Способ настройки предварительно напряженной прокатной клети

 

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к эксплуатации предварительно напряженных прокатных клетей сортовых и листовых станов, имеющих эксцентриковые механизмы точной установки межвалкового зазора путем перемещения шеек валков относительно сжатых стяжными элементами подушек. Цель изобретения - повьш1ение стабилизации предварительного напряжения и тем самым точности прокатки. При регулировке величины межвалкового зазора с помощью опорQ (Л 00 со 4 ел со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А1 (51) 4 в 21 в 31/04

: (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I I«1

C е

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3998725/31-02 (22),02.01.86 (46) 15.09.87. Бюл. 11 34 (71) Череповецкий металлургический комбинат им. 50-летия СССР и Череповецкий филиал Северо-Западного заочного политехнического института (72) Ю. В. Липухин, А. Н, Иводитов, Л. И. Данилов, О. И. Бабич, А. А. Казанцев и Э, А. Гарбер (53) 621.771.2.04(088.8). (56) Приходько И. Ф. Прокатка сортового металла и катанки с повьппенной точностью. М.: ЦИНТИМАШ, 1962, сер. IV, с. 48.

Там же, с. 50-51; (54) СПОСОБ НАСТРОЙКИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО

НАПРЯЖЕННОЙ ПРОКАТНОЙ КЛЕТИ (57) Изобретение относится к прокатному производству, в частности к эксплуатации предварительно напряженных прокатных клетей сортовых и листовых станов, имеющих эксцентриковые механизмы точной установки межвалкового зазора путем .перемещения шеек валков относительно сжатых стяжными элементами подушек. Цель изобретения повышение стабилизации предварительного напряжения и тем самым точности прокатки, При регулировке величины межвалкового зазора с помощью опорных эксцентриковых втулок 12, 13 оси валков 1, 2 смещаются относительно плоскости симметрии клети (А-А), вследствие чего усилия на стяжных элементах 6, 7 становятся неравными.

Менее нагруженный стяжной элемент (отстоящий дальше от оси валка) дополнительно догружают после настройки межвалкового зазора регламентиро1337159 ванным усилием, превышающим дополнительное усилие на другом стяжном элементе. Тем самым в процессе прокатки выравнивается распределение нагрузки на стыке между подушками 4, 5 H уменьшается вероятность местного раскрытия сть ка при перегрузках, что благоприятно сказывается на точности прокатки. 3 ил.

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к эксплуатации предварительно напряженных прокатных клетей сортовых и листовых станов, имеющих эксцентриковые механизмы точной установки межвалкового зазора путем перемещения шеек валков относительно сжатых стяжными элементами подушек.

Цель изобретения — повышение стабилизации предварительного напряжения с и тем самым точности прокатки.

На фиг. 1 изображен общий вид клети, на которой реализуется способ; на фиг. 2 — график зависимости полно в 1

ro усилия на стяжные элементы от ра— бочей нагрузки (усилия прокатки) для известного способа настройки; на фиг, 3 — то же, для предлагаемого способа. 20

Способ предусматривает три этапа

PacTpGAKH, Первый этап. Предварительное напряжение подушек валков стяжными

2" устройствами включает (фиг. 1) грубую вертикальную установку валков 1 и 2 при помощи прокладок 3, закладываемых между верхней 4 и нижней 5 подушками перед с.тягиванием каждой такой пары между собой стяжными элементами 6 и

7 с силой, превышающей максимальное давление на цапфы 8 и 9 прокатных валков 1 и 2. Сила натяжения стяжек

6 и 7 определяется по манометру, подсоединенному к трубке, подающей жид- 3 кость во внутренние полости гидравлических гаек 10 и 11.

Второй этап способа — точная установка заданного зазора Ьр между валками. Для этого осуществляют верти- « кальное перемещение валков 1 и 2 rrvтем вращения в подушках 4 и 5 эксцентриковых втулок 12 и 13, в которых расположены цапфы 8 и 9 валков 1 и 2.

Эксцентриковые втулки 12 и 13 поворачивают до тех пор, пока не будет достигнут заданный зазор h между прокатными валками 1 и 2.

Второй этап настройки — точная вертикальная устансвка валков 1 и 2. на заданный между ними размер h вызывает смещение центров их цапф 8 и 9 из положения 0 и 0, соответствующего плоскости симметрии А-A подушек 4 и 5, в полсжение 0> и 0, соответствующее плоскости Б-Б, параллелькой плоскости А-А и смещенной от нее на величину К = (0 0 4) х cos e где ц — угол поворота втулки. Это смещение центров 0; и 0„ цапф 8 и 9, как видно из фиг, 1, по направлению вращения эксцентриков 12 и 13 приводит к смещению опорных реакций R от давления металла на валки, перемещая

R из плоскости симметрии А-А в плос— кость Б-Б. Во время прокатки из-за несимметричности расположения плоскости Б — Б действия силы R стяжные элементы 6 и 7 оказываются нагруженными неодинаковыми рабочими нагрузками.

Это приводит как к неодинаковым деформациям стяжных элементов 6 и 7, так и к неодинаковь1м величинам разгрузки каждой стороны предварительно сжатых подушек 4 и 5 во время прокатки. В результате запас усилия предварительной затяжки оказывается на элементах 6 и 7 неодинаковым. он меньше на элементе, расстояние до которого от плоскости Б-Б меньше (в данном случае на элементе 7). Это увеличивает вероятность раскрытия стыка у

1337159

Условия равновесия сил S è 5„ действующих по осям стяжных элементов 6 и 7, и реакции R, находящейся в плоскости Б-Б, позволяют написать уравнения

S«L - R(,— — К) = 0;

S +S, -R О, где S« рабочее усилие, действующее на стяжной элемент, продольная ось которого рас.положена от вертикальной плоскости, проходящей через ось валка (плоскости действия силы R), на расстоянии, большем, чем L/2, где L - расстояние между осями стяжных устройств; рабочее усилие, действующее на стяжной элемент, продольная ось которого расположена от вертикальной плоскости, проходящей через ось валка (плоскости действия силы R), на расстоянии, меньшем, чем L/2; сила давления на цапфу прокатного валка (реакция опоры от усилия прокатки); (0„0z) x cosy- величина смещения плоскости действия силы относительно оси симметрии предварительно напряженной прокатной клети, (0„0>) = е - эксцентриситет эксцентриковых втулок, угол поворота эксцентрикоВых втулок, ние системы (1) дает

К =

Реше (2) S„= ВЫ,; — R(1 -,), (3) данного элемента при колебаниях усилия прокатки, неизбежных на практике, что снижает точность прокатки, Оценим величины нагрузок, действующих на стяжные элементы 6 и 7 после окончания операций точной настройки предварительно напряженной прокатной клети. Рассечем клеть плоскостью В-В, проходящей через продольную ось О цапфы 8 прокатного валка 1 и перпендикулярно к осям стяжных элементов

6и7.

20

Используя значения S è S10, а е также введя ч = — и приняв д= 0

У что соответствует наибольшему сме25 щению силы (плоскости Б-Б) относительно плоскости симметрии А-А, по4ч

 S — 100X

1 + 24 (4) 30

В существующих предварительно напряженных прокатных клетях с эксцентриковыми втулками для их точной настройки величина Ч изменяется в диапазоне 0,02-0,07, что приводит к колебанию л S в пределах 7,,7-24,67., Это показывает, что рабочие нагрузки

S u S, действующие на стяжные

40 устройства 6 и 7 в предварительно напряженной прокатной клети, существенно различаются между собой и создают отличающиеся друг от друга режимы работы каждого из стыков подушек 4 и

45 5. Графические зависимости между полным усилием, воспринимаемым стяжными устройствами, и внешними нагрузками позволяют рассмотреть работу каждого стыка подушек 4 и 5 порознь.

На графике на фиг. 2 по оси абсцисс откладываются величины рабочих нагрузок, действующих на стяжные.элементы, от усилия прокатки, а по оси ординат — полные усилия, воспринимаемые каждым стяжным элементом.

Этот график универсален: при отсутствии предварительной затяжки, стяжных элементов полное усилие, действующее на каждый из них, равно рае где d = (О 5 — — cos у ) + - техно% логический параметр настройки клети, зависящий от эксцентриситета е.

Из выражений (1) и (2) следует, что SJ0 > S„ TBK как (1 в 0(,) ) 0(и ,, с 0,5.

Этими выкладками доказано утверждение о неравенстве рабочих нагрузок и 5, действующих на стяжные

10 элементы 6 и 7 точно настроенной предварительно напряженной прокатной

15 клети во время прокатки металла

Величину различия между силами

S„ S, оценим соотношением

13371 >9 бочей нагрузке на каждый иэ них, и зависимость между ними определяется лучом ОА — биссектрисой угла между осями координат.

Приложим к каждому стяжному эле", менту усилия 0 предварительного

-3o напряжения прокатной клети. В период прокатки на каждый из стяжных элементов 6 и 7 в соответствии с соотноше- 10 ниями (2) и (3) действуют рабочие нагрузки S S от усилия прокатки, величины полных усилий, воспринимаемые каждым стяжным элементом, определяются ординатами точек Q „„ и 15 принадлежащих лучу 0,Я . В pe— альных конструкциях луч 0, А> направлен к оси абсцисс под некоторым углом are tg x = 5-11, где — коэффициент основной нагрузки, — 20 ся как отношение податливости подушек к сумме податливостей стяжного устройства и подушек или как отношение жесткости стяжного устройства к сумме жесткостей стяжного устройства 25 и подушек. По своей физической природе коэффициент основной нагрузки у показывает, какая часть рабочей нагрузки от усилия прокатки воспринимается стяжным устройством. Изме- 30 няя соотношение между жесткостью стяжного устройства и подушек, можно уменьшать величину угла асс tg x, но сделать ее равной нулю не удается из-за конечности размеров и ограни- 35 ченной жесткости существующих материалов, Теоретически раскрытие стыка между подушками начинается после достижения рабочей нагрузки величины 40

0, (1-x) ", соответствующей абсциссе точки А — точки от пересечения лучей ОА и Q „ „Я . В действительности процессы раскрытия стыков между подушками характеризуются нелинейностью 45 и в предварительно напряженных прокатных клетях начинаются при критической рабочей нагрузке Р„,, меньшей, чем величина Q>, (1-х), определяемой точкой пересечения луча 0, A с прямой ОВ, имеющей угловой коэффициент К = 1/0,744 = 1,344, что следует из опубликованных исследований предварительно напряженных клетей прокатных станов. Эти исследования показали, что после достижения критической нагрузки P„ раскрытие

Кро стыка происходит нелинейно по кривой

В„А . После достижения точки А> предварительно напряженная прокатная клеть превращается в обычную и зависимость между рабочей нагрузкой и полным усилием, действующим на стяжные элементы, определяется прямой

Аз А. С момента достижения точки В, стыки между подушками 4 и 5 постепенно раскрываются и вместе с этим пред1 варительно напряженная прокатная клеть теряет свою жесткость и способность обеспечивать высокую точность прокатки. Принимаемое ранее (например, в способе настройки — прототипе) положение о рабочей нагрузке, действующей на каждый из стяжных элементов, равной R/2, порождает иллюзию достаточности диапазона запаса рабочих нагрузок, поскольку величина отношения Р, /(К/2) больше единицы, В действительности величины рабочей нагрузки от усилий прокатки на каждом стяжном элементе различны и

S, > (R/2). В этом случае отношение (P /S ) (Р„, /(R/2)), Анализ ра— боты предварительно напряженных клетей показал, что величина отношения (Р, /SÄ = 1,08-1,1, что создает возможность превышения силой S величины Ркр,, например, из-за реальных колебаний механических свойств полосы и начала процесса раскрытия стыка между подушками 4 и 5 с вытекающими из этого последствиями: резким снижением точности прокатки.

Целесообразность предлагаемого способа настройки предварительно напряженной прокатной клети окончательным напряжением подушек 4 и 5 путем воздействия на стяжные элементы 6 и

7 усилиями 5 и 5 можно показать, 1 используя те же известные графические зависимости (фиг, 3) между полным усилием, действующим на стяжной элемент, и его рабочей нагрузкой от усилия прокатки. На этой графической зависимости луч 0 В, отражает изменение полного усилия на стяжных элементах после завершения операции точной вертикальной установки валков при изменении рабочей нагрузки от нуля до

Кро

Дополнительное воздействие на стяжные элементы усилиями S = Q u

1 31

S> = Q обеспечивает переход каждого стяжного элемента на отдельные, соответствующие действующим на них рабочим нагрузкам 5„ и S„,, режимы.

1337159

Величина критического усилия P кр, для стяжного элемента 7 (расположенного от вертикальной плоскости, проходящей через ось валка на расстоянии

В меньшем, чем h/2, т. е, в направлении эксцентриситета втулок) превышает значение Р,, т.е. Р„ ) Р

Кро

Отношение критической нагрузки

Р„р2 к усилию 5, т.е. величина

2с (P«2 /S2 ), существенно больше, чем

Это существенно снижает возможности раскрытия стыка между подушками 4 и

5 под наиболее нагруженным стяжным элементом 7 и, следовательно, обеспечивает сохранение точности прокатки при изменении усилия прокатки, Величина отношения критического усилия р „ к усилию S „, действую в 20 щего на стяжной элемент 6 (расположенный от вертикальной плоскости, проходящей через ось валка, на расстоянии большем, чем L/2, т.е. со стороны, противоположной направлению 25 эксцентриситета втулок), также обеспечивает достаточно низкую вероятность раскрытия стыка подушек 4 и 5 под наименее нагруженным стяжным элементом 6. 30

Итак, настройка предварительно напряженной прокатной клети по предлагаемому способу (фиг. 1) состоит из операции грубой вертикальной установки прокатных валков 1 и 2 при помощи прокладок 3, устанавливаемых между подушками 4 и 5, и напряжения стяжных элементов 6 и 7, имеющих гидравлические гайки 10 и 11, усилием превышающем максимальное давле- 40 ние К на цапфы 8 и 9 прокатных валков

l и2, Затем осуществляют операцию точной вертикальной установки валков 1 и 2 на заданный размер hр между ними 4> вращением эксцентриковых втулок;

12 и 3 в направлениях +м и -ы на угол, отсчитываемый по шкале отсчета, смонтированной на эксцетриковой втулке.

Заключительный этап настройки состоит в окончательном напряжении подушек валков путем воздействия на стяжные элементы 6 и 7 усилиями, равными 5, и S, равными с точностью до коэффициента запаса усилия S„ и

S (см, (2) и (3)), осуществляемого подачей во внутренние полости гидравлических гаек 10 и 11 жидкости под различными давлениями, контролируемыми манометром, подключенным к трубопроводам.

Пример. Настраивается клеть с предварительно сжатыми подушками мелкосортного стана 280 (фиг. 1), конструктивные параметры которой имеют следующие значения . расстояние между осями стяжных элементов одной стороны прокатной клети L = 30 мм, эксцентриковые втулки 12 и 13 имеют эксцентриситет е = 12 мм, площадь поперечного сечения каждой стороны подушек 4 и 5 — F = 255 10 м

2 п (255 см ), а площадь поперечного се— чения стяжных элементов 6 и 7 F

25 10 м (25 см ), высота сжимаемых частей подушек Н„ и длина растягиваемых частей стяжных элементов равны между собой, т.е,.Н„

0,8 м. Модули упругости материала подушек Е и стяжных элементов одинаковы, т. е. E n = E c Ожидаемое полное усилие прокатки (давление металла на валки и 2) составляет 320 кН (31,4 т) .

Сначала осуществляют грубую вертикальную установку валков 1 и 2, размещая между подушками 4 и 5 прокладки 3 толщиной 40 мм. Затем затягивают стяжные элементы 6 и 7 усилием 100

120 кН и поворотом эксцентриковых втулок 12 и 13 на угол 30 перемещают прокатные валки 1 и 2 до достижения зазора между ними 28 мм. После этого осуществляют окончательное напряжение подушек 4 и 5 валков и 2, для чего рассчитывают показатель („ и усилия воздействия на стяжные устройства по формулам (2) и (3) с учетом коэффициента запаса, В нашем случае iQ = 320: 2 = 16 — кН., принимаем Е,, = 1,8 и по фор— муле (+) к,= 0,5 — — . cos 30 = 0,465 °

12 с

S = 160 1,8.0,465 = 133,92 кН.

7, находящийся чем L/2, воэНа стяжной элемент на расстоянии меньшем, действуем усилием

На стяжной элемент 6, находящийся на расстоянии большем, чем 1 /2 воздействуем усилием

9 )337)59

S = 160 0,8 (1-0,465) =-154,08 кН.

После этого усилия предварительного нагружения в нагрузочных устройст5 нах — гидравлических гайках 10 и 11, нагружающие элементы 6 и 7, доводятся путем подключения гидравлических гаек 10 и )l к насосам и контролем давления жидкости в их рабочих полос- 10 тях по манометрам до следующих величин: к элементу 6, находящемуся на расстоянии большем, чем L/2, прилагается усилие S = 133,9 кН, а к элементу 7, находящемуся на расстоянии, меньшем, чем L/2, прилагается усилие

S = 154,1 кН. В результате достигается соответствие между усилием предварительного нагружения стяжных элементов и действующими на них при про- 20 катке рабочими нагрузками. При этом упругая деформация стержня элемента

6 будет равна

В стяжных элементах 6 и 7 при настройке по предлагаемому способу во время прокатки действуют различные по величине полные усилия;

В стяжном элементе 6, отстоящем на расстоянии большем, чем L/2, действует полное усилие S, величина которого определяется соотношением (о + где S, = R 0, = 160 0,465=74,4 кН, и то гда

625 -10

S = 1339+ 744 — )40,6 кН. снп 10ь = 0,214 мм, 25

S 133,9 снп,С где С вЂ” жесткость стержня стяжного элемента определяется соотВ стяжном элементе 7, отстоящем на расстоянии менее, чем L/2, действует усилие S, величина которого определяется выражением ношением

"с Еc 25 10 . 2 .)О 30 с Р, 0,8

Сс и —. — х 10 кН/м. где 5п,= откуда

154, Упругая деформация сжатия подушек 4 и 5 под стяжным элементом 6 определя- З5 ется величиной

I61,7 кН.

S, 133,9

llHA = С и 6375 ) 0

Величины дополнительных упругих

1 н

40 деформаций М 1 „ и 4 3 „ стержней стяжных элементов 6 и 7 по абсолютной величине будут соответствовать умень1 11 шению сжатия nh„,„и nh „„подушек 4 и

5. Величины этих деформаций определя45 ются по выражению

10з Н/

Для стяжного элемента 6 имеем (а),„1 = lych „„1 =

С„+ С, 74,4

Г ГЧ

nf нг Сс 625 . )0>

С+ С, где С „ — жесткость подушек под стяжным элементом определяется соотношением

0п Еп 255. 10 . 2 .10

Сп = Н вЂ” 0 Я п Э

Упругая деформация элемента 7 достигает величины

Упругая деформация подушек 4 и 5 под стяжным элементом 7 от действия усилия S достигает величины — О 024

i)h 0 024 пнп Сп 6375 )Оз

R (1- с1,) = ) 60 (1-0,465) =85,6 кН, 1+ 85,6

625 )(Т625 -ь3757 и (n)cHl= Idhvn I

n+ с

Для стяжного элемента 7 получим

1 2

1337159

85,6

Г6375+6267 10 и

Оценим величины критических нагру5 зок для каждого из стяжных элементов

6 и 7, по достижении которых начинают= ся нелинейные процессы раскрытия стыков между подушками 4 и 5 и потери предварительно напряженной клетью 10 свойства обеспечивать заданную точность прокатки по выражению

РттРа 122,8

Sz 85,6

Q o Р (6 + Т 7

2 величина критической нагрузки для каждого из . стяжных элементов клети; угловой коэффициент на20 клона луча ОВ; коэффициент основной нагрузки.

rpe P„„

25 — 0,089;

2 Сл+ Сс

ЗО откуда

0 ОТ вЂ” 0,797 0 .

В данном случае К = 1/0,744 +

+ 1,344, а величина

С 625 10

Т вЂ” Т—

Для стяжного элемента б, находящегося на расстоянии,. большем, чем L/2, окончательно затянутого усилием S

133,9 кН, величина расчетной критической нагрузки определяется значением

Р„ = 0,797 -133,9 = 106,7 кН.

"P 6

Для стяжного элемента 7, оконча-. тельно затянутого усилием S, — 154,1 кН, критическое рабочее усилие

P = 0,797 154,1 = 122,6 кН.

Эти значения критических нагрузок для каждого из стяжных элементов 6 и

7 при предлагаемом способе настройки предварительно напряженной прокатной клети обеспечивают ей сохранение способности обеспечивать заданную точность прокатки, так как отношения

Р 6, 1 0 6 7

= 1 435

5, 7 4, 4

Следовательно, при любам возмущении процесса прокатки, вызывающем увеличение давления металла на валки, например изменении механических свойств металла па длине раската, не превышающем 43,5Х от принятого в расчете исходного значения, предваритепьна напряженная клеть сохраняет свое предварительное напряжение.

Опыт рабать1 прокатных станов показывает, чта реальные перегрузки по условию прокатки, как правило, не превышают 202, Следовательно, настройка клети IIQ предлагаемому способу обеспечивает сохранение высокой точности прока"-ê"è в течени6.. всего технологического процесса при любых реальных колебаниях усилия прокатки.

Таким образам, применение предла-. гаемого способа настройки предварительно напряженной клети прокатного стана позволяет повысить точность прокатки в !,5 — 2 раза и увеличить объем производства Высокоточного проката, <Р о р и у л а и з а б р е = е н и я

Способ настройки предварительно напряженной прокатной клети, включающий предварительное напряжение подушек валков стяжными элементамь, ус— тановку заданнага зазора между валками вращением опорных эксцентриковых втулок и окончательное напряжение подушек валков, а т л и ч а ю щ и и с. я тем 6iTo с целью павы шения стабилизации предварительного напряжения и тем самым точности прокатки, окончательное напряжение подушек валков осуществляют приложением к стяжным элементам, расположенным па разные стороны ат оси опорных эксцентрикавых втулок, разных по величине дополнительных усилий так, что дополнительное усилие на первый стяжной элемент, расположенный со стороны, противоположной направлению эксцентриситета втулок, превышает ,дополнительное усилие на второй стяжной элемент, 1337159

Райж ая маарузнв ф 8щ Рюр(РкрО Ркр2 р ф д

Фие Л

Составитель Б. Бейнфест

Техред Л.Олейник Корректор А. Обручар

Редактор Е. Копча

Тираж 480 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4076/11

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Ъ) ф

q Ьо

В ф

> ф \ о

1 ф

Ъ 1 в ф ag

4 Ф