Устройство для резки труб в линии стана холодной прокатки

 

Использование: разделение труб, получаемых на стане холодной прокатки. Сущность изобретения: создание .конструкций привода сведения ножей и системы синхронизации работы механизма резки с рабочей клетью стана. Снижение горизонтальной составляющей усилия реза и исключение контакта клети стана с режущим узлом в момент пропуска реза осуществляются за счет освобождения клети стана от деталей механизма резки и размещения ножниц за пределами габаритов стана. 4 з. п. ф-лы, 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 ееивЪ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4815748/27 (22) 17.04,90 (46) 07.05.92, Бюл. М 17 (71) Уральский политехнический институт им. С. М. Кирова (72) C. Н. Полянский и Ю. Б. Чечулин (53) 621,961(088.8) (56) Точбные станы. Каталог. ВНИИИНФОРГЯЖМАШ, 1976.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1028440, кл, В 23 0 21/00, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЗКИ ТРУБ В ЛИНИИ СТАНА ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к механизмам резки в линиях обработки труб.

Известен трубоотрезной летучий станок, содержащий каретку, несущую механизм зажима трубы и режущий механизм, датчик переднего конца трубы, дающий сигнал на включение привода каретки.

При обработке на стане холодной прокатки труба перемещается неравномерно и поэтому не удается синхронизировать перемещение каретки летучего станка с трубой.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для резки труб; содержа- щее станину .с направляющими для подвижного упора и корпуса с режущим инструментом, узел сведения ножей в виде рамки, закрепленной на клети стана. Державки ножей с клиновыми рабочими поверхностями размещены подвижно радиально в корпусе. Клиновые поверхности держа вок контактируют с копирами узла

„„Я „„1731472 А1 (slit В 23021/00, В 26 0 3/16 (57) Использование: разделение труб, получаемых на стане холодной прокатки. Сущность изобретения: создание. конструкций привода сведения ножей и системы синхронизации работы механизма резки с рабочей клетью стана. Снижение горизонтальной составляющей усилия реза и исключение контакта клети стана с режущим узлом в момент. пропуска реза осуществляются за счет освобождения клети стана от деталей механизма резки и .размещения ножниц за пределами габаритов стана. 4 з. и. ф-лы, 8 ил. сведения ножей. Корпус с ножами имеет возможность возвратно-поступательного перемещения в горизонтальных направляющих станины. В момент реза корпус застопоривают. в направляющих посредством подвижного упора, закрепленного на штоке пневмоцилиндра. Команда на срабатывание пневмоцилиндра.поступает от датчика меры и блокируется датчиком положения клети. Процесс собственно резки протекает в кратковременную паузу при неподвижной трубе.

Надежность работы устройства снижается ввиду наличия постоянного (на каждом ходе клети) контакта узла сведения ножей с ихдержавками. Причем отсутствие реза трубы на каждом ходе клети обеспечивают пружинами различной жесткости. Высокая частота движения рабочей клети стана (100 дв. ход/мин) вызывает неизбежные усталостные эффекты в пружинах, что, в свою оче173 1472

20

35

50

55 редь, приводит к нарушению работы устройства резки, К недостаткам следует отнести и 803можность осевого перемещения корпуса с ножами. Наличие такого движения не позволяет создать высокую осевую жесткость устройства резки вследствие зазоров в направляющих упора, малой жесткости упора и т.д. Наличие высокой осевой жесткости особенно важно при резке тонкостенных труб с толщиной стенки менее 1,5 мм. Осевая податливость устройства резки даже 1 мм при угле клиновых копиров 20 приводит к уменьшению перемещения каждого из но- жей на 0,364 мм, что вызывает неполное прорезание стенки трубы.

Размещение узла сведения ножей на клети затрудняет доступ к калибрам валков с целью их чистки (один раз в смену при прокатке нержавеющих труб). Замена калибров (в среднем один раз в 15 смен) требует демонтажа механизма резки, установленного в станине стана, и узла сведения ножей. Частые перевалки калибров приводят к дополнительным трудностям. снижают точность настройки и надежность работы механизма резки.

Цель изобретения — повышение надежности работы механизма резки и стана в целом за счет снижения горизонтальной соI ставляющей усилия резки и повышения тем самым стабильности процесса резки, а также за счет исключения контакта клети с деталями механизма реза в момент пропуска реза, освобождения клети от механизма сведения ножей и размещения ножниц за габаритами станины стана и расширение технологических возможностей за счет ис-: пользования на многониточных станах, Указанная цель достигается тем. что в устройстве для резки труб в линии стана холодной прокатки, содержащем установленный на станине режущий узел, включающий верхний и нижний подвижные ножи и механизм сведения ножей, а также систему автоматического управления режущим узлом, последний расположен между фронтальной частью стана и его передним столом, а механизм сведения ножей выполнен в виде приводного корпуса с индивидуальными направляющими, приводного толкателя коромысла, шарнирно смонтированного на корпусе посредством оси с воэможностью взаимодействия с клетью стана. штанги, расположенной в отверстии толкателя, узла связи штанги с толкателем и пол- . зуна, закрепленного на штанге и связанного рычажной системой с ножами режущего узла, при этом механизм сведения ножей снабжен узлом возврата штанги в исходное положение, приводной корпус установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси стана посредством направляющих станины, в направляющих корпуса смонтирован с возможностью возвратно-поступательного перемещения приводной толкатель с отверстием, параллельным оси стана.

Для обеспечения возможности использования на многониточных станах устройстВо снабжено дополнительными режущими узлами, при этом толкатели механизмов сведения ножей всех режущих узлов смонтированы на общем корпусе

Штанга выполнена с диаметральным пазом, а узел связи штанги с толкателем каждого из механизмов сведения ножей выполнен в виде размещенных в указанном пазу штанги подпружиненных кулачков с профильной поверхчостью со стороны режущего узла, копиров, закрепленных на фронтальной части стана посредством консоли с- возможностью взаимодействия с профильной поверхностью кулачков, при этом кулачки со стороны клети стана выполнены с опорными поверхностями с возможностью взаимодействия с толкателем.

Узел возврата штанги в исходное положение выполнен в виде корпуса с направляющими, расположенными по оси штанги. и штока, установленного в направляющих корпуса с возможностью взаимодействия с ползуном и подпружиненного относительно корпуса, Приводы толкателя и корпуса выполнены в виде пневмоцилиндров.

Применение ножниц с рычажным механизмом сведения ножей позволит уменьшить горизонтальную составляющую усилия резания труб в среднем в 4,9 раза, Расчет произведен для одинаковых значений рабочего хода в известном и предлагаемом устройствах, П ри расчете угол клиновых копиров узла сведения ножей принят 20О, коэффициент трения на клиновых поверхностях 0,1; длина равноплечих рычагов в предлагаемом. устройстве 250 мм.

Исходя из этих данных и при максимальном значении усилия резки Рр=50,0 кН получили следующие значения горизонтальной составляющей усилия: 23,50 кН в известном и

4,80 кН в предлагаемом устройстве.

Отсутствие контакта рабочей клети с механизмом резки в момент пропуска реза ликвидирует опасность появления усталостных эффектов в деталях механизма реза, в частности в пружинах.

Предлагаемая конструкция позволяет вынести механизм резки в виде самостоятельного агрегата за пределы станины рабо1731472 чей клети стана и освободить рабочую часть Устройство для резки труб преимущестот дополнительных узлов, связанных с ра- венно многониточного стана холодной проботой механизма резки, что облегчает до- ., катки включаетрабочую клеть стана(фиг. 8), ступ к калибрам. Операция очистки 5 механизм сведения ножей ножниц 1, горикалибровнетребуетдемонтажаузласведе- зонтальную штангу 2, размещенную в на- ния ножей с рабочей клети. Перевалка ка- правляющихЗ,смонтированных настанине либров не требует демонтажа механизма 4. В радиальных направляющих 5 каждой

påçêè. штанги 2 установлены диаметрально уста.Установка механизма резки за габари- 10 навливаемые кулачки 6, подпружиненные тами станины рабочей клети стана обеспе- пружиной 7, например, листового типа. чивает возможность перевалки валков беэ Внешняя профилированная поверхность 8 . проведения операций демонтажа. и после- кулачка 6 обращена от клети к поверхности дующей настройки мсханизма резки. Ста- 9 стационарного копира 10. Торцовая поционарная установка механизма резки 15 верхность 11 кулачка 6 обращена к рабочей улучшает процесс настройки размеров, клети стана и контактирует в.рабочем полообеспечивающих синхронное срабатыва- жении с соответствующей торцовой поверние механизмов, повышает надежность ра- хностью толкателя 12. боты механизма резки и стана. В толкателе 12 выполнено отверстие 13

Предлагаемая конструкция может быть 20 для прохода штанги 2. Каждый толкатель 12 использована в процессе многониточной снабжен индивидуальным исполнительным прокатки труб.,Количество ниток и измене- органом, например, в виде пневмоцилиндра ниечастоты движения рабочей клети не ока- 14, закрепленного шарнирно на стойке 15 эывают влияния на процесс и качество станины 4. Привод 14 сообщает толкателю отработки узлов механизма реза. Процесс 25 возвратно-поступательное перемещение. резки прокатываемых ниток труб может. Все толкатели 12 помещены в направляюбыть произведен как одновременно, так и . щих общего корпуса 16 толкателей. Корпус

16 толкателей имеет возможность совер-

Предлагаемое изобретение обеспечи- шать возвратно-поступательное перемеще-. вает механическук синхронизацию, являю- 30 ние в направляющих 17 станины 4 как щуюся наиболее надежной, механизмов совместно с толкателем 12, так и индивидут ножниц с работой механизмов прокатного ально. Для этого корпус 16 оснащен собсс ана, а именно позволяет осуществить. венным исполнительным органом, процесс реза в строго заданном положении, например, в виде,пневмоцилиндра 18, зав конце участка калибровки, когда отсутст- 35 крепленного шарнирно на стойке 19 станивует вытяжка трубы. и производить кантов- ны 4. ку (поворот) трубы на 60 при раскрытых На корпусе16толкателей шарнирно поножах. средством оси 20 установлено коромысло

Возврат механизма реза в исходное по- 21. В процессе реза коромысло 21 контактиложение пропуска реза происходит. одно- 40 рует поверхностями 22 с соответс.вующими временно.с.клетью, после прохождения ее частями на корпусе прокатной клети и. пекрайнего переднего положения и начала хо- редавая усилие и перемещение на ножницы да "Назад". Такая работа гарантирует отсут- 1, совершает работу реза. ствие реза при последующем движении Для передачи усилия на привод сведе45 ния ножей ножниц 1, в частности, рычажного исполнения, горизонтальную штангу 2 со

На фиг, 1 изображено устройство для стороны противоположной рабочей клети резки труб в линии стана холодной прокат- соединяют с механизмом реза. В частности, ки, в частности двуниточного. разрез; на для ножниц рычажного исполнения конец фиг. 2 — то же, вид сверху; на фиг. 3-7 — 50 штанги2закрепляютнаползуне23,перемеположения узлов и деталей устройства в щающемся возвратно-поступательно в нараэличных стадиях процесса; началосведе- правляющих 3. Ползун 23 посредством ния ножей; завершение процесса сведения равноплечих рычагов 24 и 25 шарнирно соножей; утапливание кулачков штанги; за- единен с ползунами 26 и 27. Ползуны 26 и вершение хода клети "Вперед" и безынер- 55 27перемещаются возвратно-поступательно ционный возврат штанги с механизмом . вдольобщей оси в вертикальных нанравля- . сведения ножей ножниц в исходное поло- ющих 28. Полэун 27 посредством жесткой жение; положение механизмов ножниц в тяги29соединенсползуном30; перемещамомент пропуска реза соответственно; на ющимся в направляющих 28. фиг. 8 — стан ХПТ с механизмом резки, об- Ползуны 26 и 30 оснащены н 31 щий вид. снащены ножами имеют возможность перемещаться ради1731472 ально к поверхности разрезаемой трубы 32 и размещены в направляющих 28 диаметрально относительно разрезаемой трубы

32.

Ползун 27 оснащен пружиной 33 воз- 5 врата штанги 2 в исходное положение.

Механизм пропуска. реза .оснащен выталкивателем 34, предназначенным для перемещения штанги 2 и механизма сведения ножей ножниц 1 через "мертвое" положение 10 рычагов 24 и 25.

Выталкиватель 34 выполнен в виде штока 35, установленного в направляющих 36 корпуса выталкивателя и подпружиненного относительно корпуса пружиной 37, 15

Рабочая клеть 38 стана(фиг. 8) размещена в направляющих 39 станины 4 и снабжена приводом 40 возвратно-поступательного перемещения. Ножницы 1 размещены между лобовиной 41 с установленным на ней 20 передним патроном 42 станины 4 и пере-. дним столом 43 стана и установлены на об- . щей раме 44.

Устройство работает следующим образом. 25

Стан холодной прокатки труб работает в автоматическом режиме, Для мерного реза прокатываемых труб предусмотрена и создана система датчиков, контролирующих положение разрезаемой трубы и рабочей 30

/ клети стана. Известная автоматизированная. система управляет. работой механизма пропуска реза.

На фиг. 7 показано исходное (нерабо- . чее) положение пропуска реза, При поступлении команды на рез пневмоцилиндр 18 срабатывает и производит подачу на рез корпуса 16 с коромыслом 21. Одновременно поступает сигнал на срабатывание пневмоцилиндра 14 и выдвижение толкателя 12 . совместно с корпусом 16. Срабатывание пневмоцилиндров 14 и 1.8 происходит при поступлении сигнала от датчика меры. При одновременном достижении меры всеми прокатываемыми трубами срабатывают все пневмоцилиндры 14 и рез происходит одновременно. При .дискретном срабатывании датчика меры, что наблюдается на практике, срабатывает только тот пневмоцилиндр 14. в нити которого труба достигает меры. Остальные толкатели 12 остаются в исходном положении.

Таким образом, пневмоцилиндры 14 и

18 перемещают. корпус 16 с коромыслом 21 и в зависимости от поступления сигнала от датчика меры один из толкателей 12 в крайнее положение реза (фиг. 3).

При крайнем рабочем положении толкателя 12 обеспечивается выдвижение утап ливаемых кулачков 6 посредством пружин 7

55 иэ радиальных направляющих 5 штанги 2, Это происходит вследствие того, что при перемещении толкателя 12 вдоль неподвижной штанги 2 кулачки 6 выходят из отверстия 13 штанги 2 и освобождаются.

После этого торцовые поверхности 11 кулачков 6 контактируют с соответствующими торцовыми поверхностями толкателя 12 и таким образом производят механическое соединение толкателя 12 и штанги 2; Устройство готово k работе (фиг. 2)..

Во время хода клети 38 "Вперед" в конце калибровочного участка прокатки рабочая клеть 38 свободной торцовой поверхностью станины наезжает на поверхности 22 коромысла 21. Балансировочная ось 20 служит длч выравнивания усилий на плечах коромысла 21; Через ось 20 толкающее усилие клети 0 передается на толкатель 12 и через кулачки 5 на штангу 2.

Рабочий ход толкатель 12 и штанга 2 совершают совместно, Под действием усилия Q n. корпус 16 с толкателем 12 перемещаются в направляющих 17. Совместно с толкателем получает перемещение и штанга 2 в своих направляющих 3. в результате чего происходит сведение ножей, В частности, в случае ножниц

1 с рычажным приводом сведения ножей при взаимодействии штанги 2 с ползуном 23 последний получает горизонтальное перемещение в направляющих 3 и производит сведение ползунов 26 и 30 с ножами 18 посредством равноплечих рычагов.24 и 25, ползуна 27 и тяги 29. Ножи 18 могут быть выполнены с клиновой заточкой арочных режущих граней. Таким образом, осуществляют посредством усилия Q<>, диаметральное перемещение ползунов с ножами навстречу разрезаемой трубе 32 и, соответственно, процесс реза.

В момент прохождения механизмов сведения ножей "мертвого" положения т.е. в момент, когда рычаги 24 и 25 располагаются на одной линии по оси ползунов 26. 27 и

30, происходит окончательное разделение сечения трубы и в этот момент усилие реза падает до нуля. Но рабочая клеть стана продолжает свое движение " Вперед ".

"Мертвое" положение механизма реза характеризуется тем. что с этого момента (когда усилие резки упало до нуля) стационарные копиры 10 своими профилированными поверхностями 9 начинают взаимодействовать с профилированными поверхностями 8 утапливаемых кулачков 6 штанги 2, а ползун 23 начинает взаимодействовать со штоком 35 выталкивателя 34 и сжимать тем самым пружину 37 (фиг. 4).

1731472

Клеть проталкивает ползун 23 через

"мертвое" положение, незначительйо разводит ножи, давая тем самым возможность осуществить технологическую кантовку (поворот) трубы на угол 600. При кантовке труба находится в зеве калибров прокатных валков и неподвижна вдоль своей продольной оси.

По мере дальнейшего продвижения клети и штанги 2 "Вперед" происходит утапливание кулачков 6 копирами 10 в радиаль. ные направляющие 5 штанги 2 (фиг. 5).

При последующем незначительном перемещении клети "Вперед" кулачки 6 заходят в отверстие 13 толкателя 12 и происходит безынерционное выталкивание штанги 2. посредством пружин 37 и 33 в исходное положение пропуска реза (фиг. 6).

Пружина 37 предназначена для проталкивания ползуна 23 через "мертвое" положение механизма реза, а пружина 33 — для разведения ножей и возврата механизма сведе. ния ножей в исходное положение. При этом жесткости пружин 37 и 33 выбирают соответственно. С этого момента клеть стана заканчивает свое движение "Вперед", механизм реза и штанга с кулачками занимают положение пропуска реза, Окончательное положение механизм пропуска реза примет за время последующего двойного хода рабочей клети. За это время производят вывод коромысла 21 из возможного касания с рабочей клетью при ее последующем ходе "Вперед". Для этого посредством пневмоцилиндра 18 корпус 16 с коромыслом 21 и рабочим толкателем 12 перемещают на некоторую незначительную величину в их крайнее исходное положение пропуска реза (фиг. 7). В положении пропуска реза кулачки 6 утоплены в радиальных . направляющих 5 штанги 2 и удерживаются в них поверхностью отверстия 13 толкателя

12. Далее цикл повторяется.

Применительно к однониточному стану холодной прокатки труб механизм пропуска реза упрощается при аналогичном процессе работы, В этом случае отпадает необходимость в толкателе 12 с приводом 14 его перемещения. Для реализации процесса сквозное отверстие 13 выполняют в корпусе

16, в результате чего кулачки 6 штанги 2 взаимодействуют непосредственно с корпусом 16 и перемещение от коромысла на штангу передают без промежуточного звена в виде толкателя 12, В остальном работа аналогична.

Предлагаемая конструкция механизма пропуска реза ножниц стана ХПТ обеспечивает механическую синхронизацию положений механизмов реза и его привода с рабочей клетью и механизмами стана.

Конструкция ножниц стана устраняет причины возникновения аварийных ситуа5 ций. Механизмы ножниц отслеживают положение клети посредством механического контакта, и их работа полностью согласуется с циклом прокатки. В случае, если механизмы ножниц не успевают занять рабочее

10 положение реза, клеть при своем ходе "Вперед" вернет без порезки и беэ повреждений механизмы ножниц в исходное положение пропуска реза, т,е..совершится холостой ход без нагрузки;

15 Предлагаемая конструкция механизма гарантирует устранение повторной порезки, поскольку все механизмы ножниц занимают исходное положение в момент окончания хода клети "Вперед" при.порезке, 20 в то время как в известном устройстве существует возможность повторной порезки, ес- ли пневмоцилиндр подвижного упора заклинит в направляющих или не:успеет сработать.

25. Кроме того, в предлагаемой конструкции устраняется контакт клети с механизмом ножниц в положении пропуска реза, Стационарная установка ножниц позволяет ввести простую и надежную систему регули30 ровки и настройки ножниц, обеспечивает . стабильность реза, Также снижаются трудозатраты при смене и настройке инструмента стана, обеспечивается надежность порезки труб в процессе их прокатки на многониточ35 ном стане как одновременно, так и последо- вательно. Снижение горизонтальной составляющей усилия резки до 3,0 — 5,0 кН и одновременное повышение точности настройки обеспечивают стабильность проте40 кания процесса резки.

Формула изобретения

1. Устройство для резки труб в линии стана холодной прокатки. содержащее установленный на станине режущий узел, вклю45 чающий верхний и нижний подвижные ножи и механизм сведения ножей, а также систему автоматического управления режущим узлом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности за счет снижения

50 горизонтальной составляющей усилия реза и исключения контакта клети стана с режущим узлом в момент пропуска реза, режущий узел расположен между фронтальной частью стана и его передним столом. а ме55 ханизм сведения ножей выполнен в виде. приводного корпуса с индивидуальными направляющими, установленного с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси стана посредством направляющих станины, смонтированного

1731472

12 в направляющих корпуса с возможностью возвратно-поступательного перемещения приводного толкателя с отверстием, параллельным оси стана, коромысла, шарнирно смонтированного на корпусе посредством оси с возможностью взаимодействия с клетью стана, штанги, расположенной в отверстии толкателя, узла связи штанги с.толкателем и ползуна, закрепленного на штанге и связанного рычажной системой с ножами режущего узла, при этом механизм сведения ножей снабжен узлом возврата штанги в исходное положение.

2, Устройство по и. 1, отл ича ю щеес я тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет обеспечения возможности использования на многониточных станах, оно снабжено дополнительными режущими узлами, при этом толкатели механизмов сведения ножей всех режущих узлов смонтированы на общем корпусе.

3, Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что штанга выполнена с диаметральным пазом, а узел связи штанги с толкателем каждого из механизмов сведения ножей выполнен в виде размещенных в указанном пазу штанги подпружиненных кулачков с профильной поверхностью со

5 стороны режущего узла, копиров, закрепленных на фронтальной части стана посредством консоли с возможностью взаимодействия с профильной поверхностью кулачков, при этом кулачки со стороны

10 клети стана выполнены с опорными поверхностями с возможностью взаимодействия с толкателем, 4. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что узел. возврата штанги. в

15 исходное положение выполнен в виде корпуса с направляющими, расположенными по оси штанги, и штока, установленного в направляющих корпуса с возможностью взаимодействия с ползуном и подпружи20 ненного относительно корпуса, 5. Устройство по пп, 1 и 2, о т л и ч à ющ е е с я тем, что приводы толкателя и корпуса выполнены в виде пневмоцилиндров.

1731472

1731472

Составитель С, Полянский

Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор В. Петраш

Заказ 2021 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раущская наб., 4/5

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