Способ управления межвалковым давлением в валковом комплекте со сплошным и составным валками и валок для его осуществления

ЮВ 21 2 02 ЕНИ НТУ ковой щели п ешней образую алка за счет омных зона ельно вели зм в жвал я вн и соста я давле длине о гидрост о м чины общего ния в одной нс(сит тичес н р преимуществ ожения межвалк енней полости. дол сто о дав авногтем о ну валка, что, с ия ю повыш межвал средст ного д 1977. ЖВАЛКОВЫМ МПЛЕКТЕ СОуправле гулирую чин абс АЛОК ПЛ сительн ическог она ДЛЯ( межвалко-.,омплекте и камере, ори енин приложен в напрго давл я ОЮЗ СОВЕТСКИХОИАЛИСТИЧЕСКИХСПУБЛИК ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ(С 46) 15. 10. 84. Бюл. У 3872) Карл-Хайнц Арвайлер (71) Эдуард Кюстерс (ФРГ)53) 621.771,237.04(088.8)56) 1. Патент США В 40075л. В 21 В 13/02, опублик54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ МЕДАВЛЕНИЕМ В ВАЛКОВОМ КООШНЫМ И СОСТАВНЫМ ВАЛКАМИЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.57). 1. Способ управлениящ давлением в валковом ко сплошным и составным валключающий регчлирование пр,8011196 эффективности е давление ренижения велиния в автономвеличины обдавления в ентированной ия межвалкого1119601 внутреннюю поверхность бандажа, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности управления межвалковым давлением, плунжеры регуляторов автономного давления выполнены полыми, а полость каждого плунжера снабжена пружиной, при этом каждый регулятор связан с емкостью, находящейся под атмосферным давлением,4. Валок по и. 3, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что в продольной камере, ориентированной в направлении приложения межвалкового давления, выполнено не менее трех регуляторов автономного давления - два по концевым частям, а один в центре камеры. 1Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при производстве полос на листовых станах и каландрах.Наиболее близким к предлагаемому : 5 по технической сущности и достигаемому результату является способ управления межвалковым давлением в валковом комплекте со сплошным и составным валками, включающий регулирование профилем межвалковой щели посредством изменения внешней образующей бочки составного валка за счет изменения давлейия в атомных зояах по длине бочки составного валка относительно величины общего гидростатического давления в одной из продольных камер, преимущественно со стороны приложения/ межвалкового давления, внутренней полости составного валка1 3.20Недостатком данного способа является то, что при управлении межвал ковым давлением по длине валкового комплекта, т. е. профилем межвалково- го зазора, управление осуществляется путем повышения давления в атомных зонах относительно гидростатического давления в продОльной камере составного валка, при этом при изменении; распределения межвалкового давления З 6 а также при изменении общего его уровня приходится изменять давление до требуемого, заданного в соответствии с величиной общего межвалкового давле" ния. Отмеченное регулирование осущест-З 5 2. Способ по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что снижение давления в автономных зонах осуществляют посредством их соединения с емкостью, . находящейся под атмосферным давлением.3. Валок для осуществления способа содержащий несущую ось и насаженный на нее с гарантированным зазором бандаж, во внутренней полости которого выполнены две продольные камеры, связанные с источником рабочей жидкости, а вдоль несущей оси установлены регуляторы автономного давления в виде плунжеров, размещенных в рас-, точках несущей оси и спертых на 2вляется посредством повышения давленияв продольных камерах и в автономных .зонах.,Такое регулирование давления вуказанных местах энергоемко и требуетбольших затрат, кроме того, управление высокими давлениями обладает меньшей точностью, чем регулирование давления с меньшим абсолютным значением,сообщающимся, например, с атмосферным давлением.Известен составной прокатный валок,содержащий несущую ось и насаженныйна нее с гарантированным зазоромбандаж, во внутренней полости которого выполнены две продольные камеры,связанные с источником рабочей жидкости, а вдоль несущей оси установлены регуляторы автономного давления ввиде плунжеров, размещенных в расточках несущей оси и опертых на внутреннюю поверхность бандажа 13.Однако данный валок может бытьприменен только в тех способах прокат"ки, в которых регулирование межвалковым давлением осуществляют за счетповышения уровня давлений от исходного в продольных камерах и автоном-,ных регуляторах.Цель изобретения - повышение эффективности управления,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу управлениямежвалковым давлением в валковом комплекте,со сплошным и составным валками, включающему регулирование профиля межвалковой щели посредствомизменения внешней образующей бочкисоставного валка за счет изменения дав"ления в автономных зонах по его длине относительно величины общего гидро.статического давления в одной из продольных камер, преимущественно со сто.стороны приложения межвалкового давления, внутренней полости составного 10валка, межвалковое давление регулируют посредством снижения величинабсолютного давления в автономныхзонах относительно величины общегогидростатического давления в продольной камере, ориентированной в направлении приложения межвалковогодавления.Снижение давления в автономныхзонах осуществляют посредством их 20соединения с емкостью, находящейсярпод атмосферным давлением.Поставленная цель достигаетсятакже тем, что в валке, содержащемнесущую ось и насаженный на нее с 25гарантированным зазором бандаж,во внутренней полости которого выполнены две продольные камеры, свя-,занные с источником рабочей жидкостиФа вдоль несущей оси установлены .регу- З 0ляторы автрномного давления в видеплунжеров, размещенных в расточкахнесущей оси и опертых на внутреннююповерхность бандажа, плунжеры регуляторов автономного давления выполненыполыми, а полость каждого плунжера35снабжена пружиной, при этом каждый/регулятор связан с емкостью, находящейся под атмосферным давлением.В продольной камере, ориентированчф .40нои в направлении приложения межвалкового давления, выполнено не менеетрех регуляторов автономного давления - два по концевым частям, аодин в центре камеры. о. 45На фиг. 1 изображена валковая пара .для осуществления. предлагаемогоспособа; на фиг, 2 - графическаязависимость автономных зон на межвалковое давление; на фиг. 3 - распреде.ление межвалкового давления по, 50длине бочки валков; на фиг. 4 " разрез А-А на фиг; 1; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг.б - автономная зона управления межвалковым давлением, частичный разрез; нафиг 7 - схема соединения продоль(ной камеры валка с внешней емкостью. Предлагаемый способ основан на создании исходного равномерного межвалкового давления с последующим уменьшением его в автономных зонах по длине бочки валка, так что усилия, действующие в этих зонах, уменьшают по сравнению с су-ществующим до этого равномерным усилием, эа счет чего обеспечивается возможность управления межвалковым давлением.В объеме изобретения заключена возможность поддержания в автономных зонах уровня давлений, превышающих, атмосферное, и/или поддержания в них вакуума.В предпочтительной форме реализа,ции способа предусматривается поддержание давления в автономных зонах, равного атмосферному, когда выделен" ные зоны в продольной камере соединяются с атмосферой или зумпфом.Предлагаемый способ реализуется комплектом валков, из которых верхний 1 валок является сплошным, а нижний 2 выполнен составным и содержит несущую ось -3 с насаженным на нее с гарантированным зазором бандажом 4.Во внутренней полости валка 2: в зазоре между осью 3 и бандажом 4 выполнены две продольные камеры 5 и 6, связанные с источником 7 рабочей жидкости.Вдоль несущей оси 3 проточены расточки 8, в которых размещены регуляторы автономного давления, выполненные в виде полых плунжеров 9 с пружиной 10. Продольная камера 5 с помощью насоса 11 по трубе 12 напол-. няется рабочей жидкостью, усТанавливая гидравлическое давление, которое воздействует равномерно на внутреннюю поверхность бандажа со стороны зазора между валкамй и создает рабочее межвалковое давление, На другой стороне рабочая жидкость опирается на ось 3, которая изгибается под действием этой нагрузки, т.е. воспринимает соответствующие встречные усилия, необходимые для создания межвалкового давления, причем ось не входит в соприкосновение с бандажом.Давление, действующее на внутреннюю поверхность бандажа, в продольной камере 5 принудительно выравнивается по длине. В ходе работы валковой пары при обработке материала в меж валковом зазоре требуется регулиро601 Ь 5 1119вать давление в определенных местахпо длине валка. Для этого с помощьюплунжеров 9 выделены автономные зоны13, которые гидравлически изолированыот продольной камеры 5. Торцовая поверхность плунжеров, примыкающая кбандажу, выполнена с тем же радиусомкривизны и плотно прилегает к нему,а с противоположной стороны плунже"ры размещаются в цилиндрических рос-.точках 14 несущей оси 3.Плунжеры 9 находятся под действиемпружин 10, которые оперты на днищарасточек, при этом плунжеры снабжены уплотнениями 15.15Расточки 14 связаны с источником7 посредством каналов 16, клапанов 17и труб 18, при этом каждый канал имеет вентиль 19, который по выбору может открывать или закрывать канал 16, 20Когда бандаж вращается по стрелке20,он скользит по торцам.плунжеров 9.Продольная камера 5 наполнена рабочей жидкостью, которая образует пленку на внутренней поверхности бандажаНа обращенном в направлении стрелки 20 краю 21 плунжера часть рабочейжидкости снимается, так что в зонах13 происходит накопление жидкости. Если клапаны 17 закрыты, то давление вавтономных зонах 13 поднимается ипрактически соответствует давлению вкамере 5. Когда давление в зонах 13достигает значения камеры 5, влияниезон 13 не сказывается на межвалковомдавлении.При.открытии одного из клапанов 17рабочая жидкость, поступившая в однуиз зон 13, может свободно вытекать висточник 7, и в зонах 13 не происходит никакого повышения давления. Ког 40да одна из зон 13 выделяется из области равномерного давления, заданного рабочей жидкостью в продольнойкамере 5 в этом месте снимается дав 145ление и оказывается соответствующеевлияние на распределение межвалковогодавления,Зоны 13 в продольной камере 5, показанные на фиг. 1, являются преимущественно применяемой формой конст,руктивного исполнения. Кроме того,зоны 13 уменьшенного давления можновыполнить в противолежащей продольнойкамере 6. Эти зоны .могут применятьсявместо или совместно с зонами, расположенными в продольной камере 5.Для того, чтобы обеспечить влияниена межвалковое давление, более гибк",Ъ ми предусмотрены три плунжера 9, которые могут быть управляемыми раздельно и позволяют варьировать в данном месте сбросом давлений.Клапан 17 связывает канал 16 с обратным трубопроводом 18. Противоположный клапан связывает подводку с обратной трубкой 22. Таким образом по выбору давление может быть сброшено в обоих плунжерах или во всех трех. одновременно. Клапаны 17 являются электромагнитными вентилями, которыелегко доступны посредством выемки 23для размещения электрической подводкиВ описанных формах исполнения может происходить только шаговое, ступенчатое воздействие на межвалковоедавление, Зоны 13 или заперты или жесвязаны с источником 7, поэтому илиимеется неизменное давление или жеоно отсутствует. Однако возможен варианг выполнения, позволяющий осуществлять непрерывное варьирование воздействием отдельных зон 13 на межвалковое давление,Обычно рабочая жидкость насосом 11по трубе 12 подается только в продольные камеры 5, обращенные к просвету между валками, Через продольныеуплотнения 24 рабочая жидкость может проникать в продольную камеру 8,откуда обычно возвращается обратно висточник 7.В варианте исполнения на фиг. 1предусмотрена перепускная трубка 25между камерами 5 и 6, которая имеетвентиль 26 дифференциального давления.Следовательно, требуемая доля напорной жидкости камеры 5 постоянно перетекает в продольную камеру 6 и из нее.по трубке через регулирующий вентиль27 давления в источник 7. Продольнаякамера .6 практически не остается бездавления. По ней создается определенное давление, которое на заданную величину установки вентиля ниже чемдавление в продольной камере 5.Межвалковое давление теперь определяется не абсолютным давлением в продольной камере 5, а разностью давлениймежду продольными камерами 5 и 6.Равномерное межвалковое давление может бытьполучено при низком уровне давлений,т.е.при низких давлениях в обеих про-:дольных камерах 5 и 6,а также при высоком уровне давлений, т.е, при высокихдавлениях ю продольных камерах. Приодинаковых, равномерных условиях по601 8 7 1119 длине продольных камер 5 и 6 уровень давлений не.проявляет себя вовне.На фиг. 7 схематически дана схема управления тремя зонами 13, размещенными по окружности в продольной камере 5. В положении ь все три зоны 13 заперты и практически себя не проявляют. В положении Б клапанов 19 обе внешние зоны 13 лишены давления, в то время как средняя зона 13 запер О та. В положении 8 все три зоны 13 лишены давления н в относящейся к ним широкой области уменьшают усилия, прилагаемые к внутренней окружной поверхности полого валка 1.На фиг. 2 представлен график результирующих усилий К, возникающих на участках длины, соответствующих . зонам 13 и действующих на.внутреннюю окружную поверхность бандажа и изме" няющихся в зависимости от величины давления Р в продольной камере 6.Рассмотрим кривую 28, которая соответствует межвалковому давлению около 50 кПа/см, которое установилось бы на валке в случае, если зоны 13 не оказывают никакого воздействия, Теперь все три эоны 13 освобождаются от давления. При Р =О, т,е. при отсутствии давления в продольной камере 6 (фиг. 7), получается положительная величина усилия по кривой 28, т.е, усилия направленного к зазору между валками, вследствие того, что зоны: 13 по своей длине не перекрывают полностью протяженность продольной каме-З 5 ры 5 по окружности, а также и по длине зон 13, вследствие наличия оста. ющихся между ними участков (поз.29), находящихся под давлением продольной камеры 5, которое в этих местах прижимает валок 2 к валку 1.Поскольку давление в продольной кф. мере 5 прижимает составной валок про тив зазоров между валками, повышая межвалковое давление в продольной 45 камере 6 снижает межвалковое давление. Фактически действующее в зазоре междувалками на обрабатываемый мате . риал давление зависит от разности гидравлических давлений в продольных ка- . 5 О мерах 5 и 6. Итак; возможно получить одно и то же межвалковое давление при различных значениях абсолютных давлений в продольных камерах, Например, задается определенное линейное 55 давление при давлении 6 атм в продольной камере 5 .и 3 атм в продольной камере 6. То же давление устанавливает-. ся и при давлении 18 атм в продольной камере 5 и 15 атм в продольной камере 6.Распределение линейного давления вдоль зазора между валками теперь не идеально, а получается т."к называ- емая Ф -линия на фиг, 3, Назначение автономных зон 13 состоит в том, чтогбы сделать Щ-линию более прямой с: тем, чтобы колебания равномерного распределения межвалкового давления . не были такими большими. Это достигйется тем, что гидравлическое давление в автономных зонах 13 снижается по отношению к гидравлическому давле" нию в окружающей продольной камере 5, напнимер, на 2 атм.Когда в источнике 7 поддерживают давление 6 атм, в зонах 13 оно сос-, тавляло бы 4 атм, а в случае, коГда в источнике 7 создают 18 атм, то в зонах - 16 атм.Как следует и фиг. 2, при определенном снижении давления в зонах 13, например, на 2 атм, можно оказывать воздействие на линию изгиба валков путем выбора уровня давления в продольных камерах.При низком уровне давлений в продольных камерах 5 и 6, например 6 атм в продольной камере .5 и 3 атм в продольной камере 6, снижение давления на две атмосферы в автономных зонах 13 делается менее заметным, чем при высоком уровне давления в продольных камерах, т.е. при 18 атм в камере 5 и 15 атм в камере 6Усилие К уменьшается, когда растет давление в продольной камере 6. Для г того, чтобы сохранить межвалковое давление требуемой величины, должно быть увеличено давление в продольной камере 5. Поскольку зонам 13 в продольной камере 5., в которых давление отсутствует, противостоят зеркально к ним расположенные зоны в продольной камере 6, в которых теперь появляется повышенное давление У, при повышении которого появляются компоненты, дей ствующие навстречу начальному значению.усилия М, уменьшакицие усилие К продольных участков, соответствующих зонам 13, и, наконец, даже делают его отрицательным, при соответствующем увеличении давления Р валок 2 на продольных участках, отвечающих зонам 13, отходит от предшествующего зазора между валками. Только путем выбора уровня давления, при условии сохра601 10один от другого. Ход этих отклоненийвдоль зазора между валками приводит,приближенно к изменению межвалкового давления. Получается так называемая Ю -линия, т. е. распределениемежвалковых давлений, когда посередине и на обоих концах действуют большие значения, чем в промежуточныхучастках.Для того, чтобы сделать понятным.происхождение этой кривой, целесообрано исходить из процесса первоначальной установки обоих валков, Нижнийвалок 2 благодаря его свойствам может быть установлен прямо. Верхний валок 1 под действием своего веса посередине провисает вниа. При установ-.ке валков вначале происходит их контакт посредине. Также и межвалковоедавление сначала больше посередине,чем на концах. По мере сближения шееквалков оба валка прилегают друг к другу по всей длине, причем сохраняется -повышенное давление посередине. Приповышении прижимающего усилия проис-:ходит прилегание преимущественно поконцам, поскольку они у валка 1 могутотклоняться в наименьшей степени, Понаправлению к середине межвалковоедавление уменьшается, так как валок 2изгибается вверх.Вместе с повышением межвалковогодавления посередине, вызванного собственным весом, получается криваяраспределения линейных давлений,представленная на фиг. 3. 9 1119нения межвалкового давления, можетбыть использовано влияние зон 13,начиная от действующего в них давления продольной камеры 5, и путем продолжительного постепенного снижениядавления в зонах 13 даже достигнуть5превышения над компонентами усилийотжимающих валок 2.Кривая 29 показывает те же условияв случае, если исходить из поддержаниямежвалкового давления в .100 кПа/см.Начальное усилие 30, устанавливающееся при отсутствии давления в продольной камере 6, естественно в двараза выше начального усилия 28. Кривая 31 действительна для линейногодавления в 50 кПа/см, когда обе внешние зоны 13 (фиг. 7) по каналу 16соединены с резервуаром 7, Наклонэтой кривой меньше, поскольку доля20участков, лишенных давления в продольной камере 5, здесь меньше и потому также меньше влияния участков, расположенных зеркально с противоположной стороны, находящихся под давлением Р . Кривая 32.показывает зависимость при тех же условиях, но исходя из линейного давления в100 кПа/см.На фиг. 3 представлен наиболее30часто встречающийся случай, в которомверхний валок 1 представляет собоймассивное сплошное тело, а нижнийвалок 2 имеет три зоны 13 разгрузкидавления, образованные плунжерами35расположенными со стороны зазора между валками.Сначала рассмотрим случай, когдазоны 13 не работают. Тогда, несмотряна равномерное давление в нижнемвалке 2, выполненном как плавающий,не40получается равномерного распределениямежвалкового давления. Это следуетотнести за счет развичньпс линий изгиба составного валка 2 и массивноговалка 1. На фиг. 3 представлено рас 45пределение межвалкового давления. Ь подлине межвалкового зазора. Кривая давдавлений получена расчетом, произведенным методом финитных элементов50отклонений линий изгиба валков 1 и 2/Если теперь на заданных местах пре"дусматриваются зоны 13 пониженногодавления, то от усилий, вызванных наличием напорной жидкости в камере 5,что-то отнимается. Вследствие этогонесколько сжимается и межвалковоедавление в этих местах и в их окружении. Места выполнения зон 13 соответствуют местам наибольшего межвалкового давления, коФорые этим пу"тем выравниваются так, что большиеотклонения (фиг. 3) выравниваются вравномерное распределение межвалкового давления,