Прокатный валок

,Барг ,Ершо ин, В В.Толма во СССР 1978,СССР 2, 1986, и 54) Н 11 И ВАЛОК тение можеталлургии при ением на не ПРОКА Иэобр н мет быть обра прерыизо испольэоотке меных широретения -ван давлсных о станах. ко ннои адежнос- нцентрачасток нен с а торцодне проповышение эксплуати валка за счет енияодный о ции напряженииПере от бочки к шейке нал второй кольцевой про вая поверхность бочк вып ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ 41 75 498/2 3-0205,01,87(71) Украинский научский институт металлкий металлургическийим. И,В,Андропова(56) Авторское свидетельсУ 815904, кл, В 21 В 27/ОАвторское свидетельствУ 1319954, кл. В 21 В 27/ точки, о а из которых сопряжена собразующ переходного участка и выполнена глубиной 1=(0,03-0,045)й(где й - диаметр шейки), а другая паная ей проточка расположена на расстоянии 1=(0,01-0,025)й и связана сней соотношениями 11/1=1,0-1,5 и Ъ,//Ъ =1,0-1,5, где 1, и Ь., - глубина и ширина парной проточки, Первая проточка на образующей переходного участка выполнена отторцовой поверхности на расстоянии 1, не превышающем 0,01 й, спараметрами, соотнетствуюпгнми перво"проточке на торцовой поверхности,при этом вторая проточка расположенаот первой на расстоянии 1 =(0,0050,015)й и связана с ней соотношени"ями 1 /1 =0,7-1,0 и Ь /Ъ =0,7-1,0,где 1 г и Ъ - глубина и ширина первой проточки на образующей переходиго участка соответстненно; С э и ЪЗглубина и ширина второй проточки наобразующей переходного участка соответственно. Причем основания кажд йиз проточек выполнены с радиусом,равным половине их ширины. 2 ил1 табл.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 1 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. ейки диаметра й соединены с трефами 4, Переходный участок 2 выполнен с двумя проточками первой 5 и второй 6 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 1; ии ширина Ь и Ь, проточек 8 и 9, а также расстояние 3. между ними определяются соотношениями 10 20 30 1=(0,01-0,025)сЗ;=,0-1,5 иЬ-з. =1,0-1,5,Дно 10 каждой из проточек 5, 6,8 и 9 выполнено радиусом г, равным по-,ловине их ширины,Прокатный валок работает следуюшимобразом.После подготовки комплекта валкови чстановки их в клеть шейки валковнаходятся в подшипниках, которые слу-жат им опорой, Посредством муфт трефы валков соединены с приводом двигателя. Валкам сообщают от двигателя 35Проточка на образующей переходного участка 2 выполнена от торцовой поверхности 7 бочки 1,на расстоянии 1, не превышающем 0,01 й. Параметры Ь и 1;., проточки 5 соответствуют па- ,0 раметрам Ь и 1 проточки 8, При этом проточка 6 расположена от проточки 5 на расстоянии .=(О,005-0,015)й, глубина Ь и ширина Ь проточки 6 оп 5ределяются из соотношения 45 вращение и пропускают между ними рас -кат. Деформируя раскат, валки испытывают напряжения кручения и изгиба.При этом максимальные напряжения возникают в местах сопряжения шейки иторцовой поверхности бочки валка, Величина экстремальных напряжений характеризуется коэффициентом концентрации напряжений, зависящим от конструктивного исполнения участка сопряжения шейки и бочки валка.При вращении валков под нагрузкойимеет место циклическая смена напряжений сжатия и напряжений растяжения.Выполненные попарно проточки в заданных пределах их конструктивного исполнения вызывают скачкообразное вколичественном отношении и качественное изменение эпюры напряжений научастке сопряжения шейки и бочки валка, Качественное изменение эпюры напряжений обусловлено ее рассредоточением в направлении парных проточек,которое изменяет величину максимальных напряжений, характеризующуюсякоэффициентом концентрации напряжений,При этом циклические напряжения сжатия и растяжения, имеющие место принагрузке валков стана 2000 НЛМК, вызывают дополнительный эффект сниженияконцентрации напряжений, которые имеет валок при статическом нагружении.Это достигается за счет растяженияэпюры напряжений по окружности валкапри циклическом его нагружении,вследствие чего снижается градиентизменения напряжений растяжения исжатия, В связи с этим свойство долговечности и безотказности валка возрастает в 2,5-3,0 раза,Исследованиями установлено, чтомаксимальный эффект снижения концентрации напряжений достигается привыполнении взаимосвязанных между собой попарно проточек .на образующейпереходного участка и торцовой поверхности бочки, При этом верхний пределглубины Ь первой проточки на торцовойповерхности бочки, равный 0,045 й, исоответствующий ему верхний пределглубины 1 первой проточки на образующей переходного участка, также равный 0,045 й, определены из условияпредотвращения поломок: скалыванияторцовых поверхностей бочки и полногоразрушения валка на переходных участках в плоскости, перпендикулярнойоси бандажа, 11 ижний предел глубиныСогласно данным физического моделирования прокатного валка предлага. -емое изобретение в сравнении с известным обладает следующими преимуществами: позволяет снизить коэффи циент концентрации напряжений и темсамым повысить надежность и долговечность валков; позволяет повысить интенсивность прокатки за счет увеличения обжатия в клетях вследствие 3 147указанных проточек, равный 0,03 6,выявлен из условия достижения заданного эффекта снижения концентрациинапряжений.При этом глубины указанных проточек взаимосвязаны с их ширинами, прикоторых эффект достигается для минимальной глубины при выполнении про-точек шириной, соответствующей ихнижнему пределу 0,02 й. Соответст,венно увеличение глубины проточкидля сохранения эффекта вызывает необходимость пропорционального возрастания и ширины проточки до верхнегопредела 0,03 й, Выход за верхний предел 0,03 каширины проточки приводит кснижению достигаемого эффекта и придвукратной величине верхнего пределапрактически не оказывает влияния наснижение концентрации напряжений,Расстояния 1 и 1 между проточками определены из условия дополнительного влияния парных проточек наснижение концентрации напряжений,Приэтом верхние пределы 0,025 й и0,015 й ограничены прогрессирующимснижением влияния парных проточек наизменение концентрации напряжений,Верхний предел 1 между первымипроточками на торцовой поверхностии переходном участке также ограниченсовместным влиянием указанных проточек на снижение концентрации напряжений, превышение которого приводит кисчезновению эффекта,Нижние пределы 0,01 6 для 1 и0,005 й для 1 ограничены прочностными характеристиками перемычки шириной 1 и 1 между проточками в результате воздействия на него скалывающихнапряжений, образующихся от изгибапрокатного валка, а также из условияПредотвращения разрушения выступов сшириной 1 и 1 при хранении, транспортировании и подготовке валков кэксплуатации. В то же время нижнийпредел для 1 не ограничен,Из изложенного следует, что оптимальными параметрами для ширины иглубины первых проточек являются ихзначения, соответствующие среднимзначениям.В то время как для расстояний 1,1, и 1 т оптимальными параметрами являются их нижние пределы.Аналогично параметрам первых проточек установлены и взаимосвязи ширины ( Ь Ь ) и глубины ( 1) соот 9/ 74ношения параметров вторых проточекна торцовой поверхности и переходномучастке. При этом оптимальными ихзначениями являются их верхние пре 5делы, оказывающие максимальное влияние на общее снижение концентрация напряжений во взаимосвязи с параметрами первых проточек. Выход за верхниеих пределы ограничен конструктивнымипараметрами собстгенно самого валка,а выход за нижний предел приводит кпоявлению концентраторов напряжен 1 п 1,приводящих к разрушению валков в мес 15 тах расположения этих проточек.В качестве примера приведем средние значения параметров заявляемогопрокатного валка широкополосного стана 2000 НЛМК. Для диаметра шейки равного 6=515 мм имеем следующие значения параметров, мм: Ь=12,87; С=19,3;г=6,4; 1=9,0 Ь,=16,08; Ь,=24,1; г,=25 гз=5,45,Расчетом по известной методике ив результате физического моделирования установлено, что коэффициент концентрации напряжений в местах сопря 3 О ж ния бочки с шейкой для высокотвер -дого чугуна ЛПХНд 78-82 в известныхвалках составляет 197, а для валкапредлагаемой конструкции 1,23, т,е,в 1,6 раза меньше. Это свидетельствует о том, что надежность прокатно 35го валка при заданных в настоящеевремя режимах нагружения стана 2000НЛМК в 1,6 раза вьппе или, исходя изпрочностных свойств валков, возможно40 ужесточение режимов их нагружения нату же величину,В таблице приведены данные эксплуатационной надежности прокатноговалка на основании физического моде 45 лирования при различных параметрах.В предлагаемом диапазоне эксплу-,атационная надежность валков используется полностью, т,е, на 1003,КоэфФициент снижения эксплуатационной.надежн,Параметры Ширина проточки (Ь) о,о 1 а 1,0 0,02 а0,025 ао,оз а0,04 а 1,0 1,0 1,89 0,03 ао,о 37 а0,045 а0,055 а 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 повышение производительности стана и труда. Формула и з о б р е т е н и я 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 щ и й с я тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежнос :ти валка за счет снижения концентраций напряжений, на переходном участке.выполнена вторая кольцевая проточка а на торцовой поверхности бочки -Э25 две проточки, одна из которых сопря.жена с образующей переходного участка и имеет глубину =(0,03-0,045)а ( а - диаметр шейки), парная ей проточка расположена от первой на расстоянии (0,01-0,025)а и связана с ней соотношениями-1 =,0-1,5 и в - =1,0-1,5,Первая кольцевая проточка на торцовой поверхности бочки Глубина проточки (1): 0,02 а35 1,0 О,О 1 а0,017 а 1,0 1,0 1,01 2,36 50 1,83 1,01 1,0 Ь 1,25 Ъ 1 5 Ь 1,00 1,00 проточка на образующей переходного участка расположена от торцовой поверхности бочки на расстоянии, не превышающем 0,01 а, с параметрами, соответствующими первой проточке на торцовой поверхности, при этом вторая проточка расположена от первой на расстоянии (0,005-0,015)а и связана с ней соотношениями.С ЬЗ:0,7-1,0 и -З. =0,7-1,0,с,Ь 1 где 1,Ъ - глубина и ширина первойпроточки на образующей, переходного участка соответственно;и Ь - глубина и ширина второйпроточки на образующейпереходного участка соответственно,причем основания каждой из проточеквыполнены с радиусом, равным половине их ширины,Расстояние 1 между первой и второй проточками на торцовой поверхности бочки:0,001 а О,О 25 а0,035 аВторая кольцевая проточка на торцовой поверхности . бочки Ширина проточки Ь)7 417947Продолжение таблицы 8Продолжение таблицы о,о 45 а О,О 55 а 1,66 Ь 1,66 Глубина проточки (С ). 0,9 С Расстояние 1 между первой и второй проточками на образующей переходного участка0,004 а 1,87 1,0 1,0 1,0 1,0 10 2,99 1,0 Расстояние 1 от торцовой поверхности до первой проточки на образующей переходного участкаО,О 1 а 1,02 2,64 Вторая кольцевая проточка на образующейпереходного участка 1,0 1,96 0,02 а Ширина проточки (Ь ): 0,6 Ь Первая кольцевая проточка на образующейпереходного участка 2,08 1,01 Ширина проточки (д): 0,01 а 1,0 1,26 1,0 1,0 1,0 1,0 Глубина проточки (С ) 0,6 1,98 1,97 1,0 Глубина проточки (С); 0,02 а 1,23 1,0 1,0 О,О 3 а0,0375 а 1,0 1,0 3,06 1,0 С 1,25 1,5 С 1,6 С 0020 а 0,025 а 0,030 а0,040 а Ограничен конструкцией валка 0,005 а 0,010 а 0,015 а 0,016 а 07 Ь, 10 Ь 1,1 Ь,О,7 0,85 С 1,0 Ст 11 С 1 Ограничен конструкцией валка1479 А 7 ста тель В,Васильев1,Ходанич едактор Б.Бугренко члипен ехр оррект Заказ ч 096/8 дписн гиражИИПИ Гос комитета ССи откры 1 ип кая наб, д рстенного зобретений Ж, Рауш по делам3035, Москва 7,г63., ф. Р производственно-полиграФическое предриятие Ужгород. ул. Проектная, Ь