Устройство автоматического устранения проскальзывания рабочих валков относительно опорных

 

> 4 КВЯ

ИСАЙИ

Союз Советских

Соцмапмстнческик

Республик «i774641

К АВТОРСКОМУ СВНДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к ввт. свид-ву (51)М. Кл. (22) Заявлено 09,11.78 (21) 2681240/22-02 с присоединением заявки Hо (23) Приоритет

Опубликовано 3р1р8р Бюллетень М 40

Дата опубликованию описания 30.1080

В 21 В 37/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 771. .237-503. .51{088.8) (72) Авторы изобретения

В.Г. Сосюрко, А.П. Пелленен, Л.М. Агеев и В Н . Выдрин

Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (71) Заявитель

{ 54 ) уСТРОИСТВО ABTO>1ATH IECKOI УСТРАНЕН.: 1

ПРОСКАЛЬЗЫВАНИ;4 РАБОЧИХ ВАЛКОВ

ОТНОСИТЕЛЬНО ОРОРНЬ)Х

Изобретение относится к области прокатного производства и может быть использовано преимущественно на ста.нах холодной прокатки при прокатке металлических полос и лент. 5

В практике прокатного производства широко известны многовалковые станы с приводом рабочих валков через опорные. При эксплуатации таких станов во время быстрого разгона и торможения, à -акже во время работы его в установившемся режиме прокатки возможно проскальзывание опорных валков по рабочим.

Проскальзывание валков на площад- 15 ках контактов — одна из причин,снижающая стойкость и долговечность валков. При пробуксовке рабочих валков по опорным вследствие того, что опорные валки имеют твердость рабочей 20 поверхности на 10-40 единиц по Шору меньше, чем рабочие, возможно образование на опорных валках лыски или лампаса, а также навар рабочих и опорных валков. такие дефекты поверх- 2 ности валков снижают качество прокатываемого металла, уменьшают производительность станов.

Проскальзывание валков происходит из-эа недостаточного сцепления рабо- ЗО ! чи;: и опорных валков на площадках контакта при передаче требуемого крутящего момента.

Когда наблюдается проскальзывание опорного валка по рабочему необходимо увеличивать силу трения на контакте валков с целью передачи требуемого для прокатки полосы крутящего момента. увеличение силы трения на площадке контакта возможно путем увеличения коэффициента трения, что обеспечивается.шлифовкой валков и подбором смазки либо увеличением силы сжатия валков.

Первый путь малоэффективен,так как применение смаэок, увеличивающих коэффициент трения, оказывеет влияние на условие трения в очаге деформации, что является нежелательным.

Наиболее применим второй путь, когда силу трения на контакте валков увеличивают, создавая большее усилие на площадке контакта. При использовании такого варианта может быть обеспечено требуемое быстродействие для устранения проскальзывания валков и лучшая стабилизация процесса.

Кроме того, появляется возможность в использовании, в частности, станов

774641 кварто с приводными опорными налками для прокатки полос способом прокатки-включения, для которого вероятность проскальзывания валков очень велика, вследствие того, что для данного способа прокатки характерно снижение усилия прокатки н 2-5 раэ (при росте крутящих моментов на валках .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае" мому результату является устройство, реализующее способ предотвращения проскальзывания рабочих валков по спорным в случае обрыва полосы, имеющее гидравлические нажимные устройства, установленные под подушками нижнего опорного валка, и схему для управления этим устройством 1 .

Схема ограничивает п.-„цение давления масла в гидроцилиндрах нажимного устройства до величины, при которой не наблюдается проскальзывание валков относительно другого.

Недостатком данного способа является то, что произвоцится устранение проскальзывания валков только во время обрыва полосы. Однако практикой прокатного производства доказывается необходимость контроля и устранение проскальзывания в процессе разгона, торможения стана, а также но время установившегося режима прокатки, особенно при использовании процесса прокатки-волочения.

Целью изобретения являетcя увеличение стабилизации процесса прокатки, обеспечение равенства окру>-.,ных с.- о-ростей валков, увеличени==- производительности станов.

Кроме того,. при достижении указанной цели появляется воэможность использования процесса прокатки-волочения в станах с привод..ыми опорными валками, что„ в свою очередь, обеспечивает улучшение качества прокатываемых полос, увеличение производительности.

Это достигается -:ем, что используется система устранения проскапьэывания валков„ котсрая для каждой пары рабочего и опорного валков дополнительно содержит датчи <и линейной скорости вращения валков, установленные на рабочих и опорных валках, блоки сравнения, интегрирующий усилитель, блоки суммирования,усилитель, поляризованные реле, преобразователь давления в пропорциональную величину электрического напряжения, причем выходы датчиков линейной скорости вращения валков подсоединены к блоку сравнения, вьход этого блока черЕз интегрирующий усилитель соединен с первым входом блока суммирования, второй вход которого соединен с задающим устройством, а третий вход — с выходом преобразователя давления в прогорциональную величину электрического напряжения, вход которого соединен с датчиком давления, выход блока суммирования через усилитель соединен с поляризованным реле, выходы поляризованного реле соединены с исполнительными механизмами трехпозиционного электрогидроклапана, через который насос связан с гидроцилиндрами, датчиком давления и предохранительным клапаном.

Использование этой системы позволяет в случае проскальзывания валков создавать дополнительное сжатие рабочих и контактирующих с ними опорных валков, которое приводит к уве1э личению сил сцепления валков и устранению проскальзывания.

Создание дополнительной к усилию .прокатки величины сжатия валков может быть обеспечено двумя способами:

20 путем стягивания подушек рабочих и опорных валков и распором подушек рабочих валков.

В первом случае влияние, оказываемое на величину давления металла на валки в очаге деформации, невелико. Изменение давления в очаге происходит н основном за счет изменения упругого сплкщивания на контакте рабочих валков с опорными при изменении усилия стягивания, а по мере неооходимости может быть легко скомп=-нснровано перемещением нажимных устройств вручную либо систе.:о. ; автоматического регулирования тол,">нны полосы

Во втором случае влияние, оказываемое на величину давления в очаге деформации, будет значительным,так ках изменение этого давления происходит из-за изменения упругой дефор4О мации всех нагруженных деталей клети (станины, нажимных устройств и

T.ä.). Поэтому в данном варианте необходимо предусмотреть корректировку давления металла на валок н очаге деформации н зависимости от изменения распора подушек рабочих в ал кон.

На фиг. представлено устройство для устранения проскальзывания рабочих валков по рабочим в случае стягивания подушек рабочих и опорных валков; на фиг. 2 - то же, в случае распора подушек рабочих валков. устройство содержит гидроцилиндр

1 распора (стягивания), датчик 2 скорости, блок 3 сравнения, интегрирующий усилитель 4, блок 5 суммирования, усилитель б, поляризованное реле 7, трехпозиционный электроЙО гидроклапан 8, датчик 9 давления,преобразователь 10 величины давления в пропорциональную величину электрическсго напряжения, предохранительный клапан 11, станину 12 прокатной

65 кле-,, опорный валок 13, рабочий ва774641 лок 14, подушку 15 опорного валка, подушку 16 рабочего валка, нажимное устройство 17 (гидравлическое нажим— ное устройство ГНУ), преобразователь

ГНУ 18, усилитель ГНУ 19, датчик 20 давления ГНУ, поляризованное реле 21

ГНУ, трехпозиционный электрогидроклапан ГНУ 22, блок 23 сравнения ГНУ, предохранительный клапан ГНУ 24.

Устройство (см.фиг.1) для устранения проскальзывания рабочих валков относительно опорных путем стягивания подушек рабочего и опорного валков в клети четырехвалкового стана (в принципе, это может быть любой мно говалковый стан) состоит из рабочей клети и системы устранения проскальзывания.

Рабочая клеть включает станину 12 прокатной клети, опорные валки 13, рабочие валки 14, подушки 15 опорных и 16 рабочих валков, выполненные с заплечиками, в которые упираются гидроцилиндры 1 системы устранения проскальзывания, и нажимное устройство 17.

Собственно система устранения проскальзывания валков состоит из четырех датчиков 2 окружной скорости вращения валков, которые устанавливаются в рабочей клети, двух блоков 3 сравнения, двух интегрирующих усилителей 4, двух блоков 5 суммирования, двух задающих устройств (на фиг.1 не показаны), двух уси— лителей 6, двух поляризованных реле

7, двух трехпозиционных электрогидроклапанов 8, преобразователей 10, датчиков 9 давлений, предохранительных -клапанов 11.

Датчики окружной скорости валков конструктивно могут быть выполнены в виде контактного ролика и измерителя скорости вращения. В качестве измерителя скорости вращения валков можно использовать любые известные устройства, например частотные измерители фотоэлектрического типа. Можно окружную скорость валков определять непосредственно по скорости вращения валков, тогда контактный ролик не потребуется, но необходимо ввести элемент, позволянхций корректировать выходной сигнал датчиков линейной скорости в зависимости от соотношения диаметров валков после каждой перевалки.

На фиг.2 показано устройство для устранения проскальзывания рабочих валков относительно опорных путем распора подушек рабочих валков.

Рабочая клеть в этом случае состоит иэ тех же узлов, что и на фиг.1. Отличие заключается в том,что гидравлическое нажимное устройство

17 установлено под подушкой 15 нижнего опорного валка, а гидроцилиндры

1 расположены между подушками 16 рабочих валков.

Система регулирования гидравлического нажимного устройства состоит из блока сравнения, из преобразователя 18, усилителя 19, датчика 20 давления, поляризованного реле 21, 5 трехпозиционного электрогидроклапана 22, предохранительного клапана 24, задающего устройства (на схеме не показ ано) .

Собственно система устранения проскальзывания валков в отличие от схемы, изображенной на фиг. 1, состоит из суммирующего блока 5 и установленных по одному усилителя 6, поляризованного реле 7, трехпозиционного электрогидроклапана Я,датчика

i5 9 давления, преобразователя 10 и задающего устройства (на схеме не показано).

В гидросистемы, изображенные на фиг.1 и 2, жидкость под давлением () подаетcÿ от насоса или гидроаккумулятора (на схеме не показаны).

Устройство для устранения проскальзывания рабочих валков относительно опорных, представленное на фиг.1, работает по следующему принципу.

Перед прокаткой, когда заведомо известно, что процесс прокатки сопровождается проскальзыванием, при помощи сигнала 0 задающего устройства (на схеме не показано) задается предварительное усилие стягивания валков.

Сигнал 0 через блок 5 суммирования и усилитель 6 подается на поляризованное реле 7, управляющее электрогидроклапаном. По сигналу от поляризованного реле 7 золотник электрогидроклапанов 8 из положения о переходит в положение 8, Жидкость от насоса начинает поступать в гидроцилиндры 1. Изменение давления жидкости в гидроцилиндрах измеряется датчиками 9 давления, сигнал которого подается на преобразователь 10.Сигнал U преобразователя 10,пропорциональный усилителю стягивания валков, поступает на блок 5 суммирования со знаком, противоположным знаку U<. Как только сигналы сравниваются U6 = UO-Up=0, поляризо50 ванное реле 7 отк.ючается, так как напряжение на его входе исчезает и золотник электрогидроклапана 8 занимает исходное положение а, а усилие стягивания валков устанавливается на заданном уровне (пропорционально

55 сигналу v,).

В дальнейшем, если не происходит пробуксовка валков (рабочего и опорного) относительно один другого, в гидроцилиндрах поддерживается заданное давление. Если давление жидкОсти в гидроцилиндрах упадет (вследствие утечки жидкости через разные неплотности), то сигнал Ug уменьшается, на выходе блока 5 появляется напряжение 0 = 0 -Ug>0.

774641

В результате золотник электрогидроклапана 8 открывается и пропускает новую порцию жидкости к гидроцилиндрам.

Если давление жидкости в гидроцилиндрах возрастет (вследствие нагрева и теплового расширения валков или теплового .изменения объема жидкости), то сигнал U станет больше О, на выходе блока 5 появится отрицательное напряжение 0 =0 -Ug 4 О. Под действием отрицательного напряжения поляризованное реле 7 подает сигнал на перемещение золотника электрогидроклапана 8 в положение Ь, при котором жидкость из трубопровода, соединенного с гидроцилиндрами, сливается в резервуар для масла. Как только давление жидкости в гидроцилиндре станет равным заданному, золотник занимает исходное положение о и перекрывает все трубопроводы.

При наличии проскальзывания валков на входе блока 3 сравнения появляется электрическое напряжение

ЬО, которое подается в интегрирующий усилитель 4. Выходной сигнал Uq интегрирующего усилителя 4 складывается с задающим сигналом Ор в блоке 5 суммирования. Сумма сигналов (U, + U ) сравнивается в блоке 5 суммирования с сигналом преобразователя 10".,U --- (U + 0р) - U g, Если U > О, то давление жидкости в гидроцилиндрах 1 начинает увеличиваться таким же образом, как эта было описано ранее.

По мере увелпчения усилия сжатия валков проскальзывание их относительно друг друга прекращается. Сигнал ЬО становится равным нулю,а величина U фиксируется на достигнутом уровне. Поэтому усилие стягивани, валков поддерживается пропорциональ-. ным сумме сигналов (О„ + U ).

Если в дальнейшем опять появится проскальзывание валков, сигнал U( еще более возрастет, и, следовательно, возрастет, усилие стягивания валков.

Чтобы давление жидкости в гидроцилиндрах не превысило допустимой величины, установлены предохргонительные клапаны 11.

В этом случае, когда гидроцнлиндры дополнительного сжатия валков установлены между подушками рабочих валков (см.фиг.2), устройство устранения проскальзывания валков работает следукщим образом.

Ъ

Задается давление металла на валки сигналом 0> от задающего Устрой ,ства (на фиг.2 не показано) .Этот сигнал через блок 23 сравнения и усилитель 19 подается на вход поляризованного реле 21, которое включает электрогидроклапан 22 гидравлического нажимного устройства таким образом, чтобы жидкость от насоса начала поступать в гидроцилиндры 17 ГНУ, Изменение давления жидкости в гидроцилиндрах ГНУ измеряется датчиком

20 давления, сигнал которого подается на преобразователь 18. Сигнал Ug преобразователя 18, пропорциональный давлению прокатки, поступает в блок

11 сравнения со знаком, противоположным знаку U . Как только сигналы О и 0> сравниваются (ЬО = Uð-Ug =0), © поляризованное реле 21 отключается, и золотник электрогидроклапана 22 занимает исходное положение и перекрывает трубопровод ГНУ.

Таким образом, устанавливается

f5 заданное давление прокатки. Гак как регулирование давления прокатки и межвалкового зазора не является предметом изобретения, эта часть схемы на фиг.2 изображена в

)ф простейшем варианте. В принципе,это может быть любая гидросистема нажимного устройства.

Перед прокаткой при помощи сигнала 0 задающего устройства задается предварительное усилие распора валков. Сигнал Ug через блок 5 суммирования и усилитель б подается на поляризованное реле 7, управляющее электрогидроклапаном.

По сигналу от поляризованного реле 7 золотник электрогидроклапана

8 из положения а переходит в положение б . Жидкость от насоса начикает поступать в гидроцилиндры 1.Как только давление жидкости в гидроцилиндрах 1 станет равным заданному, сигнал на выходе блока суммирования станет равным нулю, т.е.

0 =0 -U, =О, 4Q где Ug < — сигнал пропорциональный давлению жидкости в гидросистеме распора валков.

Сигнал О „поступает от датчика 9 давления через преобразующее устройство 10 на вход блока 5 суммирования.

При этом золотник электрогидроклапана занимает исходное положение g.

Если при прокатке рабочие валки начинают проскальзывать относительно опорных, то на вход блока 5 суммирования поступают сигналы 0< и U (или только О или 02, если проскальзывание происходит только в одной из пар валков) . Эти сигналы U 4 и О складываются с задающим сигналом 0>, В результате на выходе блока 5 суммирования появляется напряжение о, = ((о,. и,. u,1 - о,1 а., Это приводит к увеличению давлеЫ ния в гидросистеме распора валков.

Как только давление на валки окажется достаточным для устранения взаимного их проскальзывания, сигналы на выходе. элементов 3 и 5 ". Уммирования станут равными нулю, а на

774641

10 выходе интегрирующих усилителей

4 и 6 остаются на достигнутом уровне. Это необходимо для того, чтобы удерживать усилие раствора валков на том уровне, при котором пробуксовка отсутствует.

Если в дальнейшем опять поянится пробуксовка валков о : эсительно друг друга, сигналы U» и U будут увеличиваться уже от достигйутого уровня.

Чтобы скомпенсировать влияние распора валков на межвалковый зазор (на давление прокатки),в устройстве имеется обратная связь по давлению в гидроцилиндрах распара. Для этого сигнал от датчика 9 давления через преобразователь 10 подается на вход блока 23 сравнения, где складывается с задающим напряжением Uö, При этом давление н гидроцилиндрах ГНУ 17 изменяется пропорционально изменению давления в гидрацилиндрах 1 распара подушек рабочих валков. Поэтому раствор ».алков (давление прокатки) не меннетсн при изменении усилия распора валков.

Чтобы давление жидкости в гидроцилиндрах не превысило допустимых величин, установлены предохранительные клапаны 11 и 24.

Изобретение целесообразно испольэонать на многовалконых станах холодной прокатки полосы, в особенности при реализации на этих станах способа прокатки-волочения.

Использование изобретения позволяет понысить стабильность (устойчивость) процесса прокатки, обеспечить. равенство окружных скоростей валков, повысить срок службы валков за счет уменьшения поверхностных деФектов валков (наварон, лысок, лампасов), реализовать на станах с принодными опорными валками процесс прокатки-волочения, что в свою очередь гарантирует улучшение качества прокатываемого металла, унеличение разоной вытяжки полосы на 20-40%, а следовательно, и производительности станов, получение широких и более тонких полос.

Формула изобретения

1. Устройство автоматического устранения проскальзывания рабочих валков относительно опорных на станах с приводными опорными валками, содержаШее нажимнае устройство,гидравлическую систему для дополнительного прижатия рабочих валков к опорным валкам, включающую гидроцилиндры датчики давления, трехпозиционный электрогидроклапан, предохранительные клапаны, двигатели с насосами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью стабилизации процесса прокатки и увеличения производительностии, устройство для каждой пары рабочего и опорного валков дополнительно содержит датчики линейной скорости вращения валков, установленные на рабочих и опорных валках, блоки сравнения, интегрирующий усилитель, блоки суммирования, усилитель,паляри зованные реле, преобразонатель давления в пропорциональную величину электрического напряжения, причем выходы датчиков линейной скорости вращения валков подсоединены к блоку сравнения, выход этого блока через интегрирующий усилитель соединен с первым входом блока суммирования, второй вход которого соединен с эадаюшим устройством, а третий вхоц с выходом преобразователя давления н пропорциональную величину электрического напряжения, вход которого уо соединен с датчиком давления, выход блока суммирования через усилитель соединен с поляризованным реле, выхс ды поляризованнага реле соединены с исполнительными механизмами трехпозицноннаго злектрогидроклапана,через который насос связан с гидроцилиндрами, датчикам давления и предо> ранительным клапаном.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю ш е е с я тем, чта, с »»елью поддержания постоянного уровня давления металл в на валки » очаге дефор мацки, нажимной механизм рабочей кле ти выполнен гидравли сским и содержит блок суммирования, усилитель, поляризованное реле, задаю;:;ее устрой ство, преобразователь, датчик давления, треxпоз?;ционHый электр Г. :дро— клапан и предахра» .нтельный клапан,кме этого, устройство для устранения

40 праскаль ывания содержит ве пары датчиков линейной скорости нргше».?»н валков, два блока сравнен?»я, дна интегрирукщ??х усилителя, второй бла» сук ?ирования,, нтарай уc:»ãêтель, нта45 рое поляризованное реле „второй датчик давЛения, второй преобраз»=;,à,òå?»» второе з адгжщее у ст рай c= в а, —:торой трехпозиционный злектрагндро клапан, второй датчик давления и нтарай предохранительный клапан, при этом бло» суммирования гидравлического наж»лмного устройства соедичен перным входом с преобразователем гидравлического нажимного устройства, вторы» входом с эадатчиком гидравлического нажимного устройства и третьим входом — с выходом второго преобразователя, а выход блока суммирования ги» равлического нажимного устройства через усилитель гидравлического наЩ жимного устройства соединен с поляризованным реле, выходы которого со? динены с исполнительными механизмам трехпозицианного электрогидроклапан через который .гидравлическое нажим65 ное устройство, его предохранительн»

774641

12

:лапан и датчик давления связаны с .асосом, датчики линейных скоростей алков соединены попарно с входами

;оответствующих блоков сравнения,вы:оды которых через интегрирующие уси ители соединены с первым и вторым ходами второго блока суммирования, ретий вход его соединен с вторым адающим устройством, а четвертый ход - с выходом второго преобразо ателя, вход которого соединен с торым датчиком давления, выход втоого блока суммирования через второй усилитель соединен с вторым поляризованным реле, выходы которого соединены с исполнительными механизмами второго трехпозиционного электрогидроклапана, через который гидросистема распора подушек, второй предохранительный клапан и второй датчик давления соединены с насосом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии 9 50-27454, кл. 12 С 211. 4, 1973.

774641

Составитель Ю. Рыбьев

Техред A.Ö åïàíñêàÿ Корректор A.Ãðèöåíêo

Редактор Д. Павлова.

Заказ 7594/8

Тираж 986 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4