Двухкалибровая вертикальная клеть

 

Использование: в прокатном производстве для изготовления мелко- и среднесортных профилей. Сущность изобретения: вертикальная клеть содержит комбинированный редуктор, имеющий Г-образный корпус с двумя взаимно перпендикулярными опорными плоскостями, на которые установлен корпус рабочей кассеты с бандажированными консольными валками. Выходные валы редуктора выполнены в виде толстостенных труб с внешними и внутренними зубчатыми венцами. Крутящий момент рабочим бандажом передается за счет выполнения радиальных впадин на торцах бандажей и соответствующих выступов на прижимах, жестко связанных с валками. 3 з. п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к черной и цветной металлургии, а именно к станам для прокатки мелко- и среднесортных профилей, и может быть использовано для производства малотоннажных партий спецпрофилей в условиях металлургических и машиностроительных предприятий.

Известна двухкалибровая комбинированная клеть, содержащая станину с опорными плоскостями для горизонтального и вертикального положений рабочей клети и пару двухопорных валков, особенностью которой является наличие упоров для фиксации клети в вертикальном и горизонтальном положениях, что позволяет упростить конструкцию калиброванной клети за счет устранения громоздкого механизма перемещения клети для перехода с одного калибра на другой [1] Недостатки данного устройства: сохранены верхний и боковые приводы рабочих валков; используется шпиндельное соединение валков с редукторами, что увеличивает габариты и массу комбинированной клети; при переходе с одного калибра на другой выполняется трудоемкая и продолжительная операция по кантовке двухопорной валковой кассеты с горизонтального положения в вертикальное (или наоборот), а также необходимость перестановки кассет на другие клети.

Известна вертикальная клеть с консольными валками, состоящая из двух станин, соединенных поперечинами, в направляющих станин перемещаются две каретки с вертикальными одноопорными валами, на верхних концах которых закреплены рабочие бандажи. Передача вращения от проводного вала к вертикальному валку осуществляется парой конических шестерен, одна из которых посажена по скользящей посадке на горизонтальный приводной квадратный вал, а другая жестко установлена на вертикальный вал, на верхнем конце которого закреплен бандаж. Расстояние между вертикальными валами изменяется симметрично относительно оси прокатки с помощью приводного нажимного устройства [2] Недостатки данной клети: сложность конструкции нажимного устройства и привода вертикальных валов; недостаточная жесткость подвижных кареток из-за наличия люфтов в направляющих станин; наличие двух пар конических зубчатых передач, перемещающихся вдоль приводного квадратного вала, ослабляют жесткость подвижных кареток; расположение нажимного устройства с двух сторон клети значительно удлиняет габарит клети.

Известна вертикальная клеть с консольными валками, у которой один валок с приводом смонтирован в подвижной раме, а другой в кассете, перемещающейся в окне рамы, нажимное устройство расположено с нерабочей стороны. Радиальная установка валков производится при помощи нажимного устройства и устройства для перемещения рамы. В вертикальной плоскости валки не перемещаются. Рабочие валки выполнены в виде дисков, консольно закрепленных на выходных валах редукторов. Привод каждого валка осуществим от индивидуального электродвигателя вертикального исполнения, через редуктор, что позволяет исключить из конструкции универсальные шпиндели и уменьшить габариты клети по высоте. Перевалка производится при помощи специального устройства [3]
Недостатки данной вертикальной клети:
отсутствие осевой регулировки валков;
недостаточная жесткость из-за подвижной рамы и подвижной кассеты;
наличие индивидуального привода на каждый валок;
сложность замены валков.

Наиболее близким по существу к предлагаемому техническому решению является устройство известной прокатной клети чистового восьмиклетевого блока проволочного стана. Каждая рабочая клеть блока состоит из валковой (рабочей) и редукторной кассеты, которые крепятся в общем корпусе. В корпусе валковой кассеты на подвижной посадке установлены две эксцентриковые втулки, имеющие зубья червячного колеса, взаимодействующие с червяками вала. В отверстиях эксцентриковых втулок установлены приводные валы, на конических концах которых закрепляются бандажи (шайбы) с калибрами, а на других концах установлены приводные шестерни. Радиальная регулировка бандажей осуществляется поворотом эксцентриковых втулок с помощью вала с червяками. Редукторная кассета состоит из двух валов с внутренним зубчатым венцом на концах, связанных между собой цилиндрической зубчатой передачей, конической передачи, приводного вала и корпуса. Валы с внутренними зубчатыми венцами взаимодействуют с приводными шестернями валковой кассеты, что позволяет передавать крутящий момент от привода блока рабочим бандажам клети без использования шпинделей [4]
Недостатки данного устройства:
диаметр конических консолей приводных валов значительно меньше диаметра эксцентриковых втулок, что не позволяет производить большие обжатия из-за увеличения прогиба консолей, на которых закреплены бандажи с калибрами;
наличие общего корпуса блока клетей с цилиндрическими расточками для установки цилиндрических корпусов рабочей и редукторной кассет и их крепление с помощью фланцев, что вызывает серьезные сложности в достижении допускаемых люфтов и несоосности цилиндрических расточек и корпусов кассет при их изготовлении;
консольное расположение цилиндрических корпусов рабочей и редукторной кассет в расточках общего корпуса (блока клетей) относительно фланцев приводит к увеличению вибрации зубчатого соединения рабочих валков с валами редуктора, что ускоряет износ зубьев приводных шестерен и зубчатых венцов с внутренним зацеплением;
отсутствие осевой регулировки рабочих бандажей не позволяет производить замену бандажей непосредственно в клеть блока, что увеличивает продолжительность перевалки клети в связи с тем, что кассета с выработанными калибрами вынимается из блока, а на ее место устанавливается предварительно собранная в мастерской другая кассета;
в условиях малоклетевых сортовых станов с годовым объемом производства 5-10 тыс. т использование подшипников жидкостного трения (ПЖТ) экономически целесообразно из-за необходимости строительства мастерской по сборке клетей на ПЖТ и системы маслообеспечения ПЖТ (маслоподвал, емкости, отстойники, фильтры, насосы и другое оборудование), а также увеличения обслуживающего персонала для сборки ПЖТ и эксплуатации маслосистемы.

Цель изобретения упрощение конструкции устройства за счет выполнения комбинированного редуктора с корпусом, позволяющим устанавливать и крепить непосредственно на нем валковую кассету; уменьшение габаритов устройства по высоте и увеличение надежности работы механизма бесшпиндельного соединения валков за счет применения в комбинированном редукторе полых выходных валов без консольно-выступающих концов; снижение капитальных затрат и эксплуатационных расходов за счет использования в качестве валковых опор двухрядных конических радиально-упорных подшипников; расширение технологических возможностей стана путем установки вертикальной клети на место любой горизонтальной клети и наоборот.

Поставленная цель достигается тем, что редуктор клети имеет Г-образный корпус с двумя взаимно перпендикулярными опорными плоскостями, на которые установлен корпус рабочей кассеты с бандажированными консольными валками. Выходные валы редуктора выполнен в виде толстостенных труб с внешними и внутренними зубчатыми венцами. На консольно выступающих участках эксцентриковых втулок выполнены цапфы, на которых установлены на подшипниках ведомые барабаны, жестко связанные с приводными валами. На торцах бандажей выполнены радиальные пазы, взаимодействующие с соответствующими радиальными выступами прижимов, которые жестко связаны с ведомыми барабанами. Установленные в корпусе валковой кассеты эксцентриковые втулки зафиксированы в осевом направлении кольцевыми выступами и крышками. Внутреннее кольцо подшипника ведомого барабана фиксируется на цапфе эксцентриковой втулки с помощью болтов и втулки, а наружное кольцо подшипника зафиксировано в барабане упорным кольцом и гайкой. Верхний и нижний калибры равноудалены от торцов рабочего бандажа, при этом один из них расположен на оси прокатки стана.

На фиг. 1 показана установка валковой кассеты на редукторе, разрез по оси редуктора; на фиг. 2 валковая кассета в сборе, вид сбоку; на фиг. 3 то же, вид сверху; на фиг. 4 главная линия горизонтальной клети; на фиг. 5 то же, вертикальной клети.

Вертикальная клеть содержит комбинированный редуктор с Г-образным корпусом 1, на котором выполнены горизонтальная и вертикальная опорные плоскости для установки корпуса 2 валковой кассеты с консольными валками 3. В корпусе 1 редуктора установлены коническая передача 4 с входным горизонтальным валом 5, два выходных полых вертикальных вала 6 с внутренними зубчатыми венцами. Вертикальные полые валы 6 редуктора связаны с конической передачей 4 цилиндрическими зубчатыми колесами 7. Каждый вал редуктора установлен на двух подшипниковых опорах.

В корпусе 2 валковой кассеты установлены по подвижной посадке две эксцентриковые втулки 8, на которых нарезаны зубчатые венцы червячного колеса, взаимодействующие с червяком 9 вала 10, установленного в сквозном отверстии 11, выполненным по касательной к обоим эксцентриковым втулкам 8. На консольно выступающем из корпуса участке втулки 8 соосно эксцентрично выполненному отверстию выполнена цапфа 12, на которую монтируется подшипник 13 и ведомый барабан 14. Положение эксцентриковой втулки 8 в корпусе 2 фиксируется кольцевым выступом 15 и крышкой 16. Ведомый барабан 14 имеет днище, жестко связанное с валом 17, а в нижней части кольцевой выступ, на который устанавливается рабочий бандаж (шайба) 3. На верхнем и нижнем торцах бандажа 3 сделаны радиальные пазы 18, взаимодействующие с соответствующими радиальными выступами 19 прижима 20, устанавливаемого сверху и плотно закрепляемого болтами 21 к ведомому барабану 14. На нижнем конце вала 17 закреплена шестерня 22. При установке рабочей кассеты на редуктор вращения ведомого барабана 14 осуществляется посредством вала 17 и шестерни 22, взаимодействующей с внутpенним зубчатым венцом выходного полого вертикального вала 6 редуктора. Вращение бандажу 3, который посажен на кольцевой выступ барабана 14 и плотно прижат прижимом 20, передается радиальными выступами 19 прижима, который кинематически жестко связан болтами 21 с днищем ведомого барабана 14. Внутреннее кольцо подшипника 13 на цапфе 12 фиксируется втулкой 23 с помощью болтов, втулка 23 выполняет также функцию подшипника скольжения вала 17. Наружное кольцо подшипника 13 закрепляется в барабане 14 с помощью кольца 24 и гайки 25. Выполненное крепление подшипника 13 в целом предотвращает перемещение ведомого барабана 14 вдоль цапфы 12.

Установленная на редукторе рабочая кассета с вертикальными консольными валками может быть установлена на место любой рабочей горизонтальной клети стана. Для этого горизонтальная отсоединяется от шпинделей и снижается со стана. Затем отсоединяется от шестеренной клети верхний шпиндель и на место горизонтальной клети устанавливается предварительно собранная на стенде вертикальная клеть. Входной горизонтальный вал 5 комбинированного редуктора соединяется посредством нижнего шпинделя с шестеренной клетью горизонтальной клети.

Двухкалибровая вертикальная клеть с консольными бандажированными валками работает следующим образом. При выработке калибра или при необходимости перевалки стана на другой профиль стан останавливается и производится переход на новый калибр или замена рабочих бандажей вертикальной клети в следующей последовательности. На ведомых барабанах 14 валковой кассеты выкручиваются болты 21, снимаются с барабанов 14 прижимы 20 и бандажи 3 с одним выработанным калибром. Снятые с барабанов бандажи переворачиваются на 180^о и снова ставятся на барабаны, затем на барабаны устанавливаются прижимы 20 таким образом, чтобы радиальные выступы 19 прижима вошли в соответствующие пазы 18 бандажа. После чего прижимы 20 плотно закрепляются на барабанах 14 с помощью болтов 21 и вертикальная клеть готова к работе. В случае необходимости осевая регулировка рабочих бандажей осуществляется при помощи прокладок, устанавливаемых между бандажом и кольцевым выступом ведомого барабана.

Основные преимущества предложенного технического решения в сравнении с прототипом;
значительно повышается жесткость консолей, на которых установлены рабочие бандажи, за счет увеличения диаметра их сечения, что позволяет производить большие обжатия при прокатке;
применение выходных полых вертикальных валов с зубчатым отверстием уменьшает высоту редуктора, а также позволяет располагать шестерню 22 приводного вала 17 рабочей кассеты внутри полого выходного вала редуктора между подшипниковыми опорами полого вала, что существенно уменьшает вибрацию зубчатого соединения и устраняет весьма серьезные недостатки, связанные с передачей крутящего момента консольно соединенными валами;
выполнение комбинированного редуктора с Г-образным корпусом, имеющим горизонтальную и вертикальную опорные плоскости для установки и крепления валковой кассеты, устраняет необходимость изготовления общего корпуса с цилиндрическими расточками для установки валковой и редукторной кассет;
возможность использования в качестве валковых опор подшипников качения;
вертикальную клеть можно устанавливать на место любой горизонтальной клети, что расширяет технологические возможности многоклетевого сортового стана.

Формула изобретения

1. Двухкалибровая вертикальная клеть, содержащая комбинированный редуктор, рабочую кассету с бандажированными консольными валками, установленными в эксцентриковых втулках с червячным приводом их вращения, механизм бесшпиндельного соединения рабочих валков с выходными валами редуктора, главный привод клети, отличающаяся тем, что редуктор имеет Г-образный корпус с двумя взаимно перпендикулярными опорными плоскостями, на которых установлен корпус рабочей кассеты, выходные валы редуктора выполнены в виде толстостенных труб с внешними и внутренними зубчатыми венцами, а на консольно выступающих участках эксцентриковых втулок выполнены цапфы, на которых установлены на подшипниках ведомые барабаны, жестко связанные с приводными валами, при этом на торцах бандажей выполнены радиальные пазы, взаимодействующие с соответствующими радиальными выступами прижимов, которые жестко связаны с ведомыми барабанами.

2. Клеть по п.1, отличающаяся тем, что эксцентриковые втулки зафиксированы в осевом направлении кольцевыми выступами и крышками.

3. Клеть по п.1, отличающаяся тем, что внутреннее кольцо подшипника ведомого барабана фиксируется на цапфе эксцентриковой втулки с помощью болтов и втулки, выполняющей также функцию подшипника скольжения приводного вала, а наружное кольцо подшипника фиксируется в барабане с помощью упорного кольца и гайки.

4. Клеть по п.1, отличающаяся тем, что верхний и нижний калибры равноудалены от торцов рабочего бандажа, при этом один из них расположен на оси прокатки стана.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5