Гидравлическое нажимное устройство прокатного стана

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

C s Советских

Сецйалистичесиик

Республик—

<и>997873 (63) Дополнительное к авт. сеид-ву9 884759 (22) Заявлено 280581 . (2<) 3306425/22-02

Р с:присоединением заявки NP gq g+ З

В 21 В 31/32, Государственный комитет

СССР по делам изобретеиий и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 23,0283. Бюллетень Йо 7 (33) УДМ 621 ° 771. .2 ° 06 .(088.8) Дата опубликования описания 230283

:A.Д.Елишевич, Ю.В.Гесслер, A.A.Ãåðàñèìåíêî .В.П.Яланский, С.A,Åëèøåaè÷ и В.H,Àêèìîâ (72) Авторы изобретения

,p,,t ... °...

Металлургический завод Запорожсталь и Запо ййййв,":4,1 (71) Заявители (54) ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ HAXHNHOE УСТРОЙСТВО

ПРОКАТНОГО СТАЛА

Изобретение относится к прокатному производству, а конкретнее — к устройствам для радиальной установ-. ки валков прокатного стана. 5

По основному авт.св.9 884759 as- вестно гидравлическое нажимное устройство,предназначенное для полосовых и листовых прокатных станов, содержащее дифференциальные гидроцилиндры,ус-тп ,тановленные в поперечинах станины, в каждом иэ которых монтирована гидромесдоза, -сопряженная своим плунли„ром с подушкой опорного валка и размещенная в выполненном с хвостовиком

-поршне гидроцилиидра, полость которого, обращенная к поперечине и хвос» товику, связана с насосной станциейчерез клапан давления.

Возможен вариант устройства — хвостовики сопряжены с корпусом гидроцилиндров и-опираются на поперечину станины посредством дистанционных втулок.

Клапан .давления кинематически связан с плунжером гидромесдозы и поршнем гидроцилнндра, упомянутая полость которого напрямую соединена с полостью гидромесдозы, а свободный конец хвостовика зафиксирован относительно поперечины станины предпоч"тительно силозой гайкой.

Известное устройство обеспечивает перемещение плунжеров гидроцилиндров относительно поперечин в функции усилия прокатки,что:повышает жесткость прокатной клети. Повышение жест. кости прокатной клети, т.е. уменьшение изменений зазора между прокатными валками при,колебаниях усилия прокатки, является положительным эффектом, так как .повышает точность прокатываемых полос 1).

Ыедостаток устройства заключается в гом, что не учитывается влияние на жесткость клети ширины (прокатываемой полосы, в то время как измене» .ние ширины полосы в 2 раза приводит иа- различных станах к изменению жесткости клети в 1,16-1,5 раза.

Кроме того, известное устройство, .не;позволяет корректировать жесткость левого и правого хвостовиков друг, относительно друга в соответствии с различием в фактической жесткости левой и правой половины прокатной клети.

Изменение жесткости клети в;функ ции ширины полосы снижает- точность прокатьтваемых полос, так как увели997873

10 чивается их продольная разнотолщинность, причем жесткость конкретной клети изменяется ступенчато, посколь-ку ширина в сортаменте прокатываемых полос изменяется дискретно.

Целью изобретения является снижение продольной разнотолщинности путем дискретного, многоступенчатого изменения жесткости клети, а также обеспечение возможности регулирования жесткости хвостовиков °

»

Поставленная цель достигается тем, что гидравлическое нажимное у тройство прокатного стана снабжено, по мень щей мере, двумя гидравлическими клапанами пропорциональности, соединенными между собой параллельно и включенными между полостью гидромесдозы и вспомогательной полостью гидроцилиндра посредством эапорных элементов, а также дополнительным автономным источником давления жидкости постоянной производительности, полость нагнетания которого соединена с вспомогательной полостью гидроцилиндра и клапанами пропорциональности.

При этом дистанционная втулка выполнена в виде набора опирающихся друг на друга колец из материала с различными модулями упругости, на чертеже представлено устройст- 0 во, разрез по одному из гидроцилиндров, установленному под одной иэ подушек нижнего валка.

В нижней поперечине станины 1 установлен поршень 2 гидроцилиндра нажим- 35 ного устройства, который книзу переходит в хвостовик с навернутой на него гайкой 3. Между поршнем 2 и плунжером 4 гидромесдозы заключена полость 5 гидромесдозы. В поршне 2 íà 40 резьбе установлен золотник 6, головка которого в паре с плунжером 4 образуют регулируемый дроссель в виде полости 7 дросселя и щели 8. Второй дроссель (нерегулируемый) .выполнен B 45 виде жеклера 9, ввернутого в плунжер

4 и соединенного на слив гибким шлангом 10. Оба дросселя образуют клапан давления, связанный с полостью 5. В нижней части золотника 6 установлена червячная передача 11 и вертлюг 12, .соединяющий полость 5 систочником высокого давления, например, с гидроаккумулятором (не показан). Между поперечиной 1 и поршнем 2 заключена вспомогательная полость 13 гидроцилиндра.55

Между гайкой 3 и поперечиной 1 зажата дистанционная втулка 14, состоящая из отдельных колец,:выполненных иэ материалов с различными модулями упругости. 60

Полость 5 гидромесдозы через канал 15 в поршне 2 и гидропровод 16 соединена с полостями 17 и 18 клапанов 19 и 20 пропорциональности. Вспомогательная полость 13 через канал

21 в поперечине 1 и гидропровод 22 соединена с полостью нагнетания автономного источника давления жидкости постоянной производительности — радиально-поршневым насосом 23, а также через эапорные элементы 24 и 25с полостями 26 и 27 клапанов 19 и

20 пропорциональности.

В исходном положении плунжер 4 под действием веса валков опущен до упора в поршень 2. При этом щель 8 имеет максимальную ширину. При подаче давления в вертлюг 12 масло по осевому каналу золотника 6 поступает в полость 7 дросселя,,и далее, через.щель 8 — -в полость 5 гидромесдоэы. Плунжер 4 поднимается, при этом ширина щели 8 уменьшается и расход масла через нее снижается Перемещение плунжера продолжается до тех пор, пока расходы через щель 8 и .жеклер 9 станут одинаковыми, а давление в полости 5 соответствует весу G валков с подушками.

Работу нажимного устройства рассмотрим применительно к реверсивному стану 550 холодной прокатки завода, Запорожсталь . До начала прокатки при отсутствии усилия на валках давление в полости 5 соответствует весу валков и равно 16 кг/см . Давление в полости 7 такое же, как в гидроаккумуляторе, питающем нажимное устройство. В рассматриваемом стане оно равно 300 кг/см и сохраняется постоянным как во время прокатки, так и на холостом ходу стана.

При захвате раската валками и появлении усилия прокатки Р усилие на плунжере возрастает с величины В, =

G /2 до Б„=/P+G/2.

Под действием этого усилия плунжер опускается, увеличивая ширину щели

8 и расход масла через нее. При этом расход масла через жеклер 9 также возрастает и, как следствие, возрастает удавление масла перед ним. Очевидно, что давление масла после жеклера 9, в том числе шланге 10, равно давлению сливных магистралей. Перемещение плунжера продолжается до тех пор, пока давление перед жеклером, а следовательно, и в полости 5 соответствует усилию R . Для стана

550 рабочему усилию прокатки ? 150 т (при этом 2R =150+10=160 т) соответ.( ствует давление в полости 5, равное 250 кг/см. Для повышения давления с 16 до 250 кг/см требуется перемещение плунжера относительно золотника на величину, равную 0,02 мм, Ф что составляет всего 2% упругой .деформации клети, возникающей под действием рабочего усилия прокатки. Одновременно все изменения давления в полости 5 поступают через канал 15 и гидропровод 16.в,.полости 17

997873 и 18 клапанов 19 и. 20 .пропорциональности.

При открытом запорном элементе 28 и закрытом запорном элементе 29 изменения давления в полости 5 поступают по каналу 15, гидропроводу

16 и каналу 21 и во вспомогательную полость 13. В этом случае предлагаемое устройство работает как известное устройство, так как полость 5 гидромесдозы и вспомогательная полость 13.гидроцилиндра соединены между собой гидравлически непосредственно

Площадь F поршня 2 со стороны вспомогательной полости 13 больше, .чем площадь F< плунжера 4, сопряженной 15 с. полостью 5 гидромесдозы. Для стана .550 соотношение укаэанных площадей

Fy/F g.= 320:1230 l:4. В результате хвостовик поршня 2 постоянно испытывает усилие растяжения, равное трехкратному усилию на плунжере, т.е. Я/2вЗ R При жесткости прокатной клети стана 550,равной М„ 1600 т/мм и усилии прокатки P=150 т увеличение раствора валков,т.е.упругая де-25 формация клети; составит О Я; вЂ, (Р+С)Мк;=(150+10):160» 1 мм. Одновременно, за счет упругого растяжения своих хвостовиков поршни 2 выдвигаются из гнезд в.поперечинах 1, компенсируя тем самым упругую деформацию клети на величину dS-- Q:М,, где М„;, жесткость двух хвостовиков (совместно с втулками 14). При Q=2x3 R =. 2хЗх160:

:2=480 т и M = 720 т/мм, получаем

dSg=480:720=0,67 мм. Это значит, что суммарная деформация клети " S dS

Π— dS= 1-0,67=0,33 мм оказалась в

dSО1dS =1:0,33=3 раза меньше, чем деформация дЯ клети без ее компенса-. ции.

Наличие вспомогательных полостей

13 при их:,непосредственной,гидравлической связи с полостями 5 гидромесдоз повышает жесткость в 3 раза, т.е.45

NK— = Зх160=480 т/мм. укаэанная величина жесткости М„р

480 т/мм является оптимальной для данной клети, так как дальнейшее ее. повышение связано с увеличением раз- 50 нотолщинности полосы эа счет биения . валков.

Жесткость прокатной клети стана

550 М1,160 т/мм.соответствует прокатке полос средней ширины. При про- 55 катке более узких полос она меньше и, при.минимальной ширине полос, ранна примерно М,с-140 т/мм. При прокатке полос, ширина которых выше средних, жесткость клети выше и при максималь 60 ной ширине полос составляет примерно.M е180 т/мм

Йэвестное устройство обеспечивает увеличение жесткости клети в одинаковой степени независимо от ширины по 65 лос. В условиях стана 550 имеем трехкратное увеличение жесткости,т.е» при прокатке полос средней ширины Мк-3х160 480 т/мм (оптимальная величина жесткости), при прокатке полос минимальной ширины М, =Зх140=

420 т/мм.(меньше оптимальной) и при прокатке максимальной ширины M

Зх180=540 т/мм (выше оптимальной). кПродольная разнотолщинность полосы наименьшая при оптимальной жесткости клети, равной 480 т/мм.

Данное устройство благодаря нали- чию-дополнительных элементов-гидравлических клапанов 19 и 20 .пропорциональности, автономного источника

23.давления жидкости и.новых связей между известным устройством и дополнительными элементами позволяет получить оптимальную жесткость при прокатке полос независимо от их,ширины за счет различной степени увеличения жесткости;клети.

Так, при прокатке полос средней ширины запорный элемент 28 открывают, а запорный элемент 29 закрывают. Так как между полостью 5 гидромесдозы и вспомогательной полостью 13 в этом случае обеспечивается непосредственная гидравлическая связь, то в полос-. ти 13 создается такое же давление, как и в полости 5 и все изменения давления в полости 5,. вызванные колебаниями усилия прокатки, передаются в полость 13. При непосредственной гидравлической связи между полостями 5 и 13, получают оптимальную жесткость 480 т/мм, равную утроенной жесткости клети без применения устройства 160x3=480 т/мм.

При прокатке полос минимальной шнрины для достижения оптимальной жесткости клети, равной 480 T/Mì,}æåñòt кость M a 140 т/мм должна быть .увеличена не в 3 раза, а в 480:140=3,43 раза, а при прокатке полос максимальной ширины — в 480: 180в 2, 67 раза.

Это значит, что при прокатке полос минимальной ширины должно быть соблюдено условие 3 S jdô3,43, откуда С Я=

= д Яо3,43. Так как ДЕ =(P+G jM„, то при том же усилии прокатки .Р что и при-прокатке полэсы средней ширины ((Яо=(150+10) .140=1,14 мм. Тогда д Я= =1,14:3,43 0,33 мм. Так как dS =д — d S„, то Кф сй dS =1, 14-0, 3 Зю0, 1 мм. Кроме того d S„= 6) .М,®, откуда усилие растяжения (С хвостовиков порш-. ней 2 при прокатке полос минимальной ширины должно быть равно6) =0 Я» х хМ<> -0,81х720=583 т. Так так усилие растяжения,хвостовиков поршней 2 при прокатке полос средней .ширины, как приведено выше, равно 6 480 т, тоg:g=583:480=1 21.

Для .обеспечения этого соотношения необходимо, чтобы давление. жидкости

997873 во .вспомогательной полости 13 было не равным давлению жидкости в полости 5.гидромесдозы, как при прокатке полос средней ширины, а в 1,21 раза больше. . Аналогично получаем — при прокат» ке полос максимальной ширины давление жидкости в полости.l3 должно быть меньше давления жидкости в.полости

5 в 1,19 раза.

С целью обеспечения в полости 13 давления жидкости в 1,21.раза большего, чем в полости 5, эапорный элемент

28 закрывают, разрывая тем самым непосредственную гидравлическую связь между названными полостями, и откры- 15 вают эапорный элемент 29, сообщая полость 13 гидропроводом 22 с напорной полостью автономного источни- ка 23 давления жидкости. Открывают также запорный элемент 24 клапана 20

19 пропорциональности. Запорный элемент 25 клапана 20 пропорциональности закрыт.

Автономный источник 23 давления жидкости по гидропроводу 22, каналу 25

21 эакачивает жидкость во вспомогательную полость 13. Величина давления жидкости в гидропроводе 22, а следовательно, и в полости 13 определяется отношением площадей F и F плунжера 30 клапана 19, сопряженных соответственно с полостями 17 и 26. При

Р 1,21 давление жидкости, пода-

Ваемой источником 23 давления во вспомогательную полость 13 во-.столько же раз., т.е.в 1,21 раза превью аетдавление жидкости в полости 5.

При прокатке полЬс максимальной ширины запорный элемент 24 закрывают, о .а эапорный элемент 25 открывают. При этом давление в полости 13 будет мень40 ше давления в полости 5 во столько раз, во сколько площадь F<9 плунжера

31, сопрягаемая с полостью 18, меньше площади F сопрягаемой с полостью

27. 45

Устройство (фиг.l) обеспечивает не одну степень жесткости клети,как известное устройство,а три степени-при средней ширине полосы степень увеличения жесткости равна . 3 (как у извест- 50 ного устройства) при минимальной ширине полосы — степень увеличения жесткости равна 3,43, а при максимальной ширине полосы -2,67,получая в .каждом иэ этих случаев оптимальную жесткость клети, равную 480 т/мм.

При установке большего количества клапанов пропорциональности.с соответствующими соотношениями площадей плунжеров получают дополнительное ко-б0 личество промежуточйых степеней увеличения жесткости клети.

Регулирование толщины в нажимном устройстве. осуществляется известным способом, вращая с помощью червячной 65 передачи 11 золотник 6, вывинчивают, .его иэ поршня.2 при необходимости сведения валков,или ввннчивают при необходимости разведения валков. Поскольку при этом, "как указывалось выше, ширина. щели, остается практически йеизменной, то плунжер 4 вынужден следовать за перемещениями головки золотника б.

Для дискретного изменения жесткости левого и правого хврстовиков, например, для приведения .ее .в соответ-. ствие с фактической .жесткостью левой и правой половины прокатной клети, дистанционные втулки 14 выполнены в виде набора колец из материалов с различными модулями упругости, например из стали и дюралюминия. Жесткость каждого хвостовика, левого и

1 нравого в отдельности, составляет совместно со втулкой 14 IIO M = М»„. .2= уг 360 т/мм, причем на долю вт )лки приходится 40% от их суммарной деформации, т.е.жесткость одной. втулки составляет М .=М З: 0,4 360:0,4 900 т/мм. (а

Жесткость,,одной, половины клети составляет М = Мк..2 80 т/мм.

Если раэлйчие в фактической жесткости левой и правой половин достигает 10%, т.е. N"„ 84 т/мм и М"„Р

76 т/мм, то жесткость втулок жела.тельно соответственно скорректировать. Поскольку отклонение фактической жесткости левой и правой поло1вин клети от средней величины М, 1 80 т/мм составляет +5%, то при соотношении М :М„=900г80=11,2, разли-. чие в жесткости;левой и правой втулок должно быть в 1+/0,05х11,2/1.„56 pat эа относительно средней величины М .

900:т/мм, т.е. М =1400 т/мм и M"t

=580 т/мм. Каждая иэ втулок состоит иэ 10 аголец, б колец стальных с модулем упругости E =2,1х10 кг/мм и 4 кольца из дюралюминия Е,-0,7х10 кг/мм

Для получения указанных величин М" и

М" достаточно левую втулку составйть ет иэ 9 стальных колец и одного дюралюми. ниевого, а правую из 9 дюралиминиевых колец и одного стального.

Использование изобретения позволит иметь оптимальную жесткость клети независимо от ширины прокатываемой полосы, что уменьшит продольную разнотолщинность полосы, и следовательно, повысит качество полосового проката.

Кроме того, компенсация различия фактических жесткостей левой и Iipaвой половины клети .позволяет избежать появление поперечнбй разнотолщинности в процессе компенсации ее упругой деформации.

Данное гидравлическое нажимное устройство может быть применено как на проектируемых листовых и полосовых станах горячей и,холодной прокат997873

10 ки, так и на действующих станах при их частичной реконструкции.

Применение предложенного устройст. ва в условиях стана 550 поэволяетснизить раэнотолщинность полос по .сравнению с известным устройством в среднем на 0,002 мм. При затратах на внедрение 20000 руб . суммарный годовой экономический эффект составит 51,5 тыс. руб.

Формула изобретения

1. Гидравлическое нажимное устройство прокатного стана по авт. св.

9 884759:, отличающееся тем, что, с целью повышения точности прокатки путем многоступенчатого изменения жесткости клети в функции ширины полосы, оно снабжено, по меньшей мере, двумя гидравлическими клапанами. пропорциональности, соеди- 2О ненными между собой параллельно и. включенными между полостью гидромесдоэы. и вспомогательной полостью гидроцилиндра посредством эапорных элементов, а также дополнительным авто-. номным источником давления жидкости постоянной производительности, полость нагнетания которого соединена со вспомогательной полостью гидроцилиндра и клапанами пропорциональности.

2. Устройство по п. 1, о т л и-ч а ю щ е е с я тем, что, с целью регулирования жесткости хвостовиков, дистанционная втулка выполнена в виде набора опирающихся друг на:друга колец иэ материала с различными «модулями упругости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 884759 кл. В 21 В 31/32 1980.

ИИПИ Заказ 1010/13

Тираж 814 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óíãoðîä,ул.Проектная,4