UA127659C2 - Прокатна кліть та спосіб її виготовлення - Google Patents

Abstract

Винахід належить до прокатної кліті (10), в якій розташовано щонайменше два валки (7, 8) для пластичного деформування заготовки, а зусилля прокатки, що діє при пластичному деформуванні, сприймається прокатною кліттю (10), причому прокатна кліть (10) виготовлена за допомогою адитивного виробництва. 2

Description

Винахід відноситься до прокатної кліті згідно з обмежувальною частиною п. 1 формули винаходу, а також до способу удосконалення існуючого прокатного стану.

У РЕ-О5-1 287 541 описується прокатна кліть для пілігрімового стану багатоступінчастої холодної прокатки. Прокатна кліть складається з двох станин або, відповідно, боковин кліті, з'єднаних одна з одною за допомогою встановлених розпірних болтів. В такому пілігрімовому стані холодної прокатки прокатна кліть встановлена не нерухомо, а поперемінно приводиться в рух за допомогою приводу.

Завдання винаходу полягає в тому, щоб запропонувати прокатну кліть, яка при заданих зусиллях прокатки має незначну вагу.

Для вищезгаданої прокатної кліті це завдання вирішується відповідно до винаходу відмітними ознаками пункту 1 формули винаходу. В результаті виготовлення прокатної кліті за допомогою адитивного виробництва досягається особливо великий ступінь свободи формоутворення, так що може бути зменшена кількість матеріалу, необхідного для прокатної кліті.

Тут під адитивним виробництвом розуміється те, що форма або, відповідно, визначення форми, задане відповідно до принципу ЗО-друку у вигляді набору даних, формується послідовно шляхом додавання невеликих кількостей матеріалу.

Відповідно до даного винаходу під валком розуміється зокрема вузол, розташований у прокатній кліті з можливістю обертання, який до того ж містить інструментальну поверхню для виконання процесу прокатки. У доцільному варіанті виконання конструкції такий валок може складатися з вала валка та встановленого на ньому корпусу валка в якості інструменту.

Переважно корпус валка може бути виконаний у вигляді змінної деталі. З'єднання з валом валка особливо переважно може бути виконане за допомогою напресування в гарячому стані корпусу валка на вал валка.

У першому варіанті здійснення винаходу передбачено, що адитивне виробництво здійснюється непрямим чином, при цьому прокатна кліть щонайменше частково, переважно повністю, виконана у вигляді виливка, а ливарна форма прокатної кліті виготовляється безпосередньо шляхом адитивного виробництва. Завдяки такому підходу звичайні, добре контрольовані способи лиття для досягнення великої товщини матеріалу можуть бути

Зо скомбіновані з розширеною гнучкістю формоутворення. Переважними литними матеріалами є сталь або чавунне лиття. У даному випадку особливо переважно використовувати чавунне лиття.

Ще в одному варіанті здійснення винаходу передбачено, що прокатна кліть щонайменше частково, переважно повністю виконується безпосередньо шляхом адитивного виробництва.

Завдяки цьому можлива максимальна гнучкість формоутворення, причому у відношенні використовуваного матеріалу повинна існувати відповідна сумісність з адитивним способом.

Зокрема на одній і тій самій прокатній кліті можна комбінувати описані вище способи, тобто безпосереднє та непряме адитивне виробництво.

В залежності від вимог ті частини прокатної кліті, які у відношенні міцності та/або ваги менше критичні, можуть складатися зі звичайних деталей, зокрема зі стандартних заготовок, наприклад, із пластин.

У загальному випадку, винахід переважно відноситься до прокатних клітей, що виконані з матеріалу на основі заліза та мають загальну масу понад 0,5 тонни.

У загальному випадку, переважно передбачено, що прокатна кліть виготовлена у вигляді вузла, що виконаний з можливістю приведення в рух у ході процесу прокатки. Особливо переважно прокатна кліть може являти собою пілігрімову кліть холодної прокатки.

У випадку таких рухомих прокатних клітей досяжна швидкість процесу прокатки у першу чергу залежить від маси та міцності прокатної кліті, так що прокатна кліть, оптимізована згідно з винаходом, дозволяє збільшити продуктивність. Зокрема завдяки запропонованій винаходом оптимізації пілігрімових клітей холодної прокатки можна досягти збільшення числа ходів при холодній пілігрімовій прокатці більше ніж на 10 95, зокрема більше ніж на 15 95, причому маса прокатної кліті при заданих зусиллях прокатки знижена у порівнянні зі звичайними прокатними клітями більше ніж на 10 95.

При цьому у переважному варіанті удосконалення передбачено, що на прокатній кліті розташований щонайменше один палець кривошипа для приведення в рух прокатної кліті, причому палець кривошипа особливо переважно виконаний не шляхом адитивного виробництва. Завдяки цьому можлива особливо міцна конструкція пальця кривошипа або також конструкція у вигляді змінної деталі, що зношується. Однак в альтернативному варіанті здійснення палець кривошипа може бути виконаний також за допомогою адитивного 60 виробництва.

В одному, в цілому переважному варіанті здійснення передбачено, що прокатна кліть містить дві боковини кліті, причому валки проходять між боковинами кліті та встановлені з опорою у боковинах кліті При цьому особливо переважно боковини кліті за допомогою поперечок з'єднані одна з одною в одне ціле, що складається з одного і того самого матеріалу, причому поперечки разом з боковинами кліті виготовлені за допомогою адитивного виробництва. Завдяки цьому можлива особливо висока жорсткість прокатної кліті при невеликій вазі.

У загальному випадку, переважно передбачено, що форма прокатної кліті за допомогою комп'ютерної оптимізації з використанням методу кінцевих елементів оптимізована у відношенні маси та/або міцності. Це дозволяє отримати ідеальне поєднання з перевагами адитивного виробництва.

Крім того, завдання винаходу вирішується завдяки способу удосконалення існуючого прокатного стану, який включає в себе наступні етапи: а. отримання типових параметрів існуючої прокатної кліті; р. проектування прокатної кліті, оптимізованої у відношенні щонайменше однієї властивості, переважно маси та/або міцності, з дотриманням типових параметрів, отриманих на етапі а.; с. виготовлення нової прокатної кліті за допомогою адитивного виробництва, переважно за одним із попередніх пунктів; а. заміна існуючої прокатної кліті новою прокатною кліттю.

Таким чином, може бути збільшена продуктивність існуючого пілігрімового стану холодної прокатки. Завдяки відповідній оптимізації нова прокатна кліть може бути легше та/або міцніше існуючої прокатної кліті, так що після заміни прокатних клітей, наприклад, можна здійснити більше високу частоту подачі. Це дозволяє підвищити продуктивність існуючих установок при відносно невеликих витратах.

Нижче за допомогою прикладених креслень більше докладно пояснюється переважний приклад здійснення винаходу.

На фіг. 1 показаний об'ємний вигляд пілігрімової кліті холодної прокатки з встановленими валками, яка відповідає рівню техніки.

На фіг. 2 показаний об'ємний вигляд запропонованої винаходом пілігрімової кліті холодної

Зо прокатки, яка може замінити прокатну кліть за фіг. 1.

На фіг. З показаний додатковий об'ємний вигляд прокатної кліті за фіг. 2.

На фіг. 4 показаний вигляд збоку прокатної кліті за фіг. 2.

На фіг. 5 показаний ще один об'ємний вигляд прокатної кліті за фіг. 2.

Показана на фіг. 1 відома прокатна кліть пілігрімового стану холодної прокатки містить дві боковини 1", 2" кліті, які за допомогою множини окремих з'єднувальних болтів З зібрані в кліть. В цілому прокатна кліть виконана з можливістю приведення в рух, причому в нижній області передбачені кріпильні елементи для обпирання з можливістю переміщення на нерухомій системі напрямних (не показана). Для приводу прокатної кліті шатуни приводного вузла (не показаний) взаємодіють з підшипниковими опорами 5. Підшипникові опори 5 розташовані на пальцях 6 кривошипа, які в свою чергу закріплені в гніздах ба у боковинах 1", 2". За допомогою шатунів прокатна кліть поперемінно поступально переміщається з певною частотою подачі.

У боковинах 1", 2 поміщено або, відповідно встановлено з опорою щонайменше два валки 7, 8. Обертання обох валків 7, 8 за допомогою зубчастих коліс 9 і нерухомих зубчастих рейок (не показані) пов'язане з поступальним рухом прокатної кліті.

Трубоподібна заготовка (не показана) проходить між валками 7, 8 та за оправкою (не показана). В результаті поперемінного руху прокатної кліті у поєднанні з відповідним напрямком заготовки відомим чином виконується пластичне деформування у відповідності зі способом холодної пілігрімової прокатки. При цьому зусилля прокатки, що виникає між валками 7, 8, сприймається прокатною кліттю 1", 2", 3.

У даному прикладі відома прокатна кліть 1", 2", З (без валків й інших внутрішніх елементів) має масу приблизно 890 кг. Поперемінний рух здійснюється з максимальною частотою 200 ходів за хвилину.

На фіг. 2-5 показана запропонована винаходом прокатна кліть 10 з чавуну. Форма зазначеної прокатної кліті 10 була оптимізована з використанням обчислювального пристрою методом кінцевих елементів, щоб при заданій міцності мінімізувати масу кліті.

В якості відправної точки для оптимізації служили відомі типові дані за розмірами та мінімальною міцністю відомої прокатної кліті 1", 2", 3. Потім методом кінцевих елементів була оптимізована форма кліті. При оптимізації один із критеріїв полягав у тому, що у принципі кліть повинна бути придатною для отримання литтям, щоб при виготовленні ливарної форми у бо відношенні піднутрень та т. д. існувала майже повна свобода вибору конструктивних рішень.

В якості заданої величини досяжна частота подачі була підвищена до 250 ходів за хвилину.

Це потребувало посиленої конструкції, зокрема, областей, що розташовані навколо пальців 6 кривошипа.

Потім виготовлення розрахованої кліті згідно з фіг. 2-5 виконується за допомогою непрямого адитивного виробництва. При цьому ливарна форма виготовляється в установці для ЗО-друку за допомогою адитивного виробництва. Після цього за допомогою ливарної форми, виготовленої способом адитивного виробництва, відливається прокатна кліть 10. У даному випадку в якості ливарного матеріалу використовується чавунне лиття.

Прокатна кліть 10, виготовлена таким чином, не дивлячись на частоту подачі, підвищену до 250 ходів за хвилину, має масу приблизно 800 кг і підвищену міцність.

Відповідно до запропонованого способу вдосконалення існуючих прокатних станів показану на фіг. 1 існуючу кліть 1, 2, З існуючого та перебуваючого в експлуатації прокатного стану замінюють новою кліттю 10. Завдяки зменшеній масі кліті це, як правило, дозволяє збільшити частоту подачі прокатного стану без необхідності внесення значних змін у приводний пристрій.

Також й у прокатній кліті 10, виготовленій шляхом адитивного виробництва, пальці 6 кривошипа передбачені у вигляді окремих деталей, що закріплюються в гніздах ба. Зазначені пальці кривошипа та гнізда ба під них відносяться до точок прокатної кліті, що піддаються найбільшим механічним навантаженням. Результатом формоутворення, визначеного методом кінцевих елементів, є біонічне формоутворення прокатної кліті 10 з багаточисленними закругленими областями. При цьому відносно посилені особливо критичні точки, такі як область навколо гнізд ба під пальці б кривошипа. У менше критичних областях може бути передбачена відносно менша товщина матеріалу кліті й отримана економія матеріалу.

На відміну від звичайної прокатної кліті 1", 2, З боковини 1, 2 запропонованої винаходом прокатної кліті 10 з'єднані за допомогою поперечок 11, що складаються з того самого матеріалу та виконані за одне ціле із зазначеними боковинами. Поперечки 11 разом з боковинами 1, 2 кліті виготовляються шляхом (непрямого) адитивного виробництва або, відповідно, у процесі лиття.

В даному контексті під валками 7, 8 слід розуміти вузол, що розташований у прокатній кліті 10 з можливістю обертання й утворений з вала валка та встановленого на ньому корпусу валка (не показаний). Інструментальна поверхня для здійснення процесу прокатки утворюється

Зо корпусом валка, який діє в якості інструменту. Корпус валка виконаний у вигляді змінної деталі.

У даному випадку з'єднання з валом валка виконується за допомогою напресування в гарячому стані корпусу валка на вал валка. Коли корпус валка відділяється від вала валка, вал валка може бути витягнений з прокатної кліті 10 у бічному напрямку. Таким чином, розподіл боковин 1, 2 кліті не потрібен.

Зрозуміло, що описана вище прокатна кліть може бути виготовлена також шляхом безпосереднього адитивного виробництва. При розрахунку формоутворення відповідним чином необхідно враховувати властивості адитивно з'єднуваного матеріалу кліті.

Перелік посилальних позначень 1 - перша боковина кліті (рівень техніки) 1 - перша боковина кліті (згідно з винаходом) 2 - друга боковина кліті (рівень техніки) 2 - друга боковина кліті (згідно з винаходом)

З - з'єднувальний болт 4 - кріпильні елементи 5 - підшипникова опора для приводного вузла б - палець кривошипа ба - гніздо під палець кривошипа 7 - перший валок 8 - другий валок 9 - зубчасте колесо для приводу валків 10 - прокатна кліть, виготовлена за адитивною технологією 11 - поперечки, виготовлені за одне ціле з одного матеріалу

Claims (8)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Прокатна кліть (10), що містить дві боковини (1, 2) кліті, в якій розташовані щонайменше два валки (7, 8) для пластичного деформування заготовки, причому валки (7, 8) проходять між боковинами (1, 2) кліті та встановлені з опорою у боковинах (1, 2) кліті, а зусилля прокатки, що діє при пластичному деформуванні, сприймається прокатною кліттю (10), яка відрізняється 60 тим, що боковини (1, 2) кліті за допомогою поперечок (11) з'єднані одна з одною в одне ціле, що складається з одного і того ж матеріалу, причому поперечки (11) разом з боковинами (1, 2) кліті виготовлені за допомогою адитивного виробництва.

2. Прокатна кліть (10) за п. 1, яка відрізняється тим, що адитивне виробництво здійснене непрямим чином, причому прокатна кліть (10) щонайменше частково, зокрема повністю, виконана у вигляді виливка, а ливарна форма прокатної кліті (10) виготовлена безпосередньо шляхом адитивного виробництва.

З. Прокатна кліть (10) за п. 1, яка відрізняється тим, що прокатна кліть (10) щонайменше частково, зокрема повністю, виконана безпосередньо шляхом адитивного виробництва.

4. Прокатна кліть (10) за одним із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що прокатна кліть (10) виконана у вигляді вузла, виконаного з можливістю приведення в рух у ході процесу прокатки.

5. Прокатна кліть за п. 4, яка відрізняється тим, що прокатна кліть (10) виконана у вигляді пілігрімової кліті холодної прокатки.

6. Прокатна кліть за п. 5, яка відрізняється тим, що на прокатній кліті (10) розташований щонайменше один палець (б) кривошипа для приведення в рух прокатної кліті (10), причому зокрема палець (б) кривошипа виконаний не шляхом адитивного виробництва.

7. Прокатна кліть за одним із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що форма прокатної кліті за допомогою комп'ютерної оптимізації з використанням методу кінцевих елементів оптимізована відносно маси та/або міцності.

8. Спосіб виготовлення прокатної кліті (10), який включає в себе наступні етапи: а) проєктування прокатної кліті (10), оптимізованої відносно щонайменше однієї властивості, такої як маса та/або міцність; і Юр) виготовлення прокатної кліті (10) за одним із попередніх пунктів за допомогою адитивного виробництва. У т І ! т 7 х -К х У, У Що як з | о 5 сла ла дет с я «да о ВХ З о «ОВ я Ж ДЖ й ін й й На і Й зо ву | 5; с й і Ге ри р / к ІН) Но ; с в ЕН а Я С А да ; ЖАН ОМ я МИ ду й й І С дв, пре, СИ ДЕ рр я СЕМИ Гн и б чу 7 ку (ще зи кт ва Ле Я й й «о 8

Фіг. 1 ее З ВЕНИ М й іх ОЗ З й чо ї - М ЩЕ В я Д-- КО я ї се з тв й й нд НЯ КА шо ит й у Х г бод я фт Бак у йон жи з б фін Ди І сек - Мк я ій НЕ Пе: тк Я ВА т ! ще бек І а «7 щі М - І щі я у г І рек ї БИТе ДН ій ШК ї А щу їх, Й пн. ди - хну ТІ і: : « їй КО | ге ие із НИ Ї різ М ще р я Ї ж ві Ж в КЕ "й Що: у п ЖИ їх З ла ГЕНИ щі і й й. С м че я ПВ) й Її і Мей СА «Її р й и й і ОЙ МК з з; ДЕ ТЕ ий ПЕ т Я Є й ві х Я НЯ Б. Я Пров Щі! ож щи Ко у пов ЩЕ; ї Ко ій А і С ще А В і Лв т ЩА ЦІ в. й Щі А щі КІ ше у ак. , С ЗІ г і Її. Ї 4 х г Со Боно КІ р ці ( ІВ / С са М | щ ЩЕ І / я Я «А Ко Ії ! / в ЩІ, МН. пе ї Є тон й ЩІ де С ! ов то я р з « ще с а, гі т Не ПЕ, « вит ее дк дою и Їх ту ки Лео о ж. ра жк й

Фіг. 2 ї. них я Ме й се» . ко ж дя зх з Я Й Я а т «В Жов у Іа Бетсі пий СОМ т» о пк и а 2 жу ПЧ У ї. ДИ а ав - й и ї / З ке й ж Ка І: нки и дя і и У / де у ! М й. М ИН обоксвв сіння ої, й і Я нот й / й ДоЕВ а Ши Б ен и ді їі ду і жо м Ва ях ші п нот» й дев Ге щ у й ШИ Ес Й ДЖЕ К де и ї НИ шк з а і У -Во се Коен у Б Ж гі що чї ОН 5 Й Мет 5 віх ти ТЕ В їх Щи кі | ч їі а НИ ей по . 1 ве ЧА Б, ШЕ п. і ії їй М ду т КН е й а Її ЕІ І т І Г ці Ко АК й іі р ї АД я Я МІ Гері І; і і Те М жяй ї І і І г ! о. рек я ше ен я р - Ве ЩІ мае «і М т - Те Не Й г че і В пе ря ще | я шк -їи тя З Ж г ПОМ. Ї Га ж и Медики Я С ве з тт РИ че а я ЕТ не У т не А Є ЇХ соди ЇЇ че у Її зх Ї сени, . Є денне яка В р ее че ее З ї о т се ВВЕ І : Я ва вок ек ей А ее шо: дян х е 5 саме ше ее дення ве м пен г. З 4 ско екх 10 ж ши , и У й а У х жк «7 ТУ ОО КІ и Є Фе У У Е З чу 1 В КУ Ко сосдсккь мумомининняйМ ся

- а. ох у : х -- й : шк

Зх. : ! де ; Ї ! ! ' ТУТ и ЇЇ і і ї І я з я ОН І де ре Ж те 17 в щі ЗВ Ї «у А. бе С бе | З і В. ! а Я й ї | Н НЕ я ра В Е ія

/. ш і Ж зи З й . ЖІ і : КІ у ї Ї Е : г Кк ІЗ пк. : ЩІ їх Б. Я и в МОЖ щи : і п | г ХУ ! г ше . с її і де ЩЕ : ЩІ Г ТЕ і : й св у я . ВАК сит К ті т ИЙ пе Кн с, Й її х у ЩЕ ектко -к дн і ! ! і І М кими никі й КИ -- осях ь сні невинне ПКЕЕ ЄВ як - Ї З з с ь - в Шу

Фіг. 5 я Ж поаньььсиееетететх пня лит ту ТЕ КЕ -щ-. - Ки З їі КО Чан щих ее - я с | і ! 7 Со шт пеосоовеомк н х Квант як со нн ПЕРЕ те рнтонс ти жунетних КЕ фен - ти ша ПИ ї ля Ї ; - пово в ее яке Пи я Ті І БІ І Е стече пе Мн фі І че - че па с--- Оу Ах ї НИ ті кі Е б ТД оре ня не Із тло : Мішель пер Є БИ. Ак Кк КУ і сен НВ Я ле т тя ну іі тк ня : я щ ЕК і Кк «бебеевеокоьььу т 2 ххх: зх ; є т в |1ї- М їй ка М ко чт петля лем ге Донні : ! сек, : їй х х Пон Кі я -- Ь Я как во и. ГА р ню й м /

ї. - у Щ- денних Г хх ое6- Й " ї т; З У Ду Уд перех 7 нини . : о Бл ії ї КК її пня Ї хі ря оду. - ее в--- 111 НА "й. А ее в ОКУ З т х і 1 : ; ; і яиу і і і 7 ПАК ЕНХ : Кот З шини ЕНН ТЕ ВЕ їх іс Ов сті . ХЕ НК і з ПН : | пит УЖ у фр ут ПВ потр ШЕДННЕННЄ ТЕ нн спон К у Пдуенн Ен АКА сонне В сренна и їх і-ї, У с у т її" її їз ШИ Ї - Що ЕЕ іі і 21224 -8К20К я як 1 Фіг. 5 б