RU2592011C1

RU2592011C1 - Composite mill roll

Info

Publication number: RU2592011C1
Application number: RU2015101021/02A
Authority: RU
Inventors: Петр Борисович Соколов; Ольга Васильевна Тихонова
Original assignee: Открытое акционерное общество "Уральский завод тяжелого машиностроения"
Priority date: 2015-01-12
Filing date: 2015-01-12
Publication date: 2016-07-20

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to rolling, specifically working roll stands of hot and cold rolling. Profiled axis formed of two cylindrical portions of equal diameter, first of which is adjacent to confining collar, a second portion inclined at an angle to first α. Improving reliability of connection band with carrier axis by eliminating wear from microdisplacements of elements of band from carrier axis is ensured by that carrier profiled axis is offset in plane of bend with respect to axis of rotation of roll in opposite direction by amount of bending Δ, determined from relationship: 0 < Δ < L·tgα, where L is length of second portion, wherein band has mating shape.

EFFECT: composite rolling roll comprises a carrier shaped axle with restrictive collar and matched with a band on landing.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к валкам рабочих клетей станов горячей и холодной прокатки.The invention relates to rolling production, and in particular to rolls of working stands of hot and cold rolling mills.

Известен составной прокатный валок, содержащий несущую профилированную ось с ограничительным буртом и сопрягаемый с ней по посадке бандаж, при этом образующие посадочных поверхностей оси и бандажа выполнены криволинейными (патент РФ №2191648).Known composite rolling roll containing a bearing profiled axis with a restrictive shoulder and mating with it to fit the bandage, while forming the seating surfaces of the axis and bandage are made curved (RF patent No. 2191648).

Недостатком этого валка является сложность изготовления посадочных поверхностей его составных частей, в особенности, внутренней поверхности бандажа, которую растачивают, как правило, на карусельных станках. По мере продвижения обрабатывающего инструмента внутрь бандажа из-за снижения его жесткости и действия распорных усилий от контакта с обрабатываемым металлом посадочная поверхность может быть выполнена с отклонениями от заданной геометрии. В результате не удается обеспечить равномерный натяг на протяжении всей сопрягаемой поверхности, что приводит к сползанию бандажа относительно несущей оси и, следовательно, выходу валка из строя.The disadvantage of this roll is the difficulty of manufacturing the landing surfaces of its components, in particular, the inner surface of the bandage, which is bored, as a rule, on rotary machines. As the processing tool moves inside the bandage due to the decrease in its rigidity and the action of spacer forces from contact with the metal being machined, the landing surface can be made with deviations from the given geometry. As a result, it is not possible to ensure uniform tightness over the entire mating surface, which leads to the sliding of the bandage relative to the bearing axis and, consequently, to the failure of the roll.

Известен составной прокатный валок (выбран в качестве прототипа), который включает несущую профилированную ось с ограничительным буртом и сопряженный с ней по посадке бандаж. Профилированная ось выполнена из двух цилиндрических участков равного диаметра, первый из которых примыкает к ограничительному бурту, а второй - наклонен к первому под углом α (патент РФ №2402393).Known composite rolling roll (selected as a prototype), which includes a bearing profiled axis with a restrictive shoulder and associated with her landing bandage. The profiled axis is made of two cylindrical sections of equal diameter, the first of which is adjacent to the restrictive shoulder, and the second is inclined to the first at an angle α (RF patent No. 2402393).

При эксплуатации составного валка в реверсивных клетях и на реверсивных станах, а также в результате случайных ударов в момент захвата полосы валками возможны микросмещения участка бандажа, примыкающего к ограничительному бурту, в разные стороны в зоне сопряжения его с участком несущей оси, продольная ось которого совпадает с осью вращения валка. Поскольку бандаж имеет большую твердость, чем несущая ось, то в процессе длительной эксплуатации происходит постоянный износ посадочной поверхности этого участка, что ослабляет величину изначального натяга и приводит к появлению зазоров (люфтов) между сопрягаемыми поверхностями элементов валка. Вследствие этого появляются нежелательные вибрации, что приводит к снижению надежности соединения составных частей валка.When operating the composite roll in reversing stands and reversing mills, as well as as a result of accidental impacts at the moment of capture of the strip by the rolls, micro displacements of the band portion adjacent to the limit collar are possible, in different directions in the interface zone with the portion of the bearing axis, the longitudinal axis of which coincides with axis of rotation of the roll. Since the bandage has a greater hardness than the bearing axis, during continuous operation there is constant wear of the landing surface of this section, which weakens the initial tightness and leads to the appearance of gaps (loopholes) between the mating surfaces of the roll elements. As a result of this, unwanted vibrations appear, which leads to a decrease in the reliability of the connection of the components of the roll.

В том случае, когда длина примыкающего к ограничительному бурту участка несущей оси значительно меньше наклонного участка, накапливается разнотолщинность соответствующего участка бандажа, которая достигает максимальной величины на торце бочки валка, что приводит к его раскатке, отрицательно влияющей на геометрию бандажа. Максимальное различие в толщине бандажа составляет 2L·tgα, где L - длина второго участка.In the case when the length of the bearing axis section adjacent to the restriction shoulder is much smaller than the inclined section, the thickness of the corresponding section of the bandage is accumulated, which reaches a maximum value at the end of the roll barrel, which leads to its rolling, which negatively affects the geometry of the bandage. The maximum difference in the thickness of the band is 2L · tgα, where L is the length of the second section.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в повышении надежности соединения бандажа с несущей осью за счет исключения износа от микросмещений элементов бандажа относительно несущей оси.The problem solved by the invention is to increase the reliability of the connection of the brace with the bearing axis by eliminating wear from micro displacements of the brace elements relative to the bearing axis.

Эта задача решается следующим образом. В известном составном валке, включающем несущую профилированную ось с ограничительным буртом и сопрягаемый с ней по посадке бандаж, при этом профилированная ось выполнена из двух цилиндрических участков равного диаметра, один из которых примыкает к ограничительному бурту, а второй наклонен к первому под углом α, согласно изобретению несущая профилированная ось смещена в плоскости изгиба относительно оси вращения валка в сторону, противоположную направлению изгиба на величину Δ, определяемую из соотношения: 0<Δ<L·tgα, где L - длина второго участка, при этом бандаж выполнен ответной формы.This problem is solved as follows. In the known composite roll, including the bearing profiled axis with a restrictive shoulder and the mating fit to it, the profiled axis is made of two cylindrical sections of equal diameter, one of which is adjacent to the restrictive shoulder, and the second is inclined to the first at an angle α, according to the invention, the bearing profiled axis is shifted in the plane of bending relative to the axis of rotation of the roll in the direction opposite to the direction of bending by Δ, determined from the relation: 0 <Δ <L chastka, wherein the bandage is formed mating shape.

На чертеже изображен общий вид составного прокатного валка.The drawing shows a General view of a composite rolling roll.

Валок состоит из несущей оси 1, на которой выполнен ограничительный бурт 2, и бандажа 3. Несущая ось 1 выполнена из двух цилиндрических участков равного диаметра. Сопрягаемый бандаж 3 выполнен ответной формы, т.е. продольные оси смежных цилиндрических участков внутреннего пространства бандажа совпадают с соответствующими продольными осями несущей оси.The roll consists of a bearing axis 1, on which the restrictive shoulder 2 is made, and a band 3. The bearing axis 1 is made of two cylindrical sections of equal diameter. The mating bandage 3 is made in the reciprocal form, i.e. the longitudinal axis of adjacent cylindrical sections of the inner space of the bandage coincide with the corresponding longitudinal axes of the bearing axis.

Смещение несущей оси в сторону, противоположную направлению изгиба, обусловливает расположение смежных участков несущей оси асимметрично относительно оси вращения валка с получением меньшей разнотолщинности бандажа по сравнению со смещением несущей оси в сторону изгиба, что уменьшает его раскатку, приводящую к негативным последствиям.The displacement of the bearing axis to the side opposite to the direction of the bend determines the location of adjacent sections of the bearing axis asymmetrically with respect to the axis of rotation of the roll with a smaller thickness of the band compared to the displacement of the bearing axis towards the bend, which reduces its rolling, leading to negative consequences.

Математическое выражение выведено из следующих соображений.The mathematical expression is derived from the following considerations.

При 0<Δ<L·tgα образуется оптимальная конфигурация несущей оси, препятствующая микросмещению бандажа относительно несущей оси, поскольку поверхность участка несущей оси, смещенного за контур изначального цилиндра, находится в зацеплении с соответствующей поверхностью бандажа.At 0 <Δ <L · tgα, the optimal configuration of the bearing axis is formed, which prevents the micro-movement of the band relative to the bearing axis, since the surface of the section of the bearing axis, displaced by the contour of the original cylinder, is engaged with the corresponding surface of the band.

При Δ>L·tgα, образуется существенная разнотолщинность и на соответствующем участке бандажа, примыкающего к ограничительному бурту, приводящего к его раскатке.When Δ> L · tgα, a significant thickness difference is formed in the corresponding section of the bandage adjacent to the restrictive shoulder, leading to its rolling.

Таким образом, данное профилирование сопрягаемых поверхностей несущей оси и бандажа исключает их взаимное микросмещение, снижает износ и повышает надежность соединения составных частей валка. В результате сборка валка может быть выполнена с меньшим натягом.Thus, this profiling of the mating surfaces of the bearing axis and the brace eliminates their mutual micro displacement, reduces wear and increases the reliability of the connection of the components of the roll. As a result, the roll assembly can be performed with less interference.

Пример изготовления составного валка.An example of manufacturing a composite roll.

Требуется изготовить составной прокатный валок с габаритами бочки 1600×2000 для прокатной клети стана 2000 горячей прокатки. Заготовку для бандажа изготавливают из стали 45Х5МФ методом отливки в кокиль, а заготовку для несущей оси из стали 50Х методом ковки из слитка, позволяющего выточить из него несущую ось с буртом, состоящую из двух цилиндрических участков номинальным диаметром 1200 мм каждый. Длину первого, примыкающего к бурту участка, принимают равной 1500 мм, тогда длина второго наклонного цилиндрического участка L=500 мм. Величину натяга выбирают равной 0,3 мм.It is required to produce a composite rolling roll with a barrel dimension of 1600 × 2000 for a rolling stand of a hot rolling mill 2000. The blank for the bandage is made of steel 45Kh5MF by casting into a chill mold, and the blank for the bearing axis is made of steel 50X by forging from an ingot, which makes it possible to carve out a bearing axis with a collar consisting of two cylindrical sections with a nominal diameter of 1200 mm each. The length of the first section adjacent to the shoulder is assumed to be 1500 mm, then the length of the second inclined cylindrical section is L = 500 mm. The preload value is chosen equal to 0.3 mm.

Для обеспечения свободного прохождения несущей оси вдоль внутреннего пространства бандажа угол наклона геометрической оси второго цилиндрического участка к оси вращения валка α принимают равным 1°, что позволит осуществить сборку составного валка. Таким образом, на торце бочки валка величина максимального отклонения геометрической оси от оси валка равна L·tgα=500·tg1°≈8,73 мм.To ensure free passage of the bearing axis along the inner space of the bandage, the angle of inclination of the geometric axis of the second cylindrical section to the axis of rotation of the roll α is taken equal to 1 °, which will allow the assembly of the composite roll. Thus, at the end of the roll barrel, the maximum deviation of the geometric axis from the roll axis is L · tgα = 500 · tg1 ° ≈8.73 mm.

Величина смещения Δ несущей оси в плоскости изгиба относительно оси вращения валка в сторону, противоположную направлению изгиба, выбирают равной 2 мм, что соответствует выведенному соотношению 0<2<8,73 мм.The displacement Δ of the bearing axis in the bending plane relative to the axis of rotation of the roll in the direction opposite to the bending direction is chosen equal to 2 mm, which corresponds to the derived ratio 0 <2 <8.73 mm.

На первом этапе токарной обработки несущей оси с одной установки в центрах производят съем металла с поковки по всей посадочной длине до диаметра не менее 1217,5 мм. На втором этапе полуфабрикат смещают с помощью специальных приспособлений (бугелей) в плоскости изгиба относительно оси вращения валка в сторону, противоположную направлению изгиба на 2 мм, и обтачивают первый участок, примыкающий к ограничительному бурту несущей оси, до диаметра 1200,3 мм на длине 1500 мм. Затем производят перецентровку несущей оси валка таким образом, чтобы угол наклона оси второго участка к оси вращения валка составил 1°. После этого второй участок несущей оси обтачивают до диаметра 1200,3 мм.At the first stage of turning the bearing axis from one installation in the centers, the metal is removed from the forgings along the entire landing length to a diameter of at least 1217.5 mm. At the second stage, the semi-finished product is displaced using special devices (yokes) in the bending plane relative to the axis of rotation of the roll in the direction opposite to the bending direction by 2 mm, and the first section adjacent to the restrictive shoulder of the bearing axis is grinded to a diameter of 1200.3 mm over a length of 1500 mm Then, the bearing axis of the roll is re-centered so that the angle of inclination of the axis of the second section to the axis of rotation of the roll is 1 °. After that, the second section of the bearing axis is machined to a diameter of 1200.3 mm.

Бандаж и его внутреннюю посадочную поверхность выполняют ответной формы, т.е. сначала продольную ось исходной заготовки в виде толстостенного кольца смещают относительно оси вращения валка на 2,0 мм и растачивают первый участок бандажа, примыкающий к ограничительному бурту, до диаметра (с учетом натяга) 1200 мм на длине 1500 мм, а после изменения угла наклона режущего инструмента на 1° в плоскости изгиба, проходящей через ось вращения валка и продольную ось первого участка, растачивают второй участок бандажа на длине 500 мм до такого же (1200 мм) диаметра.The bandage and its inner landing surface perform a reciprocal form, i.e. first, the longitudinal axis of the initial billet in the form of a thick-walled ring is displaced relative to the axis of rotation of the roll by 2.0 mm and the first section of the bandage adjacent to the limit collar is bored to a diameter (taking into account the interference fit) of 1200 mm over a length of 1500 mm, and after changing the angle of inclination of the cutting tool 1 ° in the bending plane passing through the axis of rotation of the roll and the longitudinal axis of the first section, bore the second section of the bandage at a length of 500 mm to the same (1200 mm) diameter.

Для обеспечения правильности монтажа сходственные участки несущей оси и бандажа предварительно метят, например, термостойкой краской. Бандаж нагревают в камерной печи до температуры 350°С, при этом внутренние диаметры смежных цилиндрических участков бандажа увеличиваются до 1205,88 мм и позволяют свободно переместить вдоль внутреннего пространства бандажа несущую ось составного валка при его сборке.To ensure correct installation, similar sections of the bearing axis and bandage are pre-marked, for example, with heat-resistant paint. The bandage is heated in a chamber furnace to a temperature of 350 ° C, while the inner diameters of adjacent cylindrical sections of the bandage increase to 1205.88 mm and allow the bearing axis of the composite roll to be freely moved along the band’s inner space during assembly.

После извлечения бандажа из печи его устанавливают в приспособление для сборки на торец (в вертикальное положение) и надежно фиксируют от опрокидывания. Несущую ось, подвешенную с торца буртом вверх, с помощью крана подводят к нагретому бандажу, добиваясь совмещения меток несущей оси и бандажа, и заводят ее внутрь бандажа до упора в ограничительный бурт. В процессе остывания на воздухе до окружающей температуры цеха выбирается зазор между несущей осью и бандажом, при этом бандаж с натягом 0,3 мм облегает несущую ось.After removing the bandage from the furnace, it is installed in the device for assembly on the end (in a vertical position) and securely fixed from tipping over. The bearing axis, suspended from the end with the shoulder up, is brought to the heated bandage using a crane, achieving alignment of the marks of the bearing axis and the bandage, and lead it inside the bandage to the stop in the restrictive collar. In the process of cooling in air to the ambient temperature of the workshop, a gap is selected between the bearing axis and the bandage, while the bandage with an interference fit of 0.3 mm surrounds the bearing axis.

Claims

A composite roll, including a bearing shaped axis with a restrictive collar and a bandage mating with it, the profiled axis made of two cylindrical sections of equal diameter, the first of which is adjacent to the restrictive collar, and the second section is inclined to the first at an angle α, different the fact that the bearing profiled axis is shifted in the plane of its bend relative to the axis of rotation of the roll in the direction opposite to the direction of bending by Δ, determined from the relation: 0 <Δ <L · tgα, where L is the length in the second section, while the bandage is made in response form.