Модернизация эджерной клети стана Кварто 2840

Момент прокатки, расчетный

 

Согласно исследований источника [2], за счет неравномерного обжатия полосы при прокатке в вертикальных валках, действующие значения нагрузок составляют 0,85…0,9 от расчетной величины.

 

 

 

 

 

 

 

 

2 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Описание конструкции вертикальной прокатной клети 1000

Вертикальная клеть 1000 производит обжатие боковых сторон слитков, которые раскатываются в полунепрерывном стане 2840. Вертикальная клеть установлена перед четырехвалковой клетью на расстоянии 12031 мм. Очаг деформации образован двумя вертикально установленными валками диаметром 1000 мм.

Техническая характеристика вертикальной клети 1000

1. Диаметр валков                                                                      950...1000 мм

2. Длина бочки валка                                                                            500 мм

3. Ширина  листа                                                                       1000...2800 мм

4. Толщина листа                                                                            40...250 мм

5. Крутящий момент на валке, наибольший                                     300 кНм

6. Давление металла на валок, наибольшее                                           4 МН

7. Главный привод

    скорость  прокатки                                                                    0,35..1,5 м/с

    мощность  электродвигателя                                                        2×640 кВт

8. Нажимное устройство

    скорость  перемещения каретки с валком                                      48 мм/с

    мощность  электродвигателя                                                            160 кВт

9.  Уравновешивающее устройство каретки с валком

    диаметр  плунжера                                                                             180 мм

    давление  рабочей жидкости                                                          10 МПа

    количество  цилиндров на одну каретку                                                  2.

 

В состав вертикальной клети 1000 входят: рабочая клеть, передний и задний рольганг и роликовые проводки. Вертикальная клеть 1000 изображена на рисунке 2.1.

Рабочая клеть содержит станину коробчатого сечения, на которой неподвижно закреплены нажимные и уравновешивающие устройства валковой каретки. В направляющих станины перемещаются две каретки в сборе с рабочими валками.

1 – станина; 2 – рольганг; 3 – проводки роликовые; 4 – нажимное устройство; 5 – каретка  с валком; 6 – гидравлическое уравновешивающее  устройство

Рисунок 2.1 –  Вертикальная клеть 1000

 

Рабочие валки смонтированы в подвижных корпусах – каретках. Рабочий валок имеет цилиндроконическую калибровку, диаметр нижнего цилиндрического основания – 1000 мм. Валок установлен в роликовых подшипниках со сферическими роликами. Валок зафиксирован в верхней подшипниковой опоре, нижний подшипник – плавающий. Крутящий момент передается на валок от червячного редуктора через шлицевое соединение с эвольвентным профилем зубьев 480×10×46 ГОСТ 6033-80.

Главный привод состоит из электродвигателя постоянного тока мощностью 640 кВт, промежуточного вала и червячного редуктора. Так как каретка имеет ход 900 мм, крутящий момент на червяк редуктора передается через подвижное соединение. Крутящий момент от электродвигателя передается на промежуточный вал, имеющий по всей длине шлицы с эвольвентным профилем. По шлицевому валу скользит червяк редуктора привода валка.

Червячный редуктор крепится к нижней части каретки. Червячное колесо редуктора имеет внутренние шлицы, с которыми сопрягается приводная шейка рабочего валка.

Применение червячного редуктора в главном приводе прокатного стана обусловлено расположением валов электродвигателя и прокатного валка. Главный привод с червячным редуктором, размещенном в нижней части каретки, отличается компактностью. Однако, применение червячного редуктора в главном приводе прокатного стана связано со значительными потерями мощности на трение в червячной передаче. Кроме того, рабочие валки стана при выключенном приводе не могут свободно вращаться. Значительное завышение мощности электродвигателя главного привода (N=640 кВт) связано с большими потерями на трение.

Каретка с рабочим валком установлена в направляющих станины. Опорные поверхности каретки облицовываются бронзовыми планками. Перемещение каретки в станине происходит за счет нажимного устройства.

Нажимное устройство вертикальной клети – быстроходного типа. Большая скорость перемещения каретки необходима для быстрой настройки раствора валков между проходами полосы. Нажимное устройство состоит из электродвигателя постоянного тока мощностью 160 кВт, двухступенчатого цилиндрического редуктора и пары винт – гайка с упорной резьбой S 360×12. Нажимной винт вворачивается в бронзовую гайку, упирается в сферический подпятник каретки. Вращение на винт передается от выходного зубчатого колеса редуктора через шлицевое соединение 240×10×22 ГОСТ 6033-80.

Постоянное прижатие подпятника каретки к нажимному винту обеспечивается гидравлическим уравновешивающим устройством, состоящим из двух плунжерных цилиндров.

Перевалка вертикальной клети производится способом смены каретки с валком. Это возможно сделать, предварительно, отсоединив червячный редуктор от основания каретки. Проведение перевалок сопряжено со значительными трудностями – разъем каретки с редуктором расположен на 810 мм ниже уровня роликов. 

Роликовые проводки обеспечивают центрирование раската в вертикальных валках. Входной и выходной рольганги имеют малый шаг роликов.

2.2 Литературный и патентный обзор

При обзоре конструкций прокатных клетей с вертикальными валками, необходимо отметить многообразие конструктивных решений главного привода валков. Это связано со сложностью привода вертикальных валков и требованиями высокой компактности рабочей клети и привода.

Рабочие клети с вертикальными валками входят в состав обжимных станов для слитков (слябингов) и толстолистовых станов горячей прокатки. В сортовых станах используются универсальные прокатные клети, содержащие как вертикальные, так и горизонтальные валки.

Привод рабочих валков может производиться:

1. привод вертикальных валков непосредственно от валов электродвигателей через универсальные шпиндели. Данная конструкция характеризуется наибольшей простотой и надежностью, требует применения тихоходных электродвигателей.
2. привод вертикальных валков через цилиндрические редукторы, размещенные неподвижно в верхней части клети, соединение валов редукторов с валками производится через универсальные шпиндели.
3. привод двух вертикальных валков от общего электродвигателя через горизонтальный вал и конические передачи. Клети данного типа имеют высокую сложность и низкую надежность (по причине ограниченной нагрузочной способности и точности конических передач).
4. привод вертикальных валков через червячные редукторы.

В литературном источнике [4] рассмотрена конструкция рабочей клети с вертикальными валками, установленной в линии слябинга 1100 завода «Запорожсталь» в 1946 году. В клети производится обжатие боковых поверхностей стальных слитков. Раствор валков 600…1800 мм. Рабочая клеть с вертикальными валками слябинга 1100 завода «Запорожсталь» изображена на рисунке 2.2.

Рабочие валки имеют диаметр 630…680 мм, длину 1500 мм, установлены в подшипниках скольжения. Валок подвешен в верхнем подшипнике. Привод рабочих валков содержит электродвигатель, цилиндрические редукторы и конические передачи. Для осуществления привода подвижных вертикальных валков, ведущая коническая шестерня передачи скользит по выходному валу редуктора.

 

 

 

 

 

 Цилиндрические редукторы размещены в станине рабочей клети. Выходной вал цилиндрического редуктора установлен в подшипниках скольжения, имеет среднюю шейку квадратного сечения 430×430 мм.

Рабочие валки с коническими передачами смонтированы в каретках, которые перемещаются от нажимного устройства. Вес каретки в сборе с валком передается на станину через заплечики. Ведущая коническая шестерня посажена на квадратной шейке выходного вала редуктора и скользит по ней при изменении раствора валков.

Перевалка производится за счет выемки валков при снятии крышек подшипниковых узлов каретки.

Каждая каретка перемещается от двух нажимных винтов. Привод нажимных винтов состоит из электродвигателя и цилиндрического редуктора. Уравновешивание каретки производится третьим винтом (средним), имеющим полость, через которую проходит тяга, соединенная с пружиной.

Рассмотренная конструкция рабочей клети с вертикальными валками слябинга 1100 имеет высокую сложность и низкую надежность. В рабочей клети расположены цилиндрические редукторы. Конические передачи имеют низкую точность и высокие требования к регулировке пятна контакта зубьев. При воздействии ударных нагрузок, происходит поломка зубьев конических колес. 

В описании изобретения «Комбинированная прокатная клеть непрерывных сортовых и заготовочных станов» предлагается вращение горизонтальных или вертикальных валков осуществлять от одного электродвигателя через общий стационарный несменяемый привод. Авторское свидетельство №132170 Серебриер В.Л., Сапожников А.Я., Кацнельсон М.П. Луженовский К.Н. [5]. На рисунке 2.3. изображена комбинированная прокатная клеть с заваленными в нее вертикальными и горизонтальными валками.

«В предлагаемой прокатной клети непрерывных сортовых и заготовочных станов осуществлять вращение горизонтальных или вертикальных валков осуществлять от одного электродвигателя через общий стационарный несменяемый привод.

 

1 – кассета с валками; 2, 4 – плитовины; 3 – железобетонное основание;

5 – гидроцилиндр; 6 – устройство для перевалки; 7 – штанга; 8 – механизм подъема; 9 – электродвигатель; 10,12 – комбинированный редуктор; 11,12,14 – шпиндели; 15 – пневмоцилиндр переключесния привода

Рисунок 2.3 – Комбинированная прокатная клеть непрерывных сортовых и заготовочных станов

Сменные унифицированные кассеты 1 состоят из станины, в которой установлены рабочие валки (горизонтальные или вертикальные) с подушками и механизмами установки валков. Кассета с вертикальными валками крепится четырьмя гидравлическими цилиндрами к вертикальным плитовинам 2 на железобетонном основании 3. Кассета с горизонтальными валками крепится на плитовинах 4 при помощи четырех гидроцилиндров 5. По этим плитовинам кассеты передвигаются при перевалке и при переходе на другой калибр валков. Передвижение кассеты по горизонтальным плитовинам осуществляется механизмом для перевалки 6, выполненной в виде штанги 7, приводимую от электродвигателя через червячный редуктор и реечную передачу. Подъем кассеты с вертикальными валками осуществляется с помощью двух винтов механизма подъема 8. Привод рабочих валков осуществляется от одного электродвигателя 9.

Вращение горизонтальным валкам осуществляется через стационарный несменяемый комбинированный редуктор 10 и шпиндели 11. Вращение к вертикальным валкам передается от электродвигателя 9 через комбинированный редуктор 10, наклонный шпиндель 12, стационарный несменяемый комбинированный редуктор 13 и шпиндели 14. Переключение привода вращения вертикальных валков с привода вращения горизонтальных валков и наоборот, осуществляется путем переключения пневмоцилиндром 15 зубчатой муфты, смонтированной в комбинированном редукторе 10. Перевалка осуществляется кассетой, при этом шпиндели 11 и 14 остаются в клети.»

Предмет изобретения: «Комбинированная прокатная клеть непрерывных сортовых и заготовочных станов, отличающаяся тем, что с целью упрощения конструкции, повышения надежности и удобства обслуживания рабочих валков, вращение горизонтальным и вертикальным валкам осуществляется от одного электродвигателя через общий стационарный несменяемый комбинированный редуктор, в котором при переходе на работу с разными валками, производится переключение зубчатой муфтой»

 

 

 

В описании изобретения «Привод вертикальных валков слябинга» предлагается непосредственные привод валков от электродвигателей. Авторское свидетельство №132178 Брехов В.В., Шинкаренко М.И., Витушинский Л.М., Хургин М.С. [6]. На рисунке 2.4. изображен привод вертикальных валков слябинга.

 

1, 2 – электродвигатели; 3 – синхронизирующий  редуктор; 4 – универсальные шпиндели; 5 – рабочие валки

Рисунок 2.4 – Привод вертикальных валков слябинга

 

 «Известны  приводы вертикальных валков  от общего электродвигателя через  промежуточный вал, конический или  коническо – цилиндрический редуктор  и универсальные шпиндели.

К недостаткам конструкции указанных приводов относятся высокий и сложный фундамент, тяжелый и сложный в изготовлении редуктор и значительные потери мощности на трение.

Предлагаемая конструкция привода не имеет указанных недостатков вследствие применения двух вертикальных электродвигателей, установленных на рабочей клети и универсальных шпинделей.

От электродвигателей вертикального исполнения, установленных на корпусе синхронизирующего редуктора 3, через универсальные шпиндели 4 приводятся во вращение вертикальные валки 3.Синхронизация вращения валов электродвигателей осуществляется комбинированно – электрически и с помощью редуктора»

Предмет изобретения: «Привод вертикальных валков слябинга, отличающийся тем, что с целью упрощения конструкции и с целью снижения веса, применены электродвигатели вертикального исполнения и универсальные шпиндели, а синхронизация работы валков осуществляется комбинированно – электрически и с помощью редуктора»