RU2141388C1 - Rolling stand of mill for cold rolling of tubes - Google Patents

Abstract

FIELD: mills for cold rolling of tubes, namely working stands of such mills. SUBSTANCE: working stand of mill for cold rolling of tubes includes crank drive mechanism, stationary housing with two upper and two lower supporting rails, cartridge joined with drive mechanism and having two rolling rolls with supporting necking portions and one backup roll at each side of central groove of rolling roll. Novelty is additional backup rolls engaging as above mentioned backup rolls with respective necking portion of rolling roll and supporting rail. Initial and Additional backup rolls are mounted in pairs in common casing with possibility of separate rotation and self-alignment together with common casing in gap between supporting rail and necking portion. EFFECT: lowered pressure in bearing assemblies of rolling stand, increased service life period of bearing assemblies. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области устройства станов холодной прокатки труб (ХПТ) и, в частности, к совершенствованию конструкций их рабочих клетей. The invention relates to the field of devices for mills of cold rolling pipes (CPT) and, in particular, to the improvement of the designs of their working stands.

Рабочие клети станов холодной прокатки труб предназначены для прокатки трубной заготовки калибрами, закрепленными в рабочих валках, имеющих сложное возвратно-поступательное и возвратно-качательное движение. Клеть стана ХПТ содержит неподвижную станину, кривошипно-шатунный привод для сообщения возвратно-поступательного движения подвижному корпусу или кассете с рабочими валками. На концах рабочих валков закреплены реечные шестерни, находящиеся в зацеплении с зубчатыми рейками, установленными в неподвижной станине клети [1]. Working stands of cold pipe rolling mills are designed for rolling tube stock with calibers fixed in work rolls having a complex reciprocating and reciprocating motion. The stand of the HPT mill contains a fixed bed, a crank drive for communicating reciprocating motion to a movable housing or cassette with work rolls. At the ends of the work rolls, rack and pinion gears are fixed that are meshed with gear racks mounted in a stationary stand frame [1].

Известны два основных типа рабочих клетей станов ХПТ. Для первого типа клетей характерно то, что подвижный корпус воспринимает усилие деформации трубной заготовки непосредственно через подшипники рабочих валков. Такое исполнение применяется для станов ХПТ малых типоразмеров [1]. Рабочие клети другого типа содержат неподвижно установленные на станине два верхних и два нижних рельса, а на рабочих валках - по обе стороны от центрально установленных в них калибров имеются опорные шейки, от которых усилие деформации трубной заготовки через промежуточные подшипники, несущие бегунковые опоры, передается на верхний и нижний неподвижные рельсы. Такая конструкция клетей позволяет разгрузить от усилий деформации подшипники, связывающие рабочие валки с подвижной кассетой, что уменьшает массу подвижных частей стана, и для станов ХПТ больших типоразмеров в настоящее время является характерным техническим решением [2]. Two main types of working stands for CPT mills are known. For the first type of stands, it is characteristic that the movable housing receives the deformation force of the tube stock directly through the bearings of the work rolls. This design is used for HPT mills of small sizes [1]. The working stands of another type contain two upper and two lower rails fixedly mounted on the bed, and on the working rolls there are supporting necks on both sides of the gauges centrally installed in them, from which the deformation force of the pipe billet through the intermediate bearings carrying the slide bearings is transmitted to upper and lower fixed rails. This design of the stands allows you to unload the bearings connecting the work rolls with the movable cassette from the deformation forces, which reduces the mass of the moving parts of the mill, and for large-sized CVT mills it is now a typical technical solution [2].

В качестве прототипа настоящего изобретения выбрана рабочая клеть стана холодной прокатки труб [2], включающая кривошипно-шатунный привод, неподвижную станину с закрепленными в ней двумя верхними, двумя нижними опорными рельсами и двумя зубчатыми рейками, соединенную с шатунами привода клети подвижную кассету. В кассете размещены один над другим два рабочих валка, имеющие в центральной части калибры, опорные шейки - по обе стороны от них и реечные шестерни - на концах. Последние находятся в постоянном зацеплении с зубчатыми рейками. Между каждым из рабочих валков и неподвижными рельсами, один из которых выше, а другой - ниже соответствующих рабочих валков, размещены по одному опорному валку, имеющему цилиндрические контактные поверхности, соприкасающиеся с одной стороны с опорной шейкой рабочего валка, а с другой - с поверхностью опорного рельса. При этом опорные валки установлены в подшипниках той же кассеты. В рабочей клети такой конструкции усилие деформации трубной заготовки калибрами рабочих валков передается через их опорные шейки и контактные поверхности опорных валков верхним и нижним рельсам неподвижной станины, что позволяет уменьшить массу подвижных частей и динамические нагрузки, не создавая избыточных давлений от усилий прокатки на подшипниках рабочих валков. Однако, контактные давления на опорные шейки рабочих валков, поверхности рабочих валков и на опорные рельсы весьма значительны, что снижает долговечность этих деталей и требует частой их замены. As a prototype of the present invention, the working stand of the cold pipe rolling mill [2] was selected, including a crank drive, a fixed bed with two upper, two lower support rails and two gear racks fixed to it, a movable cassette connected to the cage drive rods. Two work rolls are placed in the cassette one above the other, having calibres in the central part, supporting journals on both sides of them, and pinion gears at the ends. The latter are in constant gearing with gear racks. Between each of the work rolls and the fixed rails, one of which is higher and the other below the corresponding work rolls, there is one backup roll having cylindrical contact surfaces in contact with the support neck of the work roll on one side and the support surface on the other rail. In this case, the backup rolls are installed in the bearings of the same cartridge. In a working stand of this design, the force of deformation of the tube billet by the calibers of the work rolls is transmitted through their support necks and the contact surfaces of the support rolls to the upper and lower rails of the fixed bed, which reduces the mass of moving parts and dynamic loads without creating excessive pressure from the rolling forces on the bearings of the work rolls . However, the contact pressures on the support necks of the work rolls, the surfaces of the work rolls and on the support rails are very significant, which reduces the durability of these parts and requires frequent replacement.

Изобретением решается задача существенного снижения давлений в опорных узлах рабочей клети стана ХПТ и повышения их долговечности путем разделения силовых потоков в зонах контакта. The invention solves the problem of a significant reduction in pressure in the support nodes of the working stand of the CPT mill and increase their durability by separating power flows in the contact zones.

Для достижения названного технического результата в рабочей клети стана холодной прокатки труб, включающей кривошипно-шатунный привод, неподвижную станину с двумя верхними и двумя нижними опорными рельсами, соединенную с приводом кассету с размещенными в ней один над другим двумя рабочими валками, каждый из которых имеет калибры в центральной части, опорные шейки по обе стороны от калибра, реечные шестерни для привода рабочего валка во вращение, а так же - по одному опорному валку с каждой стороны от калибра, установлены дополнительные опорные валки, контактирующие, как и исходные, с соответствующей опорной шейкой рабочего валка и опорным рельсом с возможностью свободной самоустанавливаемости в зазоре между ними совместно с исходными опорными валками. Причем, оба опорных валка: исходный и дополнительный установлены попарно в общем корпусе с возможностью независимого вращения вокруг собственных осей. Использование дополнительных опорных валков в сравнении с прототипом вдвое уменьшает контактные давления в опорных элементах и соответственно увеличивает их долговечность. Использование самоустанавливающихся корпусов для исходного и дополнительного опорных валков позволяет распределить эти давления равномерно между опорными валками каждой пары, исключая присущий прототипу негативный эффект смещения оси одного опорного валка, при реверсе движения кассеты относительно нормали к опорной поверхности рельса, проходящей через оси рабочих валков. Последнее обеспечивает дополнительное повышение точности размеров прокатываемых труб. To achieve the named technical result in the working stand of the cold rolling mill, including a crank drive, a fixed bed with two upper and two lower support rails, a cassette connected to the drive with two work rolls placed one above the other, each of which has calibres in the central part, support journals on both sides of the caliber, rack gears for driving the work roll into rotation, as well as one support roll on each side of the caliber, additional ornye rolls in contact, as the original, with the corresponding bearing journal of the working roll and the support rail with the possibility of free samoustanavlivaemosti in the gap between them, together with the original supporting rolls. Moreover, both backup rolls: the original and the additional are installed in pairs in a common housing with the possibility of independent rotation around their own axes. The use of additional backup rolls in comparison with the prototype halves the contact pressure in the support elements and accordingly increases their durability. The use of self-aligning housings for the initial and additional backup rolls allows you to distribute these pressures evenly between the backup rolls of each pair, eliminating the inherent negative effect of the displacement of the axis of one backup roll when the cartridge is reversed from the normal to the supporting surface of the rail passing through the axis of the work rolls. The latter provides an additional increase in the dimensional accuracy of rolled pipes.

Особенностями станов холодной прокатки труб являются:
- циклическое возвратно-поступательное движение осей рабочих валков вдоль оси прокатки изделия (трубы) в пределах конуса деформации, т.е. постоянно меняющееся, нестационарное их положение относительно неподвижной жесткой станины;
- переменные вдоль оси прокатки (хода подвижной кассеты, несущей рабочие валки) расстояния как между нижним и верхним опорными рельсами, необходимое по технологическим условиям процесса, так и между парой верхних опорных рельсов при их независимой регулировке в процессе настройки на прокатываемый размер и неплоскостности вследствие неравномерного износа.Features of cold rolling pipe mills are:
- cyclic reciprocating motion of the axes of the work rolls along the rolling axis of the product (pipe) within the deformation cone, i.e. their constantly changing, unsteady position relative to a fixed rigid bed;
- the variables along the rolling axis (the stroke of the movable cartridge carrying the work rolls) of the distance both between the lower and upper support rails required by the process conditions and between a pair of upper support rails when they are independently adjusted during adjustment to the rolled size and non-flatness due to uneven wear.

Эти особенности исключают неподвижное закрепление осей опорных валков в жесткой станине, а также и установку сдвоенных опорных валков в подвижной кассете рабочей клети, равномерное распределение нагрузки на каждую пару опорных валков при их совместном перемещении вдоль четырех непараллельных поверхностей опорных рельсов требует применения балансира для постоянной дистанционной связи их осей и реализации всех шести возможных степеней свободы. These features exclude the motionless fixing of the axes of the backup rolls in a rigid frame, as well as the installation of dual support rolls in the movable cassette of the working stand, the uniform distribution of the load on each pair of backup rolls when they are moved along four non-parallel surfaces of the support rails requires the use of a balancer for constant remote communication their axes and the implementation of all six possible degrees of freedom.

С этой целью, как следует из материалов заявки, каждая из четырех пар опорных валков объединена свободным подвижным корпусом, не соединенным ни с подвижной кассетой рабочих валков, ни с опорным рельсом неподвижной станины, выполняющей функцию автономного балансира. Это позволяет комплекту, включающему подвижный корпус и пару опорных валков, помещенному между опорной шейкой рабочего валка и неподвижным опорным рельсом, занимать равновесное состояние в любом промежуточном положении подвижной кассеты в соответствии с условием силового замыкания этой системы под действием усилий прокатки. For this purpose, as follows from the materials of the application, each of the four pairs of backup rolls is united by a free movable housing, not connected either to the movable cassette of the work rolls, or to the support rail of the fixed bed, which serves as an autonomous balancer. This allows the kit, including a movable housing and a pair of backup rolls, placed between the support neck of the work roll and the stationary support rail, to occupy an equilibrium state in any intermediate position of the movable cartridge in accordance with the condition of the force circuit of this system under the action of rolling forces.

На фиг. 1, 2 и 3 представлена рабочая клеть стана ХПТ. Рабочая клеть стана ХПТ состоит из неподвижной станины 1, в которой установлен кривошипно-шатунный привод 2. В неподвижной станине 1 закреплены два верхних опорных рельса 3, два нижних опорных рельса 4 и две зубчатые рейки 5. К шатунному приводу 2 присоединена кассета 6 с двумя рабочими валками 7. Каждый из рабочих валков 7 в центральной своей части имеет калибр 8, по обе стороны от калибра 8 - опорные шейки - а и б, а на конце - реечную шестерню 9, которая находится в постоянном зацеплении с зубчатой рейкой 5. Рабочая клеть снабжена опорными валками 10 с параллельными осями - по два на каждую из опорных шеек а и б рабочего валка 7. Опорные валки 10 установлены на подшипниках в общем корпусе 11 с возможностью свободной самоустанавливаемости по опорным шейкам а и б рабочих валков 7. При этом опорные валки 10 попарно находятся в подвижном контакте с одной стороны с поверхностью опорной шейки рабочего валка 7, а с другой стороны - с одним из опорных рельсов 3 (4). In FIG. 1, 2 and 3 presents the working stand of the CPT mill. The working stand of the HPT mill consists of a fixed bed 1, in which a crank drive 2 is installed. Two fixed support rails 3, two lower support rails 4 and two gear racks 5 are fixed in the fixed frame 1. A cassette 6 with two is connected to the connecting rod drive 2 work rolls 7. Each of the work rolls 7 in its central part has a caliber 8, on both sides of the caliber 8 there are support journals a and b, and at the end there is a pinion gear 9, which is in constant engagement with the gear rack 5. Working stand equipped with backup rolls 10 s parallel axes - two for each of the support necks a and b of the work roll 7. The support rolls 10 are mounted on bearings in a common housing 11 with the possibility of free self-alignment along the support necks a and b of the work rolls 7. In this case, the support rolls 10 are pairwise movable contact on the one hand with the surface of the support neck of the work roll 7, and on the other hand, with one of the support rails 3 (4).

При работе клети кривошипно-шатунный привод 2 сообщает возвратно-поступательное движение кассете 6 с рабочими валками 7. В результате зацепления реечных шестерен 9 рабочих валков 7 с зубчатыми рейками 5, закрепленными в неподвижной станине, рабочим валкам 7 сообщается возвратно-качательное движение. При этом закрепленные в них калибры 8 производят прокатку трубной заготовки. Рабочая нагрузка, обусловленная деформацией трубной заготовки, передается с опорных шеек а и б рабочих валков 7 через опорные валки 10 на опорные рельсы 3 и 4. Не связанный непосредственно с кассетой 6 корпус 11 опорных валков 10 позволяет опорным валкам занимать равновесное положение между рельсом 3 (4) и опорной шейкой рабочего валка 7, при котором нагрузка между ними распределяется равномерно, не препятствуя, в то же время, их возвратно-поступательному движению совместно с корпусом 11 вслед за кассетой 6 с автоматической самоустановкой в зазоре между кассетой 6 и рабочими валками 7. When the cage is operating, the crank drive 2 reports a reciprocating movement to the cassette 6 with the work rolls 7. As a result of the engagement of the rack gears 9 of the work rolls 7 with the gear racks 5 fixed in the fixed frame, the work rolls 7 are given a reciprocating motion. At the same time, calibers 8 fixed in them produce rolling of the tube billet. The workload caused by the deformation of the tube stock is transferred from the support necks a and b of the work rolls 7 through the support rolls 10 to the support rails 3 and 4. The housing 11 of the support rolls 10 not connected directly to the cassette 6 allows the support rolls to take an equilibrium position between the rail 3 ( 4) and the supporting neck of the work roll 7, in which the load between them is distributed evenly, without at the same time preventing their reciprocating movement together with the housing 11 after the cassette 6 with automatic self-installation in the gap between the cartridge 6 and the work rolls 7.

Такое распределение нагрузок позволяет повысить долговечность и износостойкость рабочих, опорных валков и рельсов, исключить высокозатратные, недолговечные валковые подшипники, повысить точность геометрических размеров прокатываемых труб. This distribution of loads allows to increase the durability and wear resistance of workers, backup rolls and rails, to eliminate high-cost, short-lived roller bearings, to increase the accuracy of the geometric dimensions of rolled pipes.

Claims (1)

Рабочая клеть стана холодной прокатки труб, включающая кривошипно-шатунный привод, неподвижную станину с двумя верхними и двумя нижними опорными рельсами, соединенную с приводом кассету с размещенными в ней один над другим двумя рабочими валками, каждый из которых имеет калибры в центральной части, опорные шейки по обе стороны от калибра и реечные шестерни для привода рабочего валка во вращение, а также - по одному опорному валку с каждой стороны от калибра, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительными опорными валками, каждый из которых совместно с одним из исходных установлен в подшипниках одного из корпусов, причем корпус с парой опорных валков свободно размещен между соответствующей опорной шейкой рабочего валка и контактной поверхностью опорного рельса с возможностью перемещения вдоль рельса и самоустанавливаемости в зазоре между ним и рабочим валком. The working stand of the cold pipe rolling mill, including a crank drive, a fixed bed with two upper and two lower support rails, a cassette connected to the drive with a cassette placed one above the other two work rolls, each of which has calibres in the central part, support necks on both sides of the caliber and pinion gears for driving the work roll into rotation, as well as one backup roll on each side of the caliber, characterized in that it is equipped with additional backup rolls, each Together with one of the initial bearings, it is installed in the bearings of one of the housings, and the housing with a pair of backup rolls is freely placed between the corresponding support neck of the work roll and the contact surface of the support rail with the possibility of movement along the rail and self-alignment in the gap between it and the work roll.

Images