Способ реверсивной прокатки

 

Использование: прокатное производство , в частности реверсивная прокатка, содержащая правку раската приложением силы, и может применяться на слябингах, блюмингах, реверсивных клетях толстолистовых , заготовочных прокатных станах при прокатке слитков в слябы, блюмы или литых заготовок в толстый лист. Сущность изборетения: для устранения изгибов концов приложение усилия, компенсирующего изгиб раската, осуществляют в процессе прокатки путем сообщения валкам ускорения разного знака, при этом при прокатке переднего конца собщают отрицательное ускорение, при прокатке заднего конца - положительное ускорение, определяемое по регламентированной зависимости. 3 ил., 1 табл. сл С

СОЮЗ СОВЕ ГСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 21 В 1/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4836902/27 (22) 26.03.90 (46) 23,06,92. Бюл. ¹ 23 (71) Магнитогорский горно-металлургический институт им.Г,И,Носова (72) P.Ã.Ìóãàëèìîâ и Г,Н.Харченко (53) 621,771.04(088.8) (56) Патент Японии ¹ 59-118227, кл. В 21 D 1/05, 1984.

Патент Японии N 57-193206, кл. В 21 В 1/22..

Королев А,А. Механическое оборудование цехов горной и цветной металлургии.—

М.: Металлургия, 1976, с.218 †2, Изобретение относится к прокатному производству, в частности к реверсивной прокатке, включающей устранение изгибов (правку) раската непосредственно в ходе технологического процесса.

Известен способ прокатки с устранением изгиба переднего конца раската, содержащий измерение изгиба и определение необходимости правки, и в случае превышения изгиба допустимого предела — приложение к раскату силы, выравнивающей изгиб, прижатием правильного ролика приводом его подачи, Однако габариты правильного ролика и энергоемкость его привода подачи для правки многотонных(10 — 40т) раскатов, прокатываемых на обжимных реверсивных станах, соизмеримы с габаритами и энергоемкостью основного оборудования

„„. Ж „„1 74 1945 А1 (54) СПОСОБ РЕВЕРСИВНОЙ ПРОКАТКИ (57) Использование: прокатное производство, вчастности реверсивная прокатка,,содержащая правку раската приложением силы, и может применяться на слябингах, блюмингах, реверсивных клетях толстолистовых, заготовочных прокатных станах при прокатке слитков в слябы, блюмы или литых заготовок в толстый лист. Сущность изборетения: для устранения изгибов концов приложение усилия, компенсирующего изгиб раската, осуществляют в процессе прокатки путем сообщения валкам ускорения разного знака, при этом при прокатке переднего конца собщают отрицательное ускорение, при прокатке заднего конца — положительное ускорение. определяемое по регламентированной зависимости. 3 ил., 1 табл. стана, Кроме того, увеличивается число механизмов, задействованных в технологическом процессе, усложняется компоновка оборудования центральной части прокатного стана; для человека-оператора ухудшается визуальное наблюдение над процессом прокатки, Все это делает известный способ прокатки технически и экономически невыгодным при прокатке многотонных слитков на реверсивных обжимных станах.

Известен способ предотвращения загибания переднего конца раската при несимметричном способе прокатки, содержащий охлаждение области изгиба в одном месте и одновременно нагрев области изгиба в другом месте, вызывающие силы. выравнивающие изгиб за счет разности температур областей изгиба.

1741945

Однако при реверсивной прокатке на обжимных и толстолистовых станах из-за больших объемов и масс прокатываемых раскатов нагрев и охлаждение областей изгиба происходит медленно. Это снижает темп и производительность прокатки. Кроме того, локальные охлаждения раската при продолжении прокатки приводят к возникновению в оборудовании прокатного стана недопустимых больших нагрузок, снижающих надежность его работы. После применения локального охлаждения необходимо вновь нагревать раскат, чтобы завершить прокату, что дополнительно снижает производительность и экономическую эффективность процесса прокатки.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому является способ реверсивной прокатки на обжимных станах, включающий приложение усилия в раскатку, компенсирующего изгиб его концов, причем усилие передают через линейки манипулятора.

Несмотря на широкое применение этого способа прокатки он обладает тем недостатком, что при устранении изгибов раската снижается темп и производительность прокатки из-за транспортирования раската от валков к манипулятору с кантователем, кэнтовки раската на 90 перед и риложением усилия, компенсирующего изгиб его концов, кантовки раската на 90 после приложения усилия. компенсирующего изгиб его концов, транспортирования раската обратно к валкам для продолжения прокатки. Кроме того, при прокатке сравнительно тонкого, широкого и длинного раската правка может или не реализована, или дополнительно.искажена геометрия проката из-за неустойчивости раската при кантовках и ограниченной длине линеек манипулятора. что приводит к нарушению технологического процесса, простою стана, снижению качества раската, иногда с удалением дополнительно искривленного раската в брак, а следовательно, дополнительно к снижению производительности и к уменьшению выхода годного, что экономически неэффективно.

Цель изобретения — повышение производительности реверсивной прокатки и качества проката путем приложения к раскату усилия, компенсирующего изгиб, непосредственно в процессе прокатки.

Цель достигается тем, что согласно способу реверсивной прокатки, включающему приложения к раскату усилия, компенсирующего изгиб концов. приложения усилия к раскату осуществляют в процессе прокатки путем сообщения валкам ускорения разного знака, при этом при прокатке переднего конца сообщают отрицательное ускорение, при прокатке заднего конца — положительное ускорение, определяемое по формуле

5 >2

6 RpE „,2 (2 +сов р — 1) где — ускорение валков, м/с;

2, 10 о — сопротивление пластической деформации материала раската, н/м; р- плотность материала раската, кг/м;

Š— модуль упругости материала раската, н/м;

R — радиус изгиба конца раската, м;

<р — центральный угол изгиба конца раската, рад.

Главный отличительный признак предлагаемого способа реверсивной прокатки, заключающийся в приложении к раскату усилия, компенсирующего изгиб конца, в процессе прокатки путем сообщения валкам уск,>рения разного знака, причем при прокатке переднего конца раската — отрицательного, а при прокате заднего конца— положительного ускорения, выполняет функцию устранения изгиба, непосредственно в ходе обжатия, т.е. не выбрасывая раскат из валков, за счет инерционных сил соответствующего знака, возбуждаемых в раскате при отрицательном или положительном ускорении валков.

На фиг.1 схематично изображены раскат с искривленным передним концом при прокатке "вперед" и устройство для осуществления способа прокатки; на фиг.2 — раскат с искривленным задним концом при прокатке "назад": на фиг.3 — графики зависимости ускорения валков раската от вели40 чины центрального угла изгиба для различных радиусов изгиба концов раската.

На фиг.1 и 2 обозначены раскат 1 с искривленным передним (зэдним) концом при прокатке "вперед" ("назад"), валки 2, приво45 ды 3 валков. устройство 4 для регулирования скорости приводов валков, содержащее командозэдающий блок 5, устанавливаемый автоматически по программе или с помощью ручной привода человеком-оператором в положения:0 — нулевое,  — прокатка "вперед". Н вЂ” прокатка - назад"; задатчик б интенсивности с возможностью дискретно или плавно изменять интенсивность нарастания или спада выходного -.игнала пу ем воздействия на переключатель

7, блок 8 подчиненного регулирования параметров (тока, напряжения, частоты вращения и др.) приводов, рольганги 9

На фиг.3 линии 10-12 — графики зависимости ускорения валков и раската от цент1741945 рального угла изгиба конца раската для различных радиусов изгиба концов раската, где обозначено:

R —; p— центральный угол изгиба конца раската;

Вд — допустимая по технологии высота переднего (заднего) конца раската над уровнем рольганга; Рт, Fp — соответственно, тормозные или разгонные силы, прикладываемые от приводов через валки к раскату, пропорцинальные ускорению (отрицательному или положительному) валков; F« — сила сопротивления прокатке; F, Рд — сила инерции и сила тяжести, действующие на элементарный объем искривленной части раската; F — результирующая выравнивающая сила, действующая на элементарный объем искривленной части раската; Х вЂ” плечо силы F; i —; V— скорость прокатки.

Пример. Пусть на универсальном слябинге 1150 прокатывается слиток размерами 1870х840х2200 мм в сляб 125х1600 м по схеме обжатий, представленной в таблице, Основная техническая характеристика слябинга 1150: привод горизонтальных валков индивидуальный, число приводов

C=2; номинальный момент привода валка

MH = 135 т.м.; коэффициент перегрузки приводов по моменту А= 2,5; суммарный, приведенный к валу привода, момент инерции линии привода = 10,7 т.м; коэффициент г, и ропорционал ь ности, связывающий между собой линейное и угловое ускорение валков с учетом диаметра К = 1 . 74 с /м; ускорение валков номинальное 4 = 3 м/с; номи 2. нальная скорость прокатки Чн — = 3 мlс; прокатный стан не оборудован датчиками, измеряющими параметры изгиба концов раската и вычислительным устройством для определения ускорения валков.

Основная характеристика прокатываемого материала: сопротивление пластической деформации о= 5 10 н/м; плотность

p = 7,8 10 кгl м: модуль упругости Е = з з, =5 10 н/м .

Основная характеристика технологического процесса прокатки; искривление концов раската имеет место преимущественно в 7,9,11 проходах пропусках); радиус изгиба концов раската R = 3 — 5 м: центральный угол изгиба концов раската p = 0,5 — 1,25 рад, Если прокатный стан не оборудован датчиками, измеряющими параметры изгиба концов раската и вычислительным устройством, определяющим ускорения валков, достаточных по величине для устранения изгибов предложенным в сущности способом прокатки, то по приведенной там формуле с учетом характеристики прокатываемого материала рассчитывают ускоре5 ние валков для конкретных значений углов радиусов изгибов R и строят графики i =

= f(p) для соответствующих R.

Для исходных данных рассматриваемого примера на фиг.3 построены графики i =

10 = < (p), где линия 10 соответствует радиусу изгиба R = 3 м, линия 11 — для R = 4 м, линия

12 — для R=5 M.

Поданным технической характеристики прокатного стана с учетом схемы обжатий

15 для проходов с наибольшей вероятностью появления изгибов (по условию примера— в проходах 7 — 11) определяют максимальнодопустимое отрицательное ускорение ! т.макс.q И МаКСИМаЛЬНО доСтИЖИМОЕ ПОЛОЖИ20 тельное ускорение ip. Kc.q валков, реально реализуемое их приводами: C М» +Мспмин т.макс.9

2,5 2 135+197 4688 /2

10,7 1,74

С М» Мсп.макс ð.макс 9

I ..К

2,5 . 2 135 — 231 24 м,с2

10,7 1,74 где Ысп.мин, Мсп.макс — мОмЕнты сОпративления прокатке, соо1ветственно, минимальный и максимальный для проходов 7 — 11 (см. таблицу схемы обжатий: Мсп.мин = 197 т;м., Мсп.макс = 231 т м.).

После этого {фиг.3) по оси ординат, соответствующей ускорению (отрицательному и положительному) валков и раската, откладывают величины iT.MBKc.q = 46,88 м/с, 2 рилакс.q = 24 M/C И ЧЕРЕЗ Эти ТОЧКИ ПрОВОдят, 2

40 соответственно, линию 13 и линию 14 параллельные оси абсцисс. На оси абсцисс из точек p = 0,5 рад и p = 1,25 рад, соответствующих реальным значением угла р, восстанавливают перпендикуляры до

45 пересечения с линиями 13 и 14 и получают области ABCD u AEFD.

Анализируя линии 10 — 12, проходящие в областях ABCD и AEFD, убеждаются в том, что значение ускорения i = iT, макс,q = 46,88

M/с достаточно для устранения изгибов передних концов раската с параметрами: R =

= 5 м, p = 0,53 1,25 рад; R = 4 м, p= --0,59—

1,25 рад: R = 3 м, p= -0,665 — 1,25 рад. Зна2 чение ускорения I = Ip.MaKc.q = 24 м/с достаточно для устранения изгибов задних концов раската с параметрами: R = 5 м, p = 0,665 1,25 рад; R = 4 м, p= 0,725-1,25 рад; R = 3 м, p = 0,75 — 1,25 рад. Исходя из результатов анализа с учетом максимально1741945

55 го упрощения работы оператора стана принимают решение: для осуществления предлагаемого способа прокатки с устранением изгибов раската сообщением валкам ускорения разного знака установить на задатчике 6 интенсивности (фиг.1) уставку интенсивности нарастания или спада выходного сигнала, пропорциональную ускорению валков I - Ip.saic.q = 24 м/с, достаточную для устранения изгибов как переднего, так и заднего концов раската с параметрами: R = 3 — 5 м, p = 0,75 — 1,25 рад, Установив на задатчике интенсивности 6 уставку, пропорциональную i 24 м/с, операг тору стана предоставляют возможность воздействием на переключатель 7 переключаться с номинального ускорения валков i =

= 3 м/с, применяемого при нормальной г прокатке, т.е. при отсутствии изгибов концов раската, на ускорение (отрицательное или положительное) i = 24 м/с, достаточ2 ное для устранения изгибов как передних. так и задних концов раската с параметрами: R = = 3 — 5 м, p = 0,75 — 1,25 рад, после чего приступают к прокатке слитков по предлагаемому способу.

Устранение изгиба переднего конца раската проводят следующим образом, При нормальной прокатке, т.е, при отсутствии изгибов концов раската, управляют механизмами стана и приводами 3 валков 2, как обычно при реверсивной прокатке, Причем разгон и торможение приводов 3, валков 2 и раската 1 в каждом проходе осуществляют с нормальным ускорением ! и=3 м/с

Пусть при прокатке одного из слитков в одном из проходов 7,9 и 11 "вперед" образовался изгиб переднего конца раската "лыжей" вверх с параметрами R = 3,5 м, p =- 1,2 рад. Для устранения этого изгиба оператор стана переводит ручной привод командозадающего блока 5 (фиг.1) из положения В в положение 0 и одновременно, например, ногой воздействует на переключатель 7.

При этом выходной сигнал с командозадающего блока 5 поступает на вход задатчика

6 интенсивности. Одновременно изменяется уставка задатчика 6 интенсивности со значения, пропорционального номинальному отрицательному ускорению валков i = -3 м/с, до значения, пропорционального отрицательному ускорению валков i =-24 м/с, 2 т,е. достаточного для устранения изгиба силами инерции. Сигнал, пропорциональный этой величине, с выхода задатчика 6 интенсивности поступает в блок 8 подчиненного регулирования параметров приводов, Приводы 3 изменяют знак вращающего момента на противоположный, например с положительного +M на отрицательный -М, и через валки 2 прикладывают тормозные силы

FT к очагу деформации раската 1. Тормозные силы FT и силы сопротивления прокатке

Fc,>,. действуя согласно, т.е, в одну и ту же сторону, затормаживают систему приводы 3— валки 2 — раскат 1 с отрицательным ускорением i = -24 м/с от номинальной скорости

2 прокатки VH = 3 м/с до нуля. Торможение системы приводы 3 — валки 2 — раскат 1 вызывает и обеспечивает приложение к раскату 1, в том числе и к его изгибу, распределенных сил инерции F, направление которых противоположно, а их сумма равна результирующей силе торможения, т.е.,). F =

= 2F>+ Fc<. Одновременно на раскат 1, в том числе и на его изгиб, действуют также распределенные силы тяжести Fq, На фиг.1 изображен вектор силы инерции F, действующий на элементарный объем искривленной части раската в определенный момент времени, и вектор силы тяжести Fq, действующий на тот же объем. Результирующая сила F = Е + Fq, действующая на элементарный объем искривленной части раската, создает сначала относительно линии касания раската 1 нижнего валка 2, а впоследствии (по мере устранения изгиба) относительно линии касания раската 1 роликов рольганга 9 компенсирующий (выравнивающий) изгиб момент силы М, = Р Х, действующий на элементарный объем искривленной части раската. Сумма моментов сил, действующих на искривленную часть раската, устраняет изгиб до допустимого по технологии прокатки значения. Среднее время устранения (компенсации) изгиба составляет

= — =- — = 0,125 с. н 3

24

После устранения изгиба оператор стана снимает воздействие с переключателя 7 и одновременно переводит ручной привод командозадающего блока 5 из положения 0 в положение В, При этом изменяется уставка задатчика 6 интенсивности от значения, прс орционального ускорению валков i =24 м/с . на значение, пропорциональное номи2 нальному ускорению валков = 3 м/с . Выг ходной сигнал задатчика 6 интенсивности, пропорциональный номинальному ускорению валков поступает в блок 8 подчиненного регулирования параметров приводов.

Приводы 3 изменяют знак вращающего момента с отрицательного -M на положительный + M и через валки 2 прикладывают

1741945

10 (2+ coa p — 1 j разгонную силу, пропорциональную номинальному ускорению 4 = 3 м/с, к очагу деформации раската, При этом система приводы 3 — валки 2 — раскат 1 разгоняется с номинальным ускорением iH = 3 мlс до номинальной скорости Vs = 3 мlс, Далее прокатку заканчивают, как обычно при нормальной прокатке, В период реализации предлагаемого способа прокатки при устранении изгибов увеличивают подачу охлаждающей воды на валки 2.

Устранение изгиба заднего конца раската проводят следующим образом.

Пусть при прокатке одного из слитков, например в 11-м проходе "вперед", образовавшийся изгиб переднего конца раската с параметрами R = 4м, p = 1,0 рад по какойлибо причине не устраняли. Искривленный передний конец раската по отношению к валкам из-за реверсивности прокатки в очередном 12-м проходе "назад" становится по отношению к валкам искривленным задним концом (фиг,2j. Прокатка раската с изгибом заднего конца может также выполняться предложенным способом. Для этого, как обычно, устанавливают заданный по схеме обжатий раствор валков. Переводят ручной привод командозадающего блока 5 из положения 0 B положение Н, при этом приводы

3, валки 2 начинают разгон с номинальным ускорением i> = 3 м/с . Одновременно рольг гангами 9 подают раскат 1 в раствор валков, На заданной скорости осуществляется захват раската 1 валками 2, После заполнения очага деформации маталлом, т.е. после надежногп захвата, оператор стана воздействует на пере лючатель 7. В результате этого изменяется установка задатчика 6 интенсивности от значения пропорционального номинальномуускорению валков 4=3м/с . на значение пропорциональное i = 24 м/с, г и система приводы 3 — валки 2 — раскат 1 продолжает разгон с ускорением i = 24 м/с, Это приводит к тому, что к раскату 1, в том числе и к его изгибу заднего конца, прикладываются возбужденные ускорением распределенные силы инерции F, направление которых противоположно силам разгона Fp, а их сумма равна результирующей силе разгона, т.е.,"», F = 2Fp+ Fcn.На раскат1, втом числе и на его изгиб, действуют также распределенные силы тяжести Рц. На фиг.2 изображены вектор силы инерции Fi, действующий на элементарный объем искривленной части раската и вектор силы тяжести ч, действующий на тот же объем, Результирующая сила F = Fi+ Fq, действующая на элементарный объем искривленной

55 части раската, создает относительно линии касания раската 1 нижнего валка 2 выравнивающий (компенсирующий) изгиб момент силы MB = F . Х. Сумма моментов сил, действующих на всю искривленную часть раската, устраняет изгиб. После устранения изгиба оператор снимает воздействие с переключателя 7, Это приводит к изменению уставки задатчика 6 интенсивности от значения, пропорционального ускорению валков i = 24 м/с, на значение, пропорциональное номинальному ускорению валков iH = 3 м/с . Дальнейший разгон системы приводы 3 — валки 2 — раскат 1 продолжается с номинальным ускорением

4 = 3 м/с и прокатку заканчивают, как обычг но при нормальной прокатке.

Следует отметить, что в случае оснащения прокатного стана датчиками для измерения параметров изгиба конца, раската, т,е, датчиками радиуса R и угла р, а также вычислительным устройством, определяющим величину ускорения валков, каждый изгиб может устраняться сообщением валкам ускорения конкретной величины, вычисляемой по формуле, приведенной в сущности изобретения.

Таким образом, предлагаемый способ реверсивной прокатки заготовок на обжимных станах по сравнению с известным позволяет сохранить 1емп, уменьшить цикл, а следовательно, повысить производител ьность процесса реверсивной прокатки, кроме того повышается качество проката. Это достигается 3а счет приложения к раскату усилия, компенсирующего его изгиб в процессе прокатки путем сообщения залкам ускорения разного знака. при этом при прокатке переднего конца сообщают отрицательное ускорение, при прокатке заднего конца — положительное ускорение, определяемое по приведенной ранее формуле.

Формула изобретения

Способ реверсивной прокатки, включающий приложение усилия к раскату, компенсирующего изгибы концов, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения качества проката и производительности путем устранения изгибов концов, приложения усилия к раскату осуществляют в процессе прокатки путем сообщения валкам ускорения разного знака, при этом при прокатке переднего конца сообщают отрицательное ускорение, при прокатке заднего конца — положительное ускорение, определяемое по формуле

I = ог

6 Rp E . — И вЂ” — —-,.

11

12 о — сопротивление пластической деформации материала раската, н/м;

2, p — плотность материала раската, кг/м;

Š— модуль упругости материала раската, н/м;

R — радиус изгиба конца раската, м;

p — центральный угол изгиба конца рас5 ката, м.

14

1741945

Фл.2

Фл. 3

Составитель P.Ìóãàëèìîâ

Редактор Н,Лазаренко Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н.Король

Заказ 2242 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

1, 51 /2

Р,25 Р,5 р,75 <Р 25

) OP)