Оборудование прокатных цехов

Лекция 2 Оборудование прокатных цехов Все оборудование прокатных цехов делят на две группы: основное оборудование и вспомогательное. Оборудование, предназначенное для выполнения основной технологической операции – пластической деформации металла, называется основным. Линия, по которой располагается основное оборудование, называется главной линией прокатного стана. Оборудование, предназначенное для выполнения всех остальных технологических операций, называют вспомогательным оборудованием. К вспомогательным технологическим операциям относят нагрев металла в нагревательных печах и колодцах; охлаждение проката на холодильниках различной конструкции; порезку металла на ножницах и пилах; правку проката в правильных машинах; рольганги для транспортировки полосы; манипуляторы для перемещения полосы вдоль валков; кантователи для поворота полосы вокруг продольной оси (кантовки) и др. Прокатный стан – это комплекс основного и вспомогательного оборудования для деформации металла во вращающихся валках. 1 Элементы основного оборудования прокатных станов Главная линия прокатного стана На главной линии прокатного стана располагается основное оборудование: рабочая клеть; передаточные механизмы, служащие для передачи вращения валкам от двигателя; двигатель (рисунок 2). 1 Рисунок 2 – Схема главной линии четырехвалковой рабочей клети: 1 – рабочая клеть; 2 – универсальные шпиндели; 3 – электродвигатель (главный привод); 4 – шестеренная клеть; 5 – редуктор; 6 – моторная муфта; 7 – коренная муфта; 8 – пружинное уравновешивающее устройство шпинделей; 9 – опорные неприводные валки; 10 – рабочие приводные валки; 11 – станина; 12 – плитовина; 13 – анкерный болт Рабочая клеть (1) – предназначена для пластической деформации металла между вращающимися валками. Соединительные шпиндели (2) – предназначены для передачи вращения рабочим валкам от шестеренной клети. Шестеренная клеть (4) – предназначена для разделения крутящего момента между валками от одного двигателя. Коренная муфта (7) – передает вращение валу ведущей шестерни шестеренной клети от вала редуктора. Редуктор (5) – предназначен для изменения крутящего момента и числа оборотов двигателя при передаче вращения от двигателя к рабочим валкам. Моторная муфта (6) соединяет вал двигателя с ведущим валком редуктора. Электродвигатель (3) создает, необходимый для пластической деформации металла крутящий момент и мощность. Рабочая клеть Рабочая клеть прокатного стана является основным узлом, в котором производится прокатка металла. Рабочая клеть состоит из следующих элементов: двух станин (рисунок 3) (за исключением многовалковых и специальных клетей), скрепленных между собой и установленных на фундаментных плитах; валков с подушками и подшипниками; установочных механизмов для регулировки положения валков; валковой арматуры и др. 2 Рисунок 3 – Станины рабочей клети: а – закрытые; б – открытые; 1 – вертикальная стойка; 2 – верхняя поперечина; 3 – крышка; 4 – болты; 5 – горизонтальные лапы; 6 – нижняя поперечина Прокатные валки Прокатный валок состоит из следующих основных элементов (рисунок 4): бочки (1), представляющей собой среднюю часть валка, по которой происходит соприкосновение валка с прокатываемым металлом; двух шеек (2), расположенных по обе стороны бочки, которыми валок устанавливается в подшипниковых узлах; трефов или лопастей (3), расположенных на обоих концах валков и служащих для соединения валка с муфтой и шпинделем с целью приведения валка во вращение. Основными эклсплуатационными свойствами прокатных валков являются износостойкость и прочность. Рисунок 4 – Листовые валки: 1 – бочка валка; 2 – шейка; 3 – треф или лопасть Рисунок 5 – Сортовые валки: 1 – бочка валка; 2 – шейка; 3 – треф Валки блюмингов, слябингов, обжимных клетей сортовых станов и станов холодной прокатки изготавливают из литой или кованой стали марки 45, 55Х, 60ХН, 90ХФ и др. Чугунные валки, в том числе легированные хромом и никелем, а также с отбеленным (закаленным) поверхностным слоем, применяют для сортовых и листовых станов горячей прокатки, когда требуется высокая износостойкость. 3 Подшипники прокатных валков Валки прокатных станов своими шейками опираются на подшипники. Подушки валков с подшипниками устанавливаются в окнах станин. Подшипники являются ответственной деталью в рабочей клети стана, они испытывают нагрузки в несколько раз превышающие допускаемую в подшипниках других машин, от их стойкости зависит точность прокатного профиля, производительность стана, себестоимость продукции. Подшипники прокатных станов можно разделить на две группы: подшипники скольжения и качения. На современных станах устанавливают роликовые подшипники качения или подшипники жидкостного трения. Роликовые многорядные подшипники просты в эксплуатации, не требуют герметизации и хорошо самоустанавливаются, имеют продолжительный срок службы. Коэффициент трения в роликовых подшипниках мал и достигает 0,0010,005. Подшипники жидкостного трения (ГОСТ 7999-70) в зависимости от расположения оси вращения валка бывают двух типов: горизонтальные и вертикальные (Рисунок 5). Рисунок 5 – Подшипники жидкостного трения диаметром 450-1800 мм: 1 - втулка-цапфа; 2 - втулка-вкладыш; 3 - упорный узел; 4 - прокатный валок Подшипники жидкостного трения состоят из конической втулки (1), плотно закрепленной на шейке валка, и вкладыша (2) с тонким слоем баббитовой заливки, которая тщательно обрабатывается. В зазор между втулкой и вкладышем под давлением попадает жидкая очищенная смазка. Принцип работы этих подшипников заключается в том, что между шейкой вала и подшипником всегда сохраняется масляная пленка, благодаря чему шейка валка как бы плавает в подшипнике. Подшипники жидкостного трения обеспечивают точную настройку стана, имеют низкий коэффициент трения (0,001-0,008) и практически не изнашиваются. На станах старой конструкции использовались подшипники скольжения (бронзовые, латунные) и текстолитовые. Текстолитовые подшипники и сейчас используются на обжимных станах, они экономичны, смазываются и охлаждаются водой, имеют низкий коэффициент трения (0,003-0,006), однако быстро изнашиваются, что отрицательно влияет на точность проката. 4 Механизмы и устройства для установки валков Для того, чтобы обеспечить необходимое обжатие в каждом проходе, необходимо устанавливать соответствующее расстояние (раствор) между валками. Раствор – расстояние между валками, обеспечивающее необходимое обжатие заготовки в каждом проходе. На прокатных станах, где производится по несколько проходов в одной клети, это расстояние необходимо изменять от прохода к проходу. На станах, где в каждой клети осуществляется только один проход (многоклетьевые непрерывные и полунепрерывные станы и др.) в процессе прокатки нужно изменять настройку стана в связи с износом валков. В двухвалковых клетях расстояние между валками изменяется либо перемещением верхнего валка, либо перемещением двух валков – нижнего и верхнего; в трехвалковых клетях (клети трио) – перемещением верхнего и нижнего валков; в четырехвалковых клетях (клети кварто) – перемещением верхнего валка. Все виды механизмов для установки валков можно разделить на следующие группы: 1. Нажимные устройства. 2. Уравновешивающие устройства для верхних валков. 3. Устройства для осевой установки валков. На рисунке 6 приведена рабочая клеть непрерывного заготовочного стана. Рис. 24. Рабочая клеть с горизонтальными валками непрерывного заготовочного стана 850/700/500: 1 – станина; 2 – узел подвески подушки верхнего валка к тягам пружинного уравновешивающего устройства; 3 – подушка верхнего валка; 4 – планки для осевой регулировки валков; 5 – подушка нижнего валка; 6 – плитовина; 7 – привод нажимного механизма верхнего валка; 8 – нажимной винт; 9 – гайка нажимного винта; 10 – четырехрядный конический роликовый подшипник; 11 – привод нажимного механизма нижнего валка; 12 – нижний валок; 13 – верхний валок; 14 – пружинное устройство уравновешивающее; 15 – траверса 5 Вертикальную регулировку положения верхнего и нижнего валков рабочей клети (Рисунок 6) осуществляют с помощью нажимных механизмов. Нажимной механизм состоит из гайки 9, закрепленной в станине клети 1, и нажимного винта 8, упирающегося в подушку 3 верхнего валка 13. Нажимной механизм приводится от электродвигателя, установленного на станине, через червячный редуктор. В осевом направлении положение валков регулируют с помощью планок 4 с болтовыми соединениями или специальных рычажных приспособлений. Постоянное прижатие подушек верхнего валка к нажимному винту обеспечивается уравновешивающими устройствами, простейшие из которых осуществляют уравновешивание с помощью пружин и тяг, проходящих через отверстие в станинах. Валки большого диаметра, а также шпиндели уравновешивают грузовыми и гидравлическими устройствами. Соединительные шпиндели Соединительные шпиндели служат для передачи вращения валкам от шестеренной клети, а также вращение от валков одной клети к валкам другой при линейном расположении клетей. На современных прокатных станах применяют универсальные шпиндели, устроенные по принципу шарнира Гука, и позволяют передавать вращения валкам при значительном отклонении осей шестеренных и прокатных валков, получающемся при подъеме верхнего валка (Рисунок 7). Рисунок 7 – Схема расположения универсальных шпинделей Универсальные шпиндели работают плавно, без ударов. Шарнир шпинделя состоит из головки шпинделя 1, лопасти 2 на конце рабочего или шестеренного валка, бронзовых вкладышей 3 и сухаря, соединяющего их. Один из шарниров шпинделя закреплен на конце ведущего вала шестеренной клети, а другой – со стороны валка и может перемещаться в осевом направлении при перемещении верхнего валка вниз или вверх. Длина шпинделя L определяется из допустимого угла наклона  и необходимого максимального расстояния между осью валка и осью ведущего вала L =h/tg. 6 7