Устройство автоматического устранения проскальзывания рабочих валков относительно опорных

-ф - ."окаяИСАЙИ Союз Соввтскни Соцнапнстнческнк Республнк(23) ПриоритетОпубликовано 301080 Бюллетень Мо 40Дата опубликованию описания 301080 В 21 В 37/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийЧелябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола( 54 ) уСТРОИСТВО АВТОГ 1 АТИЧЕСКОГО уСТРАНЕНИЧ ПРОСКАЛЬЗЫВАНИ;4 РАБОЧИХ ВАЛКОВ ОТНОСИТЕЛЬНО ОПОРНЫХ Изобретение относится к области прокатного производства и может быть использовано преимущественно на станах холодной прокатки при прокатке металлических полос и лент. 5В практике прокатного производства широко известны многовалковые станы с приводом рабочих валков через опорные. При эксплуатации таких станов во время быстрого разгона и торможения, а также во время работы его в установившемся режиме прокатки возможно проскальзывание опорных валков по рабочим,Проскальзывание валков на площад ках контактов - одна из причин,снижающая стойкость и долговечность валков. При пробуксовке рабочих валков по опорным вследствие того, что опорные валки имеют твердость рабочей 20 поверхности на 10-40 единиц по Шору меньше, чем рабочие, возможно образо. вание на опорных валках лыски или лампаса, а также навар рабочих и опорных валков, Такие деФекты поверх ности валков снижают качество прокатываемого металла, уменьшают производительность станов.Проскальзывание валков происходит из-эа недостаточного сцепления рабо- ЗОчи и опорных валков на площадкахконтакта при передаче требуемогокрутящего момента.Когда наблюдается проскальзываниеопорного валка по рабочему необходимо увеличивать силу трения на контакте валков с целью передачи требуемогодля прокатки полосы крутящего момента.увеличение силы трения на площадке контакта возможно путем увеличения коэффициента трения, что обеспечивается шлифовкой валков и подборомсмазки либо увеличением силы сжатиявалков,Первый путь малоэффективен,таккак применение смаэок, увеличивающихкоэФФициент трения, оказывеет влияние на условие трения в очаге деформации, что является нежелательным.Наиболее применим второй путь,когда силу трения на контакте валковувеличивают, создавая большее усилие на площадке контакта. При использовании такого варианта может бытьобеспечено требуемое быстродействиедля устранения проскальзывания валков и лучшая стабилизация процесса.Кроме того, появляется возможность виспользовании, в частности, становкварто с приводными опорными валкамидля прокатки полос способом прокатки-включения, для которого вероятность проскальзывания валков оченьвелика, вследствие того, что дляданного способа прокатки характерноснижение усилия прокатки в 2-5 раэ1 при росте крутящих моментов на валка,х,Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигае"мому результату является устройство,реализующее способ предотвращенияпроскальзывания рабочих валков поспорным в случае обрыва полосы, имеющее гидравлические нажимные устройства, установленные под подушкаминижнего опорного валка, и схему дляуправления этим устройством Я ,Схема ограничивает падение давления масла в гидроцилиндрах нажимного устройства до величины, при которой не наблюдается проскальзываниевалков относительно другого,Недостатком данного способа является то, что произвоцится устранениепроскальзывания валков только вовремя обрыва полосы. Однако практикой прокатного производства доказывается необходимость контроля и устранение проскальзывания в процессеразгона, торможения стана, а такжево время установившегося режима прокатки, особенно при использованиипроцесса прокатки-волочения.Целью изобретения является увеличение стабилизации процесса прокатки,обеспечение равенства окружных с"о-.ростей валков, увеличение производительности станов.Кроме того, при достижении указанной цели появляется воэможностьиспользования процесса прокатки-волочения в станах с приводными опорными валками, что в свою очередь,обеспечивает улучшение качества прокатываемых полос, увеличение производительности.Это достигается "ем, что используется система устранения проскальзывания валков котсрая для каждой пары рабочего и опорного валков дополнительно содержит датчики линейной скорости вращения валков, установленные на рабочих и опорных валках, блоки сравнения, интегрирующий усилитель, блоки суммирования,усилитель, поляризованные реле, преобразователь давления в пропорциональную величину электрического напряжения, причем выходы датчиков линейной скорости вращения валков подсоединены к блоку сравнения, вьход этого блока черЕз интегрирующий усилитель соединен с первым входом блока суммирования, второй вход которого соединен с задающим устройством, а третий вход - с выходом преобразователя давления в прогорциональную величину электрического напряжения, вход которого соединен с датчиком давления, выход блока суммирования через усилитель соединен с поляризованным реле, выходы поляризованного реле соединены с исполнительными механизмами трехпозиционного электрогидроклапана, через который насос связан с гидроцилиндрами, датчиком давления и предохранительным клапаном.Использование этой системы позволяет в случае проскальзывания валковсоздавать дополнительное сжатие рабочих и контактирующих с ними опорных валков, которое приводит к уве личению сил сцепления валков и устранению проскальзывания.Создание дополнительной к усилиюпрокатки величины сжатия валков может быть обеспечено двумя способами: 2 О путем стягивания подушек рабочих иопорных валков и распором подушекрабочих валков,В первом случае влияние, оказываемое на величину давления металлана валки в очаге деформации, невелико, Изменение давления в очагепроисходит в основном за счет изменения упругого сплкщивания на контакте рабочих валков с опорными приизменении усилия стягивания, а помере неооходимости может быть легкоскомпенснровано перемещением нажимных устройств вручную либо систе;,:о.; автоматичеокого регулированиятолнны полосы.Во втором случае влияние, оказываемое на величину давления в очагедеФормации, будет значительным,такках изменение этого давления происходит из-за изменения упругой дефор О мации всех нагруженных деталей клети (станины, нажимных устройств ит.д.). Поэтому в данном вариантенеобходимо предусмотреть корректировку давления металла на валок вочаге деформации в зависимости отизменения распора подушек рабочихв ал коз.На фиг. 1 представлено устройстводля устранения проскальзывания рабочих валков по рабочим в случае стягивания подушек рабочих и опорных валков; на фиг. 2 - то же, в случае распора подушек рабочих валков,устройство содержит гидроцилиндр1 распора (стягивания),датчик 2 скорости, блок 3 сравнения, интегрирующий усилитель 4, блок 5 суммирования, усилитель б, поляризованное реле 7, трехпозиционный электроЙО гидроклапан 8, датчик 9 давления,преобразователь 10 величины давления в пропорциональную величину электрическсго напряжения, предохранительный клапан 11, станину 12 прокатной 65 кле- оорный валок 13, рабочий ва 774641лок 14, подушку 15 опорного валка,подушку 16 рабочего валка, нажимноеустройство 17 (гидравлическое нажим -ное устройство ГНУ), преобразовательГНУ 18, усилитель ГНУ 19, датчик 20давления ГНУ, поляризованное реле 21ГНУ, трехпозиционный электрогидроклапан ГНУ 22, блок 23 сравнения ГНУ,предохранительный клапан ГНУ 24,Устройство (см.фиг.1) для устранения проскальзывания рабочих валковотносительно опорных путем стягивания подушек рабочего и опорного валков в клети четырехвалкового стана(в принципе, это может быть любой многовалковый стан) состоит из рабочейклети и системы устранения проскальзывания.Рабочая клеть включает станину 12прокатной клети, опорные валки 13,рабочие валки 14, подушки 15 опорныхи 16 рабочих валков, выполненные сзаплечиками, в которые упираютсягидроцилиндры 1 системы устраненияпроскальзывания, и нажимное устройство 17.Собственно система устраненияпроскальзывания валков состоит изчетырех датчиков 2 окружной скорости вращения валков, которые устанавливаются в рабочей клети, двухблоков 3 сравнения, двух интегрирующих усилителей 4, двух блоков 5 суммирования, двух задающих устройств(на фиг.1 не показаны), двух уси -лителей б, двух поляризованных реле7, двух трехпозиционных электрогидроклапанов 8, преобразователей 10,датчиков 9 давлений, предохранительных клапанов 11.Датчики окружной скорости валковконструктивно могут быть выполненыв виде контактного ролика и измерителя скорости вращения. В качествеизмерителя скорости вращения валковможно использовать любые известныеустройства, например частотные измерители фотоэлектрического типа. Можноокружную скорость валков определятьнепосредственно по скорости вращения валков, тогда контактный роликне потребуется, но необходимо ввестиэлемент, позволякщий корректироватьвыходной сигнал датчиков линейнойскорости в зависимости от соотношения диаметров валков после каждой перевалки.На фиг.2 показано устройство дляустранения проскальзывания рабочихвалков относительно опорных путемраспора подушек рабочих валков.Рабочая клеть в этом случае состоит иэ тех же узлов, что и нафиг.1. Отличие заключается в том,чтогидравлическое нажимное устройство17 установлено под подушкой 15 нижнего опорного валка, а гидроцилиндры1 расположены между подушками 16 рабочих валков,Система регулирования гидравлического нажимного устройства состоитиз блока сравнения, из преобразователя 18, усилителя 19, датчика 20давления, поляризованного реле 21,5трехпозиционного электрогидроклапана 22, предохранительного клапана 24,задающего устройства (на схеме непоказ ано ),Собственно система устраненияпроскальзывания валков в отличиеот схемы, изображенной на фиг.1,состоит из суммирующего блока 5 иустановленных по одному усилителя 6,поляризованного реле 7, трехпозиционного электрогидроклапана Я,датчика15 9 давления, преобразователя 10 изадающего устройства (на схеме непоказано),В гидросистемы, изображенные нафиг.1 и 2, жидкость под давлениемподается от насоса или гидроаккумулятора (на схеме не показаны),Устройство для устранения проскальзывания рабочих валков относительно опорных, представленное нафиг.1, работает по следующему принципу,Перед прокаткой, когда заведомоизвестно, что процесс прокатки сопровождается проскальзыванием, при помощи сигнала О задающего устройства(на схеме не показано) задается предварительное усилие стягивания валков.Сигнал О, через блок 5 суммированияи усилитель 6 подается на поляризованное реле 7, управляющее электрогидроклапаном. По сигналу от поляризованного реле 7 золотник электрогидроклапанов 8 из положения д переходит в положение 8, Жидкость от насоса начинает поступать в гидроцилиндры 1. Изменение давления жидкости в гидроцилиндрах измеряется датчиками 9 давления, сигнал которогоподается на преобразователь 10.Сигнал Оо преобразователя 10,пропорциональный усилителю стягиваниявалков, поступает на блок 5 суммирования со знаком, противоположнымзнаку О, Как только сигналы сравниваются ОЕ = Од-О=О, поляризо 50ванное реле 7 откючается, так какнапряжение на его входе исчезает изолотник электрогидроклапана 8 занимает исходное положение а, а усилиестягивания валков устанавливается назаданном уровне (пропорционально55 сигналу и),В дальнейшем, если не происходитпробуксовка валков (рабочего иопорного) относительно один другого,в гидроцилиндрах поддерживается заданное давление. Если давление жидкасти в гидроцилиндрах упадет (вследствие утечки жидкости через разные неплотности), то сигнал О уменьшается, на выходе блока 5 появляется напряжение ОЕ = О -010.В результате золотник электрогидроклапана 8 открывается и пропускает новую порцию жидкости к гидроцилиндрам.Если давление жидкости в гидроцилиндрах возрастет (вследствие нагрева и теплового расширения валков или теплового .изменения объема жидкости), то сигнал О станет больше О , на выходе блока 5 появится отрицательное напРЯжение ОЕ=Ор-О (О. Под действием отрицательного напряжения поляризованное реле 7 подает сигнал на перемещение золотника электрогидроклапана 8 в положение Ь, при котором жидкость из трубопровода, соединенного с гидроцилиндрами, сливается в резервуар для масла. Как только давление жидкости в гидроцилиндре станет равным заданному, золотник занимает исходное положение а и перекрывает все трубопроводы,При наличии проскальзывания валков на входе блока 3 сравнения появляется электрическое напряжение ЬО, которое подается в интегрирующий усилитель 4. Выходной сигнал О интегрирующего усилителя 4 складывается с задающим сигналом Ор в блоке 5 суммирования. Сумма сигналов (О, + Ор) сравнивается в блоке 5 суммирования с сигналом преобразователя 10"ОЕ = (О+ Ор) - ОЕсли ОО, то давление жидкости в гидроцилиндрах 1 начинает увеличиваться таким же образом, как эта было описано ранее.По мере увелпчения усилия сжатия валков проскальзывание их относительно друг друга прекращается.Сигнал ЬО становится равным нулю,а величина О фиксируется на достигнутом уровне. Поэтому усилие стягивания валков поддерживается пропорциональным сумме сигналов (О + О).Если в дальнейшем опять появится проскальзывание валков, сигнал О еще более возрастет, и, следовательно, возрастет, усилие стягивания валков.Чтобы давление жидкости в гидро- цилиндрах не превысило допустимой величины, установлены предохранительные клапаны 11.В этом случае, когда гидроцнлиндры дополнительного сжатия валков установлены между подушками рабочих валков (см.фиг.2), устройство устраненияпроскальзывания валков работает следукщим образом. Задается давление металла на валки сигналом Ор от задающего устрой,ства (на фиг.2 не показано), Этот сигнал через блок 23 сравнения и усилитель 19 подается на вход поляризованного реле 21, которое включает электрогидроклапан 22 гидравлического нажимного устройства таким образом, чтобы жидкость от насоса начала поступать в гидроцилиндры 17 ГНУ,Изменение давления жидкости вгидроцилиндрах ГНУ измеряется датчиком20 давления, сигнал которого подается на преобразователь 18. Сигнал Опреобразователя 18, пропорциональныйдавлению прокатки, поступает в блок11 сравнения со знаком, противоположным знаку О , Как только сигналы Ои Ор сравниваются (ЬО = Ор-О =0), ф поляризованное реле 21 отключается,и золотник электрогидроклапана 22занимает исходное положение и перекрывает трубопровод ГНУ.Таким образом, устанавливается 15 заданное давление прокатки.Так как регулирование давленияпрокатки и межвалкового зазора неявляется предметом изобретения, этачасть схемы на фиг,2 изображена в Я простейшем варианте, В принципе,этоможет быть любая гидросистема нажимного устройства.Перед прокаткой при помощи сигнала ОЭ задающего устройства задается предварительное усилие распора валков, Сигнал О через блок 5суммирования и усилитель б подается на поляризованное реле 7, управляющее электрогидроклапаном.По сигналу от поляризованного реле 7 золотник электрогидроклапана8 из положения а переходит в положение б , Жидкость от насоса начикает поступать в гидроцилиндры 1.Кактолько давление жидкости в гидроцилиндрах 1 станет равным заданному,сигнал на выходе блока суммированиястанет равным нулю, т,е.О =О -О, =О,49 где О - сигнал пропорциональныйдавлению жидкости в гидросистемераспора валков.Сигнал О поступает от датчика 9давления через преобразующее устройство 10 на вход блока 5 суммирования.При этом золотник электрогидроклапана занимает исходное положение О.Если при прокатке рабочие валкиначинают проскальзывать относительно опорных, то на вход блока 5 суммирования поступают сигналы Ои О(или только О или О 2, если проскальзывание происходит только в одной изпар валков). Эти сигналы О 4 и Оскладываются с задающим сигналом О.В результате на выходе блока 5 суммирования появляется напряжениео = (о, о,. о, - о )а,Это приводит к увеличению давле 4 О ния в гидросистеме распора валков.Как только давление на валки окажется достаточным для устранения взаимного их проскальзывания, сигналына выходе. элементов 3 и 5 суммирод вания станут равными нулю, а навыходе интегрирующих усилителей 4 и 6 остаются на достигнутом уровне, Это необходимо для того, чтобы удерживать усилие раствора валков на том уровне, при котором пробуксовка отсутствует.Если в дальнейшем опять поянится пробуксовка валков о ,асительно друг друга, сигналы О и О будут увеличиваться уже от достигйутого уровня.Чтобы скомпенсировать влияние распора валков на межвалковый зазор (на давление прокатки),н устройстве имеется обратная связь по давлению в гидроцилиндрах распара. Для этого сигнал от датчика 9 давления через преобразователь 10 подается на вход блока 23 сравнения, где складывается с задающим напряжением О( При этом давление в гидроцилиндрах ГНУ 17 изменяется пропорционально изменению давления в гидрацилиндрах 1 распара подушек рабочих валков. Поэтому раствор валков (давление прокатки) не меняется при изменении усилия распора валков.Чтобы давление жидкости в гидро- цилиндрах не превысило допустимых величин, установлены предохранительные клапаны 11 и 24.Изобретение целесообразно испольэонать на многовалконых станах холодной прокатки полосы, в особенности при реализации на этих станах способа прокатки-волочения.Использование изобретения позволяет понысить стабильность (устойчивость) процесса прокатки, обеспечить равенство окружных скоростей валков, повысить срок службы валков за счет уменьшения поверхностных деФектов валков (наварон, лысок, лампасов), реализовать на станах с принодными опорными валками процесс прокатки-волочения, что в свою очередь гарантирует улучшение качества прокатываемого металла, унеличение разоной вытяжки полосы на 20-40, а следовательно, и производительности станов, получение широких и более тонких полос.Формула изобретения1. Устройство автоматического устранения проскальзывания рабочих валков относительно опорных на станах с приводными опорными валками, содержаШее нажимнае устройство,гидравлическую систему для дополнительного прижатия рабочих валков к опорным валкам, включающую гидроцилиндры датчики давления, трехпозиционный электрогидроклапан, предохранительные клапаны, двигатели с насосами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью стабилизации процесса прокатки и увеличения производительности, устройство для каждой пары рабочего и опорного валков дополнительно содержит датчики линейной скорости вращения валков, установленныена рабочих и опорных валках, блокисравнения, интегрирующий усилитель,блоки суммирования, усилитель,поляризованные реле, преобразонатель давления в пропорциональную величинуэлектрического напряжения, причем выО ходы датчиков линейной скорости вращения валков подсоединены к блокусравнения, выход этого блока черезинтегрирующий усилитель соединенс первым входом блока суммирования,15 второй вход которого соединен с эадаюшим устройством, а третий вхоцс выходом преобразователя давлениян пропорциональную величину электрического напряжения, вход которого уо соединен с датчиком давления, выходблока суммирования через усилительсоединен с поляризованным реле, выхсды паляризованнога реле соединены сисполнительными механизмами трехпозицноннага злектрогидроклапана,через который насос связан с гидроцилиндрами, датчикам давления и предоранктельным клапаном.2. Устройство по п.1, а т л ич а ю ш е е с я тем, чта, с цельюподдержания постоянного уровня давления металла на валки н очаге деФормацки, нажимной механизм рабочей клети выполнен гидравлическим и содержит блок суммирования, усилитель,поляризованное реле, задаю;:;ее устройство, преобразователь, датчик давления, трехпозиционный электр:гндроклапан и предохраните.яьный клапан,к:ме этого, устройство для устранения 40 праскаль ывания содержит две парыдатчиков линейной скорости нргшениявалков, два блока сраннеьия днаинтегрируицих усилителя, второй бласуиронани , н,аройрае поляризованное реле второй датчик давления, второй преобразаэателвторое задающее устройства, торойтрехпазиционный злектрагндроклапан,второй датчик давления и второй предохранительный клапан, при этом блосуммирования гидравлического нажимного устройства соедичен пернымвходом с преобразователем гидравлического нажимного устройства, вторывходом с эадатчиком гидравлическогонажимного устройства и третьим входом - с выходом второго преобразона.теля, а выход блока суммирования гиравлического нажимного устройствачерез усилитель гидравлического на жимнога устройства соединен споляризованным реле, выходы которого со(динены с исполнительными механизмамтрехпозицианного электрогидроклапанчерез который гидравлическое нажим ное устройство, его предохранительвлапан и датчик давления связаны с.асосом, датчики линейных скоростейалков соединены попарно с входами;оответствующих блоков сравнения,вы:оды которых через интегрирующие усиители соединены с первым и вторымходами второго блока суммирования,ретий вход его соединен с вторымадающим устройством, а четвертыйход - с выходом второго преобразоателя, вход которого соединен сторым датчиком давления, выход втоого блока суммирования через второй усилитель соединен с вторым поляризованным реле, выходы которого соединены с исполнительными механизмамивторого трехпозиционного электрогидроклапана, через который гидросистема распора подушек, второй предохранительный клапан и второй датчик давления соединены с насосом. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Патент Японии Р 50-27454,кл. 12 С 211.4, 1973.774641 Составитель Ю. РыбьевТехред А.Ц 1 епанская Корректс Редактор Д. Павл риценко каз 759 Тираж 986 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 3035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4