Устройство для автоматического регулирования толщины полосы

ОП ИСАНИ И ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСфциапие тически кРеепубпии и 865462(23)Приоритет В 21 В 37/02 фвудвраюай квивтт СССР ав аеаа взевретенкй и вн 1 йкВДата опубликования описания 26 .09 .8 1(71) Заявитель 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОЛЩИНЫ ПОЛОСЫ Изобретение относится к прокатно- му производству и может быть использовано при автоматизации прокатных станов.Известно устройство регулирования положения валка во время прокатки, содержащее рабочие валки, опирающиеся иа подвижные и неподвижные гидравлические подушки, регуляторы давле" ния рабочей жидкости в гидравлических подушках, у которых ненодвижиые10 гидравлические подушки выполнены в виде датчиков положения валка и связаны гидравлически с регуляторами , давления рабочей жидкости в подвижных гидравлических подушках 11.33Недостаток данного устройства заключается в том, что в устройстве достигается стабилизация положения валков в горизонтальной и вертикальной плоскостях, но, поскольку рабо 20 чие валки передают усилие на клеть, и клеть имеет конечную жесткость,то она под действием усилия прокатки растягивается, В результате этого, ,расстояние между валками меняется согласно изменению усилия прокатки. Изменение расстояния между валками влечет за собой изменение толщины прокатываемой полосы. Это происходит потому, что расстояние между валками не измеряется и сигнал об изменении этого расстояния не учитывается при регулировании положения валков,Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для регулирования зазора между валками в прокатном стане, содержащее подушки, цилиндрические подшипники рабочих валков, установленные в подушках, рабочие валки, установленные в подшипниках рабочих валков, карманы гидростатических опор конических шеек рабочих валков, выполненные на внутренней поверхности подшипников рабочих валков и регуляторы давления рабочей жидкости 21,Однако цилиндрические подшипникив которых установлены шейки рабочихвалков, не фиксируют рабочие валкиив осевом направлении, Рабочие валкиимеют возможность аксиального перемещения, что влияет на точность прокатки.Два боковых паза, расположенныедиаметрально противоположнои подключенные к одному источнику постоянного. давления не могут. удержатьвалок в заданном положении в горизонтальной плоскости. При приложении любого горизонтального усилия(слева или справа) зазор междушейкой валка.и пазом со стороны приложения усилия увеличивается, и рабочая жидкость более свободно проходит в этот зазор,С противоположной;стороны зазор между шейкой валка нпазом уменьшается, и условие проходарабочей жидкости ухудшается. Поскольку эти пазы нагружены давлением рабочей жидкости от одногоисточника,то при изменении зазоров не возникаетреакции на приложенное горизонтальноеусилие и шейка валка перемещается всторону действия силы беспрепятственно. Горизонтальное перемещение вапка, 1 параллельно самому себе или с церекосом вызывает изменение зазора рабочих валков, что, в свою очередь,отрицательно сказывается на точностьпроката,Установка измерителя толщины полосы на некотором расстоянии от очага .деформации прокатываемого металлапредполагает транспортное запаздывание управляющего воздействия, чтотакже сказывается на точности проката,Удаление отработанной в гидростатических опорах рабочей жидкости,происходит через полость подшипниковрабочих валков, подключенную к источнику постоянного давления. При этомдля удаления отработанной рабочейжидкости необходимо преодолеть постоянное давление рабочей жидкости вполости подшипника и сопротивлениепредохранительного клапана источникапостоянного давления. На преодоление силсопротивления тратится дополнительнаямощность, уменьшается быстродействие и,как следствие этого, уменьшается точность проката.Подключение полости подшипника кисточнику постоянного давления привращении шейки валка в подшипникевызывает эффект гидродинамического,- шипников нижнего рабочего валка,третьи измерителй зазора расположенымежду подушками рабочих валков, входыблока управления соединены с выходами 40измерителей зазора, а выходы - с,соответствующими входами регуляторовдавления рабочей жидкости, выходыкоторых соединены со входами соответствующих карманов гидростатических опор конических шеек рабочихвалков, дренажные канавки выполненына поверхностях подшипников рабочихвалков между соседними карманами, авыходы дренажных канавок соединены 50 55 5 О 15 20 25 30 35 подшипника, что сильно сказываетсяна качестве регулирования с помощьюгидростатическнх опор и влечет эа собой ухудшение точности проката.Расположение карманов, соединенных с регулятором давления рабочейжидкости по одну сторону оси подшипника требует более высокого давлениярабочей жидкости и снижает быстродействие устройства, что сказываетсяна точности проката.Цель изобретения - повьппение точности прокатываемой полосы,Поставленная цель достигается тем,что в устройство, содержащее:подушки, подшипники рабочих валков, установленные в подушках, рабочие валки,установленные в подшипниках рабочих.валков, карманы гидростатических опорконических шеек рабочих валков, выполненные на внутренней поверхности подшипников рабочих валков и регуляторыдавления рабочей жидкости, дополнительно содержит. первые, вторые итретьи измерители зазора, блокуправления, дренажные канавки, соединенные со сливной магистралью, н разделительные клапана, причем первые измерители зазора расположены между коническими поверхностями шеек верхнегорабочего валка и нижними частями поверхностей прдшипников верхнего рабочего валка, вторые измерители зазорарасположены между коническими поверхностями шеек нижнего рабочего валкаи верхними частями поверхностей поп; со сливной магистралью, входы разделительных клапанов соединены с соответствующими выходами регуляторов давления рабочей жидкости. Кроме того, в устройстве с каждой стороны горизонтальной оси каждого подшипника рабочего валка выполнено два. кармана и выходы диаметрально противоположных карманов соединены с дву15 20 мя выходами регулятора давления рабочей жидкости, а также входы карманов, расположенных симметрично линии прокатки и соединенных между собой.На фиг, 1 представлены подушки рабочих валков в сборе с подшипниками и рабочими валками и схема управления положением валков, разрез наФ фиг. 2 - схема подключения, устройства к рабочей и приводной стороне клеУстройство содержит рабочие валки 1 и 2, подушки 3 и 4 рабочих валков, шейки 5 и 6 рабочих валков (шейки рабочих валков выполнены коническими) . В подушках 3 и 4 рабочих валков 1 и 2 изготовлены конические отверстия, выполняющие .роль подшипников. Подшипники могут быть и сменными. На внутренней поверхности под-. шипников (отверстий) выполнены карманы А,Б,В,Г,Д,Е,Ж,З,И и К.Карманы А,Б,В и Г верхней подушки 3 подключены к реверсивным регуляторам 7 и 8 давления рабочей жидкости. Карманы Д верхней подушки 3 подсоединены к сливной магистрали 9. Карманы Е,ЖЗ и И нижней подушки 4 подключены также к реверсивным регуляторами 8 давления рабочей жидкости. Карманы К нижней подушки 4 подключены к сливной магистрали 9.В нижней части подшипника верхней подушки 3 установлен измеритель 10 зазора, в качестве измерителя зазора могут быть применены любые датчики: сопло-заслонка, индуктивный, емкостный и.т.п.В верхней части подшипника нижней подушки 4 установлен измеритель 11 зазора. В зазоре между верхней 3 и нижней 4 подушками установлен измеритель 12 зазора.Выходы измерителей 10-12 подключены ко входам блока 13 управления. Выходы блока 13 управления подключены к первым входам регуляторов 7 и 8 давлений. Вторые и третьи входы регуляторов 7 и 8 давлений подключены соответственно к источнику 14 давления и сливной магистрали 9. Выходы регуляторов 7 и 8 через разделительный клапан соединяются с выходами соответствуюшйх реверсивных регуляторов приводной .стороны клети. При необходимости разделительный клапан может соединить соответствующие карманы гидростатических опор приводной и рабочей стороны клети между собой. 6Между рабочими валками 1 и 2 находится прокатываемая полоса.Устройство работает следующим образом.,До начала прокатки по сигналам измерителей 10-12 устанавливается заданное положение рабочих валков 1 и 2. Для этого в карманы АБВ и Г верхней подушки 3 и в карманы Е,Ж,З и И нижней подушки 4 от источника 14 давления рабочей жидкости через реверсивные регуляторы 7 и 8 подается рабочая.жидкость с необходимым давлением.Каждый из перечисленных карманов образует с поверхностями шеек 5 и 6 рабочих валков 1 и 2 индивидуальнуюгидростатическую опору. Совместнаяработа всех гидростатических опорудерживает. рабочие валки 1 и 2 в заданном положении. При входе прокатываемой полосы взазор между рабочими валками 1 и 2равновесие сил, действующих на шейки5 и 6 рабочих валков 1 и 2, нарушается. Усилие прокатки увеличивает зазор между рабочими .валками 1 и 2 исигнал о приращении зазоров поступаетна входы блока 13 управления, на выходах которого появятся соответствующие сигналы. Эти сигналы поступятиа входы реверсивных регуляторов 7и 8 давлений, которые установят насвоих выходах новые значения давленийрабочей жидкости. В карманах А,В,Ж иИ давление увеличится, а в карманахБ,Г,Е и 3 - уменьшится. Изменениедавления происходит до тех пор, покана входах блока 13 управления сигналывыданные измерителями 10-12, не будутравны заданным. При любом возмущении,действующем на шейки 5 и 6 валкови 2, достигнутое равновесие нарушается и процесс установки валков повторяется.Все зто касается как вертикальных, 45 так и горизонтальных сил, действующих на валки. Расположение карманов(фиг.1) позволяет устанавливать валки в любом заданном положении.Преимущество гидростатическйх опор 50 состоит в том, что в них нет той зоны нечувствительности, какая наблюдается в гидроцилинлрах. Нодля того, чтобы в процессе работыгидростатическая опора не преврати лась в гидродинамическую, необходимо на ее границах обеспечить сливрабочей жидкости. В пространствемежду гидроопорами не должно нахо7 86диться рабочей жидкости. Для удаления отработанной рабочей жидкостииз полости подшипника предусмотреныдренажные канавки Д и К, разделяющие соседние гидростатические опоры..Дренажные канавки соединяются сосливной магистралью 9, в которойизбыточное давление недопустимо(вплоть до установки откачнвающегонасоса) . Уменьшение зазора междуваликами можно достичь следующимобразом:а) одновременно повысить давлениев карманах А,В,Ж,И,б) одновременно понизить давление в карманах Б,Г,ЕЗв) одновременно повысить давлениев карманах А,Б,Ж,И и понизитьдавление в карманах Б,Г,ЕЗ,т.е. комбинацией первых двухпунктов.В этом случае скорость перемещенияповысится, а время уменьшится.Увеличение зазора можно произво".дить таким же образом, но с реверсомдавления в карманах. Для перемещениявалков влево можно одновременно повы-сить давление в карманах В,Б,З и Ж;одновременно повысить давление в карманах В,Б,З и Ж и понизить в карманах А,Г,Е и И,Перемещение валка вправо достигается таким же образом, но с реверсом давлений в карманах. Варьируя та .1ким образом изменением давления вкарманах подшипников подушек 3 и 4рабочих валков 1 и 2, можно заста,бйлизировать зазор между валками 1и 2.Предложенное устройство позволяетснизить в два раза давление источника рабочей жидкости за счет того,что диаметрально противоположныегидростатические опоры работают прирегулировании на приращении давленияс разными знаками, Если, например,необходимо опустить верхний валок,то верхняя гидроопора должна получитьприращение давления (+ А Р) анижняя - ( - А ). Такое приращение.давлений вызывает усилия, действующие на шейку валка в одном направлении. Таким образом, регулируя давление от средней величины, можем получить в результате приЬ: вв усиРпсьлие, равное произведению площадигидроопоры на полное давление,т.е.р, ,У),) Р)1 5462где Е- результирующая сила, деиствующая на шейку валкаГ - площадь гидростатическойопоры;Б Р д- максимальное давление навходе реверсивного регулятора;- коэффициент пропорциональности.19 Кроме снижения давления такоеподключение карманов уменьшает времяотработки сигилов гидростатическимиопорами, Это, в свою очередь, положительно сказывается на точности проЯ ката,Максимальное приближение измерителей зазоров к зоне деформации., т.еустановка их по вертикальной.оси подшипников, ликвидирует транспортноезапаздывание в отработе сигналовуправления, т,е. позволяет производить силовое воздействие на тот участок полосы, о котором получена информация, что в свою очередь, значительно повышает точность проката.Но это преимущество будет использовано лишь в том случае, если самоисполнительное устройство будет иметьдостаточное быстродействие. Введениедренажных канавок позволяет получитьпо сравнению с известным большеебыстродействие. Дренажные канавки,подключенные к сливной магистрали,",обеспечивают реализацию всех нреимуществ гидростатических опор. Вней любое (даже очень малое) приращение давления превращается в силу,воздействующую на шейку валка. Поэтому, очень важно на выходе отработанной жидкости не иметь подпора, кото 40рый сглаживает незначительные изменения давления в гидростатической опоре. Кроме этого, если в полостиподшипника присутствует рабочая жидкость (вне гидростатической опоры),фЯ,то при вращении шейки валка гидростатическая опора превращается в нерегулируемую гидродинамическую опору.Ери недостаточной скорости удаленияотработанной рабочей жидкости из полости подшипника будет в той илииной мере сказываться эффект гидродинамической опоры. Из сказанногоследует, что при хорошо, организованном удалении отработанной рабочейЯ жидкости вплоть до установки откачивающего насоса), повышается чувствительность устройства и, соответственно, тбчность проката. Введение9 8654 реверсивного регулятора рабочей жидкости позволяет увеличить быстродей- ) ствие устройства.Регуляторы гидростатических опор позволяют при колебаниях внешней нагрузки до 1,5 от номинальной держать зазор практически неизменным. Учитывая чувствительность существующих измерителей зазора, выходная . разнотолщинность полосы может составлять + 5 мкм. Разнотолщинность прокатываемой полосы, например, на стане 810 горячей прокатки, не оборудованном другими устройствами регулирования толщины, составляет 15 +100 мкм. Приближение центра распределения отклонений толщины прокатываемой полосы к нижней границе мину- сового допуска на каждую 0,01 мм соответствует увеличению выпуска продукции в теоретическом весе на 250-, 300 тыс,руб. при производительности стана 1 млн.т, в год. Таким образом, эффект от внедрения данного устроиства в народном хозяистве 25 может составить порядка 4750 тыс. рублей. 30 Формула изобретения 1.Устройство для автоматического регулирования толщины полосы, содержащее подушки, подшипники рабочих валков, установленные в подушках, рабочие валки, установленные в подшипниках рабочих валков, карманы35 гидростатических опор конических шеек рабочих валков, выполненные на ,внутреннеи поверхности подшипников рабочих валков и регуляторы давления40 рабочей жидкости, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности прокатываемой полосы оно дополнительно содержит первые, вторые и третьи измерители зазора, блок управ-. ления, дренажные канавки, соединенные.4 б 2. Осо сливной магистралью, и разделительные клапана, причем первые измерителизазора расположены между коническимиповерхностяищ шеек верхнего рабочеговалка и нижними частями поверхностейподшипников верхнего рабочего валка,вторые измерители зазора расположенымежду коническими поверхностями шеекнижнего рабочего валка и верхнимичастями поверхностей подшипников нижнего рабочего валка, третьй измерители зазоа расположены мезду подушками рабочих валков, входы блока управления соединены с выходами измерителей зазоров, а выходы - с соответствующими входами регуляторов давлениярабочей жидкости, выходы которыхсоединены со входами соответствующихкарманов гидростатических опор конических шеек рабочих валксв, дренажныеканавки выполнены на поверхностяхподшипников рабочих валков между со. седними карманами, а выходы дренажных канавок соединены со сливной магистралью, входы разделительяах кла-,панов соединены с соответствующимивыходами регуляторов давлений рабочейжидкости.2.Устройство по п.1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что с .каждой стороныгоризонтальной оси каждого подшипника рабочего валка, выполнено два кармана и выходы диаметрально,противоположных карманов соединены с двумявыходами регулятора давления рабочейжидкости.)3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л ич а ю".щ е е с я тем, что входыкарма. нов, расположенных симметрично линиипрокатки, соединены между собой.Источники информации,принятые во внимание при зкспертизе1.Авторское свидетельство СССРУ 35 бООЗ, кл, В 21 В 31/02, 1972.2.Патент ФРГ 1) 1652533,кл, В 21 В 37/02, 1974.865462 Составитель В.Аваковаелева Техред С. иигунова Корректор И, Демчнк едакт П но СР 5 лиал ППП Патент Ужгород,ул.Проектная Заказ 7935 16 . Тираж 891 ВНИИПИ Государственного кова по делам изобретений и от 113035, Иосква, Ж, Рауасета СС рытий ая иаб