Прокатная клеть переменной жесткости

 

1. ПРОКАТНАЯ КЛЕТЬ ПЕРЕМЕННОЙ ЖЕСТКОСТИ, содержащая станины с перемычками и стойками, в окнах которых размещены подушки опорных и ра бочих валко13, а также смонтированный между нижней перемычкой каждой Из станин и подушкой опорного валка гидроцилиндр, о тли ч а ю щ С я тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения качества ; прокатываемой полосы, стойки станин в средней их части выполнены с выходящими в окна выступами, взаимодействующими с подушкой нижнего опорного валка в крайнем верхнем ее положении , а в.нижней перемычке каждой станины установлены упругие элементы , взаимодействующие с упомянутой подушкой в крайнем нижнем ее положении. 2.Клеть по п.1. о т л и ч а ющ а я с я тем, что упругие элеменТЫ выполнены в виде стержней, опирающихся на дно стаканов, закрепленных на нижней перемычке каждой станины. 3.Клеть по ПП.1 и 2, о т л и чаю щ а я с я тем, что между каж (Л дым выступом и подушкой валка установлен контактный элемент, представляющий собой клиновую пару, один из клиньев которой посредством передач связан с приводом его возвра1тнопоступательного перемещения. tc si Од ts9

. СО1О3 ООНЕТСКИХ

LHIWlgtN

РЕСГВВЛЙК

ggy В 21 8 31/04

ГОСУДАРСТВЕНКЫЙ КОМИТЮ СССР

ГЮ РЕТЕКИЙ И ОТКР ИЙ (21) 2608993/22-02 (22) 10. 04. 78 (46) 15.06.83. Бал. t 22 (72) Д.И,Окунь, И.И.Кагаиовский и 8. И. Пономарев (53) 621,771.2.06(088.8) (56) l. Патент Великобритании

М 1158587 кл. В 3 И,- 1Я70.

2. Патент Японии В 43-18270, кл. 12 С 211 й, 1968. (54)(57) 1. ПРОКАТНАЯ КЛЕТЬ ПЕРЕМЕННОЙ ЖЕСТКОСТИ, содержащая станины с перемычками и стойками, в окнах которых размещены подушки опорных и ра бочих валков, а также смонтированный между нижней перемычкой каждой из станий и подушкой опорного вал" ка гидроцилиндр, о т л и ч а е щ а ;я с я тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения качества прокатываемой полосы, стойки станин,.SU.„1022762 в средней их части выполнены с выходящими s окна выступами, взаимодействующими с подушкой нижнего опорного валка в крайнем верхнем ее положении, а в.нижней перемычке каж" дой танины установлены упругие we.менты, взаимодействующие с упомяну" той подушкой в крайнем нижнем ее положении.

2. Клеть по n.l. о т л и ч а ющ а я с я тем, что упругие элемен ты выполнены в виде стержней, опирающихся на дно стаканов, закрепленных на нижней перемычке каждой станины.

3. Клеть по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что между каждым выступом и подушкой валка установлен контактный элемент, представляющий собой клиновую пару, один из клиньев которой посредством передач связан с приводом его возвратнопоступательного перемещения.

22762

М 10

Изобретение 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 а 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:

gбэ

Sl = —, >и

Мк где о Ь - разнотолщинность, обусловленная эксцентрисите" том и овальностью валков; . S - суммарный эксцентриситет валков (биение бочки опор ных валков относительно их шеек и овальность Goчек опорных и рабочих валков);

И - жесткость полосы;

И - жесткость клети, следует, что продольная разнотолщинность тем больше, чем ниже жесткость полосы и чем выше жесткость клети, и наоборот. 6сли учесть, что продольная разнотолщинность порождает и поперечную разнотолщинность (следствие конечной жесткости валковой системы клети), то эксцентриси" тет и овальность валков являются вредными с точки зрения обеспечения точности размеров и формы прокатываемой полосы. Более того, при рулонном способе производства проката, 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), наличке

Суммарного эксцентриситета оказыва" вт дестабилизирующее действие на на- тяжение, что также ведет к снижению

Качества прокатываемой полосы и зат"

Рудняет нормальное течение технологического 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 гидроцилиндре, подключенном параллельно к гидроцилиндру нажимного устройства 1 .

ЗО

К недостаткам данной клети относит ся высокая сложность систем и устройств стабилизации объема жидкости соответствующей заданной жесткости.

Известна прокатная клеть переменной жесткости, содержащая станины

З5 с перемычками и стойками, в окнах которых размещены подушки опорных и рабочих валков, а также смонтированный между нижней перемычкой каждой из станин и подушкой опорно40 го валка гидроцилиндр. Причем в данной клети имеются распорные элементы. Получение одной из регулировочных характеристик жесткости клети обеспечивается за счет поддержания, 45 с помощью гидравлической системы, постоянного отношения между усилиями в распорных элементах и усилиями в распорных элементах и усилиями прокатки. Регулировочная жесткостная

5О характеристика, полученная таким способом, достаточно высока. В этом случае влияние суммарного эксцентри" ситета валков на толщину прокатываемой полосы существенн ($hg XSa).

55 Кроме того, для обеспечения устойчивости работы такой системы автоматического регулирования (CAPT) порог нечувствительности ее должен быть достаточно 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 )2) .

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 жесткостной 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 (- ) " и н к в Ст о.сп ц где И1,„„- жесткость предварительно напряженной клети;

И1 - жесткость валков;

М Т - жесткость станин;

И„ т - жесткость распорных элементов;

И - жесткость гидроцилиндров.

А если учесть, что в данном режиме

М, - О, а Ир ст весьма мала,то

1 l g. Мст али М Рнк В Мc "" ""M в Мст

Зто и есть жесткость обычной клети.

При поддержании давления в гидроцилиндре 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

2762 характеристики клети и уменьшения влияния суммарного эксцентриситета валков на толщину прокатываемой полосы только в данном пропуске или в данной клети. При этом, исполнитель" ный механизм не может участвовать в эффективной отработке вышеуказанной разнотолщинности. Вследствие этого снижается точность размеров прока g тываемой полосы.

Цель изобретения — упрощение конструкции клети и повышение качества прокатываемой полосы.

Поставленная цель достигается тем, что в прокатной клети переменной жесткости, содержащей станины с перемычками и стойками, в окнах ко" торых размещены подушки опорных и рабочих валков, а также смонтирован"

>О ный между нижней перемычкой каждой из станин и подушкой опорного валка гидроцилиндр, стойки станин в средней их части выполнены с выходящими в окна выступами, взаимодействующими с подушкой нижнего опорного валка в крайнем верхнем ее положении, а в нижней перемычке каждой станины установлены упругие элементы, взаимодействующие с упомянутой подушкой в крайнем нижнем ее положении.

Кроме того, упругие элементы выполнены в виде стержней, опирающих- . ся на дно стаканов, закрепленных на нижней перемычке каждой станины.КажЗ5 дый из выступов взаимодействует с подушкой валка через. контактный эле" мент, представляющий собой клиновую пару, один из клиньев которой посредством передач связан с приводом

4р его возвратно-поступательного перемещения.

Такое выполнение позволяет создать клеть переменной естественной жесткости, у которой одна из естествен45 ных жесткостных характеристик достаточно мала по сравнению с другой.

Зто дает возможность с помощью традиционных систем автоматического регулирования осуществлять эффективный процесс регулирования толщины в первых пропусках (или первых клетях непрерывного стана) с повышенной жесткостью клети, а в последних пропусках (или последних клетях) - с пониженной. Возможность осуществле55 ния процесса прокатки при пониженной естественной жесткости клети существенно уменьшает влияние суммарноl o эксцентриситета на-толщину прока3 022762 4 менты могут быть выполнены в виде набора регулировочных прокладок, изменением количества которых обес" печивается возможность компенсации изменения размера между выступами 13 и подушкой 2.

Работа прокатной клети осуществляется следующим образом.

Для обеспечения нормальной (не

30 мягкой) естественной жесткости рабочей клети в гидроцилиндры 9 подается рабочая жидкость с давлением, обеспечивающим создание усилия в них большего, чем усилия прокатки (примерно íà 303}. При отсутствии прокатываемого металла в рабочих валках 5 все усилие, создаваемое гидроцилиндрами 9, воспринимается со стороны .его корпуса 14 через подушки уз нижнего опорного валка 2 и клиновые пары, состоящие из клиньев 15 и 16 выступами ll; выполненными в средней части стоек 10 станин 3, а со стороны. штока его - нижней перемычкой уз 38. Таким образом, участки стоек 10 станин 3, расположенные между выступами 11 и нижней перемычкой 8 оказьеаются растянутыми усилиями, создаваемыми в них гидроцилиндрами 9.

Сами перемычки 8 и выступы ll также деформируются под действием этих усилий. Верхние части стоек 10 станин 1, расположенные между выступами 3! и верхней перемычкой 6, а также сама перемычка 6 и нажимное устройство 7 могут испытывать весьма незначительные усилия, вызываемые уравновешиванием рабочих 5 и опорных

3 валков. Клинья 36 посредством привода 19 через зубчатые 17 и винтовые © 38 передачи настроены соответственно диаметром бочек рабочих 5 и опорных

3 валков, обеспечивая положение верх- . ней образующей нижнего рабочего валка 5 на уровне проката при включенных гидроцилиндрах 9.

5 тываеиой полосы в данном пропуске (или данной клети), а также позволяет вести эффективную отработку наследственной разнотолщинности полосы с помощье САРТ, имеющей, благодаря пониженной жесткости, малый порог нечувствительности. При этом, минимальная жесткость Млети подбирается с помощью упругих элементов с учетом жесткости сортамента полос, подлежащих прокатке на данном стане, а также с учетом требуемой точности.

На фиг.1 изображена клеть, общий вид; на фиг, 2 - разрез А-А на фиг. l на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.2.

Прокатная клеть содержит станины

1, е окнах которых размещены подушки 2 опорных валков 3 и подушки 4 рабочих валков 5,. В верхней перемыч" ке 6 станин расположено нажимное устройство 7, а между нижней перемычкой 8 каждой из станин 1 и подуш кой 2 нижнего опорного валка 3 смонтирован гидроцилиндр 9. 8 средней части стоек 10 станин 3 выполнены выступы 11, выходящие в проемы окон а в нижней перемычке 8 каждой из. станин 1 установлены упругие элементы, представляющие собой длинные стержни 12 (стержни, у которых длина значительно превосходит диаметр) опирающиеся на дно стаканов 13, закрепленных в перемычке 8. Когда-подуш ки 2 нижнего опорного валка 3 занимают крайнее нижнее положение, стержни 12 вступает во взаимодействие с корпусом 14 гидроцилиндра 9.

Другим вариантом выполнения упругих элементов может быть набор тариро ванных тарельчатых пружин„ установленных в глухих отверстиях, предусмотренных в нижних перемычках. 8 станин 1. Учитывая, что в процессе пере точки опорных 3 и рабочих 4 валков расстояние между выступами !3 и по" душкой 2 нижнего опорного валка может изменяться, для компенсации указанного изменения выступы l взаимодействуют с подушкой 2 через. контактные элементы. Каждый из контактных

Элементов выполнен в виде клиновой . © пары, состоящеи иэ клиньев 15 и 16, причем клин 16 посредством зубчатой

17 и винтовой 18 передач взаимосвя"

Зан с приводом 19 его возвратно-поступательного перемещения. . И

Вариант выполнения контактных элементов (фиг.2) является оптимальным, но не единственным. Контактные элеПри наличии прокатываемого металла.в рабочих валках 5 усилие прокатки, действующее вниз, воспринимается нижними перемычками 8 станин

3 по линии: металл, нижний рабочий валок 5, нижний опорный валок 3, подушки 2, нижнего опорного валка 3, гидроцилиндры 9, перемычка 8. Усилие прокатки, действующее вверх, воспринимается верхними перемычками 6, станин 3 по линий: металл, верхний рабочий валок 5, верхний опорный валок, подушки 2 верхнего опорного

62 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 ll, расположенными в средней части стоек 10 станин 1. Нижние участки стоек 10 ста" нин 1, расположенные между выступами

11 и нижней. перемычкой 8, а также детали гидроцилиндра 9, оказываются подверженными действию того же t5 самого усилия, которое развивали гидроцилиндры 9 до показания металла в валках 5..

Следовательно деформация нижних участков стоек 10 станин !, а также щ деталей гидроцилиндров 9 и нижних перемычек 8 не влияет на раствор между eàëêàèâ и на общую естественную жесткость клети при условии, когда заданное давление в гидроци- 25 линдрах 9 поддерживается постоянным. При колебаниях заданного давления.й 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 ео или равна go, колебания. з .давления не могут вызвать изменения зазора между валками 5. Следовательно, в этом случае колебания заданного давления в гидроцилиндрах 9 не могут оказать влияния на точность щ прокатываемой полосы. В действительности жесткость перечисленных элемен тов конечна, а следовательно колебания давления в гидроцилиндрах 9 вызывают изменения раствора между валками.

Жесткости выступов И, подушек 2 и клиньев 16 и 17 по крайней мере на

4орядок выше жесткостц элементов, в

:основном определяющих жесткость клети (веерхняя перемычка 6, верхняя часть станин 1.нажимное устройство 7, валки 3 и 5), и по крайней мере на

2 порядка выше суммарной жесткости клети в целом. Поэтому, возможная деформация выступов 11, подушек 2 и клиньев 16 и 17 под действием колебания давления в гидроцилиндрах 9 .и. при конечной жесткости этих эпементов не может. привести к ощутимым из менениям зазора между валками. При простейшем серийном регуляторе под- . держания давления в гидроцилиндрах

9 или при работе их от аккумулятора колебания давления могут составить не более+ 5Ф. При таких колебаниях давления и конечных значениях жесткости выступов 11, подушек 2 и клинь ев 16 и 17 изменение зазора между валками 5 даже без учета жесткости прокатываемои полосы могут, составить единицы или доли. микронов, а это не может быть принято в расчет.

Таким образом; поскольку деформации нижнего участка стоек 10 станин l, нижних перемычек 8 и элемен" тов гидроцилиндра 9 не оказывают влияния на размер sa3opa 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 .10-1 Я), а гео" метрические размеры перечисленных элементов могут быть взяты меньшими, чем 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 отклонения давления рабочей жидкости (в пределах 53 от заданного давления) .возникающие при применении в системе „ простейшего серийного регулятора, не вызывают сколько-нибудь ощутимых изменений размера раствора между ра бочими 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 вь(ступами 11 в средней части стоек 10 станин .1 прекращается (нарушается). Корпус 14 гидроципиндра 9 вступает во взаимодействие со -стержнями 12, которые опираются на стаканы 13, закрепленные в пе" ремычке 8. При попадании прокатываемого металла в рабочие валки 5 все без исключения элементы рабочей .клети начинают испытывать нагрузки, рав ные усилию прокатки.

Как и при режиме нормальной жест-. кости клети усилие прокатки, дейст-:, 9 10227 вующие вверх, восйринимается по той же линии и теми we элементами рабочей клети (верхними валками 5 и 3, подушками 2 верхнего опорного валка, нажимным устройством 7 и перемычка- $ .ми станин 1). Усилие прокатки, действующее вниз, воспринимается wwней перемычкой 8 по линии: металл, нижний рабочий валок 5, нижний опорный валок 3, подушки 2 нижнего опор- га ного валка 3, корпус 14 гидроцилиндра 9, упругие элементы 12 и 13, нижние перемычки 8. Замыкается усилие прокатки на стойках 10 станин 1. В этом случае вся стойка IO растягива- 1. 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 кле62 10 .ти, лежащих на обеих линиях направлений передачи усилий прокатки. Чем больше число упругих элементов, че" рез которые передается усилие прокатки от рабочих 5 и опорных 3 валков на стойки станин l и чем меньше их жесткость, тем меньше 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 ll и нижней перемычкой 8, самих нижних перемычек 8, корпуса 14 гидроцилиндра 9 и упругих элементов 12 и 13. Поэтому естественная жесткость клети во втором режиме работы оказывается существенно сниженной по сравнению с жесткостью клети в первом режиме работы ее.

1022762

Составитель Г.Ростов. .Редактор Т.Иитейко Техреду.Пекарь Корректор Д. Фе1жнц

Ю Ю Ю В

Заказ 4112l5 Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делан изобретений и открытий

113035, Иосква, E-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4