Гидравлическое нажимное устройство прокатного стана Советский патент 1983 года по МПК B21B31/32 

Изобретение относится к прокатному производству а конкретнее - к устройствам для радиальной установки ,валкрв прокатного стана.

По основному aBjr.CB.W 884759 извест но гидравлическое нажимное устройствогпредназначенное для полосовых и листовых прокатнБос станов,содержащее дифференциальные гидроцилиндры,ус тановленные в поперечинах станины в каждом из KOTOp ix Монтирована гидромесдоза, сопряженная своим плунже

.рем с подушкой опорнОГо валка и размеяденная в выполненном с хвостовиком

-поршне гйдроцилиндра полость которого, обращенная к поперечине и хвостовику, связана с насосной станцией через 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 гидроцилиндра, упсмянутая полость которого напрямую соединена Q полостью гидромесдрзыг, а свободный конец хвостовика зафиксирован отно- .

сительно поперечины станины предпоч тительно силовой гайкой.

Известное устройство обеспечивает перемещение 1плунжеров гидроцилиндров относительно поперечин в функции усилия прокатки,что .повцкаает жесткость прокатной клети. Повышение жесткости прокатной клети, т.е. уменьшение изменений зазора между прокат10HbBvra валками при колебаниях усилия прокатки, является положительным эффектом, так ,как .повышает точность . прокалываемых полос tl. .

Недостаток устройства заключается

15 в том, что не учитывается влияние на жесткоать клети ширины прркатыва |К й полосы, в то время как измене.ние ширины полосы в 2 раза приводит на различных станах к изменению жерт20кости клети в 1,16-1,5 раза.

Кроме того, известное устройство .не .позволяет корректировать жесткость левого и правого хвостовиков друг,относительно друга в соответствии

25 с различием в фактической жесткости левой и правой половины прокатной клети.

Изменение жесткости клети в функции ширины полосы снижает точность

30 прокатываемых полос, так как гвеличивается их продольная разнотолщинность, причем жесткость конкретной клети изменяется ступенчатоj посколь ку ширина в сортаменте прокатываемых полос изменяется дискретно. Целью изобретения является снижение продольной разнотолщинности путем дискретного, многоступенчатого изменения жёсткости клети, а также обеспечение возможности регулирования жесткости хвостовиков. I Поставленная цель достигается тем что гидравлическое нажимное устройст во прокатного стана снабжено, по мен шей мере, двумя гидравлическими клапанами пропорциональности, соединенными между собой параллельно и включенными между полостью гидромесдозы и вспомогательной полостью гидроцилиндра посредством запорных элементов, а также дополнительным автономным источником давления жидкости пос тоянной производительности, полость нагнетания которого соединена с вспо могательной полостью гидроцилиндра и клапанами пропорциональности. ПРИ этом дистанционная втулка выполнена в виде набора опирающихся друг на друга колец из материала с различ ными модулями упругости. На чертеже представлено устройство, разрез по одному из .гидроцилиндров , установленному под одной из подушек нижнего валка. В нижней поперечине станины 1 установлен поршень 2 гидроцилиндра нажимного устройства, который книзу переходит в хвостовик с навернутой на него гайкой 3. Между поршнем 2 и плу жером 4 гидромесдозы заключена полость 5 гидромесдозы. В поршне 2 на резьбе установлен золотник б, головк которого в паре с плунжером 4 образу ют регулируемый дроссель в виде полости 7 дросселя и щели 8. Второй дроссель (нерегулируе мый) .выполнен в виде жеклера 9, ввернутого в плунже 4 и соединенного на слив гибким шлан гом 10. Оба дросселя образуют клапан давления, связанный с полостью 5. В нижней части золотника б установлен червячная передача 11 и вертлюг 12, . соединяющий полость 5 с источником вы сокого давления, например, с гидроак кумулятором (не показан). Между попе речиной 1 и поршнем 2 заключена вспо могательная полость 13 гидроцилиндра Между гайкой 3 и поперечиной 1 зажата дистанционная втулка 14, состояща из отдельных колец, выполненных из материалов с различными модулями упр гости. Полость 5 гидромесдозы через канал 15 в поршне 2 и гидропровод 16 соединена с полостями 17 и 18 клапанов 19 и 20 пропорциональности. Вспо могательная 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 запорные 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 б поступает в полость 7 дросселя, ,й далее, через щель 8 - -в полость 5 гидромес- дозы. 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 Е« G /2 до R /P+G/2. Под действием этого усилия плунжер опускается, увеличивая ширину щели 8 и райсод 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) соответствует давление в полости 5, равное 250 кг/см Для повышения давления с 16 до 250 кг/с1 требуется перемещение плунжера относительно золотника на величину, равную 0,02 мм, 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 :поло.сти 17 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 ка-к полость- 5 гидромесдозы и вспомогательная полость 13 гидроцилиндра соединены меж ду собой гидравлически непосредствен Плсяцадь F поршня 2 со стороны вспомогательной полости 13 больше, чем площадь Fg плунжера 4, сопряженной с полостью, 5 гидромесдозы. Для стана 550 соотношение указанных площадей %/Ч,, 320:1230--1:4. В результате хвостовик поршня 2 постоянно испытывает усилие растяжения, равное трехкратному усилию на плунжере, .т.е. б/2иЗ Rf . При жесткости прокатной клети стана 550,равной ;Т/мм и усилии прокатки Pel50 т увели чение раствора валков,т,е,упругая де формация клети : составит clSj 4P+GjM 150+10) : 160:; l мм. Одновременно,за счет упругого растяжения своих хвостовиков поршни 2 выдвигаются из гнезд в. поперечинах 1, компенсируя тем самым упругую деформацию клети на величину OS, Q , где М жесткость двух хвостовиков (совместно с втулками 14). При (} 2хЗ Rj 2x3x160 : т и М 720 т/мм, получаем (ГЗ 480:720 0,67 мм. Это значит, что суммарная деформация клети « S oS- - fs. 1-0,,33 мм оказалась в (fSg/tf5j- l :0, раза меньше, чем деформация OSg клети без ее компенсации. Наличие вспомогательных полостей 13 при их ;нёпосредственной.гидравлической связи с полостями 5 гйдромесдоз прэьпиает жесткость в 3 раза, т.е Mjj 3x160 480 т/мм. Указанная величина жесткости М| 480 т/мм является оптимальной для данной клети, так как дальнейшее ееповышение связано с увеличением разнотолщинности полосы за счет биения . валков. Жесткость прокатной клети стана 550 Мц-160 т/мм.соответствует прокатке полос средней ширины. При прокатке более узких полос она меньше и при минимальной ширине полос, равна примерно М)(140 т/мм. При прокатке полос, ширина которых выше средних, жесткость клети выше и при максималь ной ширине полос составляет примерно . т/мм. . . Известное устройство обеспечивает увеличение жесткости клети в одинако вой степени независимо от ширины под лос. в условиях стана 550 имеем трехкратное увеличение жесткости,т.е, при прокатке полос средней ширины Мк. 3х160и480 т/мм (оптимальная величина жесткости), при прокатке полос минимальной ширины M s3xl40s 420 Т/ММ (меньше оптимальной) и при прокатке максимальной ширины М а 3x180 540 т/мм (выше оптимальной). Продольная разнотолщинность полосы наименьшая при оптимальной жесткости клети, равной 480.т/мм. . Данное устройство благодаря наличию- дополнительных элементов-гидравлических клапанов 19 и 20.пропорциональности, автономного ,лсточника 23 .давления жидкости и.новых связей между известным устройством и дополнительными элементами позволяет по- лучить 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 полости 13 создается такое же давление, как и в; полости 5 и все изменения давления в полости 5j. 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 ши рины для достижения оптимальной жесткости клети, равной 480 т/мм,(жест-, кость мАв 140 т/мм должна быть увеличена не в 3 раза , а в 480:140 3,43 . раза, а при прокатке полос максимальной ширины- в 480:180в2,б7 раза. Это значит, что при прокатк-е полос минимальной ширины должно быть собл дено условие ьГёдУсГ 3,43, откуда (/д сГ5дЗ,43. Так как (Г(Р+С)/М|с , то при том же усилии прокатки .Р что и мм. Кроме того сГз (, откуда усилие растяжения Q хвостовиков порш-. ней 2 при прокатке полос минимальной ширины должно быть paBHoQ S х ,81x720 583 т. Так так усилие растяжения, хвостовиков поршней 2 при прокатке полос средней ширины, как приведено выше, равно Qs480 т, 583:480 1,21. Для обеспечения этого соотношения необходимо, чтобы давление жидкостей rfo.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 -прокатке полос максимальной ширины давлени жидкости в полости . 13 должно быть меньше давления жидкости в .полости 5 в 1,19 раза. . С целью обеспечения в полости 13 давления жидкости в 1,21 .раза больше го, чем в полости 5, запорный элемен 28 закрывают, разрывая тем самым непосредственную гидравлическую связь между названными полостями, и открывают запорный элемент 29, сообщай полость 13 гидропроводом 22 с напорной полостью автономного источника 23 давления жидкости. Открывают также запорный элемент 24 клапана 1-9 пропорциональности. Запорный элемент 25 клапана 20 пропорциональности закрыт. Автономный источник 23 давления жидкости по гидропроводу 22, каналу 21 закачивает жидкость во вспомога, тельную полость 13. Велич.ина давлени жидкости в гидропроводе 22, а следовательно, и в полости 13 определяется отношением площадей Р плунжера 30 клапана 19, сопряженных соответственно с полостями 17 и 26. Пр /17 f 1,21 давление жидкости, пода ваемой источником 23 давления во вспомогательную полость 13 во.столькожераз, т.е.в 1,21 раза превьтп ает давление жидкости в полости 5. При прокатке полос максимальной ширины запорный элемент 24 закрывают .а Зсшорный элемент 25 открывают. При этом давление в полости 13 будет мен ше давления в полости 5 во столько раз, во сколько плсяцадь Fjg плунжера 31, сопрягаемая с полостью 18, меньш площади F , сопрягаемой с полостью 27. Устройство (фиг.1) обеспечивает н одну степень жесткости клети,как известное устройство,а три степени-при средней ширине полосы степень увелич ния жесткости равна :3 (как у известного устро.йства) при минимальной ширине полосы - степень увеличения жес кости равна 3,43, а при максимальной ширине полосы -2,67,получая в .кгикдом из этих случаев оптимальную жесткость клети, равную 480 т/мм. При установке большего количества клапанов пропорциональности с соответствующими соотношениями площадей плунжеров получают дополнительное ко лкчество п межуточ19ых Степеней увеличенияжесткости клети. Регулирование толщины в нажимном устройстве осуществляется известным способом, вращая с помсядью червячной передачи 11 золотник 6, вывинчивают., .его из поршня . 2 при необходимости сведения валков,или ввинчивают при необходимости разведения валков. Поскольку при этом, -как указывалось выше, ширина щели .остается .практически неизменной, то плунжер 4 вынужден следовать за перемещениями головки золотник а б. Для дискретного изменения жесткости левого и правого хврстовиков, например, для приведения ее в соответствие с фактической.жесткостью левой и правой половины прокатной клети, дистанционные втулки 14 выполнены в виде набора колец из материалов С различными модулями упругости, например стали и дюралюминия. Жесткость каждого хвостовика, левого и правого в отдельности, составляет совместно, со втулкой 14 по М 2 360 т/мм, причем на долювтулки приходится 40% от их суммарной деформации, т.е.жесткость одной, втулки составляет ,B: 0 4 ЗбО:0,4ш900 т/мм. Жесткость.,одной половины клети составляет М„ М,(:2«80 т/мм. КА ., Если различие в фактической жесткости левой и- правой половин достига 84 т/мм и . ет 10%, т.е. М 76 т/мм, то жеЪткость втулок желательно соответственно скорректировать. Поскольку отклонение фактической жесткости левой и правой половин клети от средней величины М (д 80 т/мм составдаГет +5%, то при соотношении :M|..9jOO: ,2, разли- . чие в жесткости .левой и право- втулок должно быть в l+/0,05iC4,2/ 5Ly56 раза относительно средней величины М 900 т/мм, т.е. М в1400 т/мм и 580 т/мм. Каждая из втулок состоит из 10 Йолец, б колец стальных с модулем упругости ,lxlO кг/мм и 4 i колыша из дюралюминия .0,7x10 кг/мм Для получения указанных величин достаточно левую втулку составить из 9 стальных колец и одного дюралюминиевого, 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, повь1сит качество полосового проката. Кроме того, компенсация различия фактических жесткостей левой и правой половины клети позволяет избежать появление поперечндй разнотолщиннос- ти в процессе компенсации ее упругой деформации. Данное гидравлическое нажимное устройство может быть применено как на проектируемых листовых и полосовых станах горячей и /холодной прокатки, так и на действующих станах при их частичной рекрнбтрукции.

Применение предложенного устройства в условиях стана 550 позволяет снизить раэнотолщинность поло.с по .сравнению с известным устройством в среднем на 0,002 мм. При -затратах на внедрение 20000РУб суммарный годовой экономический эффект составит 51,5 тыс. руб. .

Формула изобретения

1. Гидравлическое Нс1жимное уст юйство прокатного стана по авт. св. № 884759;, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности прокатки путем многоступенчатого изменения жесткости клети в функции ширины полосы, оно снабжено, по меньшей , двумя гидравлическими клапанами ппропорциональности, соедивенными между собой параллельно и . включенными между полостью гидромесдозы. и вспомогательной полостью гидроцилиндра посредством запорных элементов, а также дополнительным автономным источником давления жидкосЙ постоянной производительности, полость нагнетания которого соединена со вспомогательной полостью гидроцилиндра и клапанами пропорциональности.

0

2. Устройство по п. 1, о т л ича-ющ е е с я тем, что, с целью регулирования жесткости хвостовиков, дистанционная втулка выполнена в виде набора опирающихся друг Hai; друга ко5лец из материала с различными модулями упругости. .. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

0 884759, КЛ..В 21 В 31/32, 1980.