Прокатный валок клети мелкосортного прокатного стана

 

Изобретение относится к металлургии , а именно к прокатным валкам для горячей прокатки металлов, преимущественно мелкосортных. Цель изобретения - повышение работоспособности за счет стабилизации напряжений растяжения. Изобретение предусматривает значительное увеличение износостойкости рабочего профиля бандажа (более 3 раз) и надежности .валка посредством создания оптимальных напряжений сжатия в поверхностном слое рабочего профиля от усилия прокатки. Напряжения сжатия образуются за счет изменения геометрической формы бандажа . Бандаж 1 с внутренней стороны выполнен с кольцевой канавкой переп менной высоты, с расположением ее максимума под калибром бандажа. Данный валок повышает износостойкость бандажа и надежность валка. 5 ил. (Л 00 00 00 Од со

. СОЮЗ СОВЕТСИИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 В 21 В 27 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4215655/23-02 (22) 17.02,87 (46) 23.11.88. Бюл. Р 43 (71) Новосибирский филиал Специального производственно-технологического бюро "Оргпримтвердосплав" (72) Ю.Г.Будза, Г.Е.Анисименко и В.А.Братчиков (53) 64.771.06(088.8) (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 изоб„„SU„„1438869 А1 ретения — повышение работоспособности за счет стабилизации напряжений растяжения. Изобретение предусмат» ривает значительное увеличение иэносастойкости рабочего профиля бандажа (более 3 раэ) и надежности .валка посредством создания оптимальных напряжений сжатия в поверхностном слое рабочего профиля от усилия прокатки.

Напряжения сжатия образуются эа счет изменения геометрической формы бандажа. Бандаж 1 с внутренней стороны выполнен с кольцевой канавкой переч менной высоты, с расположением ее максимума под калибром бандажа. Данный валок повышает износостойкость g бандажа и надежность валка ° 5 ил.

14388б9

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к конструкциям валков мелкосортных прокатных станов.

Цель изобретения — повышение рабо5 тоспособности валка за счет стабили-, зации напряжений растяжения.

На фиг. 1 изображен прокатный валок; на фиг. 2 — бандаж под действи- 10 ем усилия прокатки; на фиг. 3 — схема действующих нагрузок на бандаж; на фиг. 4 — эпюра напряжений в бандаже в сечении при =0; 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.

Валок, 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 P действует на профиль валка, и в связи с тем, что реакция

q 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. 55

Бандажи находятся под воздействием усилия прокатки P и реакции оси и.

6e — максимальное напряжение сжатия, возникающее в центральной части рабочего профиля от изгибающего момента. бр — максимальное напряжение рас тяжения, 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(Ч ), P — усилие прокатки, q — 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

9=0

Величина изгибающего момента в сечении бандажа. при ч" =0 (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, I 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 проч59

4 ние высоты канавки к нейтральному слою сечения обеспечивл .т условие равнопрочности опасных точек бандажа. Так, по эпюре Э1 напряжение равно О для точек, лежащих на нейтральной линии бандада, и для этих же точек напряжения являются максимальными согласно эпюре нллряжения Эр.

Принимая напряжения Gp согласно эпюре Эр не выше напряжений ир согласно эпюре Э, обеспечивлются условие равнопрочности оглсных 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 на растяжение).

Кольцевая канавка в бандаже являетея технологичной и не требует дополнительных затрат на изготовление в связи с тем, что она образуется одновременно с изготовлением злготовки 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 повьш ению производительности стана.

Прокатный валок клети мелкосортного прокатного стана, содержащий ась, твердосплавный бандаж с калибром и

45 элементы его крепления, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения его работоспособности за счет стабилизации напряжений растяжения, на внутренней поверхности бандажа выполнена кольцевая канавка переменной высоты с расположением ее максимума под калибром бандажа. з 14386 ность бандажа. Бандаж рассчитываетО ся на прочность в основном от изгибающего момента, возникающего в плоскости, перпендикулярной оси валка.

Прочность бандажа зависит от размеров сечения, в частности от момента сопротивления сечения, который определяется по формуле

bh2

W--- —— 10

6 где b — ширина бандажа; высота бандажа.

При образовании кольцевой канавки в бандаже высота остается прежней, меняется только его ширина, размер которой 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. р5

При этом бандажи с кольцевой канавкой и без нее, которые имеют одинаковые моменты сопротивления, имеют одинаковую металлоемкость.

В зависимости от усилия прокатки, З0 изменяя размеры кольцевой канавки (ee ширину и высоту), можно создать 1 оптимальные напряжения сжатия в поверхностном слое рабочего профиля бандажа.

Так, увеличение ширины канавки 8

- ведет к увеличению изгибающего момента в сечении бандажа, а увеличение высоты канавки а ведет к уменьшению сечения бандажа. Эти оба фактора ве40 дут .к увеличению напряжений сжатия Формула и з о б р е т е н и я в поверхностном слое бандажа. И наоборот, для уменьшения напряжений в бандаже необходимо уменьшить ширину

8 и высоту а канавки. При этом, сме1 .щая высоту канавки (за счет ширины) ближе к нейтральному слою сечения, можно обеспечить увеличение проч- ности бандажа.

Напряжения растяжения бр эпюры

Э являются дополнительными, появившимися в бандаже за счет образования кольцевой канавки. Однако смеще14388б9

1438869

Составитель В.Васильева

Редактор В.Петраш Техред А.Кравчук Корректор М.Максимишинец

Тирах 467 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьггий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5. Заказ 6006/12

««»

Производственно-полиграфиЧеское предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4