Способ настройки приводных рабочих валков в четырехвалковой клети прокатного стана

 

А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU;„, 1586804 щ)у В 21 В !/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ где смещение плоскости осей рабочих валков относительно плоскос" ти осей опорных вал-. ков в направлении входа прокатываемой полосы в клеть, мм; текущее значение времени процесса прокатки пробной полосы; крутящий момент нашпинделе рабочего валка в момент време" ни tå кнмэ усилие прокатки в момент времени t кН;

М(с) (pppg ) рлакс максимальное отношение указанных параметров; крутящий момент на шпинделе рабочего . валка при установившемся процессе, кНм; усилие прокатки при установившемся про-., цессе, кН; диаметр опорного валка, мм; диаметр рабочего sinка, мм; масса полосы, кг; масса бочки рабочего валка, кг. ! вр

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbtTHSIM

ПРИ ГКНТ СССР

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3868541/22-02(22) 19.03.85 (46) 23.08.90. Бюл. 1» 31 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения и Производственное объединение

"Новокраматорский машиностроительный завод" (72) С.Д.Гарцман, И.Б.Журавлев, А.А.Филатов, А.Д.Белянский, З.П. Каретный, О.Г.Сахаров и Б.И.Пономарев

{53) 621.771.2.07(088.8) (56) Королев А.A. Конструкция и расчет машин и механизмов прокатных станов, M. Металлургия, 196о, с.107. (54)(57) СПОСОБ НАСТРОЙКИ ПРИВОДНЫХ

РАБОЧИХ ВАЛКОВ В ЧЕТЫРЕХВАЛКОВОЙ КЛЕ- .

ТИ ПРОКАТНОГО СТАНА, включающий регулируемое смещение вдоль оси прокатки плоскости ; осей рабочих валков относительно плоскости осей опорных валков в направлении входа прокатываемой полосы в клеть перед прокаткой партии полос одинаковой массы, геометричес- .. ких размеров и материала, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения долговечности станин и опорных узлов рабочих валков за счет сни.жения динамических нагрузок, возникающих при захвате полосы,предварительно прокатывают пробную полосу в режимах предполагаемой прокатки партии полос при произвольной величине сме-. щения плоскости осей рабочих валков, замеряют при этом крутящий момент на .шпинделе рабочего валка и усилие прокатки и затем устанавливают величину смещения плоскости осей рабочих вал-; ков по зависимости

1 +—

Dîï

d -= 10 (— — > зг M(t) И 3 p(t) м«кс p f, и °

1+(1+ )D.»

» м

15/36804

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к настройке приводных рабочих валков в че" тырехвалковой отдельно стоящей или первой в непрерывной группе рабочей клети листового стана горячей прокатки.

Цель изобретения " повышение дол" говечности станин и опорных узлов ра- 1р бочих валков за. счет снижения динамических нагрузок, возникающих при захвате полосы.

На фиг.1 изображена схема взаимодействия рабочих, опорных вагков и полосы при смещении:плоскости" осей рабочих валков относительно плоскости осей опорньгх.,валков в направлении выхода полосы из клети; на фиг.2 — схема взаимодействия рабочих, опорных 20 валков и полосы при смещении плоскости осей рабочих валков относительно плоскости осей опорных валков в направлении входа полосы в клеть; на фиг.З вЂ” осциллограмма перемещений 25 вдоль оси прокатки подушек верхнего рабочего валка со стороны привода (кривая а) и со стороны перевалки (кривая б), крутящего момента на шпинделе верхнего рабочего валка (кри-: вая в), усилия прокатки (кривая г) при прокатке пробной полосы шириной

1600 мм из сталй марки 09Г2 в клети

Ф 4 стана 2000 горячей прокатки НЛМК и смещении .плоскости осей рабочих валков относительно плоскости осей опор35 ных валков на 10 мм в сторону выхода полосы из клети; на фиг.4 — осциллограмма перемещений вдоль оси прокатки подушек верхнего рабочего валка со 40 стороны привода (кривая a) и со стороны перевалки (кривая б), крутящего

- момента на шпинделе верхнего рабочего валка (кривая в), усилия прокатки . (кривая г) при прокатке полосы шириной 45

1600 мм из стали марки 09Г2 в клети

У 4 стана 2000 горяч и прокатки и смещении плоскости осей рабочих валков относительно плоскости осей опорных .валков на 45 мм в сторону входа полосы в клеть.На фиг.1, 2 показаны рабочие валки

1 ° опорные валки 2, прокатываемая полоса 3.

Для обоснования способа рассмотрим нагрузки, действующие на рабочие валки и нх опорные узлы при захвате полосы, и сформулируем условие постоянного прижатия подушек рабочих валков к стойкам станины, Перваначально учтем, что при с" 0,4 R я с погрешностью, не превышающей З, можно принять

sin d 1 У ar= 1 д

К +К.р

cosa(= 1, (1) где o(— острый угол ме»ду вертикалью и прямой, соединяющей центры рабочего и опорного валков (фиг.1 и 2);

R z и

R< — соответственно радиусы рабочего и опбрного валков; д — величина смещения плоскос-. ти рабочих валков относительно плоскости опорных валков.

Поскольку реальные значения о существенно меньше, чем 0,4 R „, то с погрешностью менее З можно использовать зависимость (1).

При захвате полосы на рабочий валок действуют в функции от времени (фиг.l и 2): усилие P(t) прокатки; момент M sp прокатки; момент M(t) сил упругости на шпинделе рабочего валка; окру кные усилия Q(M „ ) и Q(M(t)), формирующиеся в зоне контакта опорного и рабочего валков соответственно от момента М << и момента M(t).

Усилие Q(M +) возникает при действии на рабочий валок момента М„, Под действием И д рабочий валок тормозится, а опорныи валок стремится преодолеть замедление рабочего валка, воэ" действуя на него окружным усилием

Q(H»), Поэтому горизонтальная проекция Q(Mpp)cos += Q(M pp) всегда направлена в сторону входа полосы в клеть (фиг.1 и 2). Аналогично, горизонталь". ная проекция Q(N(t) cos o(= Q (M(t)) возникающая при действии на рабочий валок момента сил упругости И(С) в результате, разгона рабочим валком опорного валка, всегда направлена в сторону выхода полосы иэ клети (фиг.1. и 2), Под действием усилия P(t), в результате. смещения на величину д плоскости осей рабочих валков относитель-, но плоскости осей опорных валков в зоне контакта рабочего и опорного валков, возникает усилие P(t)/cos d, 1586804 сительно плоскости осаи опорных валков-.

4 целесообразно производить в сторону входа прокатываемой полосы, в клеть.

При таком смещении подушки рабочего валка прижимаются к стойкам станины усилием Q(P(t)) + Q(MÄÄ) (фиг.2). Усилие Q(M(t)) стремится переместить валки в сторону выхода полосы из клети. Поэтому условие постоянного при" жатия подушек рабочего валка к стойкам станины запишется следующим образом, направленное вдоль линии, соединяю = щей центры валков (на фиг.I не показано);. Горизонтальная составляющая этого усилия Q(P(t)) связана с усилием P(t) следующей зависимостью

Q(P(t)) = Р() 8 (= Р()

Ф

К. 1КР (2)

На подшипники рабочего валка действуют усилия Qn« равные: при смещении / в направлении вхо-,.да пол сы в клеть (фиг.1) Q „,„ = Q(P(t)) + Q(M(t))-Q(M ); (3) при смещении d в направлении выхода полосы из клети (фиг.1) -= — Q(P(t)iQ(M(t))-О(М „ ). (4)

Поскольку направление усилий

Q(M(t)) и Q(M „ ) не зависит от направления сР, и в общем случае

Следовательно, с учетом дййамических явлений в линии привода, с целью снижения динамических нагрузок на . подшипники рабочего валка, смещение д плоскости осей рабочих валков отнонекий т,„E (Q(M(t)) - QCM

I PE> ™(t) — М „Р— PQ(N) (t) — Q(M, ) 3К

Е on Ron Р РRP (7) (8) (9) где I „ — момент инерции массы опорноr0 валка; — приведенный к оси вращения

P рабочего валка момент инер- . ции массы рабочего валка и полосы оби

Š— соответственно угловые ускоP рения рабочего и опорного валков.

С учетом .выражения г

mpRР где I — — — ——

2 момент инерции массы рабочего валка; масса прокатываемой полосы скорость, движения rioлосы; угловая, скорость рабо.чего валка;

m и

V =t4P RP—.Ш

I wp. IN m V

2-Х вЂ” - = 2 — +-z —, (10)

2 2 2

Е(Р()) + Q(M„,» О(М())- (5)

С учетом зависимости (2) можно получить зависимость между величиной смещения d плоскости осей рабочих вал" ков относительно плоскости осей опор ных валков, обеспечивающей постоянное прижатие подушек рабочего валка к стойкам станины

Лля определения усилий Q(M(t)) и . QiM«) запишем следующую систему уравI .. ,Фш.Р— масса бочки рабочего. валка; ш pR.w ,40 еп 2R,р характеризующего равенство кинетической энергии приведенных масс 2 I массам 2 I u m решив систему урав;, нений (7) — (9), получим

M(t) — М и

Q(N(t))-Q(M ) = — — — — - -- ——

ПР

-:ш Rp .R, (1+(1 + - ) — — 3

Р ш„1

Кon (11)

Подставим выражение (11) .в.неравенство (6) .и, учитывая, что R o (К

D- „/D» где D >n и Э Р вЂ” диаметры со-:. ответственно опорного и рабочего вал-. ков получим э

Dan .

1 + е .P(t) P(t) 3 (1 m ) Dp, mp D р", (12) 1586804 валка к стойкам станины будет реали-. зовываться, если величина смещения д будет равна 1

Don

1 +

Эр

N(t) Nnã P) Ю (р - )„»„, (p|t) M" H ) 1 ш Don

1+ (1+ — ) —;— шр D. лить путем замера величины момента сил упругости M(t) и усилия прокатки

15 P(t) для любого значения времени t .процесса прокатки и последующего выM(t) числения отношения ——

P(t) ной партии практически не зависят от величины смещения д" плоскости осей рабочих валков относительно плоскости осей опорных валков. Это следует из того, что параметры очага деформации, определяющие Р(с) и М<, не связаны с величиной смещения о . Следог вательно, независимо от величины g величины P(t) и М будут весьма пр близки для полос одной партии, Кроме того, как это следует из выражений (7) и (8), величины M(t) моментов

35 сил упругости на шпинделе рабочего валка являются функцией геометричес— ких размеров и материала рабочих и опорных валков, конструктивных параметров линии привода, а также моменМп

P(t)

--f- = q 1 „+.х(1-. IA (16)

4О висимо от величины У также весьма близки для полос одной партии.

45 Из изложенного следует, что если для произвольного смещения ср при прокатке пробной полосы определить велиМер М

Р (с) м ъен 1 ° P чины (--.--.) „„„и —, то полученные

Р(с) (17) 50 значения будут близкими к величине указанных отношений и при прокатке партии полос, имеющих те же размеры и технологические режимы прокатки,, 55 что и пробная полоса.

Следовательно, определив отношения

М(t). М(с) M (P (t) ) +«c (p(с)»»ик p npH npo

Из выражения (12) следует, что постоянное прижатие подушек рабочего

Величину (y ) „определим слеМю м, дующим образом.

Момент М р прокатки на рабочем валке и усилие P(t) прокатки при заполнении металлом очага деформации составят

М яр = ВРср(1х х) ((1х х)у+ х (4)

Р(с) ВР (1 „-х), (15) .r e B — ширина полосы;

P — среднее удельное. давление металла на валки;

1 — расстояние вдоль оси прокатХ ки от начала очага деформации до плоскости осей рабочих валков; х — расстояние вдоль оси прокатки от кромки переднего конца полосы до плоскости осей рабочих валков; р — коэффициент положения равнодействующей давления металла на валки, Из выражений (14) и (15) следует, что

Поскольку О < р <1, то очевидно, Mï

1 что (-т -) „„будет при х = О, т „е. t) М в конечной стадии захвата и при установившемся процессе прокатки, и составит где 1 — длина дуги захвата;

M — крутящий момент на рабочем валке при установившемся . процессе прокатки, практически равный крутящему моменту на шпинделе рабочего валка

P — - усилие при установившемся . процессе прокатки.

M(t)

Величину (- †-) можно опредеР (с) кс

М(с) М

Отношения -- — и — для полос одР(с) Р

М(с) та M,. Поэтому отношения — — — незаРP Р(t),1586804

10 не полосы на входе в клеть 100 мм и, толщине полосы на выходе из клети

65 мм. Величина смещения плоскости, осей рабочих валков относительно плос-:

4 . кости осей опорных валков составляла

10 мм в направлении выхода полосы из клети, В процессе прокатки пробной полосы замеряли крутящий момент на шпинделе верхнего рабочего валка (фиг.3, кривая в) и. усилие прокатки (кривая r). Также замеряли перемещения подушек верхнего рабочего валка вдоль оси прокатки (кривые а и б), f5 Для различных моментов времени t процесса прокатки, отсчитываемых от начала роста усилия прокатки при захвате полосы, определяли величины крутящего момента N(t} на шпинделе, або20 чего валка и усилия Р(с) прокатки, а катке пробной полосы и подставив их в зависимость (13), адекватную заявляемой, получим величину смещения д плоскости осей рабочих валков относительно плоскости осей опорных валков в направлении входа полосы в клеть, обеспечивающего постоянный контакт подушек рабочего валка со стойками станины, Пример. Проводилось опробование описываемого способа настройки рабочих валков на черновой отдельно стоящей нереверсивной рабочей клети

У 4 широкополосового стана 2000 горячей прокатки, имеющий диаметр Dä„ опорного валка 1600 мм, диаметр Р рабочего валка 1200 мм и массу m р бочки рабочего валка 17000 кг.

Перед прокаткой партии полос одинаковой массы тп„, равной 36000 кг ! ширины, равной 1600 мм, и материала— сталь марки 09Г2, прокатали пробную полосу из указанной партии полос в режимах предполагаемой прокатки, т.е, при скорости прокатки 2 5 м/с, толщиПараметры процесса прокатки пробной полосы

Характеристика

Номера ординат на фиг.3 (° ) °

0,055

0,043

787 с

2085,6 2361

16819 20711

2439,7 1600

22180 22500

N(t), кНм

P(t), кН

Яс)

P(t) Ф

1652,7

15314

8892

0,089

0;107 0,124 0,114 0,110 0,071

Из таблицы следует, что величина (††) равна 0,124 м и соответст- 45

N(t)

p(t) макс

= 0 064 с. Для

1 +

Den

45 мм.

mn Dp

+. — -) 1 оп

1+ (1

После этого сместили плоскость осеи, рабочих валков относительно плоскости осей опорных валков в направлении . входа полосы в клеть на величину

= 45 мм. вует моменту времени t

1 д = 10 (" — — )

N(t)

P(t) макс P $ также отношения (††), соответствуN(t)

P(t) ющие ординатам 1-6, пересекающим кривые в и г на фиг.3.

Результаты замеров приведены в таблице.

Q,064 0,072 0,080 0,700 времени. с 7 0,7 с, т,е. для устаьювившегося процесса прокатки, крутящий . момент М на шпинделе рабочего валка равен 1600 кНм, а усилие Р прокатки равно 22500 кН. Затем опреде .или величину с по зависимости оследующую прокатку указанной; партии лолос проводили при смещении ( = 45 мм.

Сравнение осциллограмм, приведенных на фиг.3 и 4, наглядно показыва1586804

1I, ет, что при смещении 4 10 мм в сторону выхода полосы из клети в про" цессе захвата возникали. колебания подушек рабочего валка (фиг..З, кривые а и б), а при смещении 4 = 45 мм в ,5

; сторону входа полосы в клеть, т.е. согласно описанному способу, колебания подушек отсутствовали (фиг.4, кри вые а и б),При прокатке пробной полосы колебательное движение вдоль оси прокатки подушек верхнего рабочего валка сопровождалось соударениями подушек со стойками станин.

При прокатке партии полос, после установки величины смещения сР= 45 мм

12 плоскости осей рабочих валков относительно плоскости осей опорных валков в направлении входа полосы в клеть, колебательные движения подушек рабочего валка и соударения их со стойками станин отсутствовали. Вся партия полос была прокатана без отказов обо" рудования клети и привода.

Использование предложенного способа настройки рабочих валков обеспечивает по сравнению с известными спосо" бами снижение динамических нагрузок, возникающих при захвате полосы, и повышение долговечности станин и опорных узлов рабочих валков.

1586804

l 586804

Уеузвфудрд ! Редактор В.Данко Техред А.Кравчук Корректор, Т. Палий

Заказ 3283 Тйраж 404 Подписное

В НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101