Технология и оборудование для прошивки труб. Оборудование раскатных станов (трехвалковый раскатной стан, непрерывный стан, автомат стан)

подачи, что уменьшает производительность и снижает гибкость в работе стана; громоздкая, неудобная в эксплуатации клеть, объединяющая в себе шестеренную  и рабочую клети в одной  станине; консольное крепление рабочих  валков, в сильной степени снижающее  жесткость клети.  

 

1 — входной стол; 2 — рабочая клеть; 3 — шпиндель; 4 — выходной стол;

 5 — двигатель; 6 — редуктор

Рисунок 8  ̶  Прошивной стан с грибовидными валками 

      Конструкция стана с грибовидными валками лишена этих недостатков. Основным отличием этого стана является двухопорное крепление валков и индивидуальный привод валков (рисунок 8), осуществляемый от двигателей постоянного тока мощностью 1750 кВт каждый. Рабочая клеть (рисунок 9) имеет два поворотных барабана, в которые закладываются кассеты с валками. Применение сменных кассет позволяет использовать различный угол раскатки в пределах 4—17°.

      Механизм  разворота барабана состоит из двигателя  и червячного редуктора, установленных вне клети, которые приводят вал-шестерню, находящуюся в зацеплении с зубчатым венцом, закрепленным на барабане. Поворот барабанов обеспечивает регулирование угла подачи в пределах от 4 до 15°. Смена валков 

осуществляется  путем извлечения кассет через окна в крышке станины. Положение валков относительно оси прокатки регулируется нажимными винтами, а их уравновешивание производится  тарельчатыми пружинами.

      Конструкция рабочей клети, таким образом, весьма сходна с современными конструкциями  клетей с бочкообразными валками, однако она может обеспечивать более  высокую выходную скорость гильзы, как благодаря меньшему осевому скольжению, так и благодаря применению более высоких окружных скоростей

валков. 

 

Рисунок 9  ̶  Рабочая клеть прошивного стана с грибовидными валками 

      Рабочие валки прошивных станов приводятся во вращение от электродвигателей постоянного  или переменного тока.

      В последнее время все чаще применяют  двигатели постоянного тока,

позволяющие регулировать скорость прокатки в широких  пределах. Возможность изменения  скорости прошивки целесообразно иметь  при большом разнообразии сортамента прокатываемых труб, особенно по маркам сталей, значительно отличающихся пластическими свойствами и сопротивлением деформации.

      Мощность  двигателей рабочих клетей прошивных  станов в большой мере зависит  от сортамента стана и скорости прокатки. При прокатке заготовок диаметром до 150 мм мощность двигателей составляет 1000—1500 кВт. Для станов последних конструкций рассчитанных на большую скорость валков (до 8 м/сек), мощность двигателя увеличена почти вдвое. Для станов, прокатывающих заготовку более крупных размеров, мощность двигателей достигает 3500—4000 кВт.

      Прошивка  круглой заготовки или слитка производится при помощи оправки, которую  надевают на конец длинного стержня. Стержень укрепляют на выходной стороне  стана в головке упорного подшипника, воспринимающего все осевые усилия. Для прошивки применяют оправки двух типов. Литые или кованые сплошные оправки надевают на конец стержня-оправкодержателя и после каждой прошивки снимают для охлаждения их в ванне с проточной водой. Такие оправки называют сменяемыми (рисунок 10, а). Снятие и установку оправок производят  

 

а —  сменяемая оправка; б — установка  несменяемой оправки; 1—  оправка водоохлаждаемая; 2 — переходной патрон; 3 — стержень; 4 — трубка

для подачи воды

Рисунок 10  ̶  Оправки прошивного стана

вручную и лишь для оправок больших размеров применяют приспособления, частично облегчающие эту тяжелую работу.

      Оправки другой конструкции (рисунок 10, б) выполнены в виде полого тела и охлаждаются изнутри водой, которая подается через стержень-оправкодержатель под давлением 98—118 н/м² (10—12 ат). В паузах между прошивками оправка дополнительно охлаждается снаружи водой специальным душирующим устройством. Снимают такую оправку только после полного ее износа (после 500—600, а иногда и значительно большего числа проходов). Оправки этого типа, которые называют несменяемыми или водоохлаждаемыми, повышают производительность стана, а главное — позволяют полностью автоматизировать весь процесс, освободиться от тяжелых ручных операций.

      Выходная  сторона стана (рисунок 11) оборудована механизмом 1 для центрирования стержня 2 оправкодержателя, извлечения этого стержня из гильзы и выдачи гильзы из прошивного стана для последующей обработки. Выдача гильз может быть боковой (а) или осевой (б).  

 

Рисунок 11  ̶  Схемы выдачи гильзы из прошивного стана 

      При боковой выдаче гильза после прошивки, находясь на стержне, несколько отводится  вперед до упора. Затем из гильзы извлекается  стержень с несменяемой оправкой. Для этого головка упорного подшипника 3, в которой закреплен задний конец стержня, перемещается по направляющим 4, увлекая за собой

стержень. После выведения стержня из гильзы последняя круговыми сбрасывателями 5 убирается с оси прокатки на наклонную решетку <5, а головка упорного подшипника вместе со стержнем возвращается в переднее рабочее положение.

      При работе на сменяемой оправке последнюю  надевают на стержень в момент подхода его переднего торца к рабочей клети стана, а оправку убирают после отвода гильзы из прошивных валков.

      При осевой выдаче гильз стержень с несменяемой  оправкой все время находится  в рабочем положении. Гильза получает осевое перемещение от фрикционных  роликов 7, а головка упорного подшипника откидывается, пропуская гильзу на приемный рольганг 5, ось которого совпадает с осью прошивного стана. После возвращения головки упорного подшипника в исходное положение и заклинивания ее может начинаться прошивка следующей заготовки.

      При осевой выдаче гильз прошивка может  осуществляться и на сменяемой оправке. Для этого специальным механизмом стержень при откинутой головке  упорного подшипника подают назад на 1,5—2,0 м для замены оправки, а затем вновь возвращают в рабочее положение.

Технологический процесс прошивки происходит в следующей  последовательности. Нагретая заготовка  по наклонной решетке скатывается  в приемный желоб прошивного стана  и пневматическим толкателем подается до упора, установленного перед валками. Затем после отвода упора заготовка  задается в рабочие валки стана. Упор отводится только после того, как выходная сторона стана полностью  подготовлена к приему очередной  гильзы, что определяется заклиниванием  головки упорного подшипника.

      Заготовка, захваченная валками, получает вращательно-поступательное движение и прошивается на оправке  в гильзу нужного размера. Когда  передний торец гильзы подходит к  первому центрователю, последний  раскрывается для пропуска и центрирования  гильзы; затем последовательно по мере подхода гильзы

раскрываются  другие центрователи. По окончании  прошивки в стане с осевой выдачей  гильзы автоматически сближаются выдающие ролики, и гильза подается по направлению  к упорной головке. Как только задний конец гильзы пройдет первый 

центрователь, его ролики сближаются и удерживают стержень до осевого перемещения, так как одновременно открывается замок головки упорного подшипника и включается механизм для ее подъема. Гильза выдающими роликами транспортируется на приемный рольганг. В некоторых станах удержание от осевого перемещения совершается специальным рычажным механизмом, установленным между первым центрователем и рабочими валками. Это сокращает время извлечения гильзы из стана. После выдачи гильзы, на рольганг выдающие ролики разводятся, ролики центрователей зажимают стержень, а головка упорного подшипника занимает рабочее положение. Как только произойдет ее заклинивание, дается импульс на уборку упора па входной стороне стана и происходит прокатка следующей заготовки.

      Осевая  выдача гильз, принятая на отечественных  станах новых конструкций, позволяет  сократить время вспомогательных  операций и тем самым обеспечить наиболее высокий темп работы прошивного стана. Производительность прошивного стана при прокатке заготовки диаметром 140 мм в гильзу сечением 136x16 мм и длиной 5,4 м достигает 340 шт./ч. При прокатке гильз меньшей длины темп может быть выше. 

      4 Оборудование раскатных станов 

      4.1 Прокатка трубы на автомат-стане 

      Продольная  прокатка гильзы на автомат-стане является одним из наиболее распространенных способов получения трубы с заданной толщиной стенки. Автомат-стан представляет собой обычную прокатную клеть  нереверсивное дуо с валками, имеющими круглые калибры. Схема  процесса (рисунок 12) заключается в 

 

Рисунок 12  ̶  Схема прокатки на автомат-стане 

 том,  что в этом случае гильзу  подвергают продольной прокатке  в круглом калибре за два  прохода на неподвижной короткой  оправке, установленной между  валками. После каждого прохода  раскатанную гильзу передают  на переднюю сторону клети  с 

помощью пары фрикционных роликов обратной подачи, смонтированных на задней стороне  клети и вращающихся в противоположную по отношению к рабочим валкам сторону. Оправку после прокатки снимают и вновь устанавливают перед подачей гильзы на следующий проход. Чаще всего оправки первого и второго проходов неодинаковы по диаметру, однако иногда прокатку ведут и на оправках одного размера. Перед каждым проходом трубу кантуют примерно на 90°.

      Рабочая клеть (рисунок 13) имеет две станины закрытого или открытого типа с общей съемной крышкой. Обе станины связаны между собой стяжными болтами с надетыми на них распорными трубками и опираются лапами на плитовины, установленные непосредственно на фундаменте. 

 

Рисунок 13  ̶  Рабочая клеть автомат-стана 

      Подушки рабочих валков сделаны из литой  стали со вкладышами, набранными из текстолита. Станы, предназначенные для прокатки труб малых диаметров, оборудованы роликовыми подшипниками. Перевод на подшипники качения позволяет повысить точность настройки стана, сделать ее стабильной и, как следствие, повысить точность труб по толщине стенки.

      Установка нижнего рабочего валка по высоте производится вручную продольными  клиньями или нижними нажимными  винтами. Положение верхнего рабочего валка регулируется двумя нажимными  винтами, которые вращаются от электродвигателя через цилиндрический редуктор и  червячные передачи. Вращение обоих  винтов производится одновременно, однако при настройке стана с помощью  расцепной муфты можно перемещать только один винт. Уравновешивание  верхнего валка осуществляется противовесами, размещенными под рабочей клетью, или 

пружинами, установленными сверху станины.

      Привод  рабочих валков стана осуществляется от электродвигателя постоянного тока с регулируемым числом оборотов. 

      4.2 Прокатка трубы на непрерывном  стане 

      Непрерывная прокатка трубы на непрерывном многоклетьевом стане, схема которой показана на рисунке 14, получила в последние годы широкое распространение и является наиболее перспективным способом производства труб с высокой производительностью. Прокатка осуществляется на длинной цилиндрической оправке, что позволяет получать трубы большой длины (в два с лишним раза большей, чем, например, при прокатке на автомат-стане, где длина трубы ограничивается малой величиной деформации). 

 

Рисунок 14  ̶  Схема непрерывной прокатки трубы 

      Станы непрерывной прокатки обычно имеют 8-9 одинаковых рабочих клетей. 

Конструктивно рабочие клети располагают последовательно, причем валки смежных клетей повернуты  на 90° один относительно другого. Наиболее распространенной конструкцией станов является наклонное расположение клетей под углом 45° к горизонту и 90° друг к другу с горизонтальным (рисунок 15) или наклонным расположением электродвигателей и редукторов. Последний тип стана имеет повышенную долговечность.