Клети трубопрокатных станов

В трубопрокатном производстве, в отличие от сортового и листового почти каждый стан имеет клети особого типа. Наиболее характерны из них: 1) клети с взаимно параллельным расположением осей валков, которые лежат в одной вертикальной плоскости, 2) клети с косым расположением валков по отношению к прокатываемой заготовке но с параллельным положением осей, лежащих каждая в отдельной вертикальной плоскости, и, наконец, 3) клети дисковых, станов с особым устройством и расположением валков.

а) К типу клетей с параллельным расположением осей валков, лежащих в одной вертикальной плоскости, относятся клети почти всех раскатных (пильгерных, автоматических, непрерывных) и даже отделочных станов (редукционных, калибровочных и т. д.).

Клети этого типа по расположению валков аналогичны клетям сор­товых станов; небольшая разница между ними обусловливается незна­чительными конструктивными изменениями, которые связаны со специ­фикой того или иного стана (т. е. с формой рабочих валков).

Клеть пильгерных станов (фиг. 149, а и б) по конфигурации и общему устройству незначительно отличает­ся от клетей станов холодной прокатки, предназначенных для обжатия узкой лен­ты под большими давлениями. Особая форма пильгерных валков в процессе про­катки вызывает сильные динамические удары, поэтому стойки станины клети в направлении удара значительно усилены.

Фиг. 149. Вид сбоку (а) и спереди (б) клети пильгерного стана

Клеть автоматического стана (фиг. 150) по общему устройству напоминает клети дуо крупносортных станов, отли­чаясь от них в основном наличием прили­ва 1 с задней стороны, предназначенного для крепления роликов для обратной по­дачи трубы, а также механизма 2 и 3 для уравновешивания нижнего валка.

Необходимость в большой монолитности станин клети вызывается тем, что в автома­тическом стане развиваются большие дав­ления.

Фиг. 150. Рабочая клетъ автоматического стана Штифеля

Фиг. 151 а. Клеть непрерывного трубопрокатного стана Фасля (разрез по рабочей линии)

Фиг. 152. Вид сбоку (а) и спереди (б) клетей калибровочного стана

Клети раскатных непрерывных станов также в основном аналогичны клетям сор­товых станов, причем в непрерывных станах Фасля (фиг. 151 а) клети для горизонтальных валков чередуют­ся с клетями для вертикальных валков, оси которых расположены взаимно перпендикулярно. Новый непрерывный стан системы Форена (фиг. 151 б) имеет клети только с горизонтальными валками, но каждая последующая клеть наклонена по отношению к предыдущей на 90°, тогда как первая клеть расположена к горизонту под углом 22,5°.

Калибровочные станы существуют реверсивного (установка Маннесмана) и непрерывного (установка Штифеля) типов и служат для придания трубам точных размеров по наружному диаметру и для окончательной отделки поверхностей труб.

Общее устройство реверсивных калибровочных станов дуо мало чем отличается от устройства обычных сортовых станов. Непрерывные же калибровочные станы с 3—5 клетями по устройству рабочих линий и расположению рабочих клетей аналогичны редукционным станам (см. ниже) с валками, наклоненными к горизонтали под углом 45°.

Привод модернизированного калибровочного стана (фиг. 152, а) при двух смежных клетях и ко-нсольном расположении их валков (фиг. 152, б) осуществляется через пару цилиндрических шестерен,

закрепленных на осях валков, и червячную пару, причем червяк сидит на общем для обеих клетей валу рабочей линии. Привод непрерывных калибровочных станов аналогичен приводу редукционных станов (фиг. 153, а), и вращение валков осуществляется через шестерни ре­дуктора, конические шестерни трансмиссионного вала и приводные ва­лы рабочих клетей.

Различие в системах редукционных станов отразилось на типах клетей, применяемых в этих станах.

Часть этих клетей аналогична по устройству рабочим клетям ка­либровочные станов, другая часть имеет весьма значительные конст­руктивные особенности по сравнению с клетями калибровочных станов.

Все редукционные станы работают по непрерывному способу и кле­ти у них расположены в шахматном порядке, причем оси валков двух смежных клетей проходят под углом в 90°.

Наиболее старые и наиболее распространенные конструкции клетей встречаются в количестве, 16—24 в редукционных станах европейского типа (фиг. 153, а); оси рабочих валков с консольным креплением нак­лонены к горизонтальной плоскости под углом в 45°; привод клетей осуществляется зубчатой передачей от двух валов, расположенных под полом.

К этому же типу следует отнести клети редукционного стана си­стемы Штютинга-Папена, валки которых расположены поочередно вер­тикально и горизонтально, причем горизонтальные валки клетей при­водные, а вертикальные холостые (фиг. 153, б). Клети этого типа мож­но встретить в редукционных станах американской конструкции; общее устройство этих станов аналогично устройству европейских ста­нов. Количество клетей 18, смежные клети расположены под углом 90° одна к другой. Валки наклонены под углом в 45° к горизонтальной плоскости. Главной же особенностью этих станов является не консоль­ное, а двухстороннее крепление рабочих-валков (фиг. 154, а, б, в), что делает клеть в целом более прочной и надежной в работе. Отличи­тельной особенностью этой клети является также система установки валков, осуществляемая при помощи клиньев и винтов 1 (перемещение вверх и вниз). В осевом направлении установка регулируется при по­мощи болтов 2, передающих движение на вкладыши, и болтов 3, дей­ствующих на нажимные рычаги 4.

Фиг. 153. Разрезы по рабочим линиям редукционных станов: а — европейского типа; б — системы Штютинга-Папена

К клетям новейшего типа следует отнести клети редукционного стана Штютинга. В этих клетях расположено по четыре валка (фиг. 155, а) под углом в 90° один к другому так, что образуется круглый калибр.

Обычно такой стан состоит из восьми клетей, валки которых при­водятся во вращение от продольного вала через восемь пар кониче­ских шестерен.

Конструкция рабочей линии стана показана на фиг. 155, а. Клеть закреплена на фундаменте при помощи цапфы коренного вала, связан­ного с главным (приводным) валом посредством конической передачи.

Станина представляет собой восьмиугольную коробку, в которой размещена шестеренная клеть с восемью валами (фиг. 155, б) и две рабочие клети с четырьмя валами каждая (фиг. 155, в). Валы шесте­ренной клети связаны между собой коническими шестернями и несут на концах цилиндрические шестерни для передачи движения через та­кие же цилиндрические шестерни рабочим валкам. Последние распо­ложены в параллельных плоскостях по обе, стороны от плоскости валов шестеренной клети. Таким образом одна шестеренная клеть из восьми шестерен передает вращение рабочим валкам двух смежных клетей, рас­положенных по обе стороны от шестеренной и имеющих каждая по четыре рабочих валка.

Каждый из рабочих валков заключен в специальный кожух 1, прикрепляемый к корпусу клети цапфами 2 и 3. При помощи болтов 4 кожух вместе с валком может вращаться вокруг цапфы 2, благодаря чему достигается перемещение валка на 1 —1,5 мм, необходимое для точной установки последнего. Во избежание плохого сцепления при не­точной установке валков, шестерни 5 изготовляются с зубцами неболь­шой ширины. Осевое перемещение валка достигается благодаря нали­чию в кожухе 1 передвижной втулки.

Фиг. 154 Клетъ редакционного стана американского типа с двухсторонним краплением валков:

а - вид клети сбоку; б - продольный разрез клети;

в — поперечный разрез клети

Фиг. 155. Редукционный стан Штютинга: а — рабочая линия; б — ше­стеренная клеть;

в — рабочая клеть

Эта втулка устанавливается при помощи винта и клина, перемещающихся в перпендикулярном к оси направлении.

Смена валков легко осуществляется благодаря свободному сжа­тию кожуха.

б) Клети с косым расположением валков. К этой группе относят­ся клети прошивных станов Маннесмана, Дишера, Штифеля (послед­ней конструкции) и риллинг-машины.

Клети стана Маннесмана (фиг. 156, а) существенно отличаются от рассмотренных выше. Косое расположение валков, оси которых в вер­тикальной плоскости образуют между собой постоянный угол от 4 до 14°, приводит к расположению окон станин на разных уровнях для каж­дого из валков.

Кроме рабочих валков, устанавливается один или два направляю­щих (неприводных) ролика цилиндрической формы, расположенных сверху и снизу, или две направляющие линейки, замыкающие отверстие прошивки сверху и снизу.

На фиг. 156, а показана клеть, в которой сверху установлен нап­равляющий ролик, снизу — направляющая линейка; перемещение нап­равляющего ролика осуществляется двумя нажимными винтами.

Подшипники приводных валков и направляющих роликов располо­жены в подушках, которые перемещаются при помощи штурвалов, сидящих на червячных винтах, связанных с червячными колесами.

Таким образом косое расположение валков оказывает влияние не только на конфигурацию станины и общее устройство клети, но также и на расположение рабочей линии (фиг. 156, б). В станах, прокаты­вающих трубы больших диаметров, сверху и снизу устанавливаются направляющие ролики, но не линейка.

Конструкция рабочей клети в новых станах претерпела изменение в сторону более плавных переходов от крестообразной формы к обыч­ной (прямоугольной), применения более совершенного регулирования рабочих и направляющих валков и более совершенной механизации клети в целом.

По такому же типу, как клеть Маннесмана, устроена клеть Дишера, с той лишь разницей, что вместо верхнего и нижнего направляющих роликов в ней установлены цилиндрические колеса (диски) большого ра­диуса, благодаря чему значительно уменьшается сопротивление трения трубы о направляющие.

Клеть риллинг-машины с косым расположением валков в основном аналогична клети Маннесмана, но станина ее имеет не резко выражен­ную крестообразную, а скорее прямоугольную форму. На фиг. 157а показан вид клети риллинг-машины спереди, а на фиг. 157б—свер­ху. Фигуры дают ясное представление о принципе регулирования рабо­чих валков и верхней направляющей линейки, который в основном ана­логичен таковому на стане Маннесмана. Нижняя направляющая де­лается неподвижной. Рабочая клеть

Фиг. 156. Прошивной стан Маннесмана: а—вид рабочей клети; б—вид установки Маннесмана: 1 — двигатель; 2 — шестеренная клеть; 3 — рабочая клеть; 4 —глав­ная соединительная муфта; 5 — шпиндель; 6 — обыкновенная муфта; 7 — шарнир­ные полумуфты; 8 — соединительные шпиндели; 9 — уравновешивающее устройство шпинделя; 10 — приемный жолоб; 11 — плитовины; 12 — мотор для настройки на­правляющих валков; 13 — приемный рольганг; 14 — штанга для упора; 15 — ста­нины для упора; 16 — откидной замок; 17 — шток гидравлического цилиндра для

запора откидного замка

Фиг. 157 а. Вид спереди клети риллинг-машины

Фиг. 157 б. Вид сверху клети риллинг-машин

Фиг. 158. Рабочая линия риллинг-машины (а) и боковой вид редуктора (б)

риллинг-машины имеет еще боль­шее сходство с клетями прошивных станов американской конструкции.

Клети риллинг-машин старых конструкций — закрытого типа, но­вые — имеют станины со съемной крышкой.

Оси валков риллинг-машины в плане взаимно параллельны и нак­лонены к горизонтальной плоскости под углом в 3°; таким образом угол между осями рабочих валков равняется 6°.

Благодаря такому расположению валков вращение их осуществляет­ся так же, как на сортовых станах. Вместо шестеренной клети и ре­дуктора, встречающихся в сортовых станах, риллинг-машины обору­дуются комбинированным двухступенчатым редуктором, состоящим из четырех или пяти шестерен в зависимости от числа оборотов мотора и скорости прокатки, принятой на риллинг-машине.

Вид сверху а и разрез по шестерням редуктора б рабочей линии одной из риллинг-машин показаны на фиг. 158, а и б.

К клетям описываемого типа следует еще отнести клеть американ­ского прошивного стана системы Штифеля с бочкообразными валками (фиг. 159, а). Принцип работы этой клети (фиг. 159, б) аналогичен принципу работы клети Маннесмана.

Особенности этой клети: монолитность конструкции, наличие съем­ной крышки у станины, что облегчает смену валков, возможность ре­гулировки валков не только в вертикальной плоскости (на 4—12°), но и в горизонтальной, более совершенные, чем у других станов, регули­рующие приспособления и проводки, дающие возможность вести про­катку труб с широким диапазоном сортамента и, наконец, применение в рабочей линии вместо шестеренной клети прецизионных редукторов, что позволяет устанавливать быстроходные моторы, делающие 1000 об/мин вместо прежних моторов, делавших 300 об/мин.

К клетям с косым расположением осей валков можно отнести также клети прошивного стана Штифеля с грибовидными валками, у которых ось каждого из валков наклонена в горизонтальной плоскости под углом в 30° к оси прокатываемой заготовки, а в вертикальной под углом в 7,5°. Клеть этого типа считается уже устаревшей в конструк­тивном отношении; ее недостаток—быстрая срабатываемость гребенча­тых подшипников под действием сил, развивающихся при данной кон­струкции валков.

У клетей дискового стана Штифеля оси обоих валков параллельны между собой и направлены перпендикулярно к оси заготовки, а полот­но валков (дисков) имеет уклон в 12—13°.

Фиг. 159. Прошивной стан Штифеля: а — клеть с косо расположенными валками;

б — принцип прошивки на валках бочкообразной формы

В вертикальной плоскости ось прошивки находится примерно на расстоянии 50 мм ниже оси дисков при диаметрах дисков около 1000 мм.

В отличие от клетей других станов клети дисковых прошивных станов системы Штифеля имеют станину (корпус), в которой поме­чаются не только рабочие валки, но и цилиндрические шестерни при­вода; таким образом клеть фактически является рабочей линией стана.

Для ограждения клети от пыли и окалины станина снабжена крышкой и кожухом.

На фиг. 160, а, б, в, г показано устройство клети дискового стана. Валы каждого из дисков опираются на три подшипника (коренной, средний и хвостовой), из которых средний — упорный гребенчатый под­шипник препятствует осевому перемещению валов во время прокатки.

Изображенную на фиг. 160, а клеть прошивного дискового стана можно отнести к клетям европейского типа, в которых валы приводных шестерен размещены сбоку (фиг. 160, в и г), в то время как в клетях американского типа, более компактных, приводные валы расположены снизу.

Клети дискового стана отличаются от клетей грибовидных прошив­ных станов не только общим устройством, но и значительными конст­руктивными особенностями, освободившими клети дискового стана от недостатков, присущих клетям станов с грибовидными валками.