RU2147473C1

RU2147473C1 - Bearing assembly of rolling roll of rolling stand

Info

Publication number: RU2147473C1
Application number: RU98110696A
Authority: RU
Inventors: Е.А. Варшавский; В.А. Третьяков; М.А. Бобров; А.Д. Тищенко; Н.Н. Стрельников
Original assignee: Акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат"; Липецкий государственный технический университет
Priority date: 1998-06-04
Filing date: 1998-06-04
Publication date: 2000-04-20

Abstract

FIELD: rolled stock production, particularly construction of chocks of working rolls of non-reversing stands of four-high mills for cold and hot rolling. SUBSTANCE: bearing assembly of rolling roll of rolling stand includes roll chocks with vertical guides having lateral faces parallel to roll axis and mounted in windows of stand housing; system for axial fixation of chocks of rolling roll arranged at side of stand opposite relative to drive unit. In order to lower axial efforts acting upon rolling rolls at self-aligning rolling rolls according to backup rolls in horizontal plane due to rotation of rolling rolls by means of axial effort, flexible members are arranged between outer bearing surface of lugs of rolling roll chocks and axial fixing members of stand housing and also between inner bearing surface of the same lugs and stand housing at side of guiding metal to stand. Invention provides reduction of axial effort by 95%. EFFECT: improved design of bearing assembly. 2 dwg

Description

Изобретение относится к прокатному производству, а точнее к конструкциям подушек рабочих валков нереверсивных клетей кварто станов горячей и холодной прокатки. The invention relates to rolling production, and more specifically to the design of the pillows of the work rolls of non-reversible stands of quarto hot and cold rolling mills.

Известен опорный узел рабочего валка клети кварто, установленный в проемах станин клети или проемах подушек опорных валков (см. Королев А.А. Атлас "Прокатные станы и оборудование прокатных цехов". М.: Металлургия, 2 изд. 1981). Внешние направляющие обеих подушек рабочего валка данного технического решения параллельны оси валка, причем подушка, расположенная со стороны клети, противоположной приводу (сторона перевалки), снабжена механизмом осевой фиксации. Known is the support node of the work roll of the quarto stand, installed in the openings of the stand bed or the openings of the pillows of the backup rolls (see Korolev AA Atlas "Rolling mills and equipment of rolling shops." M: Metallurgy, 2nd ed. 1981). The outer guides of both pillows of the work roll of this technical solution are parallel to the axis of the roll, and the pillow, located on the side of the cage opposite to the drive (transshipment side), is equipped with an axial locking mechanism.

Недостатком известного устройства является наличие больших осевых усилий (до 3^oC10% усилия прокатки), воздействующих на подшипники рабочих валков на стороне перевалки и резко снижающих их долговечность, вплоть до аварийного разрушения при прокатке. Основной причиной появления осевых усилий является постоянно существующий взаимный перекос осей рабочего и опорного валков в горизонтальной плоскости (до 50'), вызванный, главным образом, различием величин зазоров между направляющими подушек и проемов станин клети или проемов подушек опорных валков со стороны привода и со стороны перевалки из-за практически неустранимых неточностей монтажа и неравномерного износа направляющих планок на подушках и в проемах.A disadvantage of the known device is the presence of large axial forces (up to 3 ^° C10% of the rolling force), which act on the bearings of the work rolls on the side of the transshipment and sharply reduce their durability, up to emergency failure during rolling. The main reason for the appearance of axial forces is the constantly existing mutual misalignment of the axes of the work and backup rolls in the horizontal plane (up to 50 '), caused mainly by the difference in the gaps between the guide pillows and the openings of the stand stands or the openings of the pillows of the backup rolls on the drive side and on the side transshipment due to practically irreparable installation inaccuracies and uneven wear of the guide rails on the pillows and in the openings.

Известен опорный узел рабочего валка нереверсивной клети кварто с размещением подушек рабочих валков в проемах подушек опорных валков, причем боковые опорные поверхности подушек рабочих валков сопряжены с внутренними направляющими поверхностями опорных валков по плоскостям, расположенным под углом к оси прокатки, симметрично относительно этой оси с каждой стороны валка (см. а.с. СССР N 668731, МКИ B 21 B 31/02, 1979 г.). При взаимном перекосе осей рабочего и опорного валков и появлении, в результате этого перекоса, на рабочем валке осевого усилия рабочий валок вместе с обеими подушками, которые не имеют осевой фиксации, начинает перемещаться в направлении действия осевого усилия. В процессе этого осевого перемещения, из-за наличия угла между направляющими подушек со стороны привода и со стороны перевалки, рабочий валок разворачивается, уменьшая угол перекоса своей оси с осью опорного валка, при этом одновременно снижается осевое усилие. Known is the support node of the work roll of a non-reversible quarto stand with the placement of the pillows of the work rolls in the openings of the pillows of the support rolls, and the side support surfaces of the pillows of the work rolls are mated to the inner guide surfaces of the support rolls on planes located at an angle to the axis of rolling, symmetrically with respect to this axis on each side roll (see USSR AS N 668731, MKI B 21 B 31/02, 1979). When the axes of the working and back-up rolls are mutually skewed and, as a result of this skew, the axial force appears on the work roll, the work roll, together with both pillows that do not have axial fixation, begins to move in the direction of the axial force. In the process of this axial movement, due to the presence of an angle between the pillow guides on the drive side and the transshipment side, the work roll is deployed, decreasing the skew angle of its axis with the axis of the backup roll, while at the same time the axial force is reduced.

Недостатком этой конструкции является то, что любые изменения перекоса валков и осевого усилия рабочего валка, вызванные колебаниями натяжения полосы, усилия прокатки, наличием или отсутствием полосы в клети приводят к осевому перемещению незафиксированного в осевом направлении рабочего валка с подушками. Эти постоянные осевые перемещения валка приводят к интенсивному износу направляющих поверхностей, увеличивают зазоры и углы перекоса осей валков, осевые силы и вероятность смещений прокатываемой полосы от оси прокатки. Кроме того, в связи с постоянным наличием на рабочем валке продольных усилий (вдоль оси прокатки), вызванных либо конструктивным смещением осей рабочего и опорного валков ("свал"), либо разницей сил переднего и заднего натяжения прокатываемой полосы, из-за созданного перекоса направляющих подушек рабочего валка, появляются неконтролируемые осевые силы и смещения валка. The disadvantage of this design is that any changes in the skew of the rolls and the axial force of the work roll caused by fluctuations in the strip tension, rolling force, the presence or absence of the strip in the stand lead to axial movement of the work roll with pillows not axially fixed. These constant axial movements of the roll lead to intensive wear of the guide surfaces, increase the gaps and skew angles of the roll axes, the axial forces and the likelihood of displacements of the rolled strip from the rolling axis. In addition, due to the constant presence of longitudinal forces on the work roll (along the rolling axis) caused by either a structural displacement of the axes of the work and back-up rolls ("dumps"), or a difference in the forces of the front and rear tension of the rolled strip, due to the skew of the guides cushions of the work roll, uncontrolled axial forces and roll displacements appear.

Известен опорный узел рабочего валка прокатной клети, имеющий механизм осевой фиксации подушки валка со стороны перевалки и одну клиновую направляющую на этой же стороне с уклоном в 5^o к продольной оси валка (см. а.с. СССР N 865447, МКИ B 21 B 31/02, 1981 г.). При действии на рабочий валок осевого усилия, он, так же как и в предыдущей конструкции, вместе с подушками смещается вдоль своей продольной оси в пределах люфта, создаваемого механизмом фиксации (35 мм). При этом подушка со стороны перевалки будет смещаться в горизонтальной плоскости в радиальном направлении по уклону клиновой направляющей на величину до 3 мм при продольном смещении в 35 мм. В результате, рабочий валок развернется в горизонтальной плоскости, уменьшая перекос с опорным валком и снижая этим осевое усилие.Known is the support node of the work roll of the rolling stand having an axial fixation mechanism for the roll cushion from the transshipment side and one wedge guide on the same side with a slope of 5 ^o to the longitudinal axis of the roll (see AS USSR N 865447, MKI B 21 B 31 / 02, 1981). When the axial force acts on the work roll, it, as in the previous design, along with the pillows moves along its longitudinal axis within the play created by the locking mechanism (35 mm). In this case, the pillow from the side of the transshipment will be shifted in the horizontal plane in the radial direction along the slope of the wedge guide by up to 3 mm with a longitudinal displacement of 35 mm. As a result, the work roll will unfold in the horizontal plane, reducing skew with the back-up roll and thereby reducing axial force.

Недостатками данного технического решения являются повышенный износ поверхностей подушки и проема на клиновой направляющей и лимит компенсируемого угла перекоса осей валков (около 4'), из-за ограничений осевого люфта валка в механизме фиксации и уклона опорных поверхностей клиновой направляющей к продольной оси валка. The disadvantages of this technical solution are the increased wear of the surfaces of the pillow and the aperture on the wedge guide and the limit of the compensated skew angle of the roll axes (about 4 '), due to limitations of the axial play of the roll in the mechanism of fixation and the slope of the supporting surfaces of the wedge guide to the longitudinal axis of the roll.

В заявляемом устройстве решается задача уменьшения осевых усилий на рабочих валках за счет самоустановки рабочих валков относительно опорных в горизонтальной плоскости путем поворота рабочих валков действующим осевым усилием вокруг одной из точек прилива ("заплечика") подушки рабочего валка со стороны входа полосы. Данная задача решается установкой между внешней упорной поверхностью прилива подушки рабочего валка и осевым фиксатором механизма осевой фиксации, а также между внутренней упорной поверхностью этого же прилива и станиной клетки со стороны входа металла в клеть упругих элементов. В этом случае осевое усилие, возникшее в рабочем валке из-за перекоса его оси с осью опорного валка в горизонтальной плоскости, деформируя один из упругих элементов, поворачивает рабочий валок вокруг точки на приливе рабочего валка со стороны, противоположной деформируемому элементу, уменьшая угол перекоса с опорным валком и этим снижая осевое усилие на рабочем валке. The claimed device solves the problem of reducing axial forces on work rolls by self-installing work rolls relative to the support rolls in the horizontal plane by turning the work rolls with the acting axial force around one of the tide points ("shoulder") of the work roll cushion from the strip inlet side. This problem is solved by installing between the external thrust surface of the tide cushion of the work roll and the axial clamp of the axial locking mechanism, as well as between the internal thrust surface of the same tide and the bed of the cage from the side of the metal in the cage of elastic elements. In this case, the axial force arising in the work roll due to the misalignment of its axis with the axis of the backup roll in the horizontal plane, deforming one of the elastic elements, rotates the work roll around a point on the tide of the work roll from the side opposite to the deformable element, decreasing the skew angle with back-up roll and thereby reducing axial force on the work roll.

На фиг. 1 показана конструкция устройства, а также план скоростей и схема сил, действующих на рабочий валок в момент выборки осевого зазора опорного узла, на фиг. 2 - работа устройства по уменьшению осевых усилий. In FIG. 1 shows the design of the device, as well as the speed plan and the diagram of the forces acting on the work roll at the time of sampling the axial clearance of the support unit, FIG. 2 - the operation of the device to reduce axial forces.

Опорный узел рабочего валка 1 состоит из подушек валка 2 и 3, установленных в проемах станин 4 и 5 прокатной клети или подушек (не показаны) опорного валка 6. Подушка 3 рабочего валка 1 со стороны клети, противоположной приводу (сторона перевалки), фиксируется в осевом направлении планками 7, 8 механизма осевой фиксации и приливами (заплечиками) 9, 10 подушки 3, расположенными со стороны входа и выхода полосы из клетки. Между внешней поверхностью прилива 9 и планкой 7 механизма осевой фиксации, а также между внутренней поверхностью этого же прилива 9 и станиной 5 со стороны входа полосы в клеть установлены упругие элементы 11 и 12, например резиновые вставки. Сумма толщин прилива 9 с упругими элементами 11 и 12 равна толщине прилива 10. The support unit of the work roll 1 consists of pillows of the roll 2 and 3 installed in the openings of the stands 4 and 5 of the rolling stand or pillows (not shown) of the support roll 6. The pillow 3 of the work roll 1 from the stand side opposite to the drive (transshipment side) is fixed in axial direction with straps 7, 8 of the axial fixation mechanism and tides (shoulders) 9, 10 of pillow 3 located on the side of the entrance and exit of the strip from the cage. Between the outer surface of the tide 9 and the strap 7 of the axial locking mechanism, as well as between the inner surface of the same tide 9 and the bed 5, elastic elements 11 and 12, for example rubber inserts, are installed on the side of the strip in the cage. The sum of the thicknesses of the tide 9 with the elastic elements 11 and 12 is equal to the thickness of the tide 10.

Устройство работает следующим образом. В наиболее распространенных конструкциях клетей "кварто" рабочие валки 1 смещены по ходу прокатки относительно опорных валков 6 примерно на 10 мм ("свал" валков). Из-за этого сдавливающая сила P опорного и рабочего валков имеет горизонтальную составляющую P_x, прижимающую рабочий валок с подушками 2 и 3 к выходным стойкам проемов станции 4 и 5. При этом реакция станин на подушки рабочего валка R_r1 и R_r2.The device operates as follows. In the most common designs of quarto stands, the work rolls 1 are offset along the rolling rolls relative to the backup rolls 6 by about 10 mm (roll dump). Because of this, the compressive force P of the back-up and work rolls has a horizontal component P _x , which presses the work roll with pillows 2 and 3 to the output posts of the openings of station 4 and 5. In this case, the reaction of the frames to the pillows of the work roll R _r1 and R _r2 .

Если, по каким-либо причинам, между осями рабочего и опорного валков в горизонтальной плоскости появляется угол перекоса β₀, то и между векторами окружных скоростей рабочего валка V_p и опорного V_оп будет существовать такой же угол (см. фиг. 1). При этом сила трения скольжения T в контакте "рабочий-опорный валки", колинеарная и противонаправленная вектору скорости скольжения ΔV_ск имеет окружную T_тян и осевую T_a составляющие. Окружная составляющая силы трения вращает опорный валок, а осевая смещает рабочий валок вдоль его оси, в данном случае на сторону перевалки. Величина результирующей сил трения скольжения T равна результирующей силы сопротивления в окружном и осевом направлении и в пределе равна T_max=P•f, где f - коэффициент трения скольжения. В процессе осевого перемещения и выборки существующего осевого зазора между заплечиками 9, 10 фиксированной подушки 3 рабочего валка и планками 7, 8 механизма осевой фиксации или стойками станины 5 (в зависимости от направления осевой силы) величина осевого усилия незначительна и равна силам трения скольжения подушек о выходные стойки станин. После выборки осевого зазора и создания контактов "заплечик 10 - упорная планка 8", а также "упругий элемент 11 - упорная планка 7", осевая сила начнет возрастать в соответствии с ростом реакций R_a1 и R_a2 на упорных планках. Под воздействием силы R_a1 упругий элемент 11 деформируется на величину Δy=R_a1/c_a, где c_a - жесткость упругого элемента, а рабочий валок повернется против часовой стрелки вокруг точки приложения реакции R_a2 на планке со стороны выхода полосы на угол Δβ ≈ Δy/2a в направлении уменьшения угла перекоса β₀ между осями рабочего и опорного валков, где 2a - расстояние между реакциями осевых сил на планках механизма фиксации (см. фиг. 2). Рабочий валок установится в новом положении равновесия всех сил, действующих на него, вплоть до отрыва подушки 2 со стороны привода от станины 4, с новым углом перекоса к оси опорного валка β₁ ≈ β₀-Δβ, меньшим по сравнению с первоначальным β₀. Это уменьшение угла между осями валков приведет к повороту вектора скорости скольжения валков ΔV_ск в сторону окружного направления и, следовательно, к снижению осевой составляющей T_а силы трения T.If, for some reason, a skew angle β ₀ appears between the axes of the work and backup rolls in the horizontal plane, then the same angle will exist between the vectors of the peripheral speeds of the work roll V _p and the support V _op (see Fig. 1). In this case, the sliding friction force T in the contact "work-backup rolls", collinear and counter-directed to the sliding velocity vector ΔV _ck, has a circumferential T _tang and axial T _a components. The circumferential component of the friction force rotates the back-up roll, and the axial component shifts the work roll along its axis, in this case, to the side of the transshipment. The value of the resulting sliding friction forces T is equal to the resulting drag force in the circumferential and axial directions and in the limit is equal to T _max = P • f, where f is the coefficient of sliding friction. In the process of axial movement and selection of the existing axial clearance between the shoulders 9, 10 of the fixed cushion 3 of the work roll and the straps 7, 8 of the axial locking mechanism or the stands of the frame 5 (depending on the direction of the axial force), the axial force is small and equal to the sliding friction forces of the pillows about Weekend rack stands. After sampling the axial clearance and making the contacts “shoulder 10 - stop bar 8”, as well as “elastic element 11 - stop bar 7”, the axial force will begin to increase in accordance with the growth of reactions R _a1 and R _a2 on the stop bars. Under the influence of the force R _{a1, the} elastic element 11 is deformed by Δy = R _a1 / c _a , where c _a is the stiffness of the elastic element, and the work roll rotates counterclockwise around the reaction point R _a2 on the bar from the side of the strip exit at an angle Δβ ≈ Δy / 2a in the direction of decreasing the skew angle β ₀ between the axes of the working and backup rolls, where 2a is the distance between the reactions of the axial forces on the bars of the locking mechanism (see Fig. 2). The work roll will be installed in a new equilibrium position of all the forces acting on it, until the pillow 2 is torn off from the drive side of the bed 4, with a new skew angle β ₁ ≈ β ₀ -Δβ to the axis of the backup roll, smaller than the original β ₀ . This decrease in the angle between the axes of the rolls will lead to a rotation of the vector of the sliding speed of the rolls ΔV _cc towards the circumferential direction and, consequently, to a decrease in the axial component T _{a of} the friction force T.

Если первоначально, между осями рабочего и опорного валков в горизонтальной плоскости существует отрицательный угол перекоса (-β₀ , то есть опорный валок повернут относительно рабочего по часовой стрелки, то осевая сила T_a смещает рабочий валок вдоль его оси в сторону привода. В этом случае устройство работает аналогично вышеописанному случаю, но только деформируется упругий элемент 12 при контакте с входной стойкой станины 5, а рабочий валок повернется по часовой вокруг контакта заплечика 10 с выходной стойкой станины 5.If initially, between the axes of the work roll and back-up rolls in the horizontal plane, there is a negative skew angle (-β ₀ , that is, the back-up roll is turned clockwise relative to the work roll, then the axial force T _a moves the work roll along its axis towards the drive. In this case the device operates similarly to the case described above, but the elastic element 12 only deforms in contact with the input rack of the bed 5, and the work roll rotates clockwise around the contact of the shoulder 10 with the output rack of the bed 5.

В условиях чистовой клети стана 2000 АО НЛМК и жесткости упругих элементов c_a= 0,1 т/мм, при начальном перекосе валков β₀=15' упругий элемент 11 деформируется на Δy = 5 мм, рабочий валок поворачивается против часовой стрелки и угол между валками уменьшается до β₁=4', а относительное осевое усилие на рабочем валке от опорного валка становится равным T_a/P=0,022, где P - величина усилия прокатки, вместо T_a/P=0,079 при отсутствии предлагаемого устройства, т.е. достигается снижение осевого усилия на 95%.Under the conditions of the finishing stand of mill 2000 of AO NLMK and the stiffness of the elastic elements with _a = 0.1 t / mm, with the initial misalignment of the rolls β ₀ = 15 ', the elastic element 11 is deformed by Δy = 5 mm, the work roll rotates counterclockwise and the angle between rolls decreases to β ₁ = 4 ', and the relative axial force on the work roll from the backup roll becomes equal to T _a / P = 0,022, where P is the magnitude of the rolling force, instead of T _a / P = 0,079 in the absence of the proposed device, i.e. . A reduction in axial force of 95% is achieved.

Claims

The support node of the work roll of the rolling stand, including roll pillows with vertical guides, the side surfaces of which are parallel to the roll axis, installed in the openings of the stand frame or pillows of the backup rolls, an axial fixation system for the work roll pillows located on the stand side opposite to the drive, characterized in that between the external persistent surface of the tides of the pillows of the work roll and the axial latches of the stand frame or pillows of the backup roll, and also between the internal persistent surface of the same tides and the bed of the stand or pillow of the backup roll from the side of the entrance of the metal into the stand are installed elastic elements.