Клеть (чертёж ФМ – 102.03.00.00 СБ) включает в себя: узел станин 1, узлы верхнего 2 и нижнего 3 рабочих валков, нижний нажимной механизм 4, верхний нажимной механизм 5, уравновешивающее устройство 6, узел плитовин 7.
Валки прокатных станов (чертёж ФМ – 102.03.01.00 СБ)выполняют основную операцию прокатки — пластическую деформацию (обжатие) металла. Валки 1 за счёт сил трения захватывают металл и в дальнейшем деформируют его для придания нужного профиля и размеров. В процессе деформации металла, вращающиеся валки воспринимают давление, возникающее при обжатии металла, и передают это давление на подшипники.
Валок состоит из нескольких элементов: бочки, которая при прокатке непосредственно соприкасается с прокатываемым металлом, шеек, расположенных с обеих сторон от бочки и опирающихся на подшипники, и концевых частей.
Особенностью сортопрокатных валков является обеспечение постоянства или небольшого спада твёрдости на глубину вреза ручьёв.
При горячей прокатке сортового металла используют валки из углеродистой стали, легированной хромом, марганцем и др. Например, сталь 50Х. Ведущими мировыми производителями валков используются стали класса полубыстрорежущих и быстрорежущих, которые имеют повышенную сопротивляемость растрескиванию при тепловом ударе и во время проскальзывания, обладают повышенной износостойкостью и обеспечивают более долгий срок службы и лучшие эксплуатационные качества.
Размеры валков выбирают исходя из расчётов и из практических соображений. Например, для сортовых станов рациональные соотношения между длиной бочки валков и её диаметром составляет 1,6…2,5.
На сортовых станах широко применяют подшипники качения 12. Роликовые четырёхрядные подшипники хорошо самоустанавливаются и способны воспринимать большие осевые нагрузки. На каждой шейке рабочего валка установлен четырёхрядный конический роликовый подшипник. В качестве смазки применяют жидкие масла марки П – 28, автотракторное АК – 10 и другие. Жидкие масла обладают рядом преимуществ по сравнению с густыми мазями: допускают более высокие скорости вращения валков, более высокие температуры внутри подшипника, лучше работают в условиях низких температур. Подача жидкой смазки к узлам трения и возврат её для очистки и охлаждения осуществляются циркуляционными автоматическими системами.
Чтобы смазка не вытекала из узлов трения, а также для предохранения этих узлов от воды, пыли и окалины применяют резиновые манжетные уплотнения. Смазка подшипниковых узлов осуществляется через систему отверстий внутри валка.
Четырёхрядный конический роликоподшипник монтируют в подушку 2 прокатного валка в строго определённом порядке согласно нормировке. Перед монтажом на шейку валка подшипник устанавливают в горизонтальном положении на подставках. Подушку подшипника надевают на посадочную шейку валка. Затем монтируют детали, фиксирующие подшипник на валке. Лёгкость монтажа и демонтажа подшипника обеспечивается применением способа гидрораспора, при котором напрессовка и распрессовка неподвижных соединений осуществляется с помощью масла, подаваемого под высоким давлением. Для этого в корпусе подушки предусмотрены отверстия для подачи масла.
Для опускания и поднимания валков в клети предусмотрены верхнее и нижнее нажимные устройства. Применяются для установки валков в вертикальной плоскости. Опишем принцип работы на примере верхнего нажимного устройства.
От электродвигателя момент передаётся на вал нажимного механизма посредством трёх зубчатых колёс. Одна из шестерён насажена на конец вала электродвигателя и сцепляется с паразитным колесом, которое в свою очередь передаёт вращение зубчатому венцу, посаженному на ступицу. На одном конце вала нажимного механизма нарезаны шлицы, которые входят в пазы ступицы. Таким образом, вращение передаётся на вал нажимного механизма. При вращении колёс и ступицы осуществляется вращение винтов в нажимных гайках и поступательное перемещение нажимных винтов. Привод нижнего нажимного винта осуществляется через червячный редуктор. Поверхности трения в пяте нажимного винта придана сферическая форма для лучшей самоустановки подушки с подшипником по оси нажимного винта.
Гайки нажимных винтов — наиболее быстроизнашивающиеся детали. Их изготовляют из литой бронзы марок БрАЖ9 – 4 и БрАЖМц10 – 3 – 1,5. для экономии бронзы гайки делают составными с наружным бандажом из высокопрочного чугуна. Применяется жидкая смазка нажимной пары винт – гайка. В этом случае износ их резьбы в 1,5…2 раза меньше, чем при густой смазке. При подаче жидкой смазки масло стекает по резьбе винта в его подпятник и оттуда — в общую циркуляционную систему. На нажимных винтах обычно применяют одноходовую упорную резьбу.
Для уравновешивания верхнего валка с подушками в сортовых клетях применяют пружинное уравновешивающее устройство, так как масса уравновешиваемых деталей невелика. Валок уравновешивается при помощи двух пружин, опирающихся на траверсу, соединяющую вверху две станины между собой. Пружины установлены в расточках траверсы прокатной клети. Пружинам сообщается предварительная затяжка с помощью гаек, предусмотренных на концах тяг. К концам этих тяг прикреплена траверса, соединяющаяся с подушками верхнего валка. Пружины поджимаются до прижатия подушки к винту.