RU2699489C1

RU2699489C1 - Rolling stand "quarto"

Info

Publication number: RU2699489C1
Application number: RU2018132175A
Authority: RU
Inventors: Виктор Александрович Николаев; Сергей Михайлович Бельский; Владимир Петрович Полухин; Дмитрий Александрович Матюшенко
Priority date: 2018-09-07
Filing date: 2018-09-07
Publication date: 2019-09-05

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to rolling, particularly, to rolling strips and sheets. Quarto rolling stand includes working and support rolls with cushions and displacement of axes of working rolls relative to axis of support rolls. Raising flatness of rolled stock by creating a deformation area with internal longitudinal stresses of tension is ensured by that axes of working rolls are offset relative to axis of support rolls in opposite directions.

EFFECT: proposed design of rolling stand "quarto" reduces number of breakdowns of rolling bearings of rolls of working rolls, reduced power and strength parameters of rolling, improved flatness of strips and increased accuracy of thickness of rolled strips.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к прокатному производству, а точнее, к прокатке полос и листов.The invention relates to rolling production, and more specifically, to rolling strips and sheets.

Известна конструкция прокатной клети «кварто», в которой оси рабочих и опорных валков расположены в одной вертикальной плоскости (А.А. Королев. Конструкция и расчет машин и механизмов прокатных станов - М.: Металлургия, 1969, с. 108, рис. 51). Недостатком этой прокатной клети является неустойчивость (сваливание, смещение) рабочих валков относительно опорных валков при неравенстве заднего (Т₀) и переднего (T₁) натяжений. Если Т₀>Т₁, то рабочие валки вместе с подушками сваливаются в направлении заднего натяжения Т₀. При этом возможен случай, когда от действия горизонтальной силы Т₀ и горизонтальной составляющей силы реакции опорного валка РОП происходит разрушение подшипников качения, размещенных в подушках рабочих валков (А.А. Королев. Конструкция и расчет машин и механизмов прокатных станов. - М.: Металлургия, 1965 с. 155, рис. 74, с. 183, рис. 90).The known design of the rolling stand "quarto" in which the axes of the working and backup rolls are located in the same vertical plane (A.A. Korolev. Design and calculation of machines and mechanisms of rolling mills - M .: Metallurgy, 1969, p. 108, Fig. 51 ) The disadvantage of this rolling stand is the instability (stall, displacement) of the work rolls relative to the backup rolls with the inequality of the rear (T ₀ ) and front (T ₁ ) tension. If T ₀ > T ₁ , then the work rolls together with the pillows fall in the direction of the rear tension T ₀ . In this case, there may be a case when the horizontal bearings T ₀ and the horizontal component of the reaction force of the ROP backup roll destroy the rolling bearings located in the cushions of the work rolls (A.A. Korolev. Design and calculation of machines and mechanisms of rolling mills. - M .: Metallurgy, 1965 p. 155, fig. 74, p. 183, fig. 90).

Наиболее близкой к заявляемой конструкции является прокатная клеть «кварто», которая включает рабочие и опорные валки с подушками, причем рабочие валки смещены относительно опорных валков в направлении прокатки. При этом очаг деформации симметричен относительно продольной оси прокатываемой полосы - симметричный процесс прокатки. (А.А. Королев. Конструкция и расчет машин и механизмов прокатных станов. - М.: Металлургия, 1969, с. 108, рис. 50). В этом случае расстояние между осями рабочих и опорных валков (свал) составляет е=5-7 мм.Closest to the claimed design is a rolling stand "quarto", which includes work and backup rolls with pillows, and the work rolls are offset relative to the backup rolls in the rolling direction. In this case, the deformation zone is symmetrical with respect to the longitudinal axis of the strip being rolled — a symmetrical rolling process. (A.A. Korolev. Design and calculation of machines and mechanisms of rolling mills. - M .: Metallurgy, 1969, p. 108, Fig. 50). In this case, the distance between the axes of the working and backup rolls (dumps) is e = 5-7 mm.

Недостатком такой прокатной клети является то, что по разным причинам (неодинаковые зазоры между подушками и внутренними поверхностями станин, неравномерный износ подушек рабочих валков и сменных планок станин или лап подушек опорных валков) может возникнуть горизонтальный перекос осей рабочих и опорных валков. Другими словами, при отсутствии параллельности плоскости, проходящей через ось бочки опорного валка перпендикулярно оси прокатки, и плоскости контакта боковых поверхностей подушек рабочих валков и внутренних поверхностей лап подушек опорных валков (или сменных планок опорных поверхностей станин прокатной клети) возникают горизонтальные осевые силы, которые способствуют разрушению подшипников шеек рабочих валков, а также происходит неравномерная деформация кромок полосы, которая приводит к образованию разнотолщинности и неплоскостности полосы.The disadvantage of such a rolling stand is that for various reasons (unequal gaps between the pillows and the inner surfaces of the beds, uneven wear of the pillows of the work rolls and the replacement strips of the beds or the paws of the pillows of the backup rolls), horizontal misalignment of the axes of the working and backup rolls can occur. In other words, in the absence of parallelism between the plane passing through the axis of the back roll barrel perpendicular to the rolling axis and the contact plane of the side surfaces of the pillows of the work rolls and the inner surfaces of the legs of the pillows of the support rolls (or removable strips of the bearing surfaces of the stands of the rolling stand), horizontal axial forces arise that contribute to the destruction of the bearings of the necks of the work rolls, and also there is an uneven deformation of the strip edges, which leads to the formation of thickness variations and non-flatness stripes.

При реверсивной прокатке полосы, когда полоса движется в направлении, противоположном свалу, возникают наихудшие условия службы подшипников рабочих валков. В этом случае в результате действия горизонтальной составляющей силы прокатки происходит смещение рабочих валков вместе с подушками до упора боковых поверхностей подушек рабочих валков к поверхности лап подушек опорных валков. Суммарное действие горизонтальной, радиальной и осевой сил приводит к изгибу рабочих валков в горизонтальной плоскости и, соответственно, к разрушению подшипников качения подушек рабочих валков.In the reverse rolling of a strip, when the strip moves in the opposite direction to the dump, the worst conditions for the service of bearings of work rolls arise. In this case, as a result of the horizontal component of the rolling force, the work rolls are displaced together with the pillows until the lateral surfaces of the pillows of the work rolls stop against the surface of the legs of the pillows of the support rolls. The total effect of horizontal, radial and axial forces leads to the bending of the work rolls in the horizontal plane and, accordingly, to the destruction of the rolling bearings of the pillows of the work rolls.

Целью представленного изобретения является разработка новой конструкции прокатной клети «кварто», в которой за счет изменения расположения рабочих валков относительно опорных обеспечивается уменьшение влияния перекосов рабочих валков и достигается повышение точности толщины и улучшение плоскостности прокатываемых полос, а также уменьшение количества случаев разрушения подшипников рабочих валков.The aim of the present invention is to develop a new design of the quarto rolling mill, in which by changing the location of the work rolls relative to the support rolls, the influence of distortions of the work rolls is reduced and the thickness accuracy and flatness of the rolled strips are improved, as well as the number of cases of destruction of the work roll bearings is reduced.

Для решения поставленной задачи предлагается новая конструкция прокатной клети «кварто» непрерывных и реверсивных станов, которая включает рабочие и опорные валки с подушками и смещением оси рабочих валков относительно оси опорных валков, причем оси верхнего и нижнего рабочих валков смещены относительно оси опорных валков в противоположных направлениях.To solve this problem, a new design of the “quarto” rolling mill of continuous and reversing mills is proposed, which includes work and backup rolls with pillows and an offset of the axis of the work rolls relative to the axis of the backup rolls, the axes of the upper and lower work rolls being offset from the axis of the backup rolls in opposite directions .

На фиг. 1 представлена схема прокатной клети «кварто» с опорными валками 1, 2 и их подушками 3, 4, в которых расположены подушки 5, 6 с верхним 7 и нижним 8 рабочими валками, которые обжимают полосу 10, и сменными накладками 9 на подушках 3, 4 (C₁-С₄).In FIG. 1 shows a diagram of a rolling stand “quarto” with backup rolls 1, 2 and their pillows 3, 4, in which there are pillows 5, 6 with upper 7 and lower 8 work rolls, which compress strip 10, and replaceable plates 9 on pillows 3, 4 (C ₁ -C ₄ ).

На фиг. 2 показаны рабочие валки 7, 8, ось опорных валков 11 и оси 12, 13 рабочих валков.In FIG. 2 shows the work rolls 7, 8, the axis of the backup rolls 11 and the axis 12, 13 of the work rolls.

Отличной особенностью предложенной конструкции прокатной клети «кварто» (фиг. 1) с противоположным размещением рабочих валков (ПРРВ) является смещение осей рабочих валков 7, 8 относительно оси 11 опорных валков 1, 2 на величину е=2…20 мм (или e/R=0,01…0,05, где R - радиус рабочего валка). Меньшие величины e/R относятся к станам холодной прокатки, а большие - к станам горячей прокатки полос. Подушки рабочих валков устанавливают в подушках опорных валков с монтажным зазором δ≤0,5 мм. Символами Т₀ и Т₁ обозначены соответственно силы заднего и переднего натяжения полосы. Величина смещения е=2…20 мм (или e/R=0,01…0,05) меньше длины дуги контакта и регулируется толщиной сменных накладок 9 на лапах подушек опорных валков.An excellent feature of the proposed design of the rolling quarters “quarto” (Fig. 1) with the opposite arrangement of the work rolls (PRRV) is the displacement of the axes of the work rolls 7, 8 relative to the axis 11 of the support rolls 1, 2 by e = 2 ... 20 mm (or e / R = 0.01 ... 0.05, where R is the radius of the work roll). Smaller e / R values refer to cold rolling mills, and larger values to hot strip mills. Pillows of work rolls are installed in pillows of backup rolls with a mounting gap of δ≤0.5 mm. Symbols T ₀ and T ₁ indicate the forces of the rear and front tension of the strip, respectively. The amount of displacement e = 2 ... 20 mm (or e / R = 0.01 ... 0.05) is less than the length of the arc of contact and is regulated by the thickness of the replaceable plates 9 on the legs of the pillows of the backup rolls.

На фиг. 2 показан в увеличенном масштабе несимметричный очаг деформации при прокатке полосы 10. В отличие от прототипа (симметричный процесс) в предлагаемой прокатной клети «кварто» за счет противоположного относительно оси опорных валков смещения самих рабочих валков 7, 8 и их осей длина очага деформации DC больше, чем длина АВ. Причем дуга контакта АВ со стороны верхнего рабочего валка 7 смещена по направлению прокатки относительно дуги контакта DC со стороны нижнего рабочего валка 8. Кроме того, момент контакта полосы с валками 7 и 8 различен во времени. В контакт с нижним валком полоса входит (точка D) раньше, чем входит в контакт с верхним валком (точка В). Со стороны верхнего и нижнего валков зоны опережения различны, и это обусловливает появление в очаге деформации внутренних продольных напряжений растяжения.In FIG. 2 shows on an enlarged scale an asymmetric deformation zone during strip 10 rolling. Unlike the prototype (symmetrical process) in the proposed quarto rolling mill, due to the displacement of the work rolls 7, 8 and their axes opposite to the axis of the support rolls, the deformation length DC is longer than the length of AB. Moreover, the contact arc AB from the side of the upper work roll 7 is shifted in the rolling direction relative to the contact arc DC from the side of the lower work roll 8. In addition, the moment of contact of the strip with the rolls 7 and 8 is different in time. The strip comes into contact with the lower roll (point D) earlier than it comes into contact with the upper roll (point B). From the side of the upper and lower rolls, the advance zones are different, and this causes the appearance of internal longitudinal tensile stresses in the deformation zone.

Таким образом, в предлагаемой прокатной клети «кварто» присутствуют все признаки несимметричного процесса прокатки, когда в очаге деформации возникают внутренние растягивающие напряжения и продольные силы (В.А. Николаев. Теория и практика процессов прокатки. - Запорожье, ЗГИА, 2002, с. 61, с. 68; Николаев В.А., Скороходов В.Н., Полухин В.П. Несимметричная тонколистовая прокатка - М.: Металлургия, 1993. - 99 с.). Наличие растягивающих напряжений и горизонтальных продольных сил в очаге деформации обеспечивает прижатие бочек рабочих валков к бочкам опорных валков и снижение энергосиловых параметров прокатки.Thus, in the proposed quarto rolling mill stand, there are all the signs of an asymmetric rolling process, when internal tensile stresses and longitudinal forces appear in the deformation zone (V.A. Nikolaev, Theory and practice of rolling processes. - Zaporozhye, ZGIA, 2002, p. 61, p. 68; Nikolaev V.A., Skorokhodov V.N., Polukhin V.P. Asymmetric thin-sheet rolling - M .: Metallurgy, 1993.- 99 p.). The presence of tensile stresses and horizontal longitudinal forces in the deformation zone ensures that the barrels of the work rolls are pressed against the barrels of the backup rolls and reduce the power parameters of rolling.

При этом верхний рабочий валок 7, смещенный по направлению прокатки, будет прижиматься горизонтальной составляющей силы прокатки к верхнему опорному валку своей бочкой, а не подушками 5 к лапам подушек 3 опорного валка 1. На нижний рабочий валок 8 со стороны полосы на длине дуги контакта DC будет действовать продольная сила, которая прижимает его к нижнему опорному валку 2 и препятствовать смещению рабочего валка 8 с подушками 6 в сторону лап подушек 4 опорного валка 2. Созданный таким образом несимметричный очаг деформации и наличие в нем продольных напряжений растяжения уменьшает влияние контактных сил трения, снижает уровень продольных подпирающих напряжений и, следовательно, уменьшает величины средних нормальных контактных напряжений и энергосиловые параметры прокатки.In this case, the upper work roll 7, shifted in the direction of rolling, will be pressed by the horizontal component of the rolling force to the upper support roll with its barrel, and not the pillows 5 to the legs of the pillows 3 of the support roll 1. On the lower work roll 8 from the side of the strip along the length of the DC contact arc a longitudinal force will act, which presses it against the lower backup roll 2 and prevents the work roll 8 with the pillows 6 from being displaced towards the legs of the pillows 4 of the backup roll 2. The asymmetric deformation zone created in this way and the presence of nyh tensile stress reduces the effect of contact friction forces reduces buttress longitudinal stresses and thus reduces the magnitude of average normal contact stresses and power parameters of rolling.

Предлагаемая прокатная клеть «кварто» обеспечивает уменьшение вероятности поломок подшипников качения, которые установлены в подушках рабочего валка. Наличие внутренних продольных растягивающих напряжений, уменьшающих влияние горизонтального перекоса осей рабочих валков на очаг деформации, обеспечивает повышение точности толщины и уменьшение неплоскостности прокатываемых полос, существенно снижает энергосиловые параметры прокатки метала.The proposed rolling stand "quarto" reduces the likelihood of damage to the rolling bearings, which are installed in the pillows of the work roll. The presence of internal longitudinal tensile stresses, which reduce the effect of horizontal skew of the axes of the work rolls on the deformation zone, provides an increase in the accuracy of the thickness and a decrease in the flatness of the rolled strips, and significantly reduces the energy and strength parameters of metal rolling.

Таким образом, в сравнении с прототипом предлагаемая конструкция прокатной клети «кварто» обеспечивает уменьшение количества поломок подшипников качения рабочих валков и способствует улучшению плоскостности и повышению точности толщины полосы и энергосиловых параметров прокатки.Thus, in comparison with the prototype, the proposed design of the rolling mill “quarto” provides a reduction in the number of breakdowns of the rolling bearings of the work rolls and helps to improve flatness and increase the accuracy of the strip thickness and power parameters of rolling.

Claims

Прокатная клеть «кварто», содержащая рабочие и опорные валки с подушками, установленные со смещением осей рабочих валков относительно оси опорных валков, отличающаяся тем, что оси рабочих валков смещены в противоположных направлениях относительно оси опорных валков.A quarto rolling mill containing work and backup rolls with cushions mounted with an offset of the axes of the work rolls relative to the axis of the backup rolls, characterized in that the axis of the work rolls are offset in opposite directions relative to the axis of the backup rolls.