Механизмы и устройства рабочих клетей прокатных станов

Московский государственный технический университет  
имени Н.Э. Баумана 
 
 
 
 
 
 
А.Г. Колесников, Р.А. Яковлев 

 
 
МЕХАНИЗМЫ И УСТРОЙСТВА  
РАБОЧИХ КЛЕТЕЙ ПРОКАТНЫХ СТАНОВ 
 
 
 
Рекомендовано редсоветом МГТУ им. Н.Э. Баумана  
в качестве учебного пособия по курсу  
«Расчет и конструирование прокатных станов» 

 
 
 
 
 
 
 
М о с к в а 
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 
2 0 0 8 

УДК 621.771(075.8) 
ББК 34.42  
         К603 
 
 
Рецензенты:  Н.В. Пасечник, О.А. Ряховский 
 
    Колесников А.Г., Яковлев Р.А. 
Механизмы и устройства рабочих клетей прокатных 
станов: Учеб. пособие по курсу «Расчет и конструирование 
прокатных станов».  – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 
2008.  –  63 с.: ил. 

ISBN 978-5-7038-3259-2 

Рассмотрены вопросы расчета и конструирования нажимных 
механизмов, уравновешивающих и предохранительных устройств 
рабочих клетей прокатных станов. 
Для студентов старших курсов, изучающих дисциплину «Расчет и конструирование прокатных станов». Пособие может быть 
использовано при курсовом и дипломном проектировании. 
                                                                                                        
УДК 621.771.(075.8)  
  ББК 34.42 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

ISBN 978-5-7038-3259-2                                           © МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008 

К603 

ВВЕДЕНИЕ 

Рабочая клеть как исполнительный механизм технологической 
машины (прокатного стана) оснащена кроме рабочего инструмента 
(валков) различными устройствами и системами для получения 
качественного проката.  
К таким системам и устройствам относятся:  
• устройства для изменения раствора валков (с целью получения заданного обжатия полосы);  
• устройства для осевой установки и фиксации калиброванных 
валков с целью совмещения ручьев калибров или для осевой 
сдвижки и фиксации профилированных валков с гладкой бочкой с 
целью снижения поперечной разнотолщинности прокатываемых 
полос;  
• устройства для уравновешивания и охлаждения валков;  
• устройства для направления полосы на входе и выходе из 
рабочей клети (в том числе для предотвращения окова валков);  
• системы автоматического управления скоростным режимом 
валков для снижения динамических нагрузок при захвате и выбросе полосы и уменьшения продольной разнотолщинности прокатываемых полос, а также для снижения энергозатрат при прокатке за 
счет снижения соответствующего режима натяжения полосы между клетями или создания скоростной асимметрии внутри клети;  
• системы автоматического регулирования толщины полосы с 
помощью соответствующих гидравлических устройств для предварительного нагружения клети и принудительного изгиба валков; 
• устройства и системы для ограничения динамических нагрузок и предохранения от статических перегрузок. 
В данном пособии рассмотрены вопросы расчета и конструирования устройств для установки валков (нажимные механизмы), 
устройств для уравновешивания валков и предохранительных  
устройств для защиты от перегрузок рабочей клети и трансмиссии 
прокатного стана. Информацию по другим устройствам и системам можно получить из учебной и справочной литературы  
[1–5, 12–16].  

1. МЕХАНИЗМЫ ДЛЯ УСТАНОВКИ ВАЛКОВ  
(НАЖИМНЫЕ МЕХАНИЗМЫ) 

Регулирование взаимного положения валков необходимо для 
обеспечения прокатки профиля заданных размеров и с заданными 
обжатиями, причем у реверсивных станов (обжимные, толстолистовые и др.) расстояние между валками меняется почти после каждого 
прохода. Необходимое взаимное положение валков обеспечивается 
специальными механизмами для установки валков, называемыми 
нажимными. С помощью этих механизмов осуществляется вертикальная, горизонтальная и радиальная установка валков на заданный раствор. Первая применяется для валков с горизонтальными 
осями (наиболее часто), вторая – для валков с вертикальными осями, третья – для трехвалковых станов, валки которых расположены 
под углом 120° по отношению друг к другу [1–4]. 
Наряду с установкой валков на заданный раствор необходимо 
регулирование положения валков по отношению к уровню рольгангов для исключения асимметрии нагружения валков, обусловленной углом наклона полосы в вертикальной плоскости на входе 
в валки [5]. Кроме того, необходимо регулирование по отношению 
к валкам других клетей непрерывных групп с целью сохранения 
прямолинейности оси прокатки. 
Механизмы для осевой установки валков (с целью совмещения 
ручьев калибров) или осевой сдвижки гладких валков с соответствующей профилировкой (для уменьшения поперечной разнотолщинности прокатываемых полос) приведены в работах [1, 6] и в 
данном пособии не рассматриваются. 

1.1. Классификация нажимных механизмов 

К нажимным механизмам предъявляются требования точности 
и быстродействия при отработке заданных перемещений в процессе установки валков. Однако быстродействие нажимного механизма в свою очередь зависит от требуемой точности размеров прока

та, величины перемещения, времени паузы между пропусками, 
типа привода. 
По виду привода на практике различают нажимные механизмы: 
• c электромеханическим приводом; 
• гидравлическим приводом; 
• гидромеханическим приводом, сочетающим электро- и гидропривод. 
По способу установки заданного раствора валков применяют 
нажимные механизмы с перемещением: 
• верхнего валка (листовые, полосовые, обжимные станы и др.); 
• верхнего и нижнего валков (на двухвалковых сортовых и непрерывно-заготовочных станах – для сохранения линии прокатки 
на одном уровне, на трехвалковых станах – при неподвижном 
среднем валке). 
По времени перемещения находят применение нажимные механизмы, работающие: 
• во время пауз (отсутствие полосы в валках) – реверсивные 
станы (обжимные, листовые); 
• на ходу, т. е. в процессе прокатки полосы. 
По скорости перемещения валка различают нажимные механизмы: 
• быстроходные до 250 мм/с (обжимные станы); 
• среднескоростные (5…25 мм/с) – средне- и толстолистовые 
станы; (2…5 мм/с) – сортовые станы; 
• тихоходные (до 0,1 мм/с) – тонколистовые станы. 

1.2. Электромеханические нажимные механизмы 

К электромеханическим устройствам для установки валков относят два типа – быстро- и тихоходные. 

1.2.1. Быстроходные нажимные механизмы 

Эти механизмы с приводом от вертикальных фланцевых электродвигателей через цилиндрические шестерни применяют на 
блюмингах, слябингах и толстолистовых станах для сокращения 
паузы между проходами при установке верхнего валка. 
На рис. 1, а приведены кинематические схемы нажимных  
механизмов I и II типов, а рис. 1, б – общий вид нажимного механизма II типа для блюмингов 1150 конструкции УЗТМ [3]. Литой 
стальной корпус 4 закреплен на станинах рабочей клети и сцентрирован с ними двумя установочными кольцами 5. В корпусе  
установлена  горизонтальная  косозубая  цилиндрическая передача 

Рис. 1. Быстроходные устройства для установки валков блюминга 1150: 
а – кинематические схемы нажимных механизмов I и II типов; б – общий вид 
нажимного механизма II типа: 1 – шестерня на валу электродвигателя; 2 – паразитные колеса; 3 – электродвигатель; 4 – литой стальной корпус; 5 – установочное кольцо; 6 – зубчатые колеса; 7 – зубчатый венец; 8 – ступица с квадратным 
отверстием; 9 – нажимная гайка; 10 – нажимной винт; 11 – плунжер; 12 – гидро- 
цилиндр; 13 – торцевая шпонка; 14 – сферическая пята; 15 – штифт;  
                                     16 – промежуточная коническая передача 

из семи зубчатых колес. Шестерни 1 насажены непосредственно 
на концы валков электродвигателей 3, смонтированных на верхней 
части корпуса 4, и сцепляются с паразитными колесами 6, которые, в свою очередь, передают вращение зубчатым венцам 7, посаженным на высокие ступицы 8 с квадратными отверстиями. При 
вращении колес 7 и ступиц 8 осуществляется вращение винтов 10 

в нажимных гайках 9 и поступательное их перемещение. Соединительная шестерня 6 свободно посажена на ось, которая одновременно является плунжером 11 двух гидроцилиндров 12, вмонтированных в корпус нажимного устройства и предназначенных для 
вывода шестерен 6 из зацепления при необходимости работы одним винтом (правым или левым).  
При работе стана полости верхних цилиндров заполнены маслом, выход которого на них перекрыт, а из нижних цилиндров 
масло вытеснено в бак, установленный сверху на площадке. Практика эксплуатации блюмингов показала, что, несмотря на предусмотренные тормоза на электродвигателях, происходит самоотвинчивание нажимных винтов вследствие больших динамических 
нагрузок на них при прокатке. С целью предохранения от самоотвинчивания на концах нажимных винтов сделаны сферические пяты 14 увеличенного диаметра, что несколько повышает момент 
трения в пяте. Для удобства сборки пяту делают отъемной и закрепляют на нажимном винте торцевой шпонкой 13 и сквозным 
штифтом (валком) 15. Указатель обжатий присоединен к нажимному устройству через промежуточную коническую передачу 16. 
Нажимные устройства имеют привод от двух электродвигателей 
мощностью 180…270 кВт (n = 500…750/1000 об/мин). Смазка 
жидкая циркуляционная. Наружный диаметр нажимного винта  
440 мм, резьба однозаходная, шаг 48 мм, диаметр пяты 500 мм, 
передаточное отношение от электродвигателя к нажимному винту  
i = 4,5; скорость перемещения винтов до 250 мм/с. 
Нажимные устройства этой конструкции по сравнению с устройствами, применявшимися ранее на блюмингах, обладают следующими преимуществами: 
• отсутствие быстроизнашивающихся червячных передач, соединительных муфт и муфт переключения; 
• уменьшение возможности самоотвинчивания винтов; 
• увеличение мощности электродвигателей, что обеспечивает 
повышение производительности стана за счет увеличения скорости перемещения нажимных винтов и соответствующего уменьшения пауз между пропусками. 

1.2.2. Тихоходные нажимные механизмы 

Такие механизмы с электроприводом через глобоидные червячные передачи применяют на среднелистовых, тонколистовых и 
полосовых четырехвалковых станах горячей и холодной прокатки, 
где скорость перемещения валков невелика ввиду необходимости 
точной регулировки толщины листов и полос.