ПРОКАТНАЯ КЛЕТЬ Российский патент 2000 года по МПК B21B13/02 B21B31/00 

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано в цехах горячей и холодной прокатки черных и цветных металлов, а также при прокатке неметаллических материалов.

Известна прокатная клеть, содержащая станину, валки, привод валков /А.Н. Целиков "Машины и агрегаты металлургических заводов", т. 3, М.: Металлургия, 1981/.

Недостатками известной клети являются неизбежный прогиб валков при прокатке, а также упругие деформации элементов клети, что приводит к изменению предварительно установленного зазора и появлению таких дефектов, как "волна" и "короб", продольной и поперечной разнотолщинности полосы.

Известна также клеть, содержащая станину, валки, привод валков, источник электрического тока, магнитопровод /а.с. N 737032 М. кл. 21 B 1/02, опуб. 1980 /.

К недостатку известной клети следует отнести влияние упругих деформаций элементов клети /станины, нажимных винтов, подушек валков/ на величину предварительно установленного зазора и, следовательно, на качество прокатываемой полосы.

Цель изобретения - усовершенствование конструкции клети и повышение качества готового проката.

Поставленная цель достигается тем, что прокатная клеть, содержащая станину, валки, привод валков, магнитопроводы, катушки и источник электрического тока снабжена по меньшей мере одной парой П-образных электромагнитов, одной парой плоских электромагнитов с прямоугольным сердечником, охватывающих валки и расположенных по отношению друг к другу одноименными полюсами относительно плоскости прокатки, станина клети совмещена с магнитопроводами, нажимные валки выполнены в виде сердечников из постоянных магнитов, снабженных катушками управления и охваченных цилиндрическими магнитопроводами, соединяющими их одноименные полюса, на боковых сторонах П-образных электромагнитов установлены дополнительные П-образные электромагниты, снабженные катушками управления, П-образные электромагниты жестко соединены между собой немагнитными опорами и немагнитным фундаментом клети с помощью винтов.

Выполнение нажимных валков в виде сердечников из постоянных магнитов, снабженных катушками управления, позволяет намагничивать валки, т.е. создавать и регулировать усилие прокатки путем подачи в катушки коротких импульсов тока соответствующего знака, при которых литые постоянные магниты либо намагничиваются, либо размагничиваются.

При таком способе управления магнитной системой клети ток в электрические катушки подается короткими импульсами и только в моменты корректировки усилия прокатки. При этом магнитная система не нагревается и длительное время может находиться либо во включенном, либо в выключенном состоянии без потребления энергии от внешнего источника тока.

При выполнении нажимных валков в виде сердечников из постоянных магнитов последние выполняются из литых постоянных магнитов, например, марки ЮНДК24 /железо-никель-алюминий-кобальтовый сплав/, остаточная индукция которых составляет около 1,2 Тл.

Предлагаемая клеть отличается тем, что в ней для создания усилия прокатки P используется известный эффект притяжения и отталкивания полюсов электромагнитов.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид прокатной клети "КВАРТО", на фиг. 2 схема взаимодействия магнитных потоков основных и дополнительных П-образных электромагнитов, пронизывающих нажимные валки, на фиг. 3 /вид А/ - поперечный разрез по нажимному валку.

Прокатная клеть /фиг. 1/ состоит из двух П-образных электромагнитов, состоящих из магнитопроводов 1, 2, 3 и катушек возбуждения 4, расположенных выше плоскости прокатки, двух П-образных электромагнитов, состоящих из магнитопроводов 5, 6, 7 и катушек возбуждения 8, расположенных ниже плоскости прокатки, двух плоских электромагнитов, состоящих из магнитопровода - полюса 9 и магнитопроводов 10 и 11 и катушек возбуждения 12, установленных симметрично относительно плоскости прокатки, охватывающих нажимные валки 13 и выполненных в виде сердечников из постоянных магнитов 14, снабженных катушками управления 15 и охваченных цилиндрическими магнитопроводами - сумматорами магнитных потоков 16, соединяющих их одноименные полюса /S/.

Для изменения плотности магнитного потока Ф_п /фиг.2/ вдоль бочки нажимного валка 13 клеть снабжена дополнительными электромагнитами 17, установленными на боковых сторонах магнитопроводов 1, 7 и /или/ 3, 5 с магнитопроводами П-образной формы. Изменение плотности потока Ф_п происходит путем создания параллельных потоков Ф_р одного или противоположного направлений с направлением потока Ф_п. Плоские электромагниты установлены с зазором δ_от, а П-образные электромагниты установлены с зазором δ_п по отношению к поверхности валков 13. Магнитопроводы 1, 2, 3 и 5, 6, 7 соединены между собой через опоры 18 из немагнитного материала стяжными болтами /винтами/ 19. Магнитопроводы 7 имеют приливы 20 для крепления клети к фундаменту 21.

Нажимные валки 13 и рабочие валки 22 установлены на подушки 23, свободно перемещающиеся по вертикальному пазу "П". П-образные и плоские электромагниты жестко соединены друг с другом с помощью болтов 24. Клеть крепится к немагнитному фундаменту 21 с помощью болтов 25. Привод валков условно не показан. Подушки 23 выполнены из немагнитного материала.

Прокатная клеть работает следующим образом. Так как зазор S_о между рабочими валками зависит от величины токов I_к в катушках 4 и 8 и I_с катушках 12, т.е. S_о = f/I_к, I_с/ или h_к= F/I_к, I_с/, где h_к- конечная толщина полосы, то, подав соответствующие токи I_к и I_с в катушки возбуждения, создают соответствующие усилия Q_п - притяжения валков 13 к полюсам 3 и усилия Q_от - отталкивания валков 13 от полюсов 1, 9. Сумма проекций всех сил на ось "Y" создаст усилие прокатки P, с которым валки 22 прижмутся друг к другу, после чего полоса подается в валки 22, которые разойдутся на величину h_к, и осуществляется ее прокатка. Продольную разнотолщинность регулируют, изменяя величину токов I_к и I_с, а поперечную разнотолщинность регулируют токами I_д /фиг. 2/ в катушках управления электромагнитов 17, изменяя плотность магнитного потока Ф_п вдоль бочек валков 13, направляя потоки Ф_р в одну или противоположную сторону по отношению к направлению потока Ф_п. Если потоки Ф_п и Ф_р совпадают по направлению /фиг. 2а/, то электромагнитное давление, с которым валки 13 давят на валки 22, увеличивается по концам валков и профиль полосы получается в виде "чечевицы". Если потоки Ф_п и Ф_р не совпадают по направлению /фиг. 2б/, то электромагнитное давление увеличивается к центру валков и профиль полосы получается в виде двояковогнутой линзы.

Усилие прокатки можно определить по выражению
P = 2Q_п • cos α + Q_от(1),
т.к. Q_п = 4,06 B² • S_п и Q_от = 4,06 B² • S_от,
то P = 8,12В² • S_п • сos α + 4,06В² • S_от(2),
где S_п площадь контакта полюсов 3 и 5 с поверхностью валков 13, см²;
α - угол между усилием притяжения валка к полюсу и усилием прокатки P, рад.;
S_от - площадь отталкивания валка от полюса, см²;
B - магнитная индукция в зазорах δ_п и δ_от ,Т_л;
S_п ≈ 0,2 π d_н • L_н; S_от ≈ 0,45 π d_н • L_н.(3)
С учетом выражений /1/ - /3/ получим:
P ≈ 1,8 π d_н • L_н • B² • /0,9 cos α + 1/, кгс,(4)
где d_н - диаметр нажимного валка, см;
L_н - длина бочки нажимного валка, см.

Данное изобретение позволяет сократить количество дефектов "волна", "короб", уменьшить продольную и поперечную разнотолщинность полосы, повысить стойкость валков, повысить качество готового проката.

Пример. Дано: d_н = 200 см, L_н = 200 см
B = 2 Тл, α = 30^o
Тогда согласно (4) получим:
P = 1,8 • 3,14 • 200 • 200 • 2² • (0,9 • 0,86 + 1) = 1609689,6 кгс = ≅ 1610 тс. = 16,1 мн.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано в цехах горячей и холодной прокатки черных и цветных металлов, а также при прокатке неметаллических материалов. Технический результат - усовершенствование конструкции клети и повышение качества прокатываемой полосы. Прокатная клеть, содержащая станину, валки, привод валков, магнитопроводы, катушки и источник электрического тока, снабжена по меньшей мере одной парой П-образных электромагнитов, одной парой плоских электромагнитов с прямоугольным сердечником, охватывающих валки и расположенных по отношению друг к другу одноименными полюсами относительно плоскости прокатки. Станина клети совмещена с магнитопроводами, нажимные валки выполнены в виде сердечников из постоянных магнитов, снабженных катушками управления и охваченных цилиндрическими магнитопроводами, соединяющими их одноименные полюса. На боковых сторонах П-образных электромагнитов установлены дополнительные П-образные электромагниты, снабженные катушками управления, П-образные электромагниты жестко соединены между собой немагнитными опорами и немагнитным фундаментом клети с помощью винтов. 3 ил.

Прокатная клеть, содержащая станину, валки, привод валков, магнитопроводы, катушки и источник электрического тока, отличающаяся тем, что она снабжена по меньшей мере одной парой П-образных электромагнитов, одной парой плоских электромагнитов с прямоугольным сердечником, охватывающих валки и расположенных по отношению друг к другу одноименными полюсами относительно плоскости прокатки, станина клети совмещена с магнитопроводами, нажимные валки выполнены в виде сердечников из постоянных магнитов, снабженных катушками управления и охваченных цилиндрическими магнитопроводами, соединяющими их одноименные полюса, на боковых сторонах П-образных электромагнитов установлены дополнительные П-образные электромагниты, снабженные катушками управления, П-образные электромагниты жестко соединены между собой немагнитными опорами и немагнитным фундаментом клети с помощью винтов.