Валки для линий листовой холодной прокатки по их использованию делят на: рабочие и опорные. См. рис. 4 и 5.

Диаметр валка подбирают на основе расчетов, выполненных при учете сортамента (его толщины), условий работы, механических свойств проката, максимальных усилий, обжатий, конструкции линии.

Длина бочки РВ зависит от ширины полосы, листа, ленты.

Приводными валками обычно делают РВ. В клетях, где отношение длины бочки к Ø валка = или > 5:1, и прокатывается очень тонкая лента из легированной стали, на многовалковых агрегатах приводными выполняются ОВ (опорные валки). У валков с подшипниками качения, шейки изготовляют ступенчатыми. На станах, где используются подшипники скольжения, шейки валков, как правило, гладкие. Для редуцирования давления на подшипники, повышения прочности валковых шеек, работающих на ПЖТ, шейки имеют макс. Ø, а места переходов от шеек к бочке закругляются.

В РВ (при Ø бочки >160 мм) делают сквозные пазы по оси, так называемые осевые каналы. В валках больших размеров эти каналы в области бочки переходят в более широкие камеры. Камеры имеют Ø, превышающий в значительной степени Ø входных отверстий.

Осевые каналы способствуют охлаждению центра валка в момент его закалки. Такое дополнительное охлаждение РВ в процессе функционирования линии создаёт стабильный термальный режим, повышая, таким образом, стойкость валка.

Опорные валки могут быть цельноковаными (как на рис. 3 и 4), литыми, бандажированными (см. рис. 5). К качеству подготовки ОВ предъявляются особо жесткие требования. Возникающее при работе биение бочки ОВ относительно шеек ведёт к разнотолщинности прокатываемой полосы. Макс. допустимое биение бочки валка Ø1500 мм будет равно 0,03 мм.

Для агрегатов холодной прокатки валки предусматривают из высококачественных сталей, в составе которых небольшое содержание вредных компонентов S и P. Наряду с механич. свойствами после термообработки стали оценивают по технологическим характеристикам — закаливаемости, склонности к перегреву, чувствительности к деформации при закалке, обрабатываемости, шлифуемости и др.

Важнейшими признаками для сталей, идущих на производство валков, считаются твердость и прокаливаемость. Твердость стали марки 9Х в закаленном состоянии достигает 100 ед. по Шору.

РВ многовалковых прокатных линий производят из сталей 9Х и 9Х2. За границей для этого служат инструментальные, среднелегированные и быстрорежущие стали. Твёрдость рабочей поверхности в состоянии после термообработки достигает HRC 61-66.

В последних технологиях все чаще упоминаются РВ, изготовленные из металлокерамических твердых сплавов (основу их образует карбид вольфрам). Изготовление валков из твердых сплавов основано, как правило, на горячем прессовании или спекании пластифицированных заготовок. Количество кобальтового порошка принимается, равным 8-15 % (остальной компонент - карбид вольфрам).

Твёрдосплавные валки, по сравнению с валками из легированных марок стали, более износостойкие. Их стойкость к износам в 30—50 раз выше. При прокатке ими может быть получена макс. шероховатость на поверхности прокатываемого материала.

Их изготавливают цельными и составными. В качестве РВ многовалковых прокатных линий, как правило, применяют цельные металлокерамические валки. При проектировании твёрдосплавных валков учитывают определенные соотношения Ø шейки к Ø бочки (≥ 0,6) и Ø и длины бочки (≤ 4).

Основным недостатком металлокерамических валков является повышенная хрупкость, что исключает возможность эксплуатации их при толчках, ударах, больших прогибах. При завалке их в клеть необходимо полностью устранить перекосы, влияющие на качество прокатываемого материала. ОВ для линий холодной прокатки обычно изготовлены из сталей марок 9X2, 9XФ, 75ХМ, 65XНМ. В последнее время сталь марки 75ХМ для цельнокованых ОВ наиболее широко применяется.

Марки сталей 40ХНМА, 55Х, 50ХГ и стали 70 идут на изготовление осей составных (бандажированных) ОВ (малых и средних). Для изготовления осей крупных ОВ тяжелонагруженных станов применяют стали марок 45XHВ и 45XHМ.

Стали 9Х, 9ХФ, 75ХН, 9X2, 9Х2Ф и 9Х2В используются для изготовления бандажей составных ОВ. Твёрдость поверхности бандажа после конечной термообработки 60—85 ед. по Шору.

Целесообразно применение литых ОВ, они дешевле кованых, обладают значительно большей износостойкостью. Крупные литые опорные валки изготавливают из хромоникельмолибденовых и хромомарганцево-молибденовых сталей. Например, изготовляют ОВ из стали типа 65ХНМЛ. Они после термообработки имеют твёрдость 45—60 ед. по Шору.

ОВ многовалковых станов изготавливают из инструментальной стали. В ней содержится 1,5% С и 12 % Сг. Твёрдость их после термообработки HRC 56— 62.

Около 2/3 продукции в металлургии подвергаются на том или ином этапе производства деформации на станах холодной и горячей прокатки. Основным инструментом, изменяющим форму металла, придающих ему заданные размеры, чистоту поверхности и механические свойства, являются прокатные валки.

К рабочим валкам, подвергающимся механическим и тепловым стрессам, различным видам износа и локальным повышенным давлениям в процессе эксплуатации, предъявляются всё более высокие требования. Для каждого случая всё время проходит поиск компромисса между твёрдостью и вязкостью, абразивным износом и усталостью металла, а также достаточной прочностью. Путём комбинаций химического состава и тщательного подбора параметров термической обработки достигаются подходящие свойства прокатных валков.

Ниже приводятся различные типы рабочих прокатных валков изготовляемых компанией Kolding d.o.o. (Словения) по собственным спецификациям, а так же на заказ, по индивидуальным требованиям заказчика, включая прокатные валки для прокатного многовалкового стана Зендзимира (Sendzimir Mills) и 20-ти валкового стана фирмы Зундвиг (Sundwig) для прокатки тончайшей фольги.

Валки для листопрокатных станов

Прокатные валки для листопрокатных станов горячей и холодной прокатки являются одним из распространённых видов прокатных валков. Здесь у многих производителей накоплен большой опыт, основанный и подкреплённый производственными возможностями.

В основном на рынке России и СНГ представлены кованные рабочие и опорные валки выполненные из инструментальной и быстрорежущей обработанной стали, которая так же может быть подвергнута дополнительному улучшению в процессе электрошлакового переплава. Гораздо меньше предложений на рынке на литые прокатные валки из легированного чугуна с шаровидной формой графита обеспечивающие больший накат и срок службы валка. Литые прокатные валки обычно изготовляются методом центробежного литья. Данный способ более дорогой, однако он позволяет максимально уплотнить структуру металла ближе к наружной рабочей поверхности, что обеспечивает более долгий срок службы валка.

Компания Kolding d.o.o. имеет особенно сильные позиции, когда речь заходит о специальных требованиях и заказчик ставит перед собой задачу по сокращению простоев производства за счёт более редкой замены валков, а так же уменьшение затрат на закупки прокатных валков и повышению пропускной способности стана с увеличение качества поверхности листа.

Рабочие прокатные валки с насечкой

Для получения стальных или алюминиевых листов с препятствующей скольжению поверхностью используются рабочие валки прокатных станов с текстурированной рабочей поверхностью, обеспечивающей необходимый рельеф. Прокатанные таким образом листы широко используются при изготовлении металлических ковриков для площадок и трапов в судостроении и на промышленных объектах.

Валки для стана фирмы Зундвиг и стана Зендзимира

Рабочие валки прокатных станов немецкой фирмы «Зундвиг» (SUNDWIG GmbH), ориентированные на производство тончайшей ленты, фольги (толщиной менее 0,15 мм) из стали и цветных металлов (прецизионных магнитомягких сплавов, электротехнической ленты), а так же прокатный стан Зендзимира требуют дополнительный опыт и технологические возможности в изготовлении рабочих валков, т.к. для получения высококачественной сверхтонкой ленты из холоднокатаных сталей и сплавов со сверхнизким содержанием углерода и заданным уровнем механических и физических свойств к рабочим валкам предъявляются повышенные требования.

Компания Kolding d.o.o. обладает необходимым многолетним опытом и технологиями при подборе идеального соотношения между твёрдостью и вязкостью, абразивным износом и усталостью металла, а также достаточной прочностью в зависимости от вида металла и поставленной задачи. Компания является регулярным поставщиком рабочих валков и приводных промежуточных валков ряда Европейских компаний имеющих на вооружении прокатные станы фирмы Зундвиг.

Сортовые прокатные валки, изготовленные из углеродистых сталей, нержавеющих сталей, жаропрочных и прецизионные сплавов применяются для прокатки стали и цветных металлов с получением круглого, квадратного или других сечений (в т.ч. прокатка рельсов и балок), а так же прокатки различных конфигураций швеллеров, уголков, бимсов и других профилей. Валки для среднесортных прокатных станов, мелкосортных прокатных станов, проволочных прокатных станов, станов прокатки арматуры, комбинированные мелкосортно-проволочные станы и другие в сочетании с компонентами системы привода находятся на передовой производственного процесса и конечного результата, поэтому к качеству и сроку службы валков для сортовых станов предъявляются повышенные требования. Основными видами продукции являются строительная арматура, катанка, проволока.

В основном на производстве валков для сортовых станов используются инструментальная и среднелегированная сталь (KOLD-2, KOLD-ZA, KOLD-3, KOLD-3A, KOLD-4, KOLD-5). В компании есть планы в ближайшей перспективе начать производство валков из быстрорежущей и порошковой стали. Помимо стандартного подхода с использованием термообработки, при изготовлении сортовых прокатных валков компанией Kolding d.o.o. так же применяется криогенная обработка (-160 °C).

Валки для рельсобалочных станов

Производство KOLDING в г. Равне (Словения) предлагает точный по размерам диапазон прокатных валков для рельсобалочных (крупносортовых) станов используемых для проката двутавровых балок, швеллеров, рельсов, а также других тяжёлых профилей. Изготовление прокатных валков производится как на основе существующих Европейских и Российских стандартов, так и по индивидуальных требованиям. При этом на металлургических крупносортовых агрегатах горячей прокатки в основном используются в чистовых и черновых клетях прокатные валки из инструментальной стали KOLD-12, помимо среднелегированной стали KOLD-2.

Специальные валки

Помимо производства прокатных валков для прокатных станов имеющих широкое распространение на металлургических производствах, компания Kolding d.o.o. благодаря высокой технической оснащённости и опыту выделяет в качестве своего отличительного конкурентного преимущества и фокусируется на изготовление специальных валков под специфические требования заказчика.

Рабочие валки для трубоправильного и волочильного стана
Хромированные валки
Обеспечение: хорошей адгезии к материалам, высокой износостойкости, антикоррозионной защиты, твёрдости (до 64 HRc), температурной устойчивости и защищённости поверхности от химически активного негативного влияния
Валки с резиновым покрытием
Используются в целлюлозно-бумажной промышленности, производстве машин и оборудования, а так же в металлургии и текстильной промышленности 		Валки с полиуретановым покрытием
Применяются для лакировки, чистовой обработки, протягивания или транспортировки.

РАБОЧИЕ ВАЛКИ ДЛЯ СТАНОВ ХОЛОДНОЙ И ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ ТРУБ

Компания производит все типы прокатных валков для станов производства холоднокатаных и горячекатаных бесшовных труб цилиндрического, шестигранного или квадратного поперечного сечения высокой точности из различных марок стали, а также сплавов цветных металлов.

- валки для станов холодной прокатки труб (включая пильгерстан);
- валки редукционного стана;
- валки прошивного стана;
- валки трёхвалкового раскатного стана;
- валки калибровочного стана;
- валки раскатного стана;
- транспортировочные валки;
- другие виды валков для трубопрокатных станов.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Украины

Запорожский национальный техничный университет

Технология производства валков

Выполнил ст.гр. Мз 811

Антипов Д.В/

Проверил Матюхин А.Ю.

Запорожье 2015

Изготовление прокатных валков

Валки прокатных станов по сравнению с другими деталями работают в неблагоприятных условиях, так как они воспринимают большие знакопеременные изгибающие усилия и тепловые нагрузки. Поверхность валка, работающая при прокатке металла на истирание, должна обладать высокой твердостью и износостойкостью, т. е. материал валков должен быть одновременно вязким в сердцевине и достаточно твердым на рабочей поверхности бочки (не менее 90 ед. по Шору), а глубина закаленного слоя должна составлять не менее 3% от величины радиуса валка. Поковки валков холодной прокатки изготовляются способом свободной ковки на гидравлических прессах; в качестве заготовок используют крупные слитки массой 40...90 т. Перед окончательным получением заготовки валка слиток или часть его предварительно проковывается. Основная цель ковки заключается в обеспечении проработки литой структуры металла слитка, полном разрушении карбидной сетки и измельчении зерна, достижении наиболее выгодного расположения волокон в поковке и получении необходимых механических свойств металла в поперечном, продольном направлениях и по сечению поковки. Из двух существующих схем ковки: «круг -- круг» и «круг -- квадрат -- круг» более предпочтительной является последняя, так как с ее помощью обеспечивается получение более качественной структуры металла поковки, достигается лучшая прорабатываем ость слоев сердцевины и завариваемость макро- и микронесплошностей металла, что определяется его металлургическими свойствами. Поковки крупных валков массой более 3 т следует изготовлять с двумя осадками слитков. Правильный выбор степени деформации при осадке слитков обеспечивает улучшение качества поковок и повышение прочности и износостойкости валков. Технологическая схема ковки валков предусматривает биллетировку слитка, осадку, предварительную протяжку, а также ковку на окончательные размеры.

Особое место в технологии изготовления валков холодной прокатки занимает термическая обработка, с помощью которой обеспечивается получение необходимых свойств матер иала валка.

В качестве предварительной термообработки при изготовлении валков используют изотермический отжиг, сущность которого заключается в перекристаллизации стали при температуре 950...960 .° С, последующем охлаждении в печи до 300...350.° С, изотермической выдержке при температуре 700...710СС и медленном охлаждении. Предварительная термообработка производится после обдирки поковки валка с припуском 8...12 мм и глубокого сверления центрального отверстия. Для подготовки структуры под поверхностную закалку применяется нормализация с отпуском: нормализация производится при температурах 850...870.°С с последующим охлаждением валков на воздухе и нагревом под отпуск до 600,..620.° С; отпуск обеспечивает получение требуемой твердости на шейках валков в пределах 35...55 ед. по Шору. Закалка валков осуществляется путем нагрева током промышленной 50 Гц или высокой частоты 1000 Гц, а также с помощью газопламенного нагрева. Износостойкость и долговечность работы валков в значительной степени зависят от величины и распределения остаточных напряжений, возникающих при термообработке. Рабочие валки тяжелонагруженных станов холодной прокатки нуждаются в закалке с предварительным подогревом по всему сечению валка до температуры 600...650.°С или с предварительным подогревом поверхности валка до 800...820.° С с помощью тока промышленной частоты. Дополнительное охлаждение должно осуществляться через поверхность осевого отверстия валка, в результате чего получается наиболее рациональное распределение остаточных напряжений по сечению валка.

Малонагруженные валки холодной прокатки закаливают с подогревом внутренних слоев до 500...550 . С; это снижает уровень растягивающих напряжений на поверхности валка и не вызывает образования больших напряжений растяжения во внутренних слоях.

Крупные валки, работающие в легких условиях эксплуатации, можно закаливать с подогревом центральной зоны бочки до 300...400 .° С без дополнительного внутреннего охлаждения. После закалки током промышленной частоты при температуре 900...910.°С и последующего отпуска при 400...520. С достигается твердость рабочей поверхности валка в пределах 45...90 ед. по Шору (в зависимости от технических требований на изготовление валка). Термическая обработка, результатом которой является сочетание высокой вязкости металла в сердцевине с высокой твердостью поверхности валка, повышает долговечность работы валков прокатных станов. Последовательность обработки валка состоит из следующих этапов: черновая обработка поверхности валка под изотермический отжиг и нормализация с припуском 8...12 мм; глубокое сверление центрального канала и растачивание камеры; изотермический отжиг и нормализация; обработка под закалку поверхности бочки с припуском 0,5...1,5 мм и шеек с припуском 5...6 мм; обработка всех мелких поверхностей; закалка токами промышленной частоты с отпуском; обработка закаленных валков под второй отпуск; второй отпуск для снятия напряжений; окончательная механическая обработка. Обработка крупных валков начинается с разметки осевых линий и центров. После центрования отверстий валок устанавливается на токарном станке, где обрабатываются шейки под люнеты и базовые поверхности установки на станке для глубокого сверления; торцы валка намечаются с припуском 5...6 мм; концы заготовки отрезаются по намеченным надрезам. Центральное отверстие обрабатывается сверлом для глубокого сверления с последующим растачиванием камеры. В процессе глубокого сверления возникают значительные технологические трудности, связанные со сверлением консольным инструментом, имеющим значительный вылет, трудностью получения прямолинейной оси и цилиндрической формы отверстия, ухудшением теплоотвода и охлаждения инструмента. Для глубокого сверления применяются перовые, пушечные, двух - и четырех-кромочные и кольцевые сверла; последние используют при сверлении отверстий диаметром свыше 70 мм.

Четырех кромочные сверла с напайными твердосплавными пластинками для сверления глубоких отверстий диаметром до 70 мм. Двухперое четырехкромочное сверло при сверлении валков длиной до 7500 мм дает увод отверстия 10...15 мм; четырехкромочное сверло с центральной выточкой позволяет уменьшить увод до 1...1.5 мм на той же длине сверления. При сверлении глубоких отверстий диаметром более 70 мм применяют кольцевые сверла. С помощью режущих пластинок сверла, закрепленных в корпусе, выбирают кольцевую канавку в обрабатываемой заготовке. Прочность шеек вала зависит от диаметра осевого отверстия, поэтому в полости бочки растачивается камера с плавными переходами от осевого отверстия. Растачивание ведется при работе борштанги на сжатие или на растяжение. Производительность расточки повышается при работе борштанги на сжатие. После изотермического отжига и нормализации валок обрабатывают под закалку; устанавливают в отверстие временные пробки и на токарном станке протачивают на шейках две выточки под люнеты, пробки удаляют. Поверхность валка не должна иметь острых кромок и рисок, переход от одной поверхности к другой должен выполняться плавно, через галтели. Перед закалкой следует обрабатывать различные мелкие поверхности. Трефы обрабатываются на специальных трефофрезерных станках в размер. На продольно-фрезерных станках фрезеруются шпоночные пазы или квадраты с припуском на сторону 2 мм; радиальные отверстия сверлятся в размер. После закалки валок устанавливают в патроне и люнете с точностью до 0,25 мм, используя бочку как базовую поверхность, после чего растачивают отверстия под центровые пробки. Пробки после охлаждения в жидком азоте запрессовывают в отверстие. Деталь устанавливают в центрах и протачивают бочку до устранения биения. Для повышения производительности при обработке закаленных валков используют точение резцами с широкими лезвиями, оснащенными минералокерамиче скими пластинками из сплава ВЗ.

Задний угол резца с широким лезвием--6е, передний угол -- (--6а), угол наклона режущей кромки -- 13°, ширина фаски режущей кромки --0,5 мм. Валки площадью до 26 м обрабатывают резцами с такими геометрическими параметрами. Шероховатость поверхности при этом не превышает Ra = 1,25 мкм. При шлифовании валок устанавливается в центрах, поверхность бочки шлифуется до снятия следов токарной обработки. При этом необходимо поддерживать правильный режим охлаждения и правки круга во избежание появления прижогов, которые снижают поверхностную твердость валков и способствуют появлению микротрещин. Затем проводится окончательная обработка мелких поверхностей -- пазов, трефов, шлицев н. т. п. После второго отпуска выполняют чистовое шлифование поверхности бочки и окончательную обработку шеек валков. Заправку галтелей после шлифования производят твердосплавными радиусными резцами на токарном станке. В качестве материала для изготовления валков горячей прокатки используют легированные стали, а также чугун с отбеленной поверхностью. Валок для горячей прокатки. Валок изготовляется из стали 55Х, масса детали 20 890 кг, масса заготовки 26 000 кг. Технологический процесс обработки валка для горячей прокатки аналогичен процессу обработки валков для холодной прокатки, но несколько проще, Обработка валка делится на три стадии: черновую обработку заготовки, термическую и чистовую обработки. На заготовку наносят осевые линии и центры, а затем проверяются величина и расположение припусков на обработку. Целью токарной черновой операции является снятие основной массы металла припуска с поверхности валка и с торцов, а также подготовка валка к термической обработке.

При этом надрезается прибыль, которая удаляется на слесарной операции; здесь же проверяется твердость бочки и шеек валка, а также размечается лопатка под черновую обработку. Деталь передается на термическую обработку, которая производится с целью улучшения структуры, устранения внутренних напряжений и получения твердости.

После термообработки исправляются центровые гнезда детали, и производится чистовая токарная обработка, которая должна обеспечить точность и концентричность всех цилиндрических поверхностей, перпендикулярность к ним торцов детали и требуемую шероховатость поверхности. Перед шлифованием или упрочняющим обкатыванием роликом предварительно протачивают шейки валка. Обкатка шеек валков производится на тяжелых токарных станках специальными рычажными или гидравлическими устройствами. На токарном станке за счет натяжения суппорта винтом поперечной подач» нельзя получить силу обкатки выше 3000 ДаН.

Гидравлическое обкатное устройство для обработки валов большого диаметра. Усилие обкатки (до 6000 ДаН) создается автономным гидравлическим цилиндром установленным в корпусе; оно передается на поверхность детали через тарельчатые пружины, снижающие жесткость системы. Недопустимые перекосы цилиндрических роликов во время обкатки устраняются за счет их самоустановки; для этого головка, несущая рабочий ролик диаметром 32 мм, свободно поворачивается на цапфах вокруг оси, перпендикулярной к линии контакта ролика с деталью. Под действием момента, возникающего при перекосах, ролик поворачивается до восстановления равномерного контакта с деталью по всей длине образующей. После разметки трефы обрабатывают начерно, а затем начисто на расточном станке. При изготовлении валков из отбеленного чугуна твердость на поверхности бочки составляет НВ 500...650, что способствует увеличению их стойкости. При механической обработке отбеленных чугунных валков трудно обеспечить требуемую производительность процесса. Значительного увеличения производительности при изготовлении валков из отбеленного чугуна можно добиться, применяя шлифование только для снятия литейной корки, а лезвийную обработку использовать в качестве основной обдирочной операции. Для увеличения стойкости резцов из сплавов ВК применяют резание при вводе в зону обработки низкого напряжения, а также резание с предварительным подогревом поверхности заготовки. Прокатные валки. Валки для прокатных станов

ковка заготовка сортовый листовой

Общее описание прокатных валков

Главная операция в процессе прокатки осуществляется валками стана, состоит в деформации металла. Она достигается обжатием материала, при чем достигаются определенные размеры и поперечный профиль. Валки при вращении берут на себя усилие, имеющее место в процессе работы прокатной линии, и передающееся на составные элементы прокатной клети стана.

См. рис.1. со схематичным отображением прокатного стана.

Рис. 1 - Прокатный стан в схематичном отображении: 1- валки в клети; 2- основание; 3- треф; 4- шпиндель; 5- клеть стана; 6- клеть шестерни; 7- муфта; 8- редуктор; 9- эл. двигатель

Рисунок 2 (а и б)

Составные компоненты валка. Характеристики параметры валков

Тремя главными компонентами валка прокатной клети являются (см. рис. 2а):

· бочка валка (O D и длина L); она контактирует в процессе прокатки непосредственно с подвергаемым деформации металлом;

· опорная часть или шейки (O dш и длина lш); они находятся с одной и другой сторонам бочки, опираясь на подшипники валка;

· приводной конец валка.

Характеризующими параметрами валков сортового стана являются: рабочий диаметр (Dб), диаметр буртов и номинальный диаметр (Dp). Если валок предназначен для вращения посредством универсального шпинделя, то приводной конец валка изготавливается в форме лопасти плоской конструкции или в виде цилиндра (чтобы насадит на него втулку с лопастью). Если же валок предназначен для вращения посредством трефа, то приводной конец имеет вид крестовины, выполняющей функцию соединения валка со шпинделем (соединение идет через промежуточную муфту трефа).

Листовые и сортовые валки. Гладкие валки

Среди прокатных валков имеются листовые и сортовые. Листовые осуществляют процессы листопрокатки, прокатки полос, ленты. Эти валки ещё называют гладкими, бочка у них в форме цилиндра. Сортовые прокатные валки применяют для прокатывания фасонного материала, имеющего сечение круглое и квадратное, прокатки рельсов, балок двутавровых).

При шлифовке бочки валка в вальцешлифовальной мастерской (для горячей прокатки тонколистового материала) ей придают вогнутый профиль. Металл при прокатке разогревается, разогревается и центральная часть валков. Бочка их становится при разогреве цилиндрической. И при прокатке получают равномерную толщину по всей ширине обрабатываемого материала. Для холодной же прокатки тонколистового проката бочку валков шлифуют несколько выпуклой.

Во время прокатки средняя часть валков сильно изгибается в сравнении с кромками валков, образующая валка также становится цилиндрической.

Прокатываемый материал приобретает правильные размеры в своей геометрии по всей ширине. НА сортовых валках прокатных линий, предназначенных для сортового материала, прокатывают заготовки и сортовой профильный подкат. На бочке у таких валков имеются так называемые рифы (углубления). Они как бы повторяют профиль прокатываемого металла. У этих углублений есть определение, их называют "ручьи". Ручьи двух валков с промежутками между ними называют калибрами). Сами валки определяют как ручьевые (калиброванные). См. калиброванные валки на рис. 2 б.

Длина бочки листового валка на стане листового проката определяется, прежде всего, максимальным значением ширины прокатываемого материала (листа, полосы).

Длина бочки сортового валка, на котором прокатывают материал на обжимных и сортовых линиях прокатки, зависит от условий калибровки, от ширины раскатываемого материала.

Важным соотношением валков прокатной линии является отношение длины бочки L к ее O D. При выборе рациональных отношений L/D стремятся к получению высокой прочности валков при их минимальной упругой деформации.

Для различных станов прокатки установлены следующие отношения длины бочки и диаметра (L/D):

· станы обжимные 2,2--2,7;

· сортовые станы прокатки 1,6--2,5;

· толстолистовые станы прокатки 2,0--2,8;

· четырехвалковые станы: а) 3--5 (для РВ); б) 0,9--2,5 (для ОВ).

Длину шейки валка обычно выбирают равной диаметру валка. Диаметры шеек валков с подшипниками качения и скольжения (закрытый тип) принимают с учетом конструкции. А для валков в первом случае, с подшипниками качения, диаметр определяют, учитывая размеры самих подшипников. Когда размеры валков будут согласованы и приняты, окончательные размеры необходимо будет согласовать с персоналом фирмы ENCE GmbH. Необходимо провести проверочные и дополнительные расчетов прочности валков, способности к деформации.

Валки обжимных и сортовых линий прокатки

Валки обжимных и сортовых линий прокатки можно рассматривать по назначению, материалу, твердости и изменению (спаду) твердости, исходя из поперечного сечения валка. ПО назначению сортовые валки можно подразделить на:

1) валки тяжелых обжимных станов, как блюмингов, слябингов, заготовочных станов;

2) рельсобалочных и крупносортных станов;

3) линий для прокатки среднесортового проката;

4) прокатных линий для мелкосортового проката;

5) проволочных станов;

6) штрипсовых станов.

Основной характеристикой сортовых валков являются номинальный (средний) O D и длина бочки L. Если стан многоклетьевой с валками различных диаметров, то определяющим является номинальный O валков чистовой клети. ПО материалу сортовые валки могут быть стальные (кованые, литые) и чугунные.

Изготовление заготовок для валков

В настоящее время изготовление заготовок для валков осуществляется методом вертикального литья, центробежным литьем заготовок или методом ковки первоначального слитка. Метод вертикального литья заготовок является наиболее дешевым, но при этом металл валка имеет менее плотную структуру и соответственно меньше срок его эксплуатации.

Современные способы получения валков. Центробежное литье

Одним из современных способов получения литых валков является способ центробежного литья. Данный метод более дорогой, но позволяет максимально уплотнить структуру металла ближе к наружной поверхности, которая является рабочей и обеспечивает более долгий срок службы валка. Для этого используют машину с горизонтальной осью вращения формы для центробежного литья. Машина содержит форму, установленную на опорные ролики. Два приводных ролика с двигателями размещены в одной плоскости переднего ряда. Это обеспечивает синхронизацию их вращения. Верхний страховочный ролик установлен с зазором относительно ободов катания формы. Все ролики одного ряда установлены в одной опорной раме, что исключает непараллельность осей вращения роликов и формы. Между ободами роликов и ступицей установлены демпфирующие прокладки, поглощающие вибрацию. Опорная рама отделена от кожуха и передает вибрацию только на несущую раму, влитую в бетонный фундамент. За счет уменьшения вибрации и рыскания формы исключается брак отливок, например прокатных валков из металлов и сплавов. Центробежное литье валков выполняют из высоколегированного чугуна. В литейную форму, вращающуюся вокруг вертикальной оси, заливают металл рабочего слоя в объеме 0,95±0,05 объема рабочего слоя валка.

Изготовление валков методом ковки

Наиболее дорогой способ изготовления валков методом ковки литой заготовки, который позволяет упрочнить метал во всем объеме тела валка, что существенно повышает надежность детали и увеличивает долговечность. Валки, изготавливаемые из стали, особенно кованые, высокопрочные.

Ковка производится на автоматизированных ковочных комплексах 31,5МН, 60МН, 150МН с применением передовых технологий. Такие валки широко применяют, прежде всего, на тяжелых обжимных станах, как блюминги, слябинги, заготовочных станах, на черновых клетях сортовых станов. Валки из стали имеют при соприкосновении с прокатываемым материалом повышенный коэффициент трения. Это положительно сказывается на применении в клетях, где осуществляются высокие обжатия. Ковка цельных опорных валков ничем не отличается от ковки рабочих валков и состоит из следующих операций: биллетировки слитка, осадки, протяжки и ковки на размер поковки. После ковки валки подвергаются сложной термической обработке, на заключительной стадии - поверхностной закалке с отпуском. У чугунных валков прочность не такая высокая, однако, они обладают высокой износостойкостью. Их монтируют, как правило, в предчистовые и чистовые клети, иногда и в промежуточных клетях прокатных линий. Валки для многих сортовых станов отливают в специальных формах из металла, отливают с черновыми калибрами, которые по форме должны напоминать конфигурацию ручьев будущих калибров. Такие валки целесообразно отливать из чугуна, тогда весь ручей будет иметь определенную толщину отбеленного слоя. В случае вреза ручья в бочку валка снимается наиболее износостойкий слой высокотвердого материала валка. Материальное исполнение валков

Таблица Валки обжимных и сортовых станов изготавливаются из различного сортамента сталей при учете их назначения

Марка стали

Станы (назначение валков)

50, 55, 55Х, 50ХН и 60ХН

Блюминги, слябинги и заготовочные станы

50, 55, 55Х, 40ХН, 50ХН,

Рельсобалочные и крупносортные

60ХН, 9Х н 9ХФ

50, 55, 5ГХ и 50ХН

Среднесортные

50, 55, 55Х и 60ХГ

Мелкосортные

50, 9Х, 9ХФ и 9Х2МФ

Проволочные

Штрипсовые

Нenрерывно - заготовочные, среднесортные, мелкосортные, штрипсовые и проволочные

В прокатные цехи валки поставляются после термического отделения. Механические характеристики и твердость валков регламентированы. Например, валки

· из сорта стали 9ХФ должны иметь твёрдость HB241-285;

· из углеродистой стали 55--НВ215 - 255;

· валки из сорта стали 9Х2МФ -- HВ 352 -429.

Сортовые линии горячей прокатки оснащают, как правило, валками из различного сортамента чугуна.

Для прокатных агрегатов мелкосотового и среднесортового проката валки предусматривают из чугуна СПХН-60 (химсостав с % - им содержанием элементов: С - 3,9; Si - 0,7; Мn-0,8; Р-0,5; Сr-0,16; Ni- 0,4--1,0; Мо- 0,6--1,2). Твердость их по Шору выбирают 60--70.

Материал прокатных валков очень важен для получения высококачественного проката, заданных значений обжатий материала и высокой стойкости валков. Материал для валков определяют специфично, учитывая действительные условия функционирования. Для обжимных и черновых клетей выбирают стальные валки (литые, кованные), для промежуточных групп клетей -- из полутвердого чугуна. Чистовые клети оснащают валками из полутвердого или закаленного чугуна.

На новых прокатных агрегатах для сортового проката, характеризующихся высоким темпом скорости прокатки, для получения прецизионного проката с заданными допусками и качеством поверхности применяют высокопрочные прокатные валки с повышенными показателями по износостойкости. Их изготавливают из заэвтектоидной стали, которые заменяют стальные кованые и литые чугунные валки.

Применение валков. Стойкость к износу и твердость валков

Следует отметить, что кованые валки на металлургических сортовых агрегатах горячей прокатки используют мало. Применяют литые валки в основном из заэвтектоидных (так называемых адамитовых) марок стали. Стальные литые валки применяют иногда даже на тяжелых обжимных станах, как блюминги, слябинги.

При использовании вновь разработанных технологических смазочных средств в процессе прокатки эффективно повышается стойкость прокатных валков. Стойкость к износу у валков в 1,5--2 раза при такой смазке выше.

По качеству материала валки бывают из

· мягких,

· полутвердых,

· твердых и

· сверхтвердых сортов.

Мягкие валки с твердостью ниже НВ 270. Их применяют на обжимных станах, в обжимных клетях, иногда в черновых клетях сортовых прокатных линий. Их изготавливают из кованой и литой стали. Для повышения стойкости рабочие поверхности мягких валков обычно подвергают наплавке высокопрочными материалами (3X2BS, 18ГСЛ и др.). Для черновых клетей при небольших нагрузках мягкие валки могут быть изготовлены чугунными с перлито-графитным рабочим слоем. Полутвердые валки, твердость которых НВ 270-420. Их применяют в чистовых, предчистовых и черновых клетях линий сортового проката. Это основной тип валков для рельсобалочных и крупносортных прокатных линий. Кроме того, полутвердые валки применяют довольно широко в среднесортных и черновых клетях прокатных линий мелкосортного и проволочного проката. Их изготавливают из половинчатого чугуна, а также из заэвтектоидной стали. Твердые валки (твердостью НВ 420-600) применяют на чистовых и черновых клетях проволочных, мелкосортных станов. Изготовляются они из отбеленного чугуна. Делают их однослойными и двухслойными.

Сверхтвердые валки (твердостью по Шору более 100 единиц) изготовляют из металлокерамических сплавов. Основа - карбид вольфрам. С такой основой валки долго стоят в чистовых клетях проволочных станов. Стойкость валков с такой основой в несколько десятков раз выше стойкости валков из чугуна (отбеленного).

В процессе прокатки калибры сортовых прокатных валков изнашиваются. При выработке (износе) калибров валков нарушается рассчитанный для прокатки режим обжатия, а, следовательно, страдает качество поверхности проката. Поэтому выработанные валки подвергают переточке на вальцешлифовальных станках. Число переточек сортовых валков зависит от типа стана, качества валков, условий режимов эксплуатации и колеблется пределах (от 3-4 до 8-9 раз и более). В результате многократных перешлифовок валков их исходный (максимальный) диаметр Dmax становится меньше.

Валки к листовому стану горячей прокатки

При прокатывании листов создаются большие усилия, значительные термические воздействия на валки. Поэтому для таких условий прокатывания и требования к качеству прокатных валков выше:

· по механическим свойствам;

· структуре;

· стойкости к износам;

· качеству поверхности и

· твердости.

Чем выше стойкость валков, тем меньше простоев при перевалке валков. Производительность, следовательно, выше. Меньше расход валков, значит, лучше технико-экономические характеристики производства.

Широкий сортамент листов (относительно толщины и ширины), огромное число листовых станов, отличающихся по расположению, числу и исполнению рабочих клетей, предопределяют большое число размеров валков, жесткие требования к их качеству. На основании выше названных характеристик, прокатные валки для листовых станов изготовляют стальными или чугунными.

Рабочие валки изготовляют цельноковаными или литыми, а опорные - и цельноковаными (литыми), и составными (с кованым или литым бандажом, кованой осью).

Для каждого сорта стали и валков каждого размера стандартом предусмотрены соответствующие виды термообработки. Валки из чугуна для линий горячекатаных полос и листов изготовляют литыми:

· из чугуна нелегированного с пластинчатым графитом;

· из легированного с шаровидным графитом и

· из легированного с пластинчатым графитом.

Твердость поверхности бочек валков, глубина слоя (рабочего) из отбеленного чугуна, хим. состав являются главными показателями качества чугунных валков, определяющими эксплуатационную стойкость валков в работе. Эти требования при учете условий режимов эксплуатации, сортамента и нагрузок на валки оговариваются специальными стандартами качества или техническими условиями фирмы ENCE GmbH.

Валки к линиям холодной прокатки листового проката

Валки для линий листовой холодной прокатки по их использованию делят на: рабочие и опорные. См. рис. 3 и 4.Диаметр валка подбирают на основе расчетов, выполненных при учете сортамента (его толщины), условий работы, механических свойств проката, максимальных усилий, обжатий, конструкции линии. Длина бочки РВ зависит от ширины полосы, листа, ленты.

Приводными валками обычно делают РВ. В клетях, где отношение длины бочки к O валка = или > 5:1, и прокатывается очень тонкая лента из легированной стали, на многовалковых агрегатах приводными выполняются ОВ (опорные валки). У валков с подшипниками качения, шейки изготовляют ступенчатыми. На станах, где используются подшипники скольжения, шейки валков, как правило, гладкие. Для редуцирования давления на подшипники, повышения прочности валковых шеек, работающих на ПЖТ, шейки имеют макс. O, а места переходов от шеек к бочке закругляются.

Рис. 3. Рабочий валок

Рис. 4 Рабочий и цельнокованый опорный (б) валки четырехвалковой клети 1700

В РВ (при O бочки >160 мм) делают сквозные пазы по оси, так называемые осевые каналы. В валках больших размеров эти каналы в области бочки переходят в более широкие камеры. Камеры имеют O, превышающий в значительной степени O входных отверстий. Осевые каналы способствуют охлаждению центра валка в момент его закалки. Такое дополнительное охлаждение РВ в процессе функционирования линии создаёт стабильный термальный режим, повышая, таким образом, стойкость валка. Опорные валки могут быть цельноковаными (как на рис. 3 и 4), литыми, бандажированными. К качеству подготовки ОВ предъявляются особо жесткие требования. Возникающее при работе биение бочки ОВ относительно шеек ведёт к разнотолщинности прокатываемой полосы. Макс. допустимое биение бочки валка O1500 мм будет равно 0,03 мм. Для агрегатов холодной прокатки валки предусматривают из высококачественных сталей, в составе которых небольшое содержание вредных компонентов S и P. Наряду с механич. свойствами после термообработки стали оценивают по технологическим характеристикам -- закаливаемости, склонности к перегреву, чувствительности к деформации при закалке, обрабатываемости, шлифуемости и др. Важнейшими признаками для сталей, идущих на производство валков, считаются твердость и прокаливаемость. Твердость стали марки 9Х в закаленном состоянии достигает 100 ед. по Шору. РВ многовалковых прокатных линий производят из сталей 9Х и 9Х2. За границей для этого служат инструментальные, среднелегированные и быстрорежущие стали. Твёрдость рабочей поверхности в состоянии после термообработки достигает HRC 61-66.В последних технологиях все чаще упоминаются РВ, изготовленные из металлокерамических твердых сплавов (основу их образует карбид вольфрам). Изготовление валков из твердых сплавов основано, как правило, на горячем прессовании или спекании пластифицированных заготовок. Количество кобальтового порошка принимается, равным 8-15 % (остальной компонент - карбид вольфрам). Твёрдосплавные валки, по сравнению с валками из легированных марок стали, более износостойкие. Их стойкость к износам в 30--50 раз выше. При прокатке ими может быть получена макс. шероховатость на поверхности прокатываемого материала. Их изготавливают цельными и составными.

В качестве РВ многовалковых прокатных линий, как правило, применяют цельные металлокерамические валки.

При проектировании твёрдосплавных валков учитывают определенные соотношения O шейки к O бочки (? 0,6) и O длины бочки (? 4).Основным недостатком металлокерамических валков является повышенная хрупкость, что исключает возможность эксплуатации их при толчках, ударах, больших прогибах. При завалке их в клеть необходимо полностью устранить перекосы, влияющие на качество прокатываемого материала. ОВ для линий холодной прокатки обычно изготовлены из сталей марок 9X2, 9XФ, 75ХМ, 65XНМ. В последнее время сталь марки 75ХМ для цельнокованых ОВ наиболее широко применяется. Марки сталей 40ХНМА, 55Х, 50ХГ и стали 70 идут на изготовление осей составных (бандажированных) ОВ (малых и средних). Для изготовления осей крупных ОВ тяжелонагруженных станов применяют стали марок 45XHВ и 45XHМ. Стали 9Х, 9ХФ, 75ХН, 9X2, 9Х2Ф и 9Х2В используются для изготовления бандажей составных ОВ. Твёрдость поверхности бандажа после конечной термообработки 60--85 ед. по Шору. Целесообразно применение литых ОВ, они дешевле кованых, обладают значительно большей износостойкостью. Крупные литые опорные валки изготавливают из хромоникельмолибденовых и хромомарганцево-молибденовых сталей. Например, изготовляют ОВ из стали типа 65ХНМЛ. Они после термообработки имеют твёрдость 45--60 ед. по Шору. ОВ многовалковых станов изготавливают из инструментальной стали. В ней содержится 1,5.% С и 12 % Сг. Твёрдость их после термообработки HRC 56-- 62.

Контроль качества

При роизводстве валков особое внимание уделяется контролю качества на стадии литья материала и качества готового изделия, в том числе осуществляется контроль:

· Химического состава исходного материала

· Анализ структуры материала валка

· Анализ геометрических размеров и центричности

· Контроль твердости рабочей поверхности

· Контроль шероховатости рабочей поверхности

· Структура металла в поверхностном слое

Упаковка валков

Не менее важным для заказчика является качественная упаковка валков для транспортировки готовых изделий от производителя к конечному заказчику. Отсутствие надежного крепления валков и хорошей защиты рабочей и посадочной поверхностей может свести на нет все усилия производителя валков по качественному изготовлению.

Валки горячей прокатки для черновой и промежуточной клетей стана

Структура: легированный хромом, никелем, молибденом перлитный-карбидный чугун с шаровидным графитом;

Глубина поверхностной закалки 120 мм;

Твердость бочки валка 58-64 HSC

Таблица Химический состав предлагаемых валков для промежуточных клетей

Структура: легированный хромом, никелем, молибденом перлитный-карбидный чугун с шаровидным графитом

Глубина поверхностной закалки 85 мм

Твердость бочки валка 67-72 HSC

Твердость шейки валки 45-47 HSC

Валки горячей прокатки из стали

Таблица Химический состав предлагаемых валков для черновых клетей

Структура: адамит

Твердость валка 58-64 HSC

Таблица Химический состав предлагаемых валков для промежуточных клети

Структура: высокоуглеродистая сталь упрочненная карбидами хрома и молибдена

Глубина поверхностной закалки: изменение твердости валка нет

Твердость валка 67-72 HSC

Размещено на Allbest.ur

...

Подобные документы

    Описание непрерывного стана 1200 холодной прокатки Магнитогорского металлургического комбината им. В.И. Ленина. Оборудование и технология прокатки. Выбор режимов обжатий и расчет параметров, рекомендации по совершенствованию технологии прокатки.

    курсовая работа , добавлен 27.04.2011

    Выбор стали для заготовки, способа прокатки, основного и вспомогательного оборудования, подъемно-транспортных средств. Технология прокатки и нагрева заготовок перед ней. Расчет калибровки валков для прокатки круглой стали для напильников и рашпилей.

    курсовая работа , добавлен 13.04.2012

    Проект автоматизации регулирования скорости электропривода стана горячей прокатки. Расчёт мощности главного привода; определение параметров системы подчинённого регулирования. Настройка контура тока возбуждения; исследование динамических характеристик.

    курсовая работа , добавлен 19.02.2013

    Понятие и структура валков холодной прокатки, их назначение и предъявляемые требования. Критерии выбора ковочного оборудования и исходного слитка. Характеристика оборудования участков цеха. Производство валков холодной прокатки на "Ормето-Юумз".

    курсовая работа , добавлен 04.05.2010

    Организационная структура ремонтной службы. Трудоемкость капитального и текущего ремонтов стана горячей прокатки "2000". Баланс времени рабочего оборудования. Планирование и сетевой график ремонта агрегата. Организация заработной платы на ОАО "НЛМК".

    курсовая работа , добавлен 19.04.2012

    Анализ производства на РУП "Белорусский металлургический завод". Краткая характеристика участка горячей прокатки труб. Технология производства литой заготовки. Описание технологического процесса прокатки бесшовной трубы на редукционно-растяжном стане.

    отчет по практике , добавлен 12.05.2012

    Специфика управления на предприятиях черной металлургии с полным циклом производства. Функции и структура автоматизированных систем управления стана 630 холодной прокатки. Устройство и принципы работы локальной системы автоматического управления САРТиН.

    контрольная работа , добавлен 17.01.2010

    Технология получения шаров в винтовых калибрах. Требования к выпускаемым мелющим шарам на базе ПФ ТОО "Кастинг". Монтаж и смазка оборудования стана горячей прокатки. Дефекты при нагреве круглых заготовок и их предупреждение. Расчет такелажной оснастки.

    дипломная работа , добавлен 27.04.2014

    Разработка проекта реверсивного одноклетевого стана холодной прокатки производительностью 500 тыс. тонн в год в условиях ЧерМК ОАО "Северсталь" с целью производства холоднокатанной полосы из низкоуглеродистой и высокопрочной низколегированной сталей.

    дипломная работа , добавлен 26.10.2014

    Описание выбора цеха холодной прокатки, прокатного стана и разработка технологического процесса для производства листа шириной 1400мм и толщиной 0,35мм из стали 08кп производительностью 800 тысяч тонн в год (Новолипецкий металлургический комбинат).

Прокатные валки и станы

1. Прокатные валки - основной рабочий инструмент для про­катки. Они могут быть гладкими (рис. III. 4, a), калиброванными (ручьевыми) (рис. 14. 7, 6) и специальными.

Гладкие валки применяют при прокатке листов, полос и т. п. На калиброванных валках прокатывают все виды сортового про­ката.

На рабочей поверхности калиброванных валков имеются ка­навки - ручьи. Совокупность ручьев пары валков называется калибром. На каждой паре валков размещается несколько калиб­ров. Калибры могут быть открытыми (рис. III. 4, в) и закрытыми (рис. III. 4, г).

Валки имеют рабочую часть (бочку) 1 (рис. III. 4, а), две шейки 2 для установки в подшипниках и крестообразные концы 3 (трефы) для соединения валка с приводом.

2. Калибровка валков - это разработка схемы прокатки и размещения калибров, обеспечивающая получение заданного профиля проката при минимальном числе проходов. Одна из основ­ных задач калибровки - расчет режима обжатия при прокатке. По назначению калибры прокатных станов разделяют на обжим­ные (или вытяжные), черновые (или подготовительные) и чистовые (или отделочные).

Обжимные калибры предназначены только для уменьшения сечения прокатываемого металла. Чаще всего они имеют прямо­угольную, квадратную, ромбическую и овальную формы.

В черновых калибрах уменьшается площадь, изменяется форма поперечною сечения прокатываемого металла с постепенным при­ближением к готовому изделию. Чистовые калибры отличаются от прокатываемого профиля тем, что в них учтены коэффициент ли­нейного расширения и допуски на размеры профиля.

Для прокатки одного и того же профиля, исходя из технико­экономических показателей, можно применить различные схемы калибровки. Например, при прокатке квадратного и круглого профиля наиболее часто используют системы калибров: ромб - квадрат, овал - квадрат или овал - круг (рис. III. 4, д). При пере­даче заготовки из ручья в ручей для улучшения обжатия ее кантуют на 90°.

Рис. III. 4. Прокатные валки и схемы калибровки.

3. Устройство прокатного стана. Прокатный стан состоит из одной или нескольких рабочих клетей и привода, включающего электродвигатель и передаточный механизм.

Рабочая клеть состоит из станины 1 (рис. III. 5, a) с установ­ленными в ней в подшипниках валками 2. Для изменения зазора между ними верхний валок вместе с подшипниками перемеща­ется в пазах станины с помощью нажимного устройства 3. Дви­жение от электродвигателя 8 к валкам передается через редук­тор 7, шестеренную клеть 6 и трефовые шпиндели 5, которые со­единены с валками трефовыми муфтами 4.

4. Классификация прокатных станов. Прокатные станы клас­сифицируют по трем признакам: назначению, числу и расположе­нию валков в клетях, числу и взаимному расположению клетей.

По назначению прокатные станы делят на станы для прокатки полупродукта (блюминги, слябинги и заготовочные станы) и ста­ны для прокатки готовых изделий (сортовые, листопрокатные, рельсобалочные, трубопрокатные, для специального проката).

Рис. III. 5. Схема прокатного стана, расположения валков и рабочих клетей.

По числу и размещению валков в клетях станы бывают: с гори­зонтальными валками; универсальные с горизонтальными и вер­тикальными валками; с косо расположенными валками. Станы с горизонтальными валками по числу их в рабочей клети подразде­ляют на двух-, трех- и многовалковые. Двухвалковые станы (дуо) могут быть нереверсивные и реверсивные (рис. III. 5, б). На трех­валковых (трио) станах (рис. III. 5, в) заготовка в одну сторону идет между нижним и средним, а в обратном направлении - меж­ду средним и верхним валками. Двух- и трехвалковые станы при­меняют при производстве всех видов сортового проката и листов.

Многовалковые станы (рис. III. 5, г) имеют два рабочих валка малого диаметра, а остальные валки большего диаметра являются опорными. Они предотвращают прогиб тонких рабочих валков, благодаря чему повышается точность изделий. Такие станы применяют для горячей и холодной прокатки тонких листов и полос.

Универсальные станы (рис. III. 5, д) используют при прокатке слябов, толстых листов и широкополочных двутавровых балок.

Станы с косо расположенными валками приме­няют при поперечно-винтовой прокатке бесшовных труб, периоди­ческого проката, шаров.

В зависимости от числа взаимного расположения клетей прокат­ные станы могут быть одноклетьевыми и многоклетьевыми с ли­нейным и последовательным расположением клетей.

У линейных станов клети 10 (рис. III. 5, д) расположены в одну линию и имеется один привод 9. Они характеризуются невысокими скоростями прокатки (до 4 м/с) и производительностью. Последова­тельное расположение валков используется в непрерывных станах (рис. III. 5, ж). Для них характерны высокая скорость прокатки (до 45 м/с) и производительность (1...4 млн т проката в год). Не­прерывные станы-основное оборудование современных прокатных цехов.

Классифицируются валки:

1. По назначению:

а) сортовые;

б) листовые.

2. По материалу:

а) стальные;

б) чугунные.

3. По твердости:

а) мягкие НВ<270;

б) полутвердые НВ=270-420;

в) твердые НВ=420-600;

г) сверхтвердые, твердость по Шору > 100 единиц.

Валки прокатных станов могут изготавливаться как цельными (литыми или кованными), так и составными. При горячей прокатке на обжимных станах используют литые или кованные валки из углеродистой стали большой вязкостью. Для листовых и сортовых станов валки должны быть прочными и иметь высокую поверхностную твердость. У этих валков мягкая сердцевина, которая сопротивляется изгибу, и твердая поверхность, хорошо сопротивляющаяся износу. Для станов холодной прокатки требуются валки с высокой поверхностной твердостью (для рабочих - до 100HSD, для опорных – до 80HSD) и большой прочностью (800 – 900 МПА) для восприятия больших деформаций. При диаметре валков до 300мм. в качестве материалов для их изготовления используются стали 9Х; 9Х2. При диаметре валков более 300мм. используются стали 9Х2; 9Х2В; 9Х2МФ.

У составных (бандажированных) валков втулка изготавливается из выше перечисленных сталей, а для оси - стали 55Х; 60ХН; 80ХН3В.

Рабочие валки для прокатки ленты до 0,05мм. изготавливают из керамических твердых сплавов.

4.1.1.Определение геометрических размеров прокатных валков

Средняя часть валка, соприкасающаяся с металлом, называется бочкой (Рисунок 7). По обе стороны бочки расположены шейки, которыми он опирается на подшипники. В зависимости от типа подшипников шейки могут быть цилиндрическими или коническими. Для соединения валка со шпинделем концы валков выполняют в виде вилки или трефа. Сортовые валки отличаются от листовых наличием ручьев, нарезаемых на бочке на токарных станках.

Размеры прокатных валков регламентированы ГОСТом и выбираются с учетом стана, на котором они устанавливаются. Исходным размером при проектировании валков является диаметр бочки, а остальные размеры определяются по определенным соотношениям.

Рисунок 7 - Листовой валок

Длина бочки листового стана принимается равной (2,2 2,8) , но не менее, чем В + 100 мм,

где В - ширина листа.

При выполнении шеек валков, устанавливаемых в подшипниках сколь­жения, для большинства листовых станов:

где диаметр шейки валка;

- длина шейки валка.

При установке валков на подшипниках качения из-за их большого габарита диаметр шейки приходится назначать несколько меньше:

Плоские концы валков для соединения при передаче вращения универсальным шпинделям выполнены со следующими размерами:

мм,

где - минимальный диаметр валка после переточки принимается равным

Рабочий диаметр валков выбирают с учетом допустимого угла захвата, сопротивляемости валков изгибу и условия получения минимальной стрелы прогиба.

Для обжимных, сортовых, а также толстолистовых станов, определяющим при выборе диаметра бочки, является условие захвата металла валками:

Для обжимных станов о; для сортовых, толстолистовых станов

aзах =16-18 о.

Для станов холодной прокатки диаметр рабочих валков определяется соотношением:

D = (2500 – 3000)hmin ,

где hmin – минимальная толщина прокатываемого металла.

4.1.2. Расчет на прочность листового валка

Опасные сечения валка находятся посередине бочки (1-1) и в мес­те соединения цапфы с бочкой (11-11). В сечении 1-1 валок рассчитывается на изгиб, в сечении 11-11 - на изгиб и кручение. Изгибающий момент в сечении 1-1:

напряжение изгиба в этом сечении

Изгибающий момент в сечении 11-11:

напряжения изгиба и кручения в сечении 11-11

где - крутящий момент, передаваемый шейкой (момент прокатки), Приведенное напряжение в сечении 11-11

Полученные напряжения , и должны быть равны или меньше допустимого, выбираемого исходя из пятикратного запаса прочности по пределу прочности материала валка.

Валки из кованой углеродистой стали обычно имеют пределы проч­ности н/мм 2 , из литой стали - н/мм 2 , чугунные - н/мм 2 .

У приводного конца валка, выполненного в форме плоской лопасти, наиболее опасным является сечение 111-111. Давление на боковую поверхность одной ветви лопасти со стороны головки универсального шпинделя определяется по формуле

Изгибающий момент в сечении ІІІ-ІІІ

где - максимальный угол отклонения - универсального шпинделя от оси валка ();

момент кручения ;

напряжение изгиба

напряжение кручения

где - коэффициент, зависящий от отношения , определяемый по таблице 2:

Значения коэффициента Таблица 2

0,208 I,5 0,346 0,495
0,801 1,15 1,788

Приведенное напряжение


4.1.3. Расчет валков на жесткость

Под воздействием больших усилий прокатки валки прогибаются, что приводит к разнотолщинности металла по ширине. Для компенсации прогиба листовых валков бочку их делают выпуклой на величину разностей прогибов в центре валка () и у края листа (). Наибольший прогиб валков происходит под действием изгибающих моментов. Но так как диаметр валков по сравнению с длиной бочки относительно велик, то необходимо учитывать прогиб, вызванный действием перерезывающих сил.