Прокатная клеть переменной жесткости

(54)(57) 1. ПРОКАТНАЯ КЛЕТЬ ПЕРЕИЕНЙОЙ ЖЕСТКОСТИ, содержащая станины с перемычками и стойками, в окнах которых размещены подушки опорных и .ра бочих валков, а также смонтированный между нижней мремычкой каждой из станий и подупкой опорного вал" ка гидроцилиндр, о т л и ч а ю щ а- гФ с я тем, что, с цельа упрощения конструкции и повышения качества прокатываемой полосы, стойки станин 80,1022762 в средней их части выполнены с выходящими в окна выступами, взаимодействующими с вщувкой нижнего опорного валка в крайнем верхнемее лоложении, а в.нижней перемычке каж"дой танины установлены улругие эле.менты, взаимодействующие с упомяну"той подуакой в крайнем нижнем ееположении.2. Клеть ло л.1. о т лщ а я с я тем, что улругиты выполнены в виде стержнраоцихся на дно стаканов,ленных на нижней перемычкестанины.3. Клеть по лл, 1 и 2, о т л ич а о щ а я с я тем, что между каждым выступом и подушкой валка установлен контактнцй элемент, представляющий собой клиновув лару, одиниз клиньев которой посредством пере"дач связан с лриводом его возвратнопоступательного перемещения,22762 15 М 10Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к про" катке металлических полос, и может быть использовано при холодной прокатке полос из алюминия и его сплавов в составе оборудования однокле" тевых реверсивных, нерер .Рсивных, а также непрерывных станов.Одним из факторов, с которыми при ходится считаться при решении пробле мы обеспечения высокой точности прокатываемой полосы, является эксцентриситет опорных валков и оваль; ность рабочих и опорных валков клети. Из зависимости продольной разнотолщинности прокатываемой полосы, . обусловленной эксцентриситетом и овальностью валков:бэЬ = - )пМкгде 5 Ь - разнотолщинность, обусловленная эксцентрисите"том и овальностью валков;." суммарный эксцентриситетвалков (биение бочки опорных валкое относительноих шеек и овальность бо"чек опорных и рабочихвалков);И - жесткость полосы;И- жесткость клети, следует, что продольная разнотолщинность тем больше, чем ниже жесткость полосы и чем выше жесткость клети, и наоборот, Если учесть, что продольная разнотолщинность порождает и поперечную разнотолщинность (следствие конечной жесткости валковой системы клети), то эксцентриси" тет и овальность валков является вредными с точки зрения обеспечения точности размеров и формы прока" тываемой полосы. Более того, при рулонном способе производства про" ката, когда процесс прокатки осуЩествляется с передним и задним тех" нологическим натяжением (на одноклетевых станах натяжение полосы Между клетью и моталкой, а на непре" рывных станах указанное натяжение и натяжение между клетями), наличие Суммарного эксцентриситета оказыва" ет дестабилизирующее действие на на- тяжение, что также ведет к снижению качества прокатываемой полосы й зат" Рудняет нормальное течение техноло" гического процесса. Существует несколько направлений устранения вредного влияния суммарно го эксцентриситета, два из которых являются наиболее эффективными и реально осуществимыми: повышение точности шлифовки. опорных и рабочих валков, создание прокатной клети с переменной (регулируемой) жесткостной характеристикой.В первом случае вследствие рабочего износа (изменения формы) валков эффект от повышения точности шли фовки быстро исчезает. Предпочтитель ным в данном случае оказывается второе направление;Известна прокатная клеть, содержащая станины, узлы рабочих и опорных валков, гидроцилиндр нажимного устройства постоянного, минималь- ного возможного хода и гидроцилиндр с регулируемым объемом жидкости, под ключенным параллельно к гидроцилиндру нажимного устройства. Изменение жесткости клети достигается за счет изменения объема жидкости в гидро- цилиндре, подключенном параллельно к гидроцилиндру нажимного устройства 1 . ЗОК недостаткам данной клети относится высокая сложность систем и устройств стабилизации объема жидкостисоответствующей заданной жесткости.Известна прокатная клеть переменной жесткости, содержащая станины 35 с перемычками и стойками, в окнахкоторых размещены подушки опорныхи рабочих валков, а также смонтированный между нижней перемычкойкаждой из станин и подушкой опорно го валка гидроцилиндр, Причем в данной клети имеются распорные элементы, Получение одной из регулировочных характеристик жесткости клетиобеспечивается за счет поддержания, 45 с помощью гидравлической системы,постоянного отношения между усилиями в распорных элементах и усилиямив распорных элементах и усилиямипрокатки, Регулировочная жесткостная 5 О характеристика, полученная таким способом, достаточно высока. В этомслучае влияние суммарного эксцентри"ситета валков на толщину прокатываемой полосы существенн (3 6 Э Х 5 в), 55 Кроме того, для обеспечения устойчивости работы такой системы автоматического регулирования (САРТ) порогнечувствительности ее должен бытьдостаточно высок (выше величины 3 Ьэ)3 102 чтобы не реагировать на высокочастотные изменения толщины, возникающие в ней вследствие суммарного эксцентриситета валков. Другая жесткостная характеристика предварительно напряженной клети (мягкая клеть) создастся .за счет поддержания давления в гидроцилиндрах нажимного устройства постоянным Я .Недостатком известной клети является высокая сложность устройств и систем управления давлением и объемом в гидроцилиндрах нажимного устройства, обеспечивающего регулирование жесткости клети. Кроме того, в силу существенно малой, по сравнению с жесткостью станин, жесткости распорных элементов жесткость предварительно напряженной клети (в данной клети как раз и реализация принципа изменения регулировочной жест" костной характеристики предварительно напряженной клети) приближается к жесткости обычной клети. Следовательно, поддержание давления в гидроцилиндре нажимного устройства постоянным обеспечивает получение очень мягкой жесткостной хаоактеристики. В этом можно убедиться, если проанализировать выражение)М пик М в М ст ф 1 роспМ гцгде И 11- жесткость предварительнонапряженной клети;И- жесткость валков;ЙсТ - жесткость станин;И - жесткость распорных элементов;И- жесткость гидроцилиндров, А если учесть, что в данном режиме М,-е 0, а Ирост весьма мала,то1 Мв Мст- = -- ало ММпфтк МВ Мст фьф МстЗто и есть жесткость обычной клети, При поддержании давления в гидроци" линдре постоянным такая клеть превращается в очень "мягкую", не способную эффективно править (естественным образом) наследственную разяотолщинность полосы и разнотолщинность, обусловленную эксцентриситетом валков в предшествующих пропус" ках. Действие исполнительного механизма гидроцилиндра нажимного устройства направлено, в основном, на создание весьма мягкой жесткостной 2762характеристики клети и уменьшениявлияния суммарного эксцентриситетавалков на толщину прокатываемой полосы только в данном пропуске или вданной клети. При этом, исполнитель"ный механизм не может участвовать вэффективной отработке вышеуказаннойразнотолщинности. Вследствие этогоснижается точность размеров прока тываемой полосы.Цель изобретения - упрощение конструкции клети и повышение качествапрокатываемой полосы.Поставленная цель достигаетсятем, что в прокатной клети переменной жесткости, содержащей станины сперемычками и стойками, в окнах ко"торых размещены подушки опорных и рабочих валков, а также смонтирован" 2 О ный между нижней перемычкой каждойиз станин и подушкой опорного валкагидроцилиндр, стойки станин в средней их части выполнены с выходящимив окна выступами, взаимодействующими 25 с подушкой нижнего опорного валка вкрайнем верхнем ее положении, а.внижней перемычке каждой станины установлены упругие элементы, взаимодействующие с упомянутой подушкойв крайнем нижнем ее положении.Кроме того, упругие элементы выполнены в виде стержней, опирающих- .ся на дно стаканов, закрепленных нанижней перемычке каждой станины.КажЗ 5 дый из выступов взаимодействует сподушкой валка через. контактный эле"мент, представляющий собой клиновуюпару, один из клиньев которой посредством передач связан с приводом 4 О его возвратно-поступательного перемещения.Такое выполнение позволяет создатьклеть переменной естественной жест- .кости, у которой одна из естествен ных жесткостных характеристик доста.точно мала по сравнению с другойЗто дает возможность с помощью тра"диционных систем автоматического регулирования осуществлять эффективный процесс регулирования толщины впервых пропусках (или первых клетяхнепрерывного стана) с повышеннойжесткостью клети, а в последних пропусках (или последних клетях) - спониженной. Возможность осуществления процесса прокатки при пониженной естественной жесткости клети существенно уменьшает влияние суммарного эксцентриситета на.толщину прока022762 4менты могут быть выполнены в виденабора регулировочных прокладок,изменением количества которых обес"печивается возможность компенсацииизменения размера между выступами 11и подушкой 2,Работа прокатной клети осуществляется следующим образом.Для обеспечения нормальной ( не10 мягкой) естественной жесткости рабочей клети в гидроцилиндры 9 подается рабочая жидкость с давлением,обеспечивающим создание усилия вних большего, чем усилия прокатки(примерно на 303), При отсутствиипрокатываемого металла в рабочихвалках 5 все усилие, создаваемоегидроцилиндрами 9, воспринимается состороны .его корпуса 14 через подушкиув нижнего опорного валка 2 и клиновыедары, состоящие из клиньев 15 и 16выступами 11; выполненными в среднейчасти стоек 10 станин 1, а со сто"роны. штока его - нижней перемычкойуз 18. Таким образом, участки стоек 10станин 1, расположенные между выступаии 11 и нижней перемычкой 8 оказываются растянутыми усилиями, создаваемыми в них гидроцилиндрами 9.Сами перемычки 8 и выступы 11 также деформируются под действием этихусилий. Верхние части стоек 10 станин 1, расположенные между выступами 1 и верхней перемычкой 6, атакже сама перемычка 6 и нажимноеЗф устройство 7 могут испытывать весьманезначительные усилия, вызываемыеуравновешиванием рабочих 5 и опорных3 валков. Клинья 16 посредством приВода 19 через зубчатые 17 и винтовыеф 18 передачи настроены соответственнодиаметром бочек рабочих 5 и опорных3 валков, обеспечивая положение верх- .ней образующей нижнего рабочего валка 5 на уровне проката при вклюценфф ных гидроцилиндрах 9. 5тываемой полосы в данном пропуске(или данной клети), а также позволяет вести эффективную отработку наследственной разнотолщинности полосыс помощью САРТ, имеющей, благодаряпониженной жесткости, малый порогнечувствительности, При этом, минимальная жесткость Млети подбирается с помощью упругих элементов суцетом жесткости сортамента полос,подлежащих прокатке на данном стане,а также с учетом требуемой точности.На фиг.1 изображена клеть, общийвид; на фиг, 2 - разрез А-А на фиг.на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.2,Прокатная клеть содержит станины1, в окнах которых размещены подушки 2 опорных валков 3 и подушки 4рабочих валков 5,. 8 верхней перемыч"ке 6 станин расположено нажимноеустройство 7, а между нижней перемычкой 8 каждой из станин 1 и подувкой 2 нижнего опорного валка 3 смонтирован гидроцилиндр 9, 8 среднейчасти стоек 10 станинвыполненывыступы 11, выходящие в проеиы окона в нижней перемычке 8 каждой из,станин 1 установлены упругие элементы, представляющие собой длинныестержни 12 (стержни, у которых длина значительно превосходит диаметр)опирающиеся на дно стаканов 13, закрепленных в перемычке 8. Когда подувки 2 нижнего опорного валка 3 занимают крайнее нижнее доложение,стержни 12 вступает во взаимодействие с корпусом 14 гидроцилиндра 9.Другим вариантом выполнения упругих элементов может быть набор тарированных тарельчатых пружин установленных в глухих отверстиях, предусмотренных в нижних перемычках 8 станин 1. Учитывая, что в процессе переточки опорных 3 и рабочих 4 валковрасстояние между выступамии по"душкой 2 нижнего опорного валка может изменяться, для компенсации ука"занного изменения выступы1 взаимодействуют с подушкой 2 через. контактные элементы, Каждый из контактныхэлементов выполнен в виде клиновой . фпары, состоящеи иэ клиньев 15 и 16,прицем клин 16 посредством зубчатой17 и винтовой 18 передач взаимосвя"Зан с приводом 19 его возвратно-поступательного перемещения. , И Вариант выполнения контактных эле" ментов (фиг.2) является оптимальным, но не единственным, Контактные элеПри наличии прокатываемого иеталла .в рабочих валках 5 усилие прокатки, действующее вниз, воспринимается нижними перемычками 8 станин 1 по линии: металл, нижний рабочий валок 5, нижний опорный валок 3, подушки 2, нижнего опорного валка 3, гидроцилиндры 9, перемычка 8. Усилие прокаки, действующее вверх, воспринимается верхними перемычками 6, станинпо линии: металл, верхний рабочий валок 5, верхний опорный валок, подушки 2 верхнего опорного62 8 7 10227 валка, нажимное устройство 7,верх-ние перемычки б. При этом, участки стоек 10 станин 1, расположенные ,между выступами .11:и нижними перемычками 8 растягиваются усилием, создаваемым гидроцилиндрами 9. Поскольку это усилие заведомо больше усилия прокатки, разница между ними воспринимается выступами 11, расположенными в средней части стоек 10 ста нин 1. Нижние участкистоек 1 О ст" нин 1, расположенные между выступами 11 и нижней. перемычкой 8, а также детали гидроцилиндра 9, оказывают-. ся подверженными действию того же 1 самого усилия, которое развивали гидроцилиндры 9 до показания металла в валках 5.Следовательно деформация нижних участков стоек 1 О станин , а также 2 е деталей гидроцилиндров 9 и нижних перемычек 8 не влияет на раствор между валками и на общую естественную жесткость клети при условии, когда заданное давление в гидроци линдрах 9 поддерживается постоянным. При колебаниях заданного давления и в гидроципиндрах 9 зазор между валками изменяется пропорционально жесткости выступов 11, кли:ьев 16 и 17 подушек 2 нижнего опорного валка 3. Если предположить (фиг.1), что. жесткость указанных элементов стремится к со или равна Оа, колебания. и.давления не могут вызвать изменениязазора между валками 5. Следовательно, в этом случае колебания заданного давления в гидроцилиндрах 9 немогут оказать влияния на точность щпрокатываемой полосы. В действительности жесткость перечисленных элементов конечна, а следовательно колебания давления в гидроцилиндрах 9 вызывают изменения раствора между валками,Жесткости выступов И, подушек 2и клиньев 16 и 17 по крайней иере на4 орядок выше жесткости элементов, в:основном определяющих жесткость клети (;веерхняя перемычка 6, верхняячасть станин 1.нажимное устройство 7,валки 3 и 5), и по крайней мере на2 порядка выше суммарной жесткостиклети в целом. Поэтому, возможная деФормация выступов 11, подушек 2 иклиньев 16 и 17 под действием колебания давления в гидроцилиндрах 9,и. при конечной жесткости этих эпементов не может. привести к ощутимым изменениям зазора между валкамийрипростейшем серийном регуляторе под" .держания давления в гидроцилиндрах9 или при работе их от аккумулятораколебания давления могут составитьне более+ 5 Ф. При таких колебанияхдавления и конечных значениях жесткости выступов 11, подушек 2 и клиньев 16 и 17 изменение зазора междувалками 5 даже без учета жесткостипрокатываемои полосы могут, составить единицы или доли. микронов, а это не может быть принято в расчет.Таким образом; поскольку деформации нижнего участка стоек 1 О станин 1, нижних перемычек 8 и элемен" тов гидроцилиндра 9 не оказывают влияния на размер зазора между валками 5, то жесткость клети в этом режиме также не зависит от дефор-. мации этих элементов. По этой же при" чине жесткость клети в этом режиме несколько больше жесткости обычной клети (примерно на.10-151), а гео" метрические размеры перечисленных элементов могут быть взяты меньшими, цем аналогичные для верхней части стоек 10 станин 1 и верхней перемычки станин 6, следовательно металлоемкость станины может уменьшиться. .Не требуется высокоточной стабилизации объема и давления жидкости в гидроцилиндрах 9, так как отклоне" ния давления рабочей жидкости (в пределах5 Ф от заданного давления) .возникающие при применении в системепростейшего серийного регулятора, не вызывают сколько-нибудь ощутимых .изменений размера раствора между рабочими валками 5, Для обеспечения естественной мягкой жесткостной характеристики рабочей клети. подача рабочей жидкости в гидроцилиндр 9 прекращается и давление в нем де- . лается равным О, при этом контакт между подушками 2 нижнего опорного валка 3 и выступами 11 в средней части стоек 10 станин .1 прекращается (нарушается).Корпус 14 гидроци" пиндра 9 вступает во взаимодействие со стержнями 12, которые опираются на стаканы 13, закрепленные в пе" ремыцке 8. При попадании прокатываемого металла в рабочие валки 5 все без исклюцения элементы рабочей,клети начинают испытывать нагрузки, рав ные усилию прокатки.Как и при режиме нормальной жест". кости клети усилие прокатки, дейст-:,9 10227вующие вверх, восйринимается по тойже линии и теми же элементами рабочей клети ( верхними валками 5 и 3подущками 2 верхнего опорного валка,нажимным устройством 7 и перемычка- з ,ми станин 1). Усилие прокатки, действующее вниз, воспринимается нижней перемычкой 8 по линии: металл,нижний рабочий валок 5, нижний опорный валок 3, подущки 2 нижнего опорного валка 3, корпус 14 гидроцилиндра 9 упругие элементы 12 и 13, нижние перемычки 8. Замыкается усилиепрокатки на стойках 10 станин 1, Вэтом случае вся стойка 10 растягива,г ется одним усилием усилием прокатки); Таким образом, во втором режиме работы клети режим мягкой естественной жесткости) зазор между рабочими щ валками 5 зависит от деформации всех перечисленных элементов рабочей кле 62 10.ти, лежащих на обеих линиях направ" лений передачи усилий прокатки, Чем больше число упругих элементов, че" рез которые передается усилие про" катки от рабочих 5 и опорных 3 валков на стойки станин 1 и чем меньще их жесткость, тем меньще жесткость клети в целом.Из сравнения обоих режимов работы клети видно, что в формировании зазора между валками 5 во втором режиме дополнительно участвуют деФормации нижней части стоек 10 станин 1, расположенных между уступами 11 и нижней перемычкой 8, самих нижних перемычек 8, корпуса 14 гидроцилиндра 9 и упругих элементов 12 и 13Поэтому естественная жесткость клети во втором режиме работы оказывается существенно сниженной по сравнению с жесткостью клети в первом режиме работы ее.Составитель Г.Ростов.актор Т.Иитейко ТехредД.Пекарь КорректорД. Ференцт тат те вветте е е аее а евтееватат тат аетате аваевеетат е вилиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4 каз 4112/5 Тираж 816 ВНИИПИ Государственног по делан изобретений 113035, Иосква, Ж, Подписнокомитета СССРоткрцтийушская наб., д.