Динамика и прочность прокатного оборудования

Иванченко Ф.К., Полухин П.И. и др.

Металлургия, 1970 г.

Неустойчивый процесс прокатки и его динамические воздействия на главную линию стана

Прокатка металла в валках нередко сопровождается частичным или полным буксованием. Буксования различают весьма кратковременные, даже незаметные, с последующим устойчивым процессом прокатки; интенсивные с часто чередующимися захватами; полные с прекращением пластической деформации металла и его остановкой при вращающихся валках. Поверхность металла при буксовании может иметь следы проскальзывания в виде наваров или быть гладкой.

Буксования чаще всего возникают при захвате металла валками, но могут возникнуть также сразу после захвата, при разгоне стана или при установившемся движении полосы.

Основной причиной неустойчивого процесса прокатки (буксования; является снижение коэффициента трения на контактных поверхностях между металлом и валками. На величину коэффициента трения оказывает влияние много факторов: окалина на поверхности металла, состояние поверхности и материал валков, окружная скорость валков, обжатие, температура нагрева, химический состав металла, удельное давление ( при холодной прокатке) и др.

Частичная кратковременная пробуксовка валков может быть объяснена тем, что по мере поворота валков окалина постепенно разрешается происходит обновление поверхности, а вместе с тем увеличивается коэффициент трения и повышается сила сцепления между металлом и ветками. По достижении необходимого коэффициента трения процесс прокатка становится устойчивым.

Буксование металла представляет большую опасность для станов: возбуждает динамические нагрузки с главной линии стана, опасные для прочности ее деталей; способствует быстрому износу валков; уменьшает производительность стана; нарушает цикл прокатки, что усложняет автоматизацию стана и вызывает другие вредные последствия.

Начавшийся процесс буксования на реверсивных станах оператор прекращает снижением скорости вращения валков.

На ряде станов в электрической схеме управления предусмотрен специальный «узел пробуксовки», благодаря которому при возникновении буксования скорость валков автоматически снижается.

Потребность в надежной защите стана от буксования валков приобретает важное значение в связи с переводом станов на автоматическое управление без оператора.

В практике эксплуатации обжимных станов известно немало примеров поломки деталей рабочих линий, особенно шпинделей. Одной из основных причин аварий на станах является пробуксовка металла в первых проходах при больших обжатиях и особенно срыв валков с прокатываемого металла с последующими захватами на высоких скоростях.

Особенно опасны для прочности прокатных станов динамические нагрузки, проходящие через нуль и изменяющие свое направление. В этом случае происходит раскрытие многочисленных зазоров в приводных линиях (зубчатых передачах и муфтах, шестеренных клетях, шарнирах универсальных шпинделей и друг» деталях) с периодическими упругими уларами и резким повышением общей напряженности приводной линяя. Кроме того, изменение направления моментов сил упругости в валопроводах с многократными ударами в зубчатых зацеплениях приводит к резкому повышению контактных напряжений на поверхности зубьев; и прогрессивному образованию питинга, что, в конечном счете, снижает договечность зубчатых передач.