EA025048B1

EA025048B1 - Кассета-держатель валков для прокатного стана

Info

Publication number: EA025048B1
Application number: EA201490341A
Authority: EA
Inventors: Паоло Марин; Марчелло Пачер
Original assignee: Смс Иннсе Спа
Priority date: 2011-07-26
Filing date: 2012-07-16
Publication date: 2016-11-30
Also published as: WO2013014572A2; AR088745A1; CN103781564A; EA201490341A1; JP6130832B2; EP2736660A2; CN103781564B; EP2736660B1; JP2014523814A; US20140182346A1; ITMI20111391A1; WO2013014572A3

Abstract

Изобретение относится к кассете-держателю валков для прокатного стана 20. Кассета 24 содержит две торцевые стенки 26, множество блоков "валок-рычаг" 30, два подвижных стопорных кольца 28 и стопорный привод 32. Каждая торцевая стенка кассеты содержит множество первых гнезд 260; каждое стопорное кольцо содержит множество вторых гнезд 280; а каждый из блоков "валик-рычаг" установлен на кассете таким образом, чтобы обеспечить вращение вокруг штифта 300, при этом каждый конец каждого штифта заключают в осевом направлении внутри первого гнезда и второго гнезда соответственно. Кроме этого, первые гнезда позволяют осуществлять смещение соответствующих штифтов в направлении касательной t к окружности (с) с центром на оси (X) прокатки; вторые гнезда позволяют осуществлять смещение соответствующих штифтов в радиальном направлении r относительно оси (X) прокатки; а два стопорных кольца могут вращаться вокруг оси X при помощи стопорного привода. Изобретение также относится к прокатной клети 22, содержащей вышеописанную кассету и прокатный стан, содержащий множество прокатных клетей 22.

Description

Изобретение относится к кассете-держателю валков для непрерывного прокатного стана, в частности непрерывного прокатного стана, предназначенного для производства длинномерных заготовок. Изобретение также относится к прокатной клети и прокатному стану, конструкция которых включает вышеупомянутую кассету-держатель. Получению бесшовных труб далее в описании уделяют в ссылочном порядке особое внимание, не носящее ограничительного характера касательно сути заявленного изобретения, причем подразумевается, что идея заявленного изобретения применима для прокатки прочих длинномерных заготовок, например сортового проката, прутков, круглого проката и т.п.

Из уровня техники известен процесс получения бесшовных металлических труб методом последовательного пластического деформирования прокатных заготовок и брусков. На первом этапе заготовку подвергают прошивке (пирсингу) в продольном направлении для получения прошитой заготовки с толстой стенкой и длиной, в 1,5-4 раза превышающей длину исходной заготовки. Затем эту заготовку прокатывают через специальные прокатные станы для постепенного уменьшения толщины стенки и увеличения длины конечного продукта. Из уровня техники широко известны и повсеместно применимы упомянутые прокатные станы, также именуемые непрерывными прокатными станами, включающие множество станций. Каждая станция содержит клеть, на которой устанавливают валки с профильными пазами (желобами). Обычно число валков с пазами - три, причем каждый из них поддерживается при помощи пары плечей специального опорного рычага валка, установленного на клети. Три пары плечей копланарны друг другу, имеют радиальное направление и установлены с интервалами 120° друг от друга вокруг оси прокатки. Комплекс соединенных профилей пазов трех валков определяет внешний профиль трубы на выходе из прокатной станции. В каждой станции опорные рычаги валков устанавливают на кассете с возможностью поворачивания вокруг оси, параллельной оси прокатки. На каждый из валков воздействует гидропривод, который толкает валок в радиальном направлении относительно оси прокатки. Таким образом, приводы производят силу, необходимую для пластического деформирования трубы. Помимо этого, валкам придают вращение при помощи специальных двигателей, тем самым способствуя продвижению обрабатываемой трубы с использованием силы трения.

Упомянутые станции вместе с внутренней оправкой (при необходимости) постепенно превращают заготовку в трубу требуемой конфигурации касательно параметров внешнего диаметра, внутреннего диаметра, толщины стенки и длины.

Прокатные валки подвержены износу и после определенного количества рабочих циклов подлежат восстановительному ремонту путем обточки, которая позволяет избежать следов деформации и износа, восстановить профиль паза и правильную симметрию валка. Фактически, необходимо обеспечить оптимальный профиль паза каждого валка, с тем чтобы, в свою очередь, каждая станция обеспечивала обработку трубы оптимального профиля.

Обточку осуществляют путем (известным из уровня техники) отсоединения каждого валка от соответствующего места установки и переноса в приемлемую по параметрам традиционную станцию обточки. Альтернативным, также известным из уровня техники способом, является выполнение обточки путем отсоединения всей кассеты (для каждой клети) с установленными там тремя валками при помощи специального инструмента, установленного в центре кассеты вместо трубы.

Каждая обточка неизбежно приводит к уменьшению диаметра каждого валка, поэтому, как известно из уровня техники, на каждой станции устанавливают средства для сохранения параллельности валков до и после выполнения каждой обточки.

Проблема заключается в том, что вследствие уменьшения диаметра валок может прийти в соприкосновение с трубой путем простого поворачивания рычага относительно его оси. Такая конфигурация валка будет асимметричной относительно радиального направления, и соприкосновение не будет оптимальным. Иными словами, после обточки конфигурация профилей пазов трех валков уже не будет иметь первоначальную форму; вместо этого получится трехгранная конфигурация, состоящая из круговых незамкнутых кривых, не связанных друг с другом.

Для решения данной проблемы применяют два различных способа.

Первый способ заключается в компенсировании уменьшения диаметра валка путем идентичного удлинения соответствующих плечей. Таким образом, движение валка между начальным положением и положением после обточки представляет собой полностью поступательное перемещение в радиальном направлении с проходом вдоль дна паза. Валок остается параллелен сам себе (собственной оси).

Второй способ заключается в компенсировании уменьшения диаметра валка путем адекватного смещения штифта, вокруг которого вращается опорный рычаг валка. В данном способе движение всего рычага между начальным положением и положением после обточки представляет собой полностью поступательное перемещение в направлении, параллельном дну паза. И в данном способе валок остается параллелен сам себе (собственной оси).

Два вышеуказанных способа, несмотря на широкое практическое применение, не избавлены от недостатков.

Что касается первого способа, вследствие массивности и размеров удлинение плеча представляет собой длительную и трудоемкую операцию. Более того, данное удлинение обычно достигается путем расположения специальных калиброванных вставок вдоль плеча. Естественно, необходимо обеспечить

- 1 025048 наличие большого запаса вставок. Фактически каждая прокатная станция требует расположения трех укомплектованных наборов вставок; каждый набор должен содержать число вставок, равное числу обточек, которые можно осуществить на валках с момента пуска в эксплуатацию до полного износа. Что касается второго способа, опять-таки вследствие массивности и размеров смещение штифтов представляет собой длительную и трудоемкую операцию. Данное смещение фактически должно осуществляться отдельно для каждого из штифтов. При обычной комплектации прокатного стана 6-8 станциями это влечет осуществление операций на каждом из 18-24 штифтов для каждой единичной обточки 18-24 валков. Для каждого из штифтов должно происходить одновременное вращение соответствующих кулачков (эксцентрика) для получения чисто поступательного движения штифта относительно рычага. Помимо этого, данные операции в каждом случае требуют остановки всего прокатного стана с последующим простоем в течение времени, требуемого длявыемки кассет для обточки и заменить их другими кассетами в оперативном порядке.

Целью заявленного изобретения является как минимум частичное устранение вышеупомянутых недостатков относительно существующего уровня техники.

Основной задачей заявленного изобретения является практическое воплощение прокатной станции для непрерывного прокатного стана с возможностью компенсации уменьшения диаметра валка после восстановления путём нетрудоемкой и оперативной обточки.

Вышеупомянутые цели и задачи достигаются посредством прокатной станции в соответствии с признаками по формуле заявленного изобретения, определяющими кассету-держатель валков для прокатки длинномерной заготовки в направлении оси (X) прокатки, содержащую две закреплённых на кассете торцевых стенки, множество блоков валок-рычаг, два подвижных стопорных кольца и стопорный привод, в которой каждая торцевая стенка кассеты содержит множество первых гнезд; каждое стопорное кольцо содержит множество вторых гнезд;

каждый из блоков валок-рычаг устанавлены на кассете с возможностью поворачивания вокруг штифта, при этом каждый конец каждого штифта заключен в осевом направлении внутри первого гнезда и второго гнезда соответственно, при этом первые гнезда выполнены с возможностью смещения соответствующих штифтов в направлении касательной 1 к окружности (с) с центром на оси (X) прокатки;

вторые гнезда выполнены с возможностью смещения соответствующих штифтов в радиальном направлении г относительно оси (X) прокатки;

причём два стопорных кольца выполнены с возможностью вращения вокруг оси (X) при помощи стопорного привода.

Достижение целей изобретения обеспечивается и тем, что каждое из первых гнезд содержит паз и ползун, проходящий в паз, отверстие, образованное в ползуне, предназначенное для приема первой части конца штифта. При этом первое гнездо имеет такую форму, при которой ползун может проходить внутрь паза только в направлении касательной 1.

Достижение целей изобретения обеспечивается и тем, что каждое из вторых гнезд содержит паз и ползун, проходящий в паз, отверстие, образованное в ползуне, предназначенное для приема второй части конца штифта. При этом второе гнездо имеет такую форму, при которой ползун может проходить внутрь паза только в радиальном направлении г.

Каждое из вышеупомянутых стопорных колец содержит радиальный наконечник, на который воздействует стопорный привод, включающий приемник, соединенный с подвижным элементом и установленный на кассете с тем, чтобы придать подвижному элементу смещение вдоль радиального направления г, подвижный элемент, в свою очередь, содержит наклонную направляющую, внутри которой с возможностью проскальзывания расположен затвор с отверстием для приема штифта, соединенного со стопорными кольцами таким образом, чтобы радиальное смещение подвижного элемента вызывало круговое смещение штифта и, соответственно, вращение вокруг оси X стопорных колец.

Общий рабочий ход б штифта вдоль касательной 1 к окружности с с центром на оси X прокатки составляет от примерно 20 до примерно 30 мм, предпочтительно 25 мм.

Достижение целей изобретения обеспечивается прокатной клетью, содержащей упомянутые множество приводов, множество блоков мотор-редуктор-шпиндель и кассету.

Достижение целей изобретения обеспечивается также и посредством прокатного стана для прокатки длинномерной заготовки, содержащий множество вышеупомянутых прокатных клетей.

Существенные признаки и соответствующие технические преимущества заявленного изобретения будут выявлены в приведенном описании, примерах практического воплощения, не носящих ограничительный характер касательно сути заявленного изобретения, согласно чертежам, на которых фиг. 1 представляет вид спереди непрерывного прокатного стана, известного из уровня техники; фиг. 2-4 - блок валок-рычаг, известный из уровня техники, в течение трех последовательных этапов периода эксплуатации;

фиг. 5 - вид спереди кассеты-держателя согласно заявленному изобретению, на которой установлен

- 2 025048 единый блок валок-рычаг;

фиг. 6 - вид крупным планом детали, обозначенной VI на фиг. 5; фиг. 7 - поперечный разрез по линии νΠ-νΠ на фиг. 6;

фиг. 8 - схематический вид спереди кассеты согласно заявленному изобретению, без блоков валокрычаг;

фиг. 9 - схематический боковой вид кассеты по фиг. 8;

фиг. 10 - схематический вид в перспективе торцевой стенки кассеты-держателя, аналогичной показанной на фиг. 8;

фиг. 11 - схематический вид в перспективе стопорного кольца, аналогичного присутствующему в кассете по фиг. 8;

фиг. 12 - схематический вид в перспективе стенки по фиг. 10 и кольца по фиг. 11, расположенных рядом друг с другом, для образования части кассеты по фиг. 8;

фиг. 13 - вид крупным планом детали по фиг. 12;

фиг. 14 - вид детали, обозначенной XIV на фиг. 8, в первом рабочем режиме. фиг. 15 - деталь по фиг. 14, во втором рабочем режиме;

фиг. 16 - вид спереди кассеты, аналогичный показанному на фиг. 5, без блоков валок-рычаг и в которой стопорный привод представлен в частично поперечном разрезе; и фиг. 17 - вид крупным планом детали, обозначенной XVII на фиг. 16.

На фиг. 1 сноска 20 обозначает непрерывный прокатный стан в общем виде, в котором можно однозначно определить ось X прокатки, которая является продольной осью обрабатываемой длинномерной заготовки 18, обозначаемой для упрощения далее по тексту термином труба. Непрерывный прокатный стан 20 включает, как известно из уровня техники, множество станций прокатки, расположенных вдоль оси X прокатки.

Каждая клеть 22 содержит множество приводов 21, множество узлов 23 двигатель-переходникшпиндель и кассету-держатель 24 валков. Кассета-держатель 24 валков согласно заявленному изобретению содержит две торцевых стенки 26, множество блоков валок-рычаг 30, два подвижных стопорных кольца 28 и стопорный привод 32. Каждая торцевая стенка кассеты содержит множество первых гнезд 260; каждое стопорное кольцо 28 содержит множество вторых гнезд 280; а каждый из узлов валокрычаг 30 устанавливают на кассете 24 с возможностью поворачивания вокруг штифта 300, при этом каждый конец каждого штифта заключают в осевом направлении внутри первого гнезда 260 и второго гнезда 280 соответственно. Помимо этого, первые гнезда 260 позволяют осуществлять смещение соответствующих штифтов 300 в направлении касательной 1 к окружности (с) с центром на оси (X) прокатки; вторые гнезда 280 позволяют осуществлять смещение соответствующих штифтов 300 в радиальном направлении г относительно оси (X) прокатки; а два стопорных кольца 28 выполнены с возможностью вращения вокруг оси X при помощи стопорного привода 32.

Термин осевая обозначает направление любой прямой линии а, параллельной оси X прокатки.

Термин радиальная обозначает направление прямой линии г, которая имеет начало на оси X прокатки и перпендикулярна ей.

Термин кольцевой обозначает направление линии окружности с с центром на оси X прокатки и лежащей в плоскости, перпендикулярной ей. Термин касательная обозначает направление любой прямой линии 1, касательной к окружности с.

Торцевые стенки 26 закреплены на кассете 24, в то время как кольца 28 подвижны в его отношении, и, в частности, могут вращаться вокруг оси X Помимо этого, кассету 24 закрепляют на прокатной клети 22 во время прокатки трубы 18 и, возможно, также во время некоторых незначительных движений штифтов 300, описываемых далее по тексту. Тем не менее в некоторых вариантах практического воплощения прокатного стана 20 кассету 24 возможно вынимать из прокатной клети 22, например, для осуществления обточки валков 304 и для последующего смещения штифтов 300.

Как уже упомянуто выше и показано на фиг. 7 и 9, кассета 24 содержит две торцевых стенки 26 и два стопорных кольца 28. Подробное описание далее по тексту, а также фиг. 10-14 относятся только к одной из двух стенок 26, соответствующему кольцу 28 и гнездам 260 и 280, образованным там. Очевидно, что фигуры чертежей и описание применимы к другой стенке 26, которая является преимущественно симметричной рассматриваемой стенке. В каждом из узлов валок-рычаг 30 валок 304 устанавливают на кассете 24 при помощи рычага валок-опора 302 (или просто рычага 302). Рычаг 302 устанавливают на кассете 24 с возможностью поворота вокруг штифта 300. Штифт 300 имеет ось а, параллельную оси X прокатки. Рычаг 302 поддерживает валок 304 при помощи двух плечей 306.

Как правило, присутствуют три блока валок-рычаг 30 для каждой станции. При данной технологии возможно получить компромиссное решение с учетом противоположных требований. С одной стороны, присутствует необходимость упрощения конструкции каждой станции в отдельности. С другой стороны, присутствует необходимость распределения внешнего профиля трубы 18 между как можно большим числом валков 304. При этом не исключен вариант, при котором с целью соответствия специальным требованиям можно варьировать число валков 304 для каждой станции.

Каждый валок 304 включает привод 21 (представлен на фиг. 1), применяемый для приложения к

- 3 025048 валку 26 силы в радиальном направлении г относительно оси X. Сила, прилагаемая приводом 21, обозначенная жирной стрелкой Р на фиг. 2-4, производит пластическое деформирование обрабатываемой трубы 18. В частности, сочетание трех сил Р, прилагаемых тремя приводами 21 станции 22, результируется в радиальном направлении в толщину трубы 18 и на аксиальное удлинение трубы как таковое. В более предпочтительном варианте практического воплощения привод 21 содержит гидроцилиндр, который воздействует на проталкиваемую поверхность 302, интегрированную с рычагом 302.

Станция также содержит блоки мотор-редуктор-шпиндель 23, предназначенные для придания вращения каждому из валков 304. Вращение валка 304, осуществляемое при помощи данных блоков 23 продвигает трубу 18 с использованием силы трения вдоль оси X.

Каждый из валков 304 определяет ось вращения /. Валок 304 формируется симметрично относительно оси / и имеет образованный на периферии паз с возможностью повторения дуги внешнего профиля трубы 18. В частности, в том варианте практического воплощения, при котором каждая прокатная станция 22 включает три валка 304 и каждый из них должен образовывать с расчетной дугой угол 120°. Для каждого валка 304 возможно определить плоскость паза, которая пересекает, перпендикулярно оси /г, валок 304 вдоль его меньшего сечения.

В течение всего периода эксплуатации валки 304 необходимо периодически подвергать восстановительному ремонту обточкой с целью поддержания оптимального профиля паза. Восстановление осуществляют путем обточки, осуществляемой на валке 304, с последующим постепенным уменьшением его диаметра.

Фиг. 2-4 иллюстрируют валок 304 в начале периода эксплуатации, после половины периода эксплуатации и в конце периода эксплуатации. Как заметно на фиг. 2, валок 304 в начале периода эксплуатации имеет максимальный диаметр.

На фиг. 3 диаметр валка 304 уменьшился вследствие последовательных операций восстановительной обточки, осуществляемых в первой половине периода эксплуатации валка 304. В соответствии с данным известным решением уменьшение диаметра валка 304 компенсируют при помощи смещения штифта 300 в касательном направлении, параллельном плоскости паза. Уменьшение диаметра валка 304 схематично приведено на фиг. 3 при помощи стрелки Ь, а смещение штифта 300 - стрелкой ά. На фиг. 4 диаметр валка 304 уменьшился в еще большей степени вследствие последовательных операций восстановительной обточки, осуществляемых в течение всего периода эксплуатации валка 304. В соответствии с данным известным решением дальнейшее уменьшение диаметра валка 304 компенсируют еще большим смещением штифта 300. Уменьшение диаметра валка 304 схематично приведено на фиг. 4 при помощи стрелки Ь, а смещение штифта 300 - стрелкой ά.

Представленное выше описание в общих чертах применимо как к прокатному стану, известному из уровня техники, так и к прокатному стану в соответствии с заявленным изобретением.

В соответствии с известным вышеупомянутым решением смещения штифта 300 рычага 302 добиваются путем реконфигурирования эксцентриков, заключенных внутри друг друга. Данная операция реконфигурирования в особенности трудоемкая, поскольку должна осуществляться отдельно для каждого из штифтов 300.

В качестве альтернативы, далее в описании будет рассмотрено решение согласно заявленному изобретению. С целью большей наглядности на сопроводительных фиг. 8-14 торцевые стенки 26 кассеты 24 и стопорные кольца 28 представлены в традиционных формах, отличных друг от друга. В частности, стопорные кольца 28 представлены в виде круглых обручей с радиальным наконечником 284 (см. фиг. 8, 11 и 12) или в виде сегментов круглых обручей (см. фиг. 13-15). Одновременно торцевые стенки 26 кассеты 24 представлены в виде многоугольных обручей (см. фиг. 8, 10 и 12) или в виде сегментов многоугольных обручей (см. фиг. 13-15). Подразумевается, что данные формы выбраны из традиционных с единственной целью отличия стопорного кольца 28 от торцевой стенки 26, также вне зависимости от представления в комплектации с прокатной клетью 22. Данные формы выбирают другим способом, например противоположные формы, в зависимости от технических требований, предъявляемых к двум компонентам, которые хорошо известны специалисту в данной области техники. Как описано выше, каждое из первых гнезд 260, образованных на торцевых стенках 26 и интегрированных с кассетой 24, позволяет осуществлять смещение штифта 300, заключенного внутри нее в направлении касательной 1 к окружности (с) с центром на оси (X) прокатки. Аналогично, каждое из вторых гнезд 280, которые образованы в стопорном кольце 28 и, соответственно, вращаемы вокруг оси X, позволяет осуществлять смещение штифта 300, заключенного в нём, в радиальном направлении г относительно оси (X) прокатки. В соответствии с вариантами практического воплощения, представленными на сопутствующих фиг. 7 и 1016, каждое из первых гнезд 260 содержит паз 261 и ползун 262, проходящий в паз 261. Отверстие 263, образованное в ползуне 262, предназначено для приема первой части 360 конца штифта 300. Первое гнездо 260 имеет такую форму, при которой ползун 262 может проходить внутрь паза 261 только в направлении касательной 1. Аналогично, каждое из вторых гнезд 280 содержит паз 281 и ползун 282, проходящий в паз 281. Отверстие 283, образованное в ползуне 282, предназначено для приема второй части 380 конца штифта 300. Второе гнездо 280 имеет такую форму, при которой ползун 282 может проходить внутрь паза 281 только в радиальном направлении г. Каждый осевой конец каждого из штифтов 300, та- 4 025048 ким образом, заключен одновременно внутри первого гнезда 260 и внутри второго гнезда 280.

Сопутствующие чертежи и последующее описание относятся к клети 22, содержащей три валка 304. Как уже упомянуто, данное решение наиболее традиционное и приемлемое, поскольку особенности, связанные с наличием трех валков, можно применить в других способах при наличии другого числа валков, например, двух или четырех.

Применение трех валков 304 обязательно приводит к наличию в кассете некоторых геометрических особенностей, которые являются постоянными, вне зависимости от обычных допусков на механическую обработку и сборку. Каждый рычаг 302 посредством штифта 300 вращается вокруг оси а. Три оси а каждой кассеты 24 расположены на окружности с центром на оси X с углом 120° между ними.

Поскольку штифты 300 являются подвижными, и оси а двигаются вместе с ними, удобно определить их номинальное положение относительно движению штифтов 300 и, соответственно, оси а можно описать более простым способом. Для удобства номинальное положение, схематически представленное на фиг. 14, согласно которой ползун 262 расположен в центре своего рабочего хода внутри паза 261, а ползун 282 расположен в центре своего рабочего хода внутри паза 281. Таким образом, возможно определить номинальное радиальное направление г₀, т.е. проходящее через ось а, в том случае, когда она находится в номинальном положении. Аналогично, также возможно определить номинальное касательное (тангенциальное) направление ίο, т.е. то, которое проходит через ось а в том случае, когда она находится в номинальном положении.

Как можно заметить на фиг. 14, номинальное радиальное направление г₀ перпендикулярно контактным поверхностям паза 261 с ползуном 262 первого гнезда 260. Помимо этого, номинальное радиальное направление г₀ параллельно контактным поверхностям паза 281 с ползуном 282 второго гнезда 280. Аналогично, как можно заметить на фиг. 14, номинальное касательное направление ί0 перпендикулярно контактным поверхностям паза 281 с ползуном 282 второго гнезда 280. Более того, номинальное касательное направление ίο параллельно контактным поверхностям паза 261 с ползуном 262 первого гнезда 260.

Поскольку первое гнездо 260 позволяет осуществлять смещение соответствующего штифта 300 в направлении касательной ί и поскольку первое гнездо 260 неподвижно (зафиксировано) относительно кассеты 24, следовательно, направление касательной ί, вдоль которого может смещаться штифт 300, всегда отображается как неизменное (относительно кассеты 24) и совпадает с номинальным касательным направлением ί₀. Второе гнездо 280 позволяет осуществлять смещение соответствующего штифта 300 в радиальном направлении г и поскольку второе гнездо 280 вращается вокруг оси X вместе с кольцом 28, следовательно, радиальное направление г, вдоль которого может смещаться штифт 300, варьируется постоянно относительно номинального радиального направления г₀.

Принцип работы практического воплощения заявленного изобретения детально приведен далее по тексту со специальной ссылкой на практическое воплощение кассеты-держателя валков 24, представленной на сопутствующих чертежах.

Стопорное кольцо 28 может вращаться вокруг оси X при воздействии стопорного привода 32. который воздействует, например, на радиальный наконечник 284, интегрированный со стопорным кольцом 28. Специалист в данной области техники может понять, что нет необходимости для стопорного кольца 28 принимать точную форму, представленную на сопутствующих фигурах. Например, необязательно получение формы в виде замкнутой окружности при условии, что она включает все вторые гнезда 280 всех штифтов 300 и при условии, что она обеспечивает достаточную жесткость для синхронности движения всех гнезд 280.

Вращение стопорного кольца 28 приводит в движение вторые гнезда 280, что обычно происходит в чисто касательном направлении с. Данное свойство схематически проиллюстрировано на фиг. 8, на которой для большей убедительности угловые перемещения представлены в укрупненном виде. Иными словами, если бы штифт 300 разместили бы внутри второго гнезда 280 без дополнительных ограничителей, соответствующая ось а (обозначенная х на фиг. 14 и 15) описывала бы дугу с окружностью с. Поскольку, тем не менее, штифт 300 заключают одновременно внутри первого гнезда 260 и второго гнезда 280, его движение определяется сочетанием ограничителей, определенных двумя гнездами 260 и 280.

В частности, таким образом, со ссылкой на практические воплощения, движение стопорного кольца 28 придает осевое усилие в круговом направлении с ползуну 282. Поверхность контакта между пазом 281 и ползуном 282, в частности, перпендикулярна осевому усилию и, следовательно, не основывается в какой-либо степени только на степень свободы в радиальном направлении, предоставляемую особенной формой второго гнезда 280. Движение ползуна 282 вызывает движение штифта 300, поскольку он частично заключен внутри отверстия 283.

Сам штифт 300, поскольку частично заключен внутри отверстия 263, передает, таким образом, усилие в круговом направлении с ползуну 262 первого гнезда 260, которое, как уже упомянуто выше, зафиксировано относительно кассеты 24 и, таким образом, потенциально, со всем станом 20. Специфическая конструкция первого гнезда 260 сообщает ползуну 262 единичную степень свободы, т.е. с тем, чтобы проходить внутрь паза 261 в номинальном направлении касательной ί0. Как известно специалисту в данной области техники и следует из фиг. 15, круговая траектория с и номинальная траектория касательной ί₀ значительно отклоняются друг от друга, удаляясь от номинального положения. Таким образом, на фиг.

- 5 025048 можно увидеть, что окончательное положение оси а (обозначенное X) отклоняется от круговой траектории с.

Специалист в данной области техники может представить, что для компенсации уменьшения диаметра Ь валка 304 после восстановительной обточки, штифт 300 (и ось а вместе с ним) нужно сместить на идентичную длину й вдоль номинального тангенса 1₀. Данное смещение можно осуществить благодаря геометрическому расположению степеней свободы, предоставляемой первыми гнездами 260 и вторыми гнездами 280. Как можно заметить на фиг. 15, смещение оси а вдоль номинального тангенса С можно теоретически получить путем сочетания вращения вдоль направления с (сообщаемого вращением стопорного кольца 28) со смещением вдоль радиального направления г, осуществляемым в конце вращения (налагаемого ограничениями геометрических параметров).

В соответствии с определенными возможными вариантами практического воплощения общий рабочий ход й штифта 300 вдоль номинального тангенса 1₀ имеет величину, позволяющую компенсировать общее уменьшение диаметра Ь, имеющее место при работе валка 304 от начала до конца цикла эксплуатации. В соответствии с определенными возможными вариантами практического воплощения общий рабочий ход штифта 300 вдоль номинального тангенса С находится в пределах от 20 до примерно 30 мм и предпочтительно составляет примерно 25 мм. Данный ход й в значительной степени равен общему рабочему ходу ползуна 262 внутри соответствующего паза 261.

В соответствии с определенными возможными вариантами практического воплощения общий рабочий ход штифта 300 получают из половины хода примерно 12,5 мм справа от номинального положения и из половины хода примерно 12,5 мм слева от номинального положения. В соответствии с данными вариантами в начале цикла эксплуатации валка 304, штифт 300 располагают на первой концевой точке вдоль его рабочего хода (фиг. 2). Во время первой половины цикла эксплуатации валка 304 компенсация соответствующего уменьшения диаметра вызывает смещение штифта 300 в направлении средней точки его рабочего хода. Средней точки рабочего хода штифта, описанной выше как номинальное положение, достигают посередине цикла эксплуатации валка 304 (фиг. 3). Таким образом, во время второй половины цикла эксплуатации валка 304 компенсация соответствующего уменьшения диаметра вызывает смещение штифта 300 от средней точки в направлении второй концевой точки его рабочего хода. Второй концевой точки рабочего хода достигают в конце цикла эксплуатации валка 304 (фиг. 4).

Как уже описано выше, кассета 24 согласно заявленному изобретению содержит стопорный привод 32, предназначенный для сообщения подвижным стопорным кольцам 28 вращения вокруг оси X. Данный привод 32 может принимать различные формы, например форму механического винтового зажима, механического червячного винта и реечного домкрата, гидроцилиндра и т.п.

Соответствующие фиг. 16 и 17 представляют частично предпочтительную форму практического воплощения стопорного привода 32. В соответствии с данным вариантом стопорный привод 32 содержит приемник 320, например гидроприемник, соединенный с подвижным элементом 321. Приемник 320 установлен на кассете 24 с тем, чтобы придать подвижному элементу 321 смещение вдоль радиального направления г относительно оси X. Подвижный элемент 321, в свою очередь, содержит наклонную направляющую 322, внутри которой с возможностью проскальзывания располагают затвор 323. Затвор 323 содержит отверстие 324 для приема штифта 325, соединенного с обоими обручами 284 стопорных колец 28. Данная кинематическая конфигурация представлена таким образом, чтобы после чисто радиального смещения подвижного элемента 321, наклон направляющей 322 вызывал бы смещение затвора 323 с радиальной составляющей е_с и круговой составляющей е_с (см. фиг. 17). Необходимо отметить, что для описания стопорного привода 32 отпадает необходимость различения кругового направления с от касательного направления 1. Поскольку затвор 323 заключает штифт 325, радиальное смещение штифта подвижного элемента 321 вызывает круговое смещение штифта 325 и, соответственно, вращение вокруг оси X обручей 284 стопорных колец 28. В соответствии с определенными вариантами практического воплощения, наклон затвора 323 относительно радиального направления лежит в пределах 10 и 20°, предпочтительно от 12 до 18°. Как видно из фиг. 16 и 17, наклонность затвора 323 относительно радиального направления составляет примерно 15°. Данная геометрическая конфигурация включает соотношение примерно 1:0,267 между радиальным компонентом е_г и круговой составляющей е_с смещения затвора 323.

Данный вариант практического воплощения стопорного привода 32 является особенно предпочтительным в сравнении с другими вариантами, при которых (например, с гидравликой) цилиндр может быть ориентирован для работы напрямую в касательном направлении.

Основным преимуществом конструкции наклонной направляющей 322 в кинематической цепи заключается в том, что, с одной стороны, делает возможным передачу усилия из привода 32 по отдельности штифтам 300 через стопорные кольца 28, но, в то же время, в значительной степени препятствует передаче усилий в обратном направлении, т.е. от штифтов 300 в привод 32.

Во время прокатки усилия Р генерированные приводами 21 и последующие реакции, вызванные воздействием трубы 18 и оправкой, содержащейся внутри нее, приводят к появлению заметных реакций связей на штифтах 300. В прокатных клетях, известных в предшествующем уровне техники, штифты 300 зафиксированы относительно клети 22 и реакции связей, вследствие этого, передаются в кассету 24. С другой стороны, в прокатной клети 22 согласно заявленному изобретению кассета 24 позволяет штифтам

- 6 025048

300 иметь определенную подвижность относительно клети 22. Иными словами, наряду с тем, что радиальные составляющие реакций связей штифтов 300 все-таки передаются в кассету 24, тангенциальные и/или круговые составляющие передаются через стопорные кольца 28 в стопорный привод 32. Если бы вектор этих составляющих проходил бы в касательном направлении, общая жесткость системы зависела бы точно от жесткости самого цилиндра. В случае гидроцилиндра жесткость системы не была бы удовлетворительной вследствие прессуемости (сжимаемости) столба масла. Напротив, радиальное ориентирование цилиндра и присутствие наклонной направляющей 322 приводят к резкому уменьшению усилий, передаваемых в цилиндр.

Значительным преимуществом применения кассеты 24 согласно заявленному изобретению в прокатном стане 20 заключается в быстрой, простой и прецизионной корректировке положения штифтов 300 после восстановления валков 304 обточкой. На основе вышеприведенного описания специалист в данной области техники может составить представление об операции смещения штифтов 300, которая заключается всего лишь в корректировке привода 32. Последующее вращение стопорных колец 28 вызывает одновременное (чисто тангенциальное/касательное) смещение ά штифтов 300 кассеты 24, позволяя осуществлять прецизионное и быстрое компенсирование уменьшения диаметра Ъ валков 304. Данную операцию, которую необходимо проводить после восстановления валков 304, предпочтительно осуществляют при вынутой из прокатного стана 20 кассете 24.

Решение, представляемое заявленным изобретением, выявляет также еще одно преимущество. Незатруднительное смещение штифтов 300 и тот факт, что эту операцию можно осуществлять дистанционно (т.е. без необходимости непосредственной корректировки самих штифтов) означает совершенно новую возможность корректировки положения штифтов 300 без удаления кассеты 24, остановки прокатного стана 20 или даже во время самого процесса прокатки. Незначительное смещение может, в частности, быть предпочтительным в некоторых случаях, даже если таковое и не требуется для компенсации любого уменьшения диаметра валков 304; например, в случае необходимости прокатки труб 18 с диаметром, незначительно отличающимся от номинального диаметра комплекта валков 304, используемых при прокатке. Как известно, в каждой станции прокатки профили пазов валков 304 определяют внешний диаметр длинномерной заготовки или трубы 18.

Очевидно, что дуга, вдоль которой образуются пазы валков 304, повторяет окружность с диаметром, равным номинальному диаметру, получаемому в данной станции.

В некоторых случаях представляется необходимым получение трубы 18 с аномальным диаметром, т.е. диаметром, который невозможно получить путем конфигурирования параметров прокатного стана 20 и который, в любом случае, отличен от номинального диаметра. Для получения трубы с аномальным диаметром, таким образом, представляется возможным осуществить незначительное вращение блоков валок-рычаг 30 для точного уменьшения либо увеличения получаемого диаметра. Понятно, что такая конфигурация валка, тем не менее, будет асимметричной относительно радиального направления и соприкосновение не будет оптимальным. Иными словами, после вращения рычагов 302 конфигурация профилей пазов трех валков 304 уже больше не определяет окружность; вместо этого получится трехлопастная (трехгранная) конфигурация, состоящая из круговых незамкнутых арок (кривых), не связанных друг с другом. Возможность корректировки расположения штифтов 300 является одним из вариантов исправления вышеупомянутых недостатков, как минимум, что касается возвращения симметрии относительно радиального направления г прилегания каждого из валков 304. После данной корректировки штифтов 300 внешний профиль трубы 18 будет сохранять трехлопастную конфигурацию, состоящую из круговых незамкнутых арок, не связанных друг с другом, но при этом будет иметь более правильную форму с более равномерной толщиной по сравнению с конфигурациями, получаемыми с использованием кассеты известного типа.

Заявленное изобретение также относится к клети 22 и прокатному стану 20 для прокатки длинномерных заготовок, как правило, бесшовных труб 20. Прокатная клеть 22 согласно заявленному изобретению содержит множество приводов 21, множество блоков мотор-редуктор-шпиндель 23, и кассету 24, согласно вышеприведенному описанию. Прокатный стан 20 согласно заявленному изобретению содержит множество прокатных клетей и соответствующих клетей 22 согласно вышеприведенному описанию. Касательно вариантов практического воплощения кассеты 24 клети 22 и прокатного стана 20, описанных выше, для соответствия индивидуальным техническим требованиям, специалистами в данной области техники могут быть произведены модификации и/или замена вышеупомянутых компонентов эквивалентными, без нарушения соответствующих пунктов формулы заявленного изобретения.

Claims

1. Кассета-держатель (24) валков для прокатки длинномерной заготовки (18) в направлении оси (X) прокатки, содержащая две закреплённые на кассете (24) торцевые стенки (26), множество блоков валокрычаг (30), два подвижных стопорных кольца (28) и стопорный привод (32), в которой каждая торцевая стенка (26) кассеты (24) содержит множество первых гнезд (260); каждое стопорное кольцо (28) содержит множество вторых гнезд (280);

2. Кассета (24) по п.1, отличающаяся тем, что каждое из первых гнезд (260) содержит паз (261) и ползун (262), проходящий в паз (261), отверстие (263), образованное в ползуне (262), предназначенное для приема первой части (360) конца штифта (300).

3. Кассета (24) по п.2, отличающаяся тем, что первое гнездо (260) имеет такую форму, при которой ползун (262) может проходить внутрь паза (261) только в направлении касательной ΐ.

4. Кассета (24) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что каждое из вторых гнезд (280) содержит паз (281) и ползун (282), проходящий в паз (281), отверстие (283), образованное в ползуне (282), предназначенное для приема второй части (380) конца штифта (300).

5. Кассета (24) по п.4, отличающаяся тем, что второе гнездо (280) имеет такую форму, при которой ползун (282) может проходить внутрь паза (281) только в радиальном направлении г.

6. Кассета (24) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что каждое стопорное кольцо (28) содержит радиальный наконечник (284), при этом стопорный привод (32) воздействует на радиальный наконечник (284).

7. Кассета (24) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что общий рабочий ход ά штифта (300) вдоль касательного направления ΐ составляет от примерно 20 до примерно 30 мм, предпочтительно 25 мм.

- 7 025048 каждый из блоков валок-рычаг (30) установлен на кассете (24) с возможностью поворачивания вокруг штифта (300), при этом каждый конец каждого штифта (300) заключен в осевом направлении внутри первого гнезда (260) и второго гнезда (280) соответственно, при этом первые гнезда (260) выполнены с возможностью смещения соответствующих штифтов (300) в направлении касательной ΐ к окружности (с) с центром на оси (X) прокатки, вторые гнезда (280) выполнены с возможностью смещения соответствующих штифтов (300) в радиальном направлении г относительно оси (X) прокатки, причём два стопорных кольца (28) выполнены с возможностью вращения вокруг оси (X) при помощи стопорного привода (32).

- 8 025048

Фиг. 3

Фиг. 5

8. Кассета (24) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что стопорный привод (32) содержит приемник (320), соединенный с подвижным элементом (321) и установленный на кассете (24) с тем, чтобы придать подвижному элементу (321) смещение вдоль радиального направления г, подвижный элемент (321), в свою очередь, содержит наклонную направляющую (322), внутри которой с возможностью проскальзывания расположен затвор (323) с отверстием (324) для приема штифта (325), соединенного со стопорными кольцами (28) таким образом, чтобы радиальное смещение подвижного элемента (321) вызывало круговое смещение штифта (325) и, соответственно, вращение вокруг оси X стопорных колец (28).

- 9 025048

9. Прокатная клеть (22), содержащая множество приводов (21), множество блоков мотор-редукторшпиндель (23) и кассету (24) по любому из предшествующих пунктов.

- 10 025048

Фиг. 9

Фиг. 10

Фиг. 11

10. Прокатный стан (20) для прокатки длинномерной заготовки (18), содержащий множество прокатных клетей (22) по п.9.

Фиг. 1

- 11 025048

Фиг. 13

- 12 025048

Фиг. 15

Фиг. 16

Фиг. 17