Инновационные решения конструкций двадцативалковых станов

Министерство образования и науки Российской Федерации
Уральский федеральный университет
имени первого Президента России Б. Н. Ельцина

С. В. Паршин

Инновационные 
решения конструкций 
двадцативалковых станов

Учебное пособие

Рекомендовано 
методическим советом УрФУ для студентов, 
обучающихся по направлению подготовки 
15.03.02 — Технологические машины 
и оборудование

Екатеринбург
Издательство Уральского университета
2016

УДК 621.771.06:001.895 (075.8)
ББК 34.621-52 я73+65.011.151 я73
          П18

Рецензенты:
д-р техн. наук, проф. кафедры «Автомобили и подъемно-транспортные 
машины» В. В. Каржавин (Российский государственный профессионально-
педагогический университет);
директор Института машиноведения УрО РАН д-р техн. наук, проф. 
С. В. Смирнов

Научный редактор — д-р техн. наук, проф. В. С. Паршин

 
Паршин, В. С.
П18    Инновационные решения конструкций двадцативалковых станов : 
учебное пособие / С. В. Паршин. — Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 
2016. — 76 с.

ISBN 978-5-7996-1721-9

В данном учебном пособии рассмотрены конструкции основных и вспомога-
тельных механизмов 20-валковых станов. Использование таких станов позволяет 
получать тонкую и тончайшую ленту повышенной точности из высокоуглеродистых, 
нержавеющих и специальных сталей. Пособие предназначено для студентов 
всех форм обучения по специальностям «Металлургические машины и оборудование», «
Обработка металлов давлением».

Библиогр.: 17 назв. Рис. 48.

УДК 621.771.06:001.895 (075.8)
ББК 34.621-52 я73+65.011.151 я73

ISBN 978-5-7996-1721-9 
© Уральский федеральный
 
     университет, 2016

Содержание

Введение ..............................................................................................4

1. Принципы действия двадцативалковых станов .............................7

2. Устройства для подачи листовой заготовки .................................12

2.1. Приемные стеллажи загрузочных устройств .........................12
2.2. Загрузочная тележка ...............................................................12
2.3. Разматыватель .........................................................................18
2.4. Установка отгибателя ..............................................................21

3. Листоправильная машина .............................................................23

4. Моталки .........................................................................................29

5. Устройства для подачи и регулирования натяжения полосы ......41

5.1. Механизм прижима .................................................................41

6. Вытиратели полосы .......................................................................45

7. Главная линия стана ......................................................................47

8. Шпиндельные устройства .............................................................50

9. Рабочая клеть .................................................................................52

Библиографический список .............................................................73

ВВЕДЕНИЕ

И

з теории и практики известны преимущества валков мало-
го диаметра при холодной прокатке металлов. Основными 
из них являются снижение давления по сравнению с вал-
ками большого диаметра в станах кварто или дуо и возможность по-
лучить ленту или полосу минимальной толщины.
Многовалковые станы получили свое развитие, с одной стороны, 
благодаря преимуществу валков малого диаметра и, с другой — повы-
шенному спросу на тонкую и тончайшую ленту из высокоуглероди-
стых, нержавеющих и специальных сталей повышенной точности, так 
как прокатка лент на обыкновенных станах усложнена большим коли-
чеством пропусков полосы через стан и большим количеством проме-
жуточных термических обработок, а часто практически и вовсе исклю-
чается возможность получения такой ленты на обыкновенных станах.
Применение многовалковых станов, помимо уменьшения массы 
прокатного оборудования, экономии металла и удешевления стои-
мости оборудования, может значительно уменьшить капитальные за-
траты при строительстве цеха для холодной прокатки. Во время обслу-
живания многовалковых станов для смены валков нет необходимости 
в кранах большой грузоподъемности, как это имеет место в случае экс-
плуатации четырех- или шестивалковых станов при смене опорных 
валков. Значительно меньшая высота многовалковых станов по срав-
нению с четырехвалковыми и меньшая грузоподъемность кранов, 
применяемых при обслуживании многовалковых станов, позволяют 
уменьшить высоту здания цеха, облегчить подкрановые пути и колон-
ны здания цеха.
Кроме того, опытом эксплуатации многовалковых станов с неболь-
шими диаметрами рабочих валков выявлено очень важное преимуще-
ство этих станов — возможность получения полосы высокой точно-
сти по поперечному сечению.

Введение

На всех современных станах холодной прокатки с четырехвалковы-
ми клетями для уменьшения поперечной разнотолщинности и улуч-
шения планшетности ленты применяются различные устройства, с по-
мощью которых производится регулирование профиля валков.
Регулирование профиля валков производится путем нагрева боч-
ки валков, дифференцированной подачи охлаждающей жидкости 
по длине бочки валков, противоизгиба рабочих и опорных валков, 
а также дифференцированной подачи технологической смазки по ши-
рине ленты в очаг деформации.
Тепловые способы регулирования профиля валков позволяют ме-
нять профиль валка в значительном диапазоне, но обладают большей 
инерцией, процесс изменения профиля протекает очень медленно.
Изменением количества подаваемой смазки по ширине ленты мож-
но быстро менять профиль полосы, но трудно добиться стабильной 
формы полосы особенно при высокоскоростной прокатке.
Последнее время наиболее широкое применение находят комби-
нированные способы — противоизгиб в сочетании с дифференциро-
ванной подачей охлаждающей жидкости.
Толщина крайних точек незначительно отличается от толщины 
в середине полосы. В сочетании с высокой жесткостью рабочей кле-
ти на валках небольшого диаметра значительно легче получить по-
лосу с очень жесткими допусками по толщине на всю длину рулона.
Достаточно указать, что на многовалковых станах получают полосу 
шириной 1220 мм и толщиной 0,125 мм с допуском на толщину ±3 % 
при длине полосы в рулоне до 10 000 м. Основные преимущества многовалковых 
станов послужили причиной широкого распространения 
многовалковых станов в последние годы во многих странах.
Первое время эти станы применялись для прокатки главным образом 
труднодеформируемых металлов и сплавов, нержавеющей и трансформаторной 
стали, узкой полосы.
Последние годы сортамент прокатываемых полос на многовалковых 
станах расширился как по ширине и толщине полос, так и по прокатываемым 
материалам. Прокатывают полосы шириной до 2000 мм 
и планируется изготовление станов для прокатки полосы шириной 
более 3000 мм.
Возможность получения тонкой полосы толщиной ОД мм при ширине 
1000 мм ставит совершенно по-другому вопрос о выборе оборудования 
для лентопрокатных цехов. В тех случаях, когда заготовка для 

ВВЕДЕНИЕ

лентопрокатных цехов будет поступать большой ширины, прокатывать 
ее на многовалковом стане будут без предварительной продоль-
ной резки, как это имеет место в настоящее время. Возможная ши-
рина прокатки полосы в зависимости от конструкции рабочей клети 
представлена в таблицах.
На рис. 1 и 2 показаны схемы двадцативалковых клетей. На схе-
мах показаны расположение валков и способы определения сил, дей-
ствующих на валки станов. Здесь величина и направление сил опре-
деляются без учета сил трения, возникающих между валками при их 
перекатывании. Эти силы учитываются при определении момента, 
необходимого для перекатывания валков при выявлении требуемой 
мощности стана.
Двенадцативалковые станы применяются при прокатке главным 
образом менее прочных металлов и сплавов, а двадцативалковые — 
более прочных и труднодеформируемых металлов.
В имеющейся литературе рассмотрены, в основном, устройство ра-
бочей клети и привод таких станов. Вместе с тем, достоинства станов 
со всей полнотой могут быть использованы лишь при наличии вспомо-
гательных механизмов, обеспечивающих полную механизацию и авто-
матизацию процесса прокатки, без них невозможно получение полосы 
высокого качества и обеспечение необходимой производительности. 
В данном учебном пособии рассмотрен весь комплекс механизмов 
20-валковых станов, необходимых для ведения процесса прокатки.

1.Принципыдействиядвадцативалковыхстанов

Д

вадцативалковые станы холодной прокатки в настоящее вре-
мя получили широкое распространение в нашей стране для 
прокатки тонких и тончайших лент из специальных сталей 
(нержавеющей, легированной, трансформаторной и др.) в рулонах.
Исходной заготовкой для прокатки является как горячекатаный, 
так и холоднокатаный металл после отжига в рулонах. Прокатка поло-
сы производится за несколько пропусков в зависимости от выбранной 
схемы калибровки для данной полосы. Наибольшее распространение 
в отрасли получили станы отечественного производства, а также ста-
ны зарубежных фирм.
На рис. 1 и рис. 2 представлены станы конструкции ВНИИметма-
ша и СКМЗ, а также фирмы «Sendzimir-Innocenti», предназначенные 
для холодной прокатки полосы из нержавеющей и легированной ста-
лей в рулонах массой до 15 т. Начальная толщина полосы (подката) 
3,5 мм, а конечная 0,15 мм, максимальная ширина 1050–1550 мм со-
ответственно.
Подготовленные для прокатки рулоны подаются на цепной транс-
портер 1 (рис. 1) или приемный стеллаж 15 (рис. 3) при помощи мосто-
вого крана или автопогрузчика. С транспортера или приемного стелла-
жа рулоны поступают на тележку разматывателя 2 (см. рис. 1), 1 (рис. 2), 
при помощи которой рулон задают на разматыватель 3 (см. рис. 1), 
2 (см. рис. 2) барабанного типа, приводимый в действие от электро-
двигателей постоянного тока для поворота барабана и создания натя-
жения полосы при первом пропуске.
На барабане разматывателя рулон центрируется по оси стана спе-
циальным механизмом (передвижным упором) или гидравлическими 
регуляторами положения полосы автоматической системы «Аскания», 
затем барабан разматывателя с помощью силового гидравлического 
цилиндра разжимается, закрепляя на себе рулон.

1.Принципыдействиядвадцативалковыхстанов

Рис. 1. Стан 20-валковый конструкции ВНИИметмаша и СКМЗ

1.Принципыдействиядвадцативалковыхстанов

Рис. 2. Стан 20-валковый фирмы «Sendzimir — Innocenti»

1.Принципыдействиядвадцативалковыхстанов

Поворотом двигателя барабана разматывателя рулон устанавливает-
ся в положение, удобное для отгибания переднего конца полосы; при-
жимной ролик 4, 3 (см. рис. 1, 2) прижимается к рулону при помощи 
пневматического или гидравлического цилиндра, после чего скребком 
отгибателя 5 (см. рис. 1), 4 (см. рис. 2) отгибается передний конец по-
лосы, который через ролики 10 (см. рис. 1, 2) подается по направляю-
щим к тянущим роликам правильной машины.
После задачи полосы в тянущие ролики машины прижимной ро-
лик и скребок отгибателя отводятся в исходное положение. Правиль-
ная машина 6 (см. рис. 1), 5 (см. рис. 2) правит полосу перед прокат-
кой и по столу 7 (см. рис. 1), 6 (см. рис. 2) на заправочной скорости 
(0,5 м/сек) задает ее в валки рабочей клети 8 (см. рис. 1), 7 (см. рис. 2).
При помощи гидравлического нажимного устройства и двигате-
ля следящей системы, служащего для установки необходимого за-
зора в валках рабочей клети, устанавливается заданный раствор вал-
ков. Полоса проходит между рабочими валками клети и закрепляется 
на барабане передней моталки; устанавливается необходимое переднее 
натяжение полосы, что ускоряет стан до рабочей скорости (6 м/сек), 
но не превышающей скорости разматывателя. Полоса подается в стан 
с разматывателя только в период первого пропуска. Все последующие 
проходы полосы задаются в стан с моталок 9, 8 (см. рис. 1, 2).
В первом пропуске заднее натяжение создается разматывателем 
(и не должно превышать 60 кн (6 т), правильной машиной, прижим-
ным столом или пресс-проводкой.
Перед выходом заднего конца полосы из разматывателя стан пере-
водится на заправочную скорость, на которой прокатывают задний ко-
нец. Затем стан останавливают, все механизмы стана включают на ре-
версивную работу, заправляют задний конец полосы на заправочной 
скорости в барабан задней моталки; устанавливают необходимое об-
жатие и натяжение полосы и начинают второй пропуск (в обратную 
сторону), ускоряя скорость стана до заданной рабочей скорости.
Всеми механизмами стана управляют операторы с двух пультов (по-
стов), расположенных в головной и центральной части стана. Скорость 
механизмов, обеспечивающих процесс прокатки (разматыватель, ра-
бочая клеть, моталки), изменяется одновременно, что обеспечивает-
ся электрической схемой управления.
Установка раствора рабочих валков и необходимого давления, а так-
же изменение направления прокатки производится только при нали-