§ 34. Классификация колесопрокатных станов

Конструкции современных колесопрокатных станов многообразны и сложны. Станы характеризуются: мощными приводами, позволяющими создавать большие давления и большие скорости прокатки; механизацией нажимных устройств, подводящих валки к прокатываемой заготовке и создающих давление на валки; разнообразием формы и значительным числом обрабатывающих валков (до восьми).

Вследствие насыщенности механизмами современные колесопрокатные станы имеют как электрическую, так и гидравлическую систему управления. Последняя сосредоточена на специальной площадке, откуда вальцовщик может управлять всеми многообразными операциями, производимыми на стане.

До сих пор не было сделано попытки классифицировать существующие колесопрокатные станы. Однако необходимость в такой классификации назрела, поскольку в настоящее время: а) цельнокатаные колеса находят все более и более широкое применение на железнодорожном транспорте; б) непрерывно увеличивается их удельный вес в колесном парке железных дорог; в) создаются разнообразные конструкции колесопрокатных станов.

Существующие колесопрокатные станы можно классифицировать по следующим трем основным признакам:

1) по положению прокатываемой заготовки в стане;

2) по закреплению заготовки в стане;

3) по конфигурации рабочих валков.

Рассмотрим последовательно перечисленные классы.

Положение прокатываемой заготовки в стане существенным образом влияет на конструкцию стана. По положению заготовки станы подразделяются на:

а) станы с расположением прокатываемой заготовки в горизонтальной плоскости;

б) станы с расположением прокатываемой заготовки в вертикальной плоскости.

При горизонтальном положении заготовки все валки, за исключением наклонных, располагаются также в одной горизонтальной плоскости с обрабатываемым колесом. Оси наклонных валков расположены под углом к плоскости вращения заготовки, но в одной вертикальной плоскости по продольной оси стана. Эти станы характеризуются низкой станиной, служащей опорной конструкцией для цилиндрических калиброванных валков и нажимных гидравлических цилиндров. Характерной особенностью этих станов является также передвижная рабочая клеть с установленными в ней наклонными валками и нажимными холостыми роликами. Возможность передвижения рабочей клети в процессе прокатки определяет возможность увеличения диаметра раскатываемого колеса. Типичным представителем этой группы является колесопрокатный стан завода им. К. Либкнехта (рис.91).

Рис. 91. Колесопрокатный стан с расположением колесной заготовки в процессе

прокатки в горизонтальной плоскости (завод им.К.Либкнехта)

При вертикальном положении заготовки все нажимные и направляющие ролики располагаются в одной вертикальной плоскости, наклонные валки наклонены под равным углом к вертикали и расположены в одной горизонтальной плоскости. Рабочая клеть стана неподвижна и характеризуется высокой станиной. Рис. 92 дает представление о схеме прокатки колес в стане с вертикальным положением заготовки. В качестве представителя этого типа станов можно назвать также колесопрокатный стан фирмы Шлеманн (см. рис. 105).

По закреплению заготовки существующие станы можно разделить также на две группы:

Рис. 92. Колесопрокатный стан с расположением колесной заготовки в процессе

прокатки в вертикальной плоскости

а) станы с закреплением прокатываемой заготовки на оправке;

б) станы с удерживающими роликами.

К станам первой группы относятся те, в которых заготовка насаживается имеющимся в ступице отверстием на ось, закрепленную в салазках или на специальных кронштейнах и передвигающуюся по мере раскатки колеса. При этом все рабочие валки стана вращаются в: неподвижно закрепленных опорных конструкциях, составляющих в совокупности массивную рабочую клеть. Перемещение оси, на которой закрепляется заготовка, обеспечивает последовательное деформирование все новых и новых объемов металла с внутренней стороны обода. По достижении заданного диаметра колеса ось возвращается в исходное положение и колесо снимается. Раскатка заготовки на оси гарантирует концентричность обода и ступицы. Вместе с тем насадка заготовки на ось и снятие ее с оси требует дополнительного времени и тем самым снижает производительность стана.

Представителями станов этой группы могут служить станы, представленные на рис. 100 и 13.

В станах второго типа заготовка центрируется нажимными и направляющими роликами, расположенными по окружности катания прокатываемого колеса. В этом случае увеличение диаметра раскатываемой заготовки требует отхода деформирующего инструмента в процессе прокатки, что обеспечивается устройством передвижных рабочих клетей в станах этого типа. При перемещении рабочих клетей деформирующий инструмент отводится на величину перемещения оси прокатываемого колеса. Тщательная работа на стане и в этом случае гарантирует достаточную концентричность внутренней и наружной поверхностей обода относительно ступицы. Нарушение технологии прокатки может привести к получению колес с большей или меньшей эксцентричностью или овальностью.

К этой группе относится колесопрокатный стан горизонтального типа, установленный в Советском Союзе, а также стан вертикального типа ф. Шлеманн.

По конфигурации рабочих валков существующие станы можно разделить также на две группы:

а) с валками простой конфигурации, раздельно обрабатывающими диск, внутреннюю и боковые поверхности обода;

б) с валками сложной конфигурации, обрабатывающими заодно диск, внутреннюю и боковые поверхности обода.

Несложной конфигурации валки станов первой группы выполняют ограниченные функции по раскатке отдельных участков диска и обода заготовки. В таких станах внутренняя поверхность обода выкатывается обычно валками конической формы, боковые поверхности обода — цилиндрическими валками, а поверхность катания - цилиндрическими валками с соответствующими профилями калибра. Большое число валков делает эти станы более сложными по конструкции.

В станах второго типа валки имеют сложную конфигурацию, что связано с обработкой поверхностей, расположенных под углом одна к другой. Эти станы менее сложны по конструкции, но при прокатке в них металл испытывает значительное скольжение; это является следствием того, что фигурные наклонные валки имеют окружные скорости, значительно различающиеся по продольному сечению.