УСТРОЙСТВО И РОЛИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОСКОСТНОСТИ Российский патент 2003 года по МПК B21B37/48 

Изобретение относится к устройству для измерения плоскостности катаной полосы, находящейся под натяжением, в линии горячей прокатки полосы, содержащей линию черновой прокатки, линию чистовой прокатки с несколькими прокатными клетями, а также моталку. Кроме того, изобретение относится к нескольким измерительным роликам, которые применяют в устройстве такого типа.

Отклонение от плоскостности катаных полос обуславливается разницей в длинах по ширине катаной полосы. Так как на катаную полосу воздействует натяжение, разница в длинах выравнивается, по меньшей мере, частично за счет упругого удлинения. При этом невозможно непосредственное измерение разницы длин. Для определения дефекта неплоскостности может использоваться распределение натяжения при растяжении, зависящее от разницы длин.

Для установления отклонений от плоскостности у холоднокатаных полос применяют, например, направляющие ролики. При отклонении полосы отклоняющая сила, пропорциональная растяжению, используется в качестве измерительной величины.

Из DE 3721746 A1 известен способ, а также устройство для измерения плоскостности катаной полосы, находящейся под натяжением, в линиях горячей прокатки широкой полосы. С помощью разбитых на сегменты роликов для измерения натяжения измеряют распределение натяжения в катаной полосе и таким образом косвенно определяют ее плоскостность. В случае таких разбитых на сегменты роликов возникает большая опасность засорения зазора между этими роликами, применяемыми или работающими в агрессивных средах, причем это причиняет значительный вред при работе.

Исходя из этого уровня техники в основе изобретения лежит задача создания устройства и измерительного ролика, основанных на другом принципе измерения и не имеющих недостатков известных устройств.

Эта задача решается в устройстве вышеупомянутого типа за счет того, что в направлении прокатки между первой прокатной клетью линии чистовой прокатки и моталкой расположен, по меньшей мере, один измерительный ролик, катаную полосу подают через каждый измерительный ролик, который изгибается под действием натяжения полосы, и предусматривается приемник измеряемых величин для измерения изгиба измерительного ролика.

Устройство согласно изобретению предпочтительно может применяться, в частности, при прокатке очень тонких полос.

Является предпочтительным расположить один или несколько измерительных роликов между прокатными клетями линии чистовой прокатки и/или за последней прокатной клетью в направлении прокатки линии чистовой прокатки и/или перед приводным механизмом моталки и/или между приводным механизмом и моталкой.

В зависимости от расположения одного или нескольких измерительных роликов измеряемые величины, полученные с помощью измерительных роликов, могут применяться для смещения в осевом направлении валков прокатной клети, для изменения изгиба валков, а также для поворота системы установки прокатных клетей. Кроме того, с помощью целенаправленного расположения измерительных роликов можно влиять на охлаждение катаной полосы и/или рабочих валков.

Если измерительный ролик расположен, например, между приводным механизмом и моталкой, то измеряемая величина, полученная от этого измерительного ролика, может применяться для поворота приводного механизма. С помощью этого мероприятия можно регулировать прохождение полосы при намотке на оправку моталки.

Если приводной механизм моталки расположен, как обычно, после охлаждения полосы, то с помощью измерительного ролика, расположенного перед приводным механизмом моталки, можно измерять воздействие на охлаждение полосы и в случае необходимости регулировать охлаждение полосы.

Если упругоизгибаемый измерительный ролик является полым и установлен с возможностью вращения в неподвижных подшипниках и в полости измерительного ролика в осевом направлении концентрично оси ненагруженного измерительного ролика расположен держатель для, по меньшей мере, одного приемника измеряемых величин, то каждый приемник измеряемых величин надежно защищен от внешних воздействий.

Держатель для приемника измеряемых величин имеет такие размеры, что полость между держателем и поверхностью внутренней оболочки измерительного ролика является достаточной для прогиба без повреждений упругого измерительного ролика.

Является предпочтительным определять прогиб измерительного ролика относительно прямого держателя с помощью путевых измерителей. Более точные выводы о плоскостности полосы можно сделать, если неподвижные подшипники измерительного ролика удерживаются в кронштейнах подшипников, на которых расположены устройства для измерения силы. Они могут измерять силы предпочтительно в нескольких направлениях.

Если на расстояниях в осевом направлении держателя равномерно по его периметру расположено несколько приемников измеряемых величин, в частности путевых измерителей, то в каждом положении измерительного ролика можно снимать несколько измеряемых величин и из них рассчитывать среднее значение. Расчет среднего значения повышает точность и надежность измерений. Как правило, достаточно расположить в нескольких местах соответственно по два противолежащих приемника измеряемых величин.

Если держатель для приемника измеряемых величин имеет сквозное отверстие в осевом направлении с присоединениями к приемникам измеряемых величин, то его питающие трубопроводы можно защищенно проложить внутри держателя.

Вместо электрического приемника измеряемых величин измерение пути можно осуществлять также, например, с помощью лазера. В этом случае в качестве проводника сигналов применяют стекловолоконный проводник.

На основе падения давления в гидростатической системе можно сделать выводы об изгибе ролика и тем самым о плоскостности полосы, если упругоизгибаемый измерительный ролик является полым и установлен с возможностью вращения в неподвижных подшипниках, в полости измерительного ролика проходит фасонный элемент с отверстиями для гидростатической среды, причем отверстия, по меньшей мере, частично входят в полость, образованную между измерительным роликом и фасонным элементом и с отверстиями соединено, по меньшей мере, одно устройство для измерения потока (например, непосредственное измерение с помощью пропеллера или ультразвука, уменьшение давления с помощью дросселя). В зависимости от натяжения катаной полосы изменяется объем потока в отверстиях фасонного элемента. В таком выполнении изобретения объемный поток можно измерять предпочтительно снаружи измерительного ролика с помощью устройства для измерения потока независимо от температуры катаной полосы. В качестве побочного эффекта гидростатическая среда отводит тепло от измерительного ролика. Кроме того, гидростатическая среда поддерживает выполненный чаще всего тонкостенным упругоизгибаемый измерительный полый ролик действующим в зоне прилегания катаной полосы.

В качестве подходящих гидростатических сред применяют, например, масло, воду, а также воздух.

Для повышения точности измерений отверстия для гидростатической среды в местах входа выполнены расширяющимися в форме кармана.

Является предпочтительным, чтобы по ширине измерительного ролика было расположено много карманообразно или воронкообразно расширяющихся входных отверстий.

Далее изобретение поясняется более подробно с помощью нескольких примеров выполнения.

На фиг. 1 - показан измерительный ролик с расположенной внутри системой измерения пути;
фиг. 2 - измерительный ролик с гидростатической поддержкой, а также
фиг. 3 - в продольном разрезе измерительный ролик согласно фиг. 2 с соответственно схематическим изображением измерения потока способом разницы давлений, показанным в правой половине чертежа, и непосредственным измерением потока, показанным в левой половине чертежа.

Упругоизгибаемый измерительный ролик, обозначенный позицией 1, установлен с помощью двух самоустанавливающихся роликоподшипников 2, опирающихся на кронштейны 3 подшипников. Кронштейны 3 подшипников расположены на траверсе 5. Между кронштейнами 3 подшипников и траверсой 5 находится по одному устройству 4, измеряющему силу.

Концентрично и в направлении оси 7 измерительного ролика, показанного на фиг. 1 ненагруженным, в полости измерительного ролика 1 проходит держатель 8. Держатель 8 также опирается на кронштейны 3 подшипников.

По ширине ролика 1 на держателе 8 расположены на заданных расстояниях соответственно противолежащие системы устройств 9 измерения пути. Из различных сигналов систем 9 измерения пути с помощью не показанного на чертеже вычислительного устройства можно определить линию изгиба ролика 1 под нагрузкой катаной полосы 11. С помощью соответствующего расположения двух противолежащих систем устройств 9 измерения пути возникает возможность получить две измеряемые величины в одном положении ролика 1 и затем вычислить среднее значение.

Это повышает точность и надежность измерений. Через отверстие 12 в осевом направлении держателя 8 к системам 9 для измерения пути проходят не показанные на чертеже электрические соединительные провода.

На основе линии изгиба и сигналов устройств 4 для измерения силы можно с надежностью получить сведения о распределении натяжения в катаной полосе 11 и тем самым о ее плоскостности.

Исходя из этой формы выполнения получается защищенное расположение систем 9 устройств для измерения пути внутри ролика 1.

На виде сбоку измерительного ролика 1 можно заметить, что траверса 5, которая неподвижно удерживает на определенном расстоянии кронштейны 3 подшипников, сама расположена на гидравлическом цилиндре 13, с помощью которого ролик 1 прижимается снизу к катаной полосе 11. Альтернативно траверса 5 может быть расположена подвижно таким образом, что в этом случае ролик 1 может приближаться к траектории полосы или предпочтительно в начале или в конце полосы отводиться в защищенное положение.

На фиг. 2 показан измерительный ролик с гидростатической системой для приема измеряемых величин.

Упругоизгибаемый ролик 32 является полым и установлен с возможностью вращения в не показанных на фиг. 2 неподвижных подшипниках. В полости измерительного ролика 32 коаксиально к нему расположен цилиндрический фасонный элемент 33.

Аксиально через фасонный элемент 33 проходит несколько отверстий 34, 35, которые в своих концевых зонах отклоняются под прямым углом и входят в полость 36, образованную между измерительным роликом 32 и фасонным элементом 33. В месте входа отверстия 34, 35 расширяются в форме карманов 37а или воронок 37б (см. фиг. 3; здесь схематически представлена такая воронка). Сбоку от расположенных в виде каскада отверстий 34, 35 для протекания гидростатической среды расположено еще одно отверстие 38, служащее для отвода поступающей гидростатической среды. Отверстие 38, служащее также в качестве отвода, расширяется карманообразно в зоне своего входа в полость 36.

Проходящая по ролику 32 катаная полоса 39 изгибает относительно тонкостенный ролик 32. Вследствие изгиба уменьшается протекание гидростатической среды через отверстия 34, 35. Изменение протекания является мерой натяжения катаной полосы 39, действующего в зоне каждого кармана 37а или каждой воронки 37б. Изменение протекания может быть измерено непосредственно или определено исходя из падения давления в месте дросселирования; обе возможности показаны на фиг. 3. Как видно в левой половине чертежа, работающее устройство 40 для измерения протекания имеет пропеллер 41 - альтернативно также возможно, например, измерение с помощью ультразвука - в отверстиях 34, 35, и определенное им количество протекающей среды преобразуется в преобразователе 42 измеряемых величин в электрический сигнал для регулирования. Другое устройство 43 для измерения протекания показано в правой половине чертежа.

Здесь в отверстиях 34, 35 предусмотрены дроссели 44, которые определяют изменение протекания исходя из разницы давлений, которая подается для регулирования в виде электрического сигнала от преобразователей 42 измеряемых величин.

Гидростатическая среда служит одновременно для охлаждения измерительного ролика 32, а также катаной полосы 38.

Изобретение относится к прокатному производству и может использоваться при прокатке тонких полос. Задачей изобретения является создание механизма, защищенного от воздействия внешней среды. Устройство расположено между первой чистовой прокатной клетью и моталкой и имеет по меньшей мере один измерительный ролик со средствами приема измеряемых величин для измерения изгиба ролика. Ролик выполнен полым, установлен в подшипниках и имеет фасонный элемент с отверстиями для гидростатической среды, установленный во внутренней полости. Упомянутые отверстия по меньшей мере частично входят внутрь полости, образованной между роликом и фасонным элементом. Устройство имеет по меньшей мере одно средство измерения изменяющихся под воздействием натяжения полосы параметров среды. Изобретение обеспечивает повышение надежности оборудования при регулировании плоскостности полосы. 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для измерения плоскостности катаной полосы, находящейся под натяжением в линии горячей прокатки, состоящей из линии черновой прокатки и линии чистовой прокатки с несколькими прокатными клетями и с моталкой, причем устройство включает по меньшей мере один измерительный ролик, установленный в направлении прокатки между первой прокатной клетью линии чистовой прокатки и моталкой с возможностью направлять полосу через по меньшей мере один измерительный ролик; средства приема измеряемых величин для измерения изгиба указанного по меньшей мере одного измерительного ролика, причем упругоизгибаемый измерительный ролик является полым и установлен с возможностью вращения в неподвижных подшипниках; фасонный элемент с отверстиями для гидростатической среды, проходящий в полости измерительного ролика, причем отверстия, по меньшей мере, частично входят внутрь полости, образованной между измерительным роликом и фасонным элементом; по меньшей мере одно средство измерения изменяющихся под воздействием натяжения полосы параметров среды, соединенные с каналами. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один измерительный ролик расположен между прокатными клетями линии чистовой прокатки и/или в направлении прокатки за последней прокатной клетью линии чистовой прокатки, и/или перед приводным механизмом моталки, и/или между приводным механизмом и моталкой. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что измеряемые величины, полученные от измерительного ролика, применяют для смещения валков прокатной клети в осевом направлении, для изменения изгиба валков, а также для поворота системы установки прокатной клети. 4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что между приводным механизмом и моталкой расположен по меньшей мере один измерительный ролик и измеряемое значение, полученное от этого измерительного ролика, применяют для поворота приводного механизма. 5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что упругоизгибаемый измерительный ролик выполнен полым и расположен с возможностью вращения в неподвижных подшипниках и концентрично оси ненагруженного измерительного ролика расположен держатель, проходящий в осевом направлении внутри измерительного ролика, для по меньшей мере одного средства приема измеряемых величин. 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что средство приема измеряемых величин представляет собой измеритель пути. 7. Устройство по п.5 или 6, отличающееся тем, что неподвижные подшипники удерживаются в кронштейнах подшипников, на которых расположены устройства для измерения силы. 8. Устройство по п.5 или 7, отличающееся тем, что жесткий на изгиб держатель, соединенный с кронштейнами подшипников, удерживает кронштейны подшипников на определенном расстоянии. 9. Устройство по любому из пп.5-8, отличающееся тем, что на расстояниях в осевом направлении держателя равномерно по всему его периметру расположены средства приема измеряемых величин. 10. Устройство по любому из пп.5-9, отличающееся тем, что содержит устройство для измерения силы в нескольких направлениях. 11. Устройство по любому из пп.5-10, отличающееся тем, что держатель имеет сквозное отверстие в осевом направлении с присоединениями к средствам приема измеряемых величин. 12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что отверстия в зоне своих входов выполнены расширяющимися в виде кармана или воронки. 13. Устройство по п. 12 или 13, отличающееся тем, что по меньшей мере одно отверстие выполнено в качестве отверстия для пропускания потока.