Подшипники качения валков прокатных станов

Подшипники качения нашли применение в тонколистовых двухвалковых, сортовых и заготовочных станах, а также в станах кварто горячей и холодной прокатки. Для валков этих станов используют исключительно роликовые подшипники с коническими роликами (двух- и четырехрядные), которые по сравнению с ПЖТхорошо самоустанавливаются и способны выдерживать большие осевые нагрузки. Диаметр подшипников качения может составить более 1 м, а масса более 3 т, их изготовляют по специальным заказам. Для облегчения монтажа и демонтажа подшипников и повышения прочности

шеек рабочих валков четырехвалковых клетей в последние годы стали применять роликовые конические подшипники с внутренними коническими отверстиями (рис. 57).

Рис.57. Установка рабочего валка с конической шейкой стана 2000 на роликовых конических подшипниках:

1 – роликовый конический подшипник; 2 – валок

Подшипники качения применяются при высоких скоростях прокатки (30-40 м/с) и имеют существенное преимущество перед ПЖТ, у которых с изменением скорости прокатки меняется толщина масляного клина, что отрицательно влияет на точность размеров проката. Точно изготовленные (прецизионные) подшипники с цилиндрическими роликами не имеют этого недостатка, поэтому в последние годы их устанавливают не только на рабочих, но и на опорных валках (вместо ПЖТ).

Для смазки подшипников используют масло минеральное П-28, цилиндровое 24, ИП-50, автотракторное АК-10, турбинное УТ.

Наиболее распространены густые смазки ИП-1, УНИОЛ, металлургическая, которые подаются к узлам трения автоматическими централизованными станциями.

С целью улучшения условий эксплуатации подшипников качения смазка должна быть жидкой, рационально использование также масляного тумана. Масляный туман образуется при распылении масла сжатым воздухом. Экономическая эффективность применения системы смазки масляным туманом основана на значительной экономии смазочных материалов, снижении трудоемкости обслуживания подшипниковых узлов, повешении срока службы подшипников качения и качества проката, улучшении культуры производства. Масляный туман применяется также для смазки шарниров универсальных шпинделей, винтовых пар нажимных винтов и т. д.

Проводковая арматура

Проводковая арматура черновой клети предназначена для исключения подгибаний и забуривания раската при входе в клеть и выходе из клети и включает в себя межэдерженую проводку (рис.58), станинные вводную и выводную проводки (рис59), валковую проводку (рис.60), верхнюю проводковую арматуру (рис.61), траверзы для перевалки рабочих валков (рис.62).

Рис.58. Межэджерная проводка на входе в клеть

Рис. 59. Станинная проводка клети ДУО

Рис. 60. Валковая проводка на выходе из клети черновой группы

Рис.61. Верхняя проводковая арматура клети черновой группы

Рис. 62. Траверза для перевалки рабочих валков

Рис. 63. Схема расположения проводковой арматуры чистовой группы:

А – направляющие линейки; В- валковые проводки; С – гидроцилиндр привода стола на входе в клетью; D - гидроцилиндр привода стола на выходе из клети

Рис. 64. Вводные проводки с текстолитовыми отсекателями

Рис.65. Валковые проводки с язычками

Проводковая арматура чистовой группы (рис.63) включает в себя: столы перед клетью с направляющими линейками, вводные проводки (верхние и нижние) с текстолитовыми отсекателями (рис.64), столы за клетью с валковыми проводками (верхними и нижними) и коллекторами охлаждения рабочих валков (рис.65), петледержатели (рис.66).

Текстолитовые отсекатели на вводных проводках применяются для предотвращения попадания воды из коллекторов охлаждения валков в очаг деформации и совместно с язычками на валковых проводках на выходе из клети являются быстроизнашивающимися элементами проводковой арматуры и подлежат регулярной замене.

Рис. 66. Петледержатель:

A- Шарнирный вал (привод), B-Направляющий стол, C- Ролик петледержателя,

D-Упор, E-Стопорный палец

5.	Назначение прокатных валков. Технические характеристики валков стана 2000. Шлифование валков. Дефекты валков. Профилировки валков. Токарная обработка. Списание валков.

Валки прокатных станов предназначены для выполнения основной операции прокатки – пластической деформации металла и придания ему требуемой формы и размеров сечения. В процессе прокатки валки воспринимают возникающее усилие и передают его на подшипники.

Прокатный валок состоит из следующих основных элементов: бочки (диаметром D и длиной L) – наиболее ответственной части валка, так как при прокатке она непосредственно соприкасается с металлом; шеек (диаметром d и длиной l), которыми валок опирается на подшипники; концов, служащих для соединения валка со шпинделем. Передача вращения осуществляется через трефовую муфту или шарнирную головку и трефовый или универсальный шпиндели соответственно.

Валки прокатных станов можно разделить на две основные группы: листовые и сортовые (рис.67).

Рис. 67. Основные группы валков для прокатки металла:

а) листовые гладкие; б) сортовые (с калибрами)

Листовые валки имеют бочку цилиндрической формы (гладкие валки) и предназначены для прокатки листов, полос и лент. Бочка валков листовых станов горячей прокатки делается вогнутой с таким расчетом, чтобы при разогреве в процессе горячей прокатки она стала цилиндрической (большему разогреву подвергается средняя часть бочки).

Наоборот, бочки валков для холодной прокатки тонких листов делают выпуклыми, так как валки при воздействии на них больших усилий при прокатке прогибаются. В этом случае выпуклость компенсирует прогиб и прокатный лист будет иметь правильные геометрические размеры по ширине.

Сортовые валки служат для прокатки различных сортовых профилей и заготовок. На бочке есть врезные углубления – ручьи, соответствующие прокатываемому профилю (круглому, квадратному, уголковому и т. д.). При установке валков один над другим ручьи образуют калибры, по своей форме приближающиеся к форме готового профиля.

Валки прокатных станов работают в очень тяжелых условиях – на них действуют большие усилия; в зоне контакта металла с валками возникают значительные напряжения; за счет проскальзывания полосы относительно валков имеет место истирание; при горячей прокатке валки длительное время находятся в соприкосновении с полосой, нагретой до 900-1250 °C, и в тоже время они охлаждаются водой. Поэтому к материалу, из которого изготавливают валки, предъявляются очень высокие требования, определяемые условиями работы стана. В зависимости от износостойкости и твердости валков их можно разделить на мягкие, полутвердые и особо твердые. Первые изготовляют из серого чугуна или малоуглеродистой стали, но они не всегда удовлетворяют предъявляемым повышенным требованиям, поэтому применяют в основном литые и кованые стальные и чугунные валки повышенной прочности. Валки прокатных станов со следами износа (истирание, выкрашивание, выбоины) подвергают переточке на специальных вальцетокарных станках или перешлифовке на вальцешлифовальных станках.

Допускаемое уменьшение диаметра валков составляет для сортовых станов порядка 10-15, а для листовых – 3-5%: чем длительнее время работы валков, тем лучше такой технико-экономический показатель, как расход валков на тонну полученного проката, меньше времени отнимает смена валков, повышается производительность стана.

Твердость обычных чугунных валков HSD 30-45, и их применяют для горячей прокатки толстой полосы из сталей с малым сопротивлением деформации.

Твердые чугунные валки отличаются твердостью HSD 55-75 благодаря

отбеленному слою, который получается при заливке в металлическую форму: чем толще отбеленный слой, тем больше срок службы валка, однако при этом снижается его прочность.

Валки из легированного чугуна имеют твердость HSD 40-70, в качестве легирующих добавок применяется хром, никель, молибден. Для этих валков характерна повышенная износостойкость и достаточная прочность.

Стальные валки, способные выдержать большие изгибающие напряжения, применяют на крупных обжимных станах и станах холодной прокатки. Для валков обжимных рельсобалочных и заготовочных станов рекомендуются стали марок 40Х, 50ХН и 60ХН. Для улучшения условий захвата металла поверхность валков делается рифленой. Валки станов холодной прокатки характеризуются высокой поверхностной твердостью (для рабочих валков – до HSD 100, для опорных – до HSD 80) и прочностью. Валки диаметром до 300 мм изготовляют из стали 9Х и 9ХФ, свыше 300 мм – из стали 9Х2, 9Х2МФ и подвергают термической обработке (закалке, отпуску) по специальным режимам.

Большие опорные валки целесообразно изготовлять составными бандажированными; материал бочки – сталь 9Х, 9Х2, 90ХФ; материал оси – сталь марок 55Х, 60ХН, 80ХН3В.

Опорные валки делают также цельноковаными из стали марок 9Х2, 65ХНМ, 9ХФ. Рабочие валки многовалковых станов для прокатки тонкой и тончайшей ленты изготавливают из высококачественной легированной стали или из карбида вольфрама. Износостойкость таких валков в 30-50 раз выше, чем обычных легированных, при этом можно получить наивысший класс чистоты поверхности проката. Для опорных валков многовалковых станов используют инструментальную сталь, содержащую 1,5 и 12% Cr.

Технические характеристики валков, используемых на стане 2000 приведены в таблице 3:

Таблица 3

Технические характеристики валков, используемых на стане 2000

Наименование клетей и валков	Материал валков	Твер-дость, ед. Шора	Диаметр бочки, мм	Длина бочки, мм	Масса валка, т
Вертикальная клеть	Сталь 55Х, 55ХН, 60ХН	35-55	1200-1100		10,8
Универсальная реверсивная клеть № 1 Рабочие горизонтальные Рабочие вертикальные	Сталь 90ХФ   Сталь 55Х, 55ХН, 60ХН	40-60   30-50	1400-1300   1300-1200		38,0   13,9
Черновые универсальные клети №№ 2-5 Рабочие горизонтальные валки   Рабочие вертикальные клети №№ 2-4 Рабочие вертикальные клети № 5	Сталь 90ХФ Чугун ЛШН-45, 50 Сталь * Сталь 55Х, 55ХН, 60ХН	35-55 45-50   30-50	1210-1060 1210-1060 1210-1060 1000-800   1000-800		23,8 23,0   9,1   2,85
Черновые универсальные клети №№ 2-5 Опорные валки	Сталь *	60-70	1600-1480		46,6
Чистовые клети Рабочие №№ 6-7	Чугун ЛПХНд Высокохромистый чугун*	63-85	910-860 910-850		16,1
Рабочие №№ 8-­10	Чугун ЛПХНд, Чугун ЛПХНМд Хромоникелевый чугун* Высокохромистый чугун*	71-80 73-85	820-760		13,7
Рабочие №№ 11, 12 Чистовой окалиноломатель	Чугун ЛПХНд, Чугун ЛПХНМд Хромоникелевый чугун*	71-80 73-85	820-765		11,7
Опорные №№ 6-12	Сталь *	60-80	1600-1480		46,6

* - исполнение и материал валков устанавливаются контрактами на поставку.

Шлифование валков

© Герасимов А.А. Мастер участка. Таб.№39167 ПГП стан 2000

Шлифование валков должно обеспечивать удаление изношенного слоя и выполнение профилировок.

Перед началом шлифования шлифовщик обязан проверить состояние поверхности бочки валка, шеек. Основные характерные виды износа и дефекты поверхности бочки валка представлены в таблице 4.

Таблица 4

Виды износа и дефекты поверхности бочки рабочего валка

Вид дефекта	Причина возникновения
Вмятины	Отпечатки на поверхности бочки валка, возникающие вследствие повышенных локальных давлений или низкой твердости бочки валка.
Хвост	Вмятина, возникающая в результате отпечатка на валке неравномерно обжатого конца полосы.
Продольные трещины	Отдельные трещины, направленные вдоль образующей бочки валка.
Сетка трещин	Многочисленные мелкие трещины в форме сетки на поверхности бочки валка.
Выкрошивание	Местные отделения металла поверхности бочки валка.
Откол	Крупное выкрошивание глубиной более 6мм.
Отслоение	Отделение металла поверхностного слоя бочки валка (усталостного характера) с образованием площадки в месте отделения металла.
Лампас	Дефект, в виде полосы, образующийся при проскальзывании рабочего валка относительно опорного.
Облезание	Отдельные участки неравномерной выработки на поверхности валка, отличающиеся по цвету и шероховатости
Кольцевые выступы	Неравномерный износ поверхности рабочих валков, проявляющийся в виде выступов шириной 1,0-10,0 мм, сориентированных вдоль линии прокатки.
Кольцевая выработка	Участки неравномерной выработки по окружности бочки валка, обусловленные контактным трением с механизмами клетей
Осповидный износ	Выработка поверхности валка в виде многочисленных точечных углублений, связанных с выгоранием графита
Шелушение	Сильно развитая сетка трещин разгара с отделением частиц металла с его поверхности

При наличии дефектов на поверхности бочки валка съём металла при перешлифовке должен обеспечивать их полное удаление. Глубину иналичие остаточных дефектов определять с помощью дефектоскопов «ROLLSCAN», установленных на станках фирмы «Геркулес» (токовихревая дефектоскопия) или капиллярной дефектоскопией. При этом съем при перешлифовке производить на величину, соответствующую ширине раскрытия индикаторного следа, с последующим дополнительным съемом величиной 0,15-0,20 мм на диаметр бочки валка. Токовихревую дефектоскопию валков типоразмера 820´2300 мм производят постоянно, валков типоразмеров 820´2000 мм и 910´2000 мм при наличии дефектов.

Шлифование валков производиться:

- опорных – на станках моделей ХШ 5-05, ХШ 5-15, ХШ 5-30-ВФ3;

- рабочих черновых клетей – на станках моделей 3417В, ХШ 5-15;

- рабочих чистовых клетей – на станках моделей 3415К, 3417В, ХШ 5-15, ХШ 5-21, ХШ 5-30-ВФ3 (рис.68), WS 600/450-20х6000 CNC фирмы «Геркулес» (Германия) (рис.73).

Шлифование валков включает в себя:

-черновое шлифование, где производят съем до удаления дефектов;

-получистовое шлифование, где производят предварительное измерение и корректировку профиля;

-чистовое шлифование.

Рис.68. Шлифование валка

Профилировки валков

Исходные профилировки рабочих валков для клетей (мм):

- вертикальной – цилиндрическая (0,00);

- № 1 универсальной:

для горизонтальных валков – 0,00 -1,00,

для вертикальных валков – цилиндрическая (0,00);

- № 2-5:

для горизонтальных валков – вогнутая от минус 0,60 до минус 0,90,

для вертикальных валков – цилиндрическая (0,00);

- чистовой окалиноломатель – цилиндрическая (0,00);

- № 6, 7, 11, 12 – выпукло-вогнутая от плюс 0,15 до минус 0,55.

Профилировки рабочих валков клети № 12, подготовленных для чечевичного рифления стальных полос (рис.69):

- для верхнего – цилиндрическая (0,00 мм);

- для нижнего – к достигнутой профилировке в течение кампании опорных валков вводится поправка D, определяемая по следующей формуле:

D = П_в.р.в.+0,20 мм, где

D - поправка, суммируемая с достигнутой профилировкой;

П_в.р.в. - профилировка верхнего рабочего валка клети № 12, достигнутая в течение кампании опорных валков.

Рис.69. Рабочие валки клети №12 с чечевичным рифлением

Таблица 5

Базовые профилировки опорных валков по клетям

Профилировка на диаметр, мм
Номер клети
2,00	2,00	2,00	1,80	1,00	0,80	0,50	0,50	0,40	0,50	0,40

Таблица 6

Базовые профилировки рабочих валков по клетям

Профилировка на диаметр, мм
Номер клети
-0,80/ -0,80	-0,70/ -0,70	-0,50/ -0,50	-0,40/ -0,40	-0,20/ -0,20	-0,20/ -0,20	+0,10/ -0,70	+0,10/ -0,50	+0,25/ -0,35	-0,15/ -0,15	-0,15/ -0,10

В клетях №№ 8-10 чистовой группы, оборудованных осевой сдвижкой рабочих валков, применяют S-образные профилировки (рис.70).

Базовые профилировки опорных валков стана 2000 указаны в таблице 5.

Базовые профилировки рабочих валков стана 2000 указаны в таблице 6.

S-образные профилировки рабочих валков обеспечивают возможность регулирования в паузе между полосами профиля межвалкового зазора при осевом перемещении рабочих валков. Основной характеристикой пары рабочих валков с S-образной профилировкой является значение профиля межвалкового зазора при крайних положениях осевой сдвижки от плюс 150 мм до минус 150 мм.

Рис.70. Комплект валков с S-образной профилировкой

S-образные профилировки на валках исполняются по кривым, которые рассчитываются при помощи полиномов 3-й степени (рис.71).

© Герасимов А.А. Мастер участка. Таб.№39167 ПГП стан 2000

Рис.71. Системы координат при шлифовке S-образных валков для станка «Геркулес»

Изменение профиля межвалкового зазора Р пары S-образных рабочих валков с «прямым» полиномом верхнего валка в зависимости от осевого перемещения С верхнего валка представлено на рис.72.

Рис. 72. Зависимость профиля межвалкового зазора рабочих валков от осевого перемещения (характеристика комплекта валков)

© Герасимов А.А. Мастер участка. Таб.№39167 ПГП стан 2000

Рис.73. Вальцешлифовальный станок «Геркулес»

При достижении минимального диаметра, а также при износе шеек и трефов, горизонтальные рабочие валки клети №1 направляют на восстановление наплавкой. На токарную обработку, после каждой кампании, назначаются:

- рабочие вертикальные валки всех типов;

- рабочие горизонтальные валки универсальной реверсивной

клети № 1.

Токарная обработка

© Герасимов А.А. Мастер участка. Таб.№39167 ПГП стан 2000

Токарная обработка производится до удаления видимой «сетки разгара» (рис.74).

Токарной обработке могут подвергаться:

- опорные валки для профилактических съемов или удаления «выкрошек» или других дефектов. Съем металла при профилактической токарной обработке опорных валков устанавливается в зависимости от рекомендаций фирм-изготовителей, величины поверхностной твердости бочек и продолжительности эксплуатации в соответствии с
таблицей 7. Допускается отдельные выкрошки глубиной не более 6 мм зашлифовывать вручную шлифовальной машиной;

- рабочие валки клетей №№ 2-12 для удаления «выкрошек», «сетки разгара» и других дефектов.

Рис.74. Токарная обработка валка

Таблица 7

Режимы профилактических токарных обработок опорных валков

(кроме импортных)

№ клети	Съём при токарной обработке (мм на диаметр), не менее	Периодичность токарной обработки не реже, чем: через
10, 11, 12	6-7	7 установок
8, 9	6-8	5 установок
6, 7	6-8	7 установок

Профилактическую токарную обработку или профилактическое шлифование производить на рабочих валках черновой группы (кроме импортных):

- клети №№ 4,5 через 5 завалок;

- клеть № 3 через 3 завалки;

- клеть № 2 через 2 завалки.

После токарной обработки шлифуются: рабочие и опорные валки чистовых и черновых клетей, горизонтальные валки клети № 1. После токарной обработки не шлифуются вертикальные валки всех типов.