретения - повышение работоспособности за счет стабилизации напряженийрастяжения. Изобретение предусматривает значительное увеличение иэносастойкости рабочего профиля бандажа (более 3 раэ) и надежности .валкапосредством создания оптимальных напряжений сжатия в поверхностном слоерабочего профиля от усилия прокатки.Напряжения сжатия образуются эа счетизменения геометрической формы бандажа. Бандаж 1 с внутренней сторонывыполнен с кольцевой канавкой перечменной высоты, с расположением еемаксимума под калибром бандажа. Данный валок повышает износостойкостьбандажа и надежность валка5 ил.Изобретение относится к прокатному производству, в частности к конструкциям валков мелкосортных прокатных станов.Цель изобретения - повышение рабо 5 тоспособности валка за счет стабили-, зации напряжений растяжения.На фиг. 1 изображен прокатный валок; на фиг. 2 - бандаж под действи ем усилия прокатки; на фиг. 3 - схема действующих нагрузок на бандаж; на фиг. 4 - эпюра напряжений в бандаже в сечении при Ч=О; на фиг. 5 - изображен бандаж с эпюрой напряжений Э от изгибающего момента, действующего в плоскости, перпендикулярной оси, и эпюра напряжений Э от изгибающего момента, действующего в плоскости оси валка. 20Валок, содержит твердосплавный бандаж 1 с калибром на его бочке, ось 2 и элементы 3 крепления бандажа на оси;, В бандаже 1 со стороны посадочного отверстия имеется кольцевая канавка 4 25 переменной высоты. В результате этого выполнения изменяется высота сечения бандажа, причем наибольшая высота сечения бандажа находится со стороны его торцов.Сборка валка осуществляется следующим образом,На ось 2 устанавливается бандаж с калибром и затягивается гайкой 3.При работе прокатного валка усилие прокатки Р действует на профиль валка, и в связи с тем, что реакция с 1 оси на бандаж действует только на поверхностях со стороны торцов банда 40 жа, в бандаже возникает изгибающий момент, действующий в плоскости оси валка, который создает напряжения сжатия в верхнем слое рабочего профиля бандажа, т.е. в момент касания профилем бандажа горячей катанки поверхностный слой рабочего профиля разогревается, в результате чего В нем возникают напряжения растяжения В то же время от усилия прокатки в этом же месте профиля создаются напряжения 50 сжатия, в результате чего напряжения растяжения либо полностью ликвидируются, либо уменьшаются до небольшой величины, тем самым увеличивая износостойкость рабочего профиля бандажа. 55Бандажи находятся под воздействием усилия прокатки Р и реакции оси и. Ьс - максимальное напряжение сжатия, возникающее в центральной части рабочего профиляот изгибающего момента.бр - максимальное напряжение растяжения, возникающее в центральной части кольцевой канавки бандажа.При работе валка от действующего усилия прокатки в бандаже возникает момент в перпендикулярной оси валка плоскости, который создает соответствующие напряжения в бандаже.Эпюра изгибающего момента, возникающего в бандаже, М, Р - усилие прокатки, ц - реакция оси на бандаж, М - момент, возникающий в бандаже от усилия прокатки и реакции оси, бс - максимальное напряжение сжатия, возникающее в верхней части сечения бандажа от изгибающего момента при У=ОВеличина изгибающего момента в сечении бандажа при Ч =О (т,е. в котором в данный момент действует усилие прокатки) более чем в 3 раза больше, чем в,остальных сечениях бандажа. Соответственно, в данном сечении возникает максимальное напряжение (в частности, в верхней части сечения - максимальное напряжение сжатия).Таким образом, согласно схеме действующих на бандаж нагрузок; возникающих при работе валка, в пятне контакта профиля бандажа с горячей катанкой возникает всестороннее сжатие (от изгибающего момента, действующего в плоскости, перпендикулярной оси валка) и контактное сжатие от радиального действия усилия. Напряжение среза, возникающее в сечении бандажа от перерезывающей силы Р, не учитывается ввиду относительно малой величины. На этом же пятне контакта от горячей. катанки происходит резкий его разогрев, что приводит к возникновению всесторонных напряжений растяжения, которые компенсируются напряжениями сжатия, возникающими от действующих нагрузок на бандаж.Предварительные расчеты показывают, что в результате компенсации напряжений растяжения, возникающих в поверхностном слое профиля бандажа, износостойкость валка может увеличиться более чем в 3 раза.Образование кольцевой канавки оказывает небольшое влияние на проч594ние высоты канавки к цейтральцому слою сечения обеспечиват условие равнопрочности опасных точек бандажа. Так, по эпюре Э напряжение равно О для точек, лежащих ца цейт- ральной линии бацдада, и для этих же точек напряжения являются максимальными согласно эпюре цалряжеция Эр, Принимая напряжения р согласно эпюре Эр не выше напряжений Бр согласно эпюре Э, обеспечиваются условие равцопрочцости опасных точек бандажа (здесь рассмотрены опасные точки бандажа, которые подвержены только напряжениям растяжения, посколь ку для твердого сплава предел прочности на сжатие более чем в 3 раза выше предела прочности ца растяжение). Кольцевая канавка в бандаже являетея технологичной и це требует дополнительных затрат на изготовление в связи с тем, что она образуется одновременно с изготовлением заготовки бандажа в процессе прессования.Надежность предлагаемого валка выше, так как сборочных единиц в нем меньше, жесткость опоры бандажа значительно выше, а это обеспечивает стабильность возникающих в бандаже напряжений сжатия,Таким образом, в предлагаемой конструкции прокатного валка значительно повышается износостойкость рабочего профиля бандажа и надежность валка, что приводит к снижению затрат на изготовление валков и повьшецию производительности стана. Прокатный валок клети мелкосортного прокатного стана, содержащий ась,твердосплавный бандаж с калибром и 45элементы его крепления, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения его работоспособности засчет стабилизации напряжений растяжения, на внутренней поверхности бандажа выполнена кольцевая канавка переменной высоты с расположением еемаксимума под калибром бандажа. з 14386ность бандажа. Бацдаж рассчитываетОся на прочность в основном от изгибающего момента, возникающего в плоскости, перпендикулярной оси валка.Прочность бандажа зависит от размеров сечения, в частности от моментасопротивления сечения, который определяется по формулеЬЬ 2Я=- -- 106где Ь - ширица бандажа;Ь - высота бандажа.При образовании кольцевой канавкив бандаже высота остается прежней,меняется только его ширина, размеркоторой влияет только прямо пропорционально на момент сопротивления(согласно Формуле). Изменяя незначительно по сравнению с.шириной канавки высоту бандажа можно изменить момент сопротивления бандажа до прежнего (т.е. без канавки), поскольку изменение высоты в квадратичной зависимости влияет на момент сопротивления. р 5При этом бандажи с кольцевой канавкой и без нее, которые имеют одинаковые моменты сопротивления, имеютодинаковую металлоемкость.В зависимости от усилия прокатки,изменяя размеры кольцевой канавки(ев ширину и высоту), можно создать 1оптимальные напряжения сжатия в поверхностном слое рабочего профилябандажа.Так, увеличение ширины канавки Оведет к увеличению изгибающего момента в сечении бандажа, а увеличениевысоты канавки а ведет к уменьшениюсечения бандажа. Эти оба фактора ве 40дут к увеличению напряжений сжатия Формула изобретенияв поверхностном слое бандажа. И наоборот, для уменьшения напряжений вбандаже необходимо уменьшить ширину8 и высоту а канавки. При этом, сме.щая высоту канавки (за счетширины)ближе к нейтральному слою сечения,можно обеспечить увеличение проч-ности бандажа.Напряжения растяжения бр эпюрыЭ являются дополнительными, появившимися в бандаже за счет образования кольцевой канавки. Однако смеще 14388 б 9аз 6 Производственно-полиграфиЧеское предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,/12 Тирах 467 ВНИИПИ Государстве по делам изобре 113035, Москва, Ж, Подписноемитета СССРоткрьггийя наб., д. 4 ного ко ений и Раушска