Прокатная клеть (ее варианты)

(51) В 21 В 13/14 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕТЕЛЬСТ АВТОРСНОМУ ими расанине,я стас мны- .9 СССР74 кс- авно- своего СО КЛЕТЬ (ЕЕ ВАРИАНТЫ),ая клеть, содержащаяложенными в них нажим(54) ПРОКАТНАЯ(57) 1. Прокастанины с рас ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Королев А,А. Механическоеоборудование прокатных цехов чернойи цветной металлургии. М., "Металлургия", 1976, с. 466.2. Авторское свидетельство СССР8 544478, кл. В 21 В 1/22, 1974.3. Авторское свидетельство СССРН 599867, кл. В 21 В 37/00, 19754. Авторское свидетельство СССРй 509313, кл, В 21 В 37/04, 1974.5 Королев А.А. Механическое оборудование прокатных цехов черной ицветной металлургии. М., "Металлур-гия", 1976, с 467-469.6, Авторское свидетельствоМ 599865, кл, В 21 В 13/14, 197. Патент СНА 1 3426567,кл. 72-240, 1968. ными механизмами, нижний валок с подушками, опертыми каждая на элементы своей станины, а также верхний валок с подушками, выполненными в виде Г-образных рычагов, опертых сво свободными концами на элементы, положенные в противоположной Ст о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью упрощения конструкции и эксплуатации клети при обеспечении равнотолщинности полосы по ее ширине, свободные концы рычагов подушек верх него валка оперты каждый на нажимной винт противоположной станины.2. Прокатная клеть, содержаща нины с расположенными в них нажи ми механизмами, верхний валок с подушками, опертымм каждая на свой нажимной винт, а также нижний валок с подушками,выполненными в виде Г-образных рычагов, опертых своими свободными концами на элементы, располо женные в противоположной станине, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью упрощения конструкции и э плуатации клети при обеспечении р толщинности полосы по ее ширине, бодные концы рычагов подушек нижн валка оперты каждый на поперечину про тивоположной станины.1Изобретение относится к прокатке иможет быть использовано для полученияметаллических листов и полос.Большую часть листов и полос в настоящее время получают в результатепрокатки в рабочих клетях дуо иликварто, имеющих цилиндрические валки.При этом на рабочие валки действует. усилие, достигающее десятков килоньютонов, что приводит к прогибу валков, вследствие чего нарушается прямоугольная форма межвалкового зазораи получаемая полоса имеет поперечнуюраэнотолщинност ь, причиной которой может быть также неравномерный нагоев илии з нос рабочей поверхности валков по ихдлине. Все это негативно сказывается накачестве получаемых полос, процентевыхода годного металла и производительности стана,Известны конструкции клетей, в которых с целью уменьшения поперечнойразнотолщинности полосы, рабочйе валки при шлифовке делают выпуклыми0,05-0,5 мм в зависимости от толщиныи ширины полосы) с таким расчетом,чтобы эта выпуклость была равна ожидаемому прогибу валка при прокатке.Обычно для каждой рабочей клетиимеется 3-ч комплекта рабочих валковс различными выпуклостями для прокатки полос разного сортамента. Такиеклети характеризуются простотой, однако в этом случае необходим большойпарк запасных валков, в то время какпоперечная разнотолщинность получаемых полос продолжает. оставаться высокой, так как усилие деформации, аследовательно, и прогиб валков могутизменяться в широких пределах, тогдакак выпуклость валков -: величина постоянная, что исключает возможностьполучения полос с идеально прямоугольным сечением.Известны такие конструкции клетей,в которых станочная профилировка валков корректируется в процессе прокатки путем регулирования подачи схлаждающей эмульсии по длине бочки валков 11 .Однако такой способ теплового ре"гулирования выпуклости валков обладает значительной инерционностьювследствие небольшой скорости теплопередачи и при высоких скоростях является недостаточно эффективным.Известны также конструкции клетей,содержащие станину, комплект валкови механизм их поворота в горизонталь 057132 2 ной плоскости, в которых прогиб рабочих валков компенсируется регулируемым разворотом их осей в горизонтальной плоскости на один и тот же угол от плоскости осей опорных валков 12,Известны рабочие клети, в которых рабочие валки имеют устройство для регулировки поперечной разнотолщин 5 ности полос, выполненное в виде центральной полости между телом валка и бандажом, куда при помощи насосов подают жидкость под большим давлением, что приводит к регулируемой выпуклости центральной части валка 3 .Конструкции Клетей вследствие значительной сложности в изготовлении и эксплуатации, а также ввиду большой инерционности механизмов регулировки формы межвалкового зазора не получили О 5 2 О большого распространения.На некоторых станах, имеющих клетикварто, рабочие валки предварительносмещают параллельно на разные расстоя.ния от плоскости осей опорных валков, 25 а величину их прогиба регулируют,изменяя соотношение переднего и зад"него натяжений Я .Однако инерционность регулировки, поперечного профиля полосы довольновелика, а конструкция клетей и системы автоматики значительно усложняется.Известны рабочие клети, имеющиестанину, механизм гидромеханического .регулирования прогиба валков по усилию деформации, комплект рабочих иопорных валков, а также нажимной механизм, При этом противоизгиб можетосуществляться как рабочих, так рабочих и опорных, а также только опорныхвалков, для чего в последнем случаев состав клети вводятся опорные ролики. Усилие гидроцилиндров противоизгиба, расположенных в расточных подушках или непосредственно в стане,прикладывается к подушкам валков так,чтобы их прогиб был направлен в сторо-,ну, противоположную прогибу валковот усилия прокатки, и компенсировалего 5, При этом величина усилияпротивоизгиба может быть связанаэлектрической или гидравлическойсвязью с усилием деформации, что повышает быстродействие механизма противоизгиба и автоматизирует регулировку 55 профиля межвалкового зазора 1 б. 8случае, если величина противоизгибатолько одного валка компенсирует прогиб от усилия прокатки обоих валков,3 10571 рабочая клеть может иметь механизм противоизгиба только одного, например верхнего валка.Рабочие клети с гидромеханическим противоизгибом валков характеризуются быстродействием в регулировке профиля межвалкового зазора и довольно хорошим качеством получаемых полос, однако при этом конструкция клетей значительно усложняется, так как появляется 10 необходимость в размещении гидроцилиндров (до 16 шт), потребность в станции и маслопроводе высокого давления (до 320 атм). Кроме того, такая конструкция возможна только для клетей кварто, а подшипники валков, кроме усилия деформации, воспринимают еще и дополнительное усилие противоизгиба валков, Все это увеличивает габариты подушек и усложняет эксп луатацию рабочей клети, в частности перевалку валков. Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является рабочая.клеть, сЬдержащая станины, нажимной механизм, валки с подушками и механизм противоизгиба валковВ клети прокатного стана подушки по крайней мере одного валка выполне 30 ны в виде Г-образных рычагов и каждая из этих подушек опирается на одноименный нажимной винт, расположенный в той же станине, что и подушка, т,е. левая подушка опирается в левый нажим.ной винт (или в опору левой станины), З 5 а правая подушка - в правый нажимной винт (или в опору правой станины). Своими свободными концами Г-образные рычаги подушки упираются в штоки гидроцилиндров,. расположенные в противоположной подушке того же валка. Противоиэгиб валка в известной конструкции клети достигается за счет дополнительных усилий, развиваемых гидро- цилиндрами, необходимость размещения 45 которых усложняет конструкцию рабочей клети, требуя применения маслостанций и трубопроводов высокого давления, и увеличивает эксплуатационные расходы. Кроме того, величина противоизгиба 50 в известной конструкции рабочей клети определяется только усилием гидроцилиндра и не зависит от усилий про- катки, что требует применения специальной следящей системы для управле1ния усилиями гидроцилиндров и контро" ля величины противоиэгиба. Все это значительно усложняет конструкцию 32 4клети м системы управления работоймеханизма противоизгиба,Цель изобретения " упрощение конструкции и эксплуатации клети приобеспечении равнотолщинности полосыпо ее ширине.Поставленная цель достигается тем,что в прокатной клети, содержащейстанины с расположенными в них иажимными механизмами, нижний валок с подушками, опертыми каждая на элементысвоей станины, а также верхний валокподушками, выполненными в видеГ-образных рычагов, опертых своимисвободными концами на элементы, расположенные в противоположней станинесвободные концы рычагов подушек верхнего валка оперты каждый на нажимной.клети, содержащей станины с нажимнымимеханизмами, верхнийвалок с подушками, опертыми каждая на свой нажимнойвинт, а также нижний валок с подушками,выполненными в виде Г-образныхрычагов, свободные концы этих рычаговоперты каждый на поперечину противоположной станины.Благодаря такому конструктивномуисполнению в каждом из вариантов опорный валок в клети кварто или рабочийв клети дуо представляет собой саморегулируемую раму, усилие прокатки вкоторой передается через правую подушку валка на левую станину, а черезлевую - на правую станину. На фиг. 1 представлена клеть дуо с Г-обраэными подушками верхнего валка, вертикальный разрез; на фиг. 2- валок с Г-образными подушками, разрез; на фиг. 3 - то же, вид сбоку; на фиг. 4 - то же, вид сверху; на фиг. 5 - расчетная схема валковой системы предлагаемой прокатной клети (вверху расположен валок, имеющий механизм противоизгиба, а внизу - валок, не имеющий механизма); на фиг.б эпюра изгибающих моментов, действующих на оба валка; на фиг. 7 - схема валковой системы с учетом упругих иэ" гибов рабочих валков.Клеть имеет станины 1, в которых размещен нажимной механизм 2, нижний валок 3 с подушками и верхний валок 4. Подушки верхнего валка выполнены в виде Г-образных рычагов, которые своими свободными концами упираются соответственно: рычаг левой подушки 5 1057132в правый нажимной винт, рычаг правойподушки 6 - в левь 1 й нажимной винт,Другой валок этой клети имеет обычнуюконструкцию,Для второго варианта рабочей клети подушки нижнего валка выполняютсяаналогичным образом в виде Г-образныхрычагов, которые своими свободнымиконцами упираютсяфлевая подушка напоперечину правой станины, а правая 10подушка - на поперечину левой станины.На фиг. 5 показана расчетная схемавалков рабочей клети предлагаемойконструкции, при этом нижний валокобычной конструкции представляет собой балку на двух опорах, а верхнийвалок - раму, благодаря которой усилие прокатки от правой подушки передается на левую станину, а от левойподушки - на правую, 20 На оба валка действует распределен"ная нагрузка с 1 от действия металла 7.При этом полное усилие Р = Ь с 1 (где- ширина полосы), а реакции в опо"рах валков В = 0,5 Р вследствие симметрии относительно оси прокатки. Очевидно, что рабочий валок с Г-образными подушками, опирающимися толькона элемент противоположной станины,представляет собой незамкнутую раму,эпюра изгибающих моментов (фиг. 6)откладывается внутрь контура рамы,а относительно оси самого валкавверх, т,е. выше оси Х. Величинамомента И35М = (а-с,5 Ь) у. (1)где а - расстояние между опорамиГ-образных подушек;40с - расстояние между краем полосыи центром подшипникового узла;Ь - ширина полосы.Изгибающий момент второго валка,представляющего собой балку на двух45опорах, также откладывается вверх,а величина егоР Ь пЬМ -- (- с)2 2 2(2)На фиг. 6 пунктиром показан изгибающий момент для первого валка, еслибы он не имел Г-образных подушек,опирающихся только на элементы противоположной станины,Из анализа эпюр изгибающих моментов 5дпя обоих валков прокатной клети предлагаемой конструкция видно,что центрытяжести эпюр валков расположены по одну сторону от их нейтральных линий(осей Х 1 и Х ), а следовательно, вектор разности вертикальных упругихперемещений обоих валков в сеченияхпосредине и у краев полосы направленв одну сторону - вниз (фиг. 7).Перемещения валка с механизмомпротивоизгиба рассматриваются относительно точек Е и К, т.е, относительноего крепления в подушках, в то времякак вектор перемещения самих этих точек направлен в сторону действия усилия прокатки, с учетом чего и векторрезультирующих перемещений остальныхточек данного валка направлен в ту жесторону. Однако в процессе прокаткиперемещение точек Е и К легко компенсируется соответствующим перемещениемнажимнцх винтов, т,е. УЕ = У = 0,а перемещения и вектор разности упругих перемещений валка посредине иу краев полосы направлен вниз, т.е.навстречу действию вектора усилия прокатки,При этом, если величины разностиперемещений посредине и у края полосыдля обоих валков равны, что легкообеспечить путем подбора моментовинерции 1 и 3 (например, путем вы"сверливания внутреннего отверстия водном из валков либо за счет применения валков разного диаметра) илипутем подбора расстояния между опорами Г-образных подушек, и с учетомтого, что для обоих валков выпуклостьнаправлена в одну сторону, величинамежвалкового зазора у края полосы ипосредине ее одинаковая, т,е. изгибвалков полностью компенсируется. Например, при ширине полосы равной 1 ми расстоянии С равном 0,3 м разностьперемещения посредине и у края полосы0,038нижнего валка,2Если для валка с механизмом противоизгиба принять величину расстояниямежду опорами Г-образных подушек а =1,215 м, то0,038Ь УЕД(Знак "-" для значений разности пе- ,ремещений 6 У и 6 У указывает на то,что векторы разности упругих перемещений обоих валков направлены в однусторону - вниз от первоначальной осивалка. Следовательно, в этом случаеполная компенсация изгибов валков может быть достигнута и при одинаковыхпоперечных сечениях валков. С цельюупрощения математических выкладок при выводе сделаны незначительные упрощения: не учитывается наличие перехода от бочки валка к его, шейке и упругого, сплющивания, но, как .показано прове-. денное детальное теоретическое иеследование, они несколько изменяют(до 5 ) количественную картину.В предлагаемой рабочей клети прокатного стана рабочив образующие вал О ков, определяющие форму полосы, эквидистантны друг другу, т,е. изгиб одного иэ валков полностью компенсирует изгиб второго валка, что позволяет получить полосу, не имеющую 15 поперечной разнотолщинности. При обеспечении равенства разностей упругих перемещений обоих валков этот результат не зависит от значений усилия прокатки Р, т.е, рабочая клеть ком пенсирует прогиб валков автоматически, без вмешательства оператора. При изменении усилия прокатки вследствие какого-либо отклонения условий процесса изменяется прогиб одного из 25 валков, но в то же время изменяется на такую же величину прогиб и второго валка, а так как эти прогибы направлены в одну сторону, то постоянство величины межвалкового зазора по шири- З 0 не полосы сохраняется, В известной клети компенсация прогибов производится внешним воздействием, а для того, чтобы подать давление в гидроцилиндр, нужно выбрать момент подачи и35 количество, что сказывается на качестве полосы, Снижение жесткости валковой системы по отношению к продольной раэнотолщинности получаемых полос, так как податливость консолей 4., на изгиб заметно выше податливости бочки валка, с которой она суммируется, существенно только для рабочих клетей, прокатных станов, работающих по межвалковому зазору. Поскольку большое количество прокатных станов работает по постоянному давлению (например, дрессировочные станы), т.е.с нулевой жесткостью, следовательно снижение жесткости не имеет значения. Аналогичное явление наблюдается в из 50 вестном процессе"прокатка-волочение", где толщина полосы определяется не жесткостью клети и не межвалковым зазором, а соотношением окружных скоростей рабочих валков. Кроме того, предложенная конструкция рабочей клети применяется в тянущих роликах, которые не производят пластической деформации и не определяют продольную разнотолщинность полосы. Изгиб роликов в этом случае приводит к локализации усилия прижатия у краев полосы, пластической деформации кромок и нарушению Формы транспортируемой полосы, Во всех случаях применение клети предложенной конструкции отрицательно не влияет на продольную разнотолщинность полосы, а за счет полной компенсации изгиба валков полностью исключается поперечная разнотолщинность.При необходимости, конструкция клети может применяться и с дополнительными известными способами регулировки профиля межвалкового зазора: тепловым или станочным, а также для станов дуо и кварто, где Г-образные подушки имеют один из опорных валков, а соответствующий рабочий валок противоизгибается, копируя под действием усилия прокатки профиль опорного валка.В рабочей клети данной конструкции подшипники валков не воспринимают дополнительного усилия противо- изгиба, а условия перевалки не затруднены.Предлагаемая клеть работает следующим образом.Перед прокаткой при отсутствии полосы в валках с помощью нажимного механизма, который размещен в станине 1, выставляют необходимый межвалковый зазор, равный номинальной толщине получаемых полос минус ожидаемое перемещение подушек валка с механизмом противоизгиба под действием усилия прокатки.Затем подают полосу 7 в нижний 3 и верхний 4 валки, которые после захвата осуществляют деформацию полосы. При этом на рабочие валки дейст" вует усилие прокатки, в результате чего нижний валок 3 прогибается в сторону действия усилия прокатки, в то время как верхний валок 4, имеющий подушки с Г-образными выступамиР прогибается в сторону, противоположную действию усилия прокатки, При этом величина противаизгиба верхнего валка 4 компенсирует величину прогиба валка 3, в результате чего поперечный профиль полосы не нарушается, В случае изменения условий прокатки (ширины или толщины полосы, температуры и т,д,) изменяется и величина усилия деформации, а вместе сним и величина прогиба каждого извалков, но их сумма с учетом знака,а значит и поперечный профиль полосы,остаются постоянными. Позволяя получать полосу с минимальной поперечной разнотолщинностью, конструкция клети не требует применения сложных систем гидроцилиндров, насосных станций и маслопроводов высокого давления, которые необходимы в клетях с гидромеханическим противоизгибом, Это позволит, например, для стана с длиной бочки валка 3000 мм сократить на 30-50 т объем57132 10маслооборудования, получив экономический эффект в размере 80-130 тыс.руб.Кроме того, облегченные условия перевалки валков предлагаемой клети позволяют сократить на 5-10 время простоев стана, а долговечность подшипников валков за счет исключения дополнительного усилия противоизгибаповышается на 10-204. Упрощенная кон О струкция подушек валков, не имеющихрасточек под гидроцилиндры и подводмасла, повышает их ремонтопригодность и условия обслуживания. Все этоприводит к сокращению эксплуатационных расходов по стану на 10-14.ВНИИПИ Заказ 9438/11Тираж 816 Подписноет тФилиал ППП "Патент",г.Ужгород,ул.Лроектная,