Машины и агрегаты трубного производства

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Самое широкое распространение для прошивки заготовок получили двухвалковые станы поперечно-винтовой прокатки валкового типа (бочковидные, грибовидные, чашевидные).

Основным деформирующим инструментом прошивного стана является оправка и валки, вращающиеся в подшипниках, установленных в станине рабочей клети. В качестве вспомогательного (направляющего) инструмента используют неподвижные линейки, ролики, приводные и неприводные диски.

Оборудование, предназначенное для вращения валков, а также для восприятия возникающих при пластической деформации (обжатии) металла, усилий и крутящих моментов, составляет рабочую линию.

Привод рабочих валков может осуществляться двумя способами. Наибольшее распространение получил групповой привод, когда момент прокатки от двигателя передается через шестеренную клеть, которая одновременно снижает частоту вращения вала двигателя до нужного уровня. Шестеренная клеть связана с рабочей клетью шпинделями с шарнирными муфтами. Другой способ - индивидуальный привод валков, когда каждый валок приводится во вращение от своего двигателя. Достаточное распространение групповых приводов объясняется наличием в них жесткой кинематической связи между валами, которую обеспечивает шестеренная клеть, компактностью привода и меньшей мощностью по сравнению с суммарной мощностью электродвигателей индивидуальных приводов.

Станы винтовой прокатки до 60-х годов проектировали на небольшую производительность, электродвигатели имели сравнительно малую мощность, установка углов подачи в них не превышала 10... 12°. В таких станах применение группового привода было оправдано. Кроме того, при прошивке заготовок из нержавеющих и высоколегированных сталей необходима достаточно

точная синхронизация скоростей валков (с точностью до 1 %) - рассогласование скоростей может привести к появлению плен и трещин на поверхности гильзы.

В современных станах винтовой прокатки с мощными электродвигателями целесообразно применять индивидуальный привод. Особенно рациональна установка таких приводов при работе станов на больших углах подачи. В этом случае проще обеспечивается равномерность скоростей вращения рабочих валков при небольших (до 8... 10°) углах перекоса в шарнирных муфтах.

Рабочая линия и состав оборудования прошивного стана.

Положение привода в прошивных станах определяется конструктивными особенностями клети и прежде всего наличием угла раскатки.

В станах с бочковидными валками, в которых отсутствует угол раскатки, привод может быть размещен как на входной стороне, так и на выходной. Однако с точки зрения удобства обслуживания стана, а также рационального размещения оборудования, предпочтительнее расположение привода на входной стороне. Наличие углов раскатки ограничивает выбор положения привода валков. В станах, имеющих угол раскатки, шпиндельные устройства соединяются с рабочими валками со стороны больших подшипниковых опор. Этим обусловлено положение главного привода на выходной стороне стана с грибовидными валками, что затрудняет обслуживание из-за отсутствия свободного доступа к очагу деформации.

В станах с чашевидными валками более рациональным является расположение оборудования и более удобное его обслуживание. Привод, размещенный на входной стороне, можно оборудовать более мощным, чем в бочковидных станах шпиндельными устройствами; на выходной стороне открывается свободный подход к рабочей клети, благодаря чему появляется возможность быстрой смены рабочего инструмента и упрощается настройка стана.

Особенность установки приводов прошивных станов состоит в том, что оси валов шестеренной (редуктора) и рабочей клетей расположены в различных плоскостях. Такое расположение привода вызывает, как правило, неравномерность угловых скоростей шпинделя (вала, предназначенного для передачи вращения от шестеренной клети, редуктора и электродвигателя) и рабочих валков стана.

Практически во всех групповых приводах станов поперечно-винтовой прокатки в шестеренных клетях применяются зубчатые передачи шевронного типа.

Опыт эксплуатации таких шестеренных клетей показал, что при работе интенсивно изнашиваются и ломаются зубья только одной части шестерни и колеса (со стороны электродвигателя). Другая же половина шестерни и колеса практически не изнашивается. Это объясняется тем, что под действием осевых усилий (достигающих 25...35 % от общего усилия металла на валок) в системе валок - кассета - барабан - станина, вследствие зазоров, валок смещается в сторону шестеренной клети или редуктора.

Радикальным средством повышения работоспособности шестеренной клети и шпиндельных устройств является создание рабочих клетей, в которых было бы исключено осевое перемещение рабочих валков. Улучшить условия рабо- тышестеренных клетей существующих прошивных станов можно применением в этих клетях косозубых передач. В этом случае обеспечивается нормальная работа зубчатых передач независимо от величины осевых усилий прокатки. Работоспособность шпиндельных устройств в таких станах повысится, если использовать такую конструкцию уравновешивающего устройства, которая компенсирует массу шпинделя, а также увеличить нагрузочную способность шпинделей. Все это достигается при чашевидной схеме прокатки.

Применение косозубой передачи повышает производительность клети в 4...5 раз.

Большое распространение в прокатном производстве получили универсальные шпиндели с шарниром трения скольжения, отличающиеся высокой прочностью шарнирных элементов и компактностью. Однако из-за больших удельных давлений в подшипниках и отсутствия совершенных средств подачи смазки такие шарниры быстро изнашиваются. Частая замена бронзовых вкладышей приводит к простоям, а следовательно, к снижению производительности оборудования. Кроме того, работа на шпинделях с подшипниками скольжения сопровождается резким ухудшением динамической характеристики привода и стана в целом. Эти недостатки универсальных шпинделей усугубляются при высоких скоростях работы, характерных для современных прокатных станов.

На АО ЭЗТМ с участием МИСиС разработана конструкция шпиндельных устройств на подшипниках качения для прокатных станов, отличающихся от известных следующими особенностями: углы перекоса шарнирных муфт могут бьггь практически любыми; стойкость подшипниковых узлов достаточно высока; шпиндели легко и быстро соединяются с прокатными валками; в подшипниковых узлах хорошо удерживается смазка; конструкция хорошо центрируется и проста в эксплуатации.

Большая грузоподъемность подшипниковых узлов достигается благодаря рациональной конструкции шарнирных муфт; подшипниковые узлы расположены у наружной поверхности муфты, благодаря чему удается установить мощные подшипники. Шпиндельные устройства состоят из двух шарнирных муфт, промежуточного вала и двух фланцев, один из которых соединяется с валом прокатного валка, а второй - с валом шестеренной клети. Шарнирная муфта состоит из двух полумуфт и, цельной крестовины и четырех подшипниковых узлов.

Важным конструктивным элементом в шпиндельных устройствах на подшипниках качения является соединение шарнирных муфт с фланцами; центрирование осуществляется при помощи клинового устройства, состоящего из пальца /, который входит в отверстие муфты 2 и фланца 3, клина 4, врезанного в палец, пружин 5 и гайки б. Такая конструкция позволяет упростить и ускорить операции соединения шпиндельных устройств и прокатных валков.

Известно несколько способов соединения полумуфт и фланцев шпинделей с валками: шпоночное, шлицевое, четырехгранное, по прессовой посадке и др. Результаты промышленной эксплуатации показали, что шлицевые соединения при работе быстро изнашиваются, а четырехгранное соединение трудно осуществить и отцентрировать.

Более рациональным является соединение со срезанными лысками или шпоночное. Они обеспечивают надежную центровку деталей, просты в изготовлении и имеют высокую работоспособность.

Для прошивных станов применяют двухвалковые рабочие клети с регулируемым углом подачи. Необходимость в изменении угла подачи диктуется

большим разнообразием размеров прокатываемых труб, а также их материалом. Возможность изменения угла подачи позволяет выбирать наиболее рациональные режимы деформации, облегчает настройку стана при естественном износе рабочих валков. В настоящее время рабочие клети даже для станов со сравнительно узким сортаментом делают с регулируемым углом подачи, причем область используемых углов подачи непрерывно расширяется. Если раньше для прошивки использовали углы подачи, близкие к 9... 10°, то сейчас применяют 11... 12°, а иногда они достигают 14... 15°. Соответственно пределы возможного регулирования в современных рабочих клетях доходят до 17...20°, тогда как раньше они не превышали 12... 15°. Регулирование угла подачи осуществляется барабанами, в расточках которых закладывают валки с подушками. Диаметр барабанов по существу определяет габаритные размеры рабочей клети.

Диаметр рабочих валков, которые определяют габаритные размеры барабанов, рассчитывают, прежде всего исходя из прочностных характеристик. Однако значительное влияние на выбор диаметра валка при проектировании новых

станов оказывают условия захвата заготовки и износостойкость валков.

В зависимости от максимального диаметра dmaiX используемой заготовки размеры бочки валка можно определить по следующим зависимостям: диаметр бочки валка D = 3dmax + (350...450) мм; длина бочки валка L = (0,55...0,7)2).

Широкое распространение получили рабочие клети, в которых каждый рабочий валок закреплен в специальной кассете, установленной в плоских направляющих барабана. В барабане смонтирован также механизм перемещения кассеты с рабочим валком, включающий нажимной винт и привод. Перевалка рабочих валков осуществляется через проемы в крышке без разборки клети. Для этого барабаны поворачивают и устанавливают валки с кассетой вертикально, затем валок с кассетой краном извлекается из клети.

Вращение нажимному винту передается от электродвигателя через зубчатую муфту и кониче- ско-червячные редукторы, кото-  4.3. Клиновое устройство  рые, как и электродвигатель, крепят на внешних торцах барабана. Уравновешивающие тяги своими головками входят в пазы кассеты и прижимают кассету к нажимным винтам с помощью тарельчатых пружин. Привод поворота барабана состоит из электродвигателей и червячных редукторов, установленных на фундаментной плите вне клети и соединенных между собой через зубчатую муфту. Наличие зубчатых муфт на приводе поворота барабанов и перемещения валков позволяет осуществлять необходимые операции как раздельно, так и попарно.

Для указания величины раствора валков служат сельсин-датчики и сельсин- приемники, установленные на пульте управления.

В специальных проемах крышки станины установлены два механизма сгопо- рения барабанов, удерживающих их от разворота в результате возникающих при прокатке усилий (особенно в момент захвата заготовки и окончания процесса прошивки). Механизм стопорения барабана состоит из корпуса, на котором шарнирно установлен пневмоцилиндр. На его шток насажен клиновой кулачок, который воздействует на ролики, расширяющие шарнирную систему, связанную с башмаком. Отжатие башмака осуществляется подпружиненными тягами, прикрепленными другим концом к крышке станины после выхода кулачка из роликов. В результате применения шарнирно-клиновой системы давление на башмак значительно превышает усилие, развиваемое пневмоцилиндром.

Механизм установки линеек состоит из нижнего стула с линейкодержателем и перемещаемой верхней траверсой с линейкодержателем верхней линейки. На трапецеидальный выступ нижнего стула устанавливают вводную и выводную проводки, которые крепят соответственно с помощью винта и клиньев.

Траверса с верхней линейкой перемещается в вертикальном направлении в пазах крышки станины механизмом, состоящим из двух винтов, закреплейных концами в траверсе и приводимых во вращение электродвигателями через червячные редукторы, ступица червячных колес которых одновременно является и гайкой винтов.

Крепление верхнего линейкодержателя к траверсе и верхней линейки к ли- нейкодержателю производится шарнирными механизмами и укрепляется через тяги гайками на верхней площадке траверсы.

На АО ЭЗТМ совместно с МИСиС разработана рабочая клеть новой конструкции, которая позволяет в широком диапазоне варьировать углы подачи, обеспечивает надежное сгопорение барабанов и крепление рабочих валков, обладает высокой жесткостью. Принципиальные конструктивные особенности рассматриваемой рабочей клети заключаются в следующем:

-          из конструкции исключены кассеты и их роль выполняют барабаны, в цилиндрических расточках которых жестко монтируются подушки с валками; такое исполнение узла барабана значительно упрощает конструкцию клети и ее изготовление, а также полностью исключает какое-либо перемещение рабочих валков относительно барабанов, благодаря чему повышается жесткость клети и работоспособность главного привода стана;

-          для изменения раствора валков и восприятия радиальных усилий прокатки предусмотрены механизмы, имеющие по одному нажимному винту на каждый барабан;

-          перевалка рабочих валков осуществляется совместно с барабанами при откинутой крышке станины.

Рабочая клеть включает узел станины, два барабана с рабочими валками, механизм синхронного поворота барабанов, механизм синхронного сведения и разведения валков, механизм установки верхней линейки. Барабаны Предназначены для изменения углов подачи. Ось поворота барабанов перпендикулярна оси прокатки. Барабаны могут перемещаться также в расточках станины параллельно своей оси, благодаря чему обеспечивается изменение расстояния (раствора) между валками. Для повышения жесткости и упрощения конструкции барабан и кассета совмещены в один узел. На поверхности барабанов у хвостовой части имеются выточки, в которые установлены зубчатые венцы. В передней части барабана в цилиндрических расточках с помощью планок и болтов, крепится узел валка, который состоит из бочки и вала. По обеим сторонам бочки на валу устанавливаются подушки с вмонтированными в них двухрядными коническими подшипниками качения. С одной стороны подушки зафиксированы, с другой - могут свободно перемещаться в осевом направлении относительно барабана для компенсации теплового расширения. С одной стороны уплотнение подшипников лабиринтное, бесконтактное, с другой - севанитовое. В лабиринты через отверстия в подушках периодически подается густая смазка. Через такие же отверстия смазка подается в подшипники. Механизм поворота барабанов предназначен для синхронного вращения барабанов (изменения угла подачи) во время настройки стана и при работе.

В клети предусмотрено синхронное сведение и разведение валков от одного привода.

Новые конструкции двухвалковых рабочих клетей разработаны для различных станов винтовой прокатки на базе рассмотренной выше конструкции.

Рабочая клеть ( 4.5) включает два узла барабанов с валками, узел станины, механизм откидывания крышки, два механизма установки валков, два механизма поворота барабанов, механизм установки верхней линейки, механизм перехвата стержня. Барабаны 1 одновременно являются и кассетами, так как непосредственно в их расточках устанавливаются и жестко крепятся узлы валков 2. Для откидывания крышки 3 станины 4 при перевалке валков 2 в станине установлены два гидроцилиндра 5, штоки которых шарнирно соединены с крышкой. Чтобы предохранить узел станины от истирания и облегчить поворот и перемещение барабанов, в станине и в крышке предусмотрены направляющие планки, расположенные под углом 45°. Каждый барабан снабжен механизмом осевого перемещения для изменения раствора между валками и механизмом поворота валков на угол подачи. Механизм осевого перемещения включает нажимной винт 6 с гайкой 7 и привод. В свою очередь, привод выполнен из червячного редуктора 8 и электродвигателя (они крепятся к торцу станины). Механизм поворота барабана состоит из шестерни 9 и механического привода, установленного отдельно от клети.

Оригинальную конструкцию имеет механизм установки верхней линейки. Он состоит из двух цилиндрических направляющих колонн 10, установленных через втулки в расточках крышки станины. Между собой колонны жестко соединены в верхней части траверсой //, а нижней - линейкодержателем 12. Для перемещения линейкодержателя с колоннами и траверсой предусмотрены два нажимных винта с гайками. Вращение нажимных винтов осуществляется колесами червячных редукторов, имеющих с винтами шлицевое соединение. В свою очередь, приводом червячных редукторов служит электродвигатель.

Клеть выполнена универсальной: в ней можно устанавливать бочковидные, грибовидные и чашевидные валки.

Учитывая преимущества процесса прокатки в стане с неприводными направляющими дисками разработана конструкция рабочей клети, позволяющая установить вместо линеек диски.

Рабочие клети с направляющими дисками разработаны для прокатки в области больших углов подачи заготовок диаметром 30... 100 мм (диски диаметром 600 мм) и 80... 160 мм (диски диаметром 1300 мм). Опыт эксплуатации таких клетей в составе различных агрегатов показал их высокую надежность и работоспособность.

Фирмой "Mannesmann - Demag - Меег (МДМ)" разработана и широко используется в составе различных трубопрокатных агрегатов двухвалковая рабочая клеть с направляющими дисками. Особенностью конструкции ( 4.6) является вертикальное расположение валков 1 и горизонтальное - направляющих дисков 2 диаметром более 2 м. Механизмы перемещения 5 рабочих валков 1 расположены на крышке 4 и нижней части станины 3. Вертикальное расположение рабочих валков улучшает условия монтажа направляющих дисков, облегчает размещение индивидуальных приводов валков, позволяя компактно разместить шпиндели, редукторы и главные двигатели.

Прошивной стан такого типа установлен на агрегате с непрерывным станом завода фирмы "Mannesmann - Rehren - Werke" в г. Мюльгейме (Германия) и поставлен фирмой "МДМ" многим заказчикам. Основные параметры этого стана: максимальный диаметр рабочих валков 1150 мм, привод каждого валка осуществляется от электродвигателей постоянного тока мощностью 6000 кВт, диаметр направляющих дисков 2000 мм.

...Горячая прокатка бесшовных труб на установках с автоматическим станом

В валки прошивного стана заготовка подается толкателем. … Полученная гильза передаются по наклонному стеллажу к автоматическому двухвалковому стану, с диаметром валков 630—1000...

Рельсо-балочные станы - ...рельсо-балочных и крупносортных станах

Обжимные двухвалковые реверсивные клети рельсо-балочных станов имеют манипуляторы и кантователи, во многом аналогичные, установленным на блюмингах.

Станы и технология прокатки

Стан состоит из 14 рабочих клетей. Первые две двухвалковых клети с горизонтальными валками диаметром 900 мм установлены отдельно и являются обжимными...

ТРУБОПРОКАТ. Трубопрокатный агрегат с раскатным станом

Из вводного желоба зацентрованная заготовка толкателем задается в валки прошивного стана, где прошивается на оправке в гильзу.

ПРОИЗВОДСТВО ТРУБ. Процесс прошивки заготовки в гильзу

По форме валков прошивные станы бывают трех типов: с бочкообразными валками — валковые; с грибовидными валками — грибовидные; с дисковыми валками — дисковые.

СТАНЫ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ. Развитие непрерывных листовых станов...

Первая двухвалковая клеть — черновой окалиноломатель, вторая … Мощности отдельных агрегатов стана и приводов не отвечали требованиям технологического процесса прокатки.

Прокатные станы - одноклетеевые линейные многоклетевые...

К этой группе относятся блюминги, слябинги, толстолистовые двухвалковые, трехвалковые и четырехвалковые станы, универсальные станы.

...стали на непрерывных и полунепрерывных широкополосных станах

Как правило, первые клети этих станов — окалиноломатели (один или два): двухвалковые с вертикальным и горизонтальным расположением валков...

ПИЛИГРИМОВЫЙ СТАН. Горячая прокатка бесшовных труб на установках...

При получении толстостенной гильзы вытяжка на этой клети составляет 1,5—2,0. Обычно один прошивной стан обслуживает два пилигримовых стана.

Полунепрерывный крупносортный стан 600. Сортамент стана: сталь...

(300X300) мм со скоростью до 10 м/с. Семнадцать рабочих клетей стана 600—двухвалковые с горизонтальными и