СТАН ДЛЯ ПРОКАТКИ ТОНКИХ ЛЕНТ Российский патент 1997 года по МПК B21B13/00 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для холодной прокатки тонких лент.

Известен прокатный стан с рабочими валками, один из которых является холостью [1] Данный стан содержит станину, подушки, в которых установлены друг над другом верхний приводной рабочий валок и нижний холостой валок. На конце приводного валка установлен шкив, соединенный ременной передачей с электродвигателем.

В данном стане благодаря присутствию одного холостого валка несколько уменьшены усилия и момент прокатки. Улучшено также качество поверхности раската. Но при прокатке на данном стане, когда исходная (начальная) толщина ленты колеблется в пределах допуска, величина обжатия также будет изменяться. С увеличением обжатия возрастает соответственно длина очага деформации и одновременно повышаются значения нормального контактного напряжения в очаге деформации, а следовательно, увеличивается и усилие прокатки. При больших усилиях прокатки зазор между валками возрастает из-за упругой деформации нагруженных элементов рабочей клетки, а при уменьшении обжатия соответственно подает усилие прокатки и, как следствие, зазор между валками уменьшается. Таким образом, в случае прокатки тонких лент на этом стане не обеспечиваются условия для достижения высокой точности по толщине получаемого проката.

Наиболее близким (прототипом) по технической сущности к изобретению для прокатки тонких лент является прокатный стан [2] состоящий из рабочей клети, станицы, гладких рабочих валков, установленных в подушках, причем один из валков смонтирован в направляющих посредством тел качения и устройства переднего натяжения. Подушки установлены с возможностью перемещения в наклонных направлениях на телах качения. С входной стороны клети расположены нажимные механизмы. С противоположной стороны подушек расположены механизмы уравновешивания. Согласно описанию изобретения при увеличении толщины ленты на входе в очаг деформации, связанной с продольной разнотолщинностью подката, увеличивается коэффициент вытяжки и усилие переднего натяжения. В результате увеличения переднего натяжения ленты подушки перемещаются с помощью тел качения по направляющим станины и сжимают пружины механизма уравновешивания, в результате чего уменьшается межвалковый зазор и компенсируются упругие деформации, вызванные изменением усилия прокатки при изменении обжатия. При уменьшении толщины ленты на входе в очаге деформации подушки перемещаются по направляющим станины в направлении входа ленты в клеть, что приводит к увеличению межвалкового зазора.

Таким образом, на известном прокатном стане предлагается компенсировать изменение величины упругой деформации клети при колебании усилия прокатки вследствие продольной разнотолщинности подката (переменного значения обжатия). Однако при этом не учитывают действие устройств переднего натяжения, приводящее к изменению значения переднего натяжения, и даже влияние изменяющегося значения переднего натяжения на изменение усилия прокатки. Известно, что при прокатке с передним натяжением при увеличении его значения снижается усилие прокатки. На основе с неприводными валками за счет приложения к переднему концу тянущего усилия с увеличением исходной толщины ленты (с ростом обжатия) возрастает усилие переднего натяжения, что согласно условию пластичности приводит к меньшему росту усилия прокатки, чем на стане с приводными валками без переднего натяжения. Следовательно, увеличение переднего натяжения в определенной мере компенсирует возможный рост усилия прокатки и за счет этого снижает приращение зазора между валками в результате упругой деформации нагруженных элементов клети. В то же время согласно прототипу величина смещения подушек с помощью тел качения в направлении прокатки, кинематически обеспечивающая уменьшение межвалкового зазора, определяется величиной усилия переднего натяжения. Чем оно больше, тем значительнее и смещение подушек с помощью тел качения в направлении тянущего усилия в соответствии с условием равновесия действующих сил и, следовательно, тем существеннее уменьшение зазора между валками.

Совокупное влияние переднего натяжения на известном стане (по прототипу) приводит к тому, что при большей начальной толщине ленты зазор между валками уменьшается более значительно от заданного значения, чем его возможное приращение от упругой деформации клети (из-за большего обжатия), и наоборот, при меньшей начальной толщине ленты с уменьшением переднего натяжения величина зазора будет возрастать от заданного значения, поскольку при этом независимо от снижения обжатия ленты увеличивается усилие прокатки и, следовательно, величина упругой деформации клети и уменьшается смещение подушек с помощью тел качения в направлении тянущего усилия.

Недостаток этого стана также проявляется в том, что в нем содержатся устройства переднего напряжения, усложняющие конструкцию стана.

Задача изобретения состоит в повышении качества прокатываемых лент.

Технический результат изобретения состоит в осуществлении саморегулирования межвалкового зазора, вызываемого потерей устройства равновесия в очаге деформации.

Для достижения указанного технического результата в стане для прокатки тонких лент, содержащем рабочую клеть с гладкими рабочими валками, установленными в подушках, причем верхние подушки смонтированы в направляющих посредством тел качения, согласно изобретению направляющие неприводного валка размещены на башмаке нажимного механизма и сопряжены с опорными поверхностями соответствующих подушек по цилиндрическим поверхностям, центры которых совпадают с образующей бочки неприводного валка, лежащий со стороны очага деформации в вертикальной плоскости, проходящей через ось приводного валка, при этом валок выполнен неправомерным.

Стан для холодной прокатки тонких лент, конструкция которого схематичски изображена на чертеже, содержит рабочую клеть со станиной 1, в которой смонтированы гладкие рабочие валки 2 и 3; верхний 2 неприводной и нижний 3 - приводной, установленные соответственно в подушках 4 и 5. По меньшей мере подушки 4 одного из валков 2 оперты на профильные направляющие А башмака 6 нажимного механизма посредством тел качения, преимущественно роликовых опор 7, с возможностью перемещения по профильным направляющим А опорных поверхностей В подушек 4.

Опорные поверхности В неприводного валка 2 и направляющие A на башмаке 6 нажимного механизма, расположенного в верхней части станицы 1 в плоскости валков 2 и 3, выполнены цилиндрическими и описаны дугами концентрических окружностей различного радиуса из одного центра О. Вследствие этого оси обеих цилиндрических поверхностей направляющих А и опорных поверхностей В - совпадают с нижней образующей бочки верхнего неприводного валка 2. Привод нижнего валка 3 на чертеже условно не показан, а вращение верхнего неприводного валка 2 обеспечивается за счет сил контактного трения, возникающих в процессе прокатки между валком 2 и лентой 8, приводимой в поступательное движение от валка 3.

Прокатный стан работает следующим образом. Действие прокатываемой ленты 8 и роликовых опор 7 на подушки 4 с верхним неприводным валком 2 можно представить в виде равнодействующей силы P и силы трения между подушками 4 и роликовыми опорами 7. С учетом того, что силы трения между роликовыми опорами 7 и подушками 4 является малыми, то ими можно пренебречь при прокатке.

Поэтому, исходя из условия равновесия сил в очаге деформации, равнодействующая сила P нормальных контактных напряжений со стороны прокатываемой ленты 8, действующая на верхний валок 2, должна проходить через горизонтальную ось O как центр окружностей цилиндрических поверхностей B подушек 4. В момент захвата ленты 8 валками 2, 3 на неприводной валок 2 действует равнодействующая сила P, приложенная в точке (условной), находящейся перед осью О по ходу прокатки. Таким образом, согласно условию равновесия сил верхние подушки 4 с неприводным валом 2 будут поворачиваться в вертикальной плоскости в сторону выхода ленты 8 из валков 2, 3 до совпадения точки приложения равнодействующей силы P с осью O. Следовательно, ось O является центром качения валка 2 с подушкой 4 и одновременно центром кривизны поверхностей А и В. При увеличении исходной толщины H ленты 3 изменяется величина обжатия, следовательно, будет изменяться величина усилия прокатки и положение точки приложения равнодействующей силы Р. При этом точка приложения равнодействующей силы P и будет находиться перед осью O. Для обеспечения равновесия сил подушки 4, верхнего валка 2 повернутся в сторону выхода ленты 8 из валков 2 и 3. В результате этого поворота межвалковый зазор уменьшится, и компенсируется упругие деформации клети 1, вызванные изменением усилия прокатки при увеличении исходной толщины H ленты 8. При уменьшении исходной толщины H ленты 8 на входе в очаг деформации подушки 4 перемещаются в направлении входа ленты 8 в валки 2 и 3, увеличивая межвалковый зазор. Поэтому в конструкции предлагаемого стана по сравнению с известными осуществляется саморегулирование толщины H прокатываемой ленты 8 в автоматическом режиме.

Отрегулировав исходный рабочий зазор между валками 2 и 3 включается привод, сообщая вращение валками 2 и одновременно подают ленту 8 в очаг деформации. При этом валки 2 и 3 асинхронно за счет проскальзывания неприводного валка 2 вращаются в разные стороны и осуществляют процесс прокатки.

Технический результат подтвержден нижеприведенными примерами.

Прокатке подвергали материалы сталь 10, для которой

В табл. 1 и 2 приведены конечные толщины H получаемых лент 8 с разными исходными толщинами H в валках 2,3 диаметром 200 мм, биение бочки которых относительно опорных шеек соответствует 0,0015 мм (материалов прокатываемых лент 8 сталь 10, ширина ленты 8-35 мм, исходный рабочий зазор между валками 2,3 0,09 мм жесткость клети 525500 Н/мм).

В табл. 2 представлено то же, что и в табл. 1, но для меди М4 (ширина ленты 115 мм, исходный рабочий зазор 0,09 мм).

Как следует из данных эксперимента заявленный стан позволяет уменьшать разнотолщинность получаемых лент, тем самым повышая качество проката (для стали 10 разность толщин уменьшилось с 0,0120 мм до 0,0011 мм, для меди М4 соответственно с 0,0125 до 0,0006 мм).

Эксперименты проводили следующим путем: в валки 2 и 3 задавали ленты 8 с разными исходными толщинами для получения проката заданной толщины. Данные эксперимента показывают, что точность полученных лент на заявленном стане стала выше по сравнению даже с допустимой величиной биения валков 2 и 3. Для стали 10 точность составляет 73,3% от величины биения валков 2 и 3, для меди М4-40% от величины биения валков 2 и 3.

Стан можно использовать в промышленных технологических линиях для прокатки тонких высокоточных металлолент.

Литература
1. Заявка Японии N 61 49708, кл. В 21 В 13/00, 1986.

2. Авторское свидетельство СССР N 1423199, кл В 21 В 13/00, 1988.

Использование: изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для холодной прокатки тонких лент. Сущность изобретения: технический результат изобретения состоит в осуществлении саморегулирования межвалкового зазора, вызываемого потерей устойчивого равновесия в очаге деформации. Для достижения указанного технического результата стан содержит рабочую клеть, которая включает станину, гладкие верхний и нижний прокатные валки, установленные в подушках. Верхние подушки смонтированы в направляющих посредством тел качения, которые обеспечивают перемещение верхних подушек с валком при колебании исходной толщины лент. Нижний валок снабжен приводом, а вращение верхнего неприводного валка обеспечивается за счет сил контактного трения, действующих между ним и лентой. При помощи стана осуществляется саморегулирование толщины прокатываемой ленты в автоматическом режиме. 1 ил., 2 табл.

Стан для прокатки тонких лент, содержащий рабочую клеть со станиной и гладкими рабочими валками, установленными в подушках, причем по меньшей мере подушки одного из валков оперты через роликовые опоры на профильные направляющие с возможностью перемещения по ним опорной поверхности этих подушек, нажимной механизм клети, отличающийся тем, что направляющие выполнены цилиндрическими и размещены на башмаке нажимного механизма, установленного в верхней части станины в плоскости валков, опорные поверхности соответствующих подушек также выполнены цилиндрическими, оси обеих цилиндрических поверхностей совпадают с нижней образующей верхнего валка, причем последний выполнен неприводным.