Способ управления межвалковым давлением в валковом комплекте со сплошным и составным валками и валок для его осуществления

Способ управления межвалковым давлением в валковом комплекте со сплошным и составным валками и валок для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

. 1. Способ управления межвалко-г. вым давлением в валковом комплекте со сплошным и составным валками, включающий peгvлиpoвaниe профиля «сесошз , межвалковой щели посредством изменения внешней образующей бочки составного валка за счет изменения давления в автономньк зонах по его длине от-нс/сительно величины общего гидростатического давления в одной из про- .дольных камер, преимущественно со стороны приложения межвалкового дав, ления, внутренней полости составного валка, отличающийся тем, что, с целью повьшения эффективности управления, межвалковое давление регулируют посредством снижения.величин абсолютного давления в автономных зонах относительно величины обё . щего гидростатического давления в , продольной камере, ориентированной СО в направлении приложения межвалкогого дарления.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„1119601

3(Я1 В 21 В 1 02 27/02!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ПАТЕНТУ р ЬЙЙ сО

С5

1Р

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3220051/22-02 (22) 22.12.80 (31) P 3003395.5 (32) 31. 01. 80 (33) ФРГ (46) 15. 10. 84. Бюл. У 38 (72) Карл-Хайнц Арвайлер (ФРГ) (71) Эдуард Кюстерс (ФРГ) (53) 621. 771. 237. 04 (088. 8) (56) 1. Патент США N- 4007522, кл. В 21 В 13/02, опублик. 1977. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ МЕЖВАЛКОВЫМ

ДАВЛЕНИЕМ В ВАЛКОВОМ КОМПЛЕКТЕ СО

СПЛОШНЫМ И СОСТАВНЫМ ВАЛКАМИ И ВАЛОК

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57). 1. Способ управления межвалко-.. вым давлением в валковом комплекте со сплошным и составным валками, включающий регчливование профиля межвалковой щели посредством изменения внешней образующей бочки составного валка за счет изменения давления

I в автономных зонах по его длине от-.; носительно величины общего гидростатического давления в одной из про-. . дольных камер, преимущественно со стороны приложения межвалкового давления, внутренней полости составного валка, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности управления, межвалковое давленйе регулируют посредством снижения величин абсолютного давления в автономных зонах относительно величины общего гидростатического давления в .,продольной камере, ориентированной в направлении приложения межвалкогого давления.

1119601 внутреннюю поверхность бандажа, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности управления межвалковь;м давлением, плунжеры регуляторов автономного давления выполнены полыми, а полость каждого плунжера снабжена пружиной, при этом каждый регулятор связан с емкостью, находящейся под атмосферным давлением.

4. Валок по и. 3, о т л и ч а ю— шийся тем, что в продольной камере, ориентированной в направлении приложения межвалкового давления, выполнено не менее трех регуляторов автономного давления — два по концевым частям, а один в центре камеры.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при производстве полос на листовых станах и каландрах.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ управления межвалковым давлением в валковом комплекте со сплошным и составным валками, включающий регулирование профилем межвалковой щели посредством. изменения внешней образующей бочки

I составного валка за счет изменения давлейия в атомных зояах по длине бочки составного валка относительно величины общего гидростатического давления в одной из продольных камер, преимущественно со стороны приложения ! межвалкового давления, внутренней по.лости составного валка (1 .

Недостатком данного способа является то, что при управлении межвал-! ковым давлением по длине валкового комплекта, т. е. профилем межвалково- го зазора, управление осуществляется путем повышения давления в атомных зонах относительно гидростатического давления в продОльной камере составного валка, при этом при изменении .. распределения межвалкового давления Зю а также при изменении общего его уровня приходится изменять давление до требуемого, заданного в соответствии с величиной общего межвалкового давления. Отмеченное регулирование осущест-З5

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что снижение давления в автономных зонах осуществляют посредством их соединения с емкостью, . находящейся под атмосферным давлени ем.

3. Валок для осуществления способа содержащий несущую ось и насаженный на нее с гарантированным зазором бандаж, во внутренней полости которого выполнены две продольные камеры, связанные с источником рабочей жидкости, а вдоль несущей оси установлены регуляторы автономного давления в виде плунжеров, размещенных в рас-, точках несущей оси и спертых на

2 вляется посредством повышения давления в продольных камерах и в автономных . зонах., Такое регулирование давления в указанных местах энергоемко и требует больших затрат, кроме того, управление высокими давлениями обладает меньшей точностью, чем регулирование давления с меньшим абсолютным значением, сообщающимся, например, с атмосферным давлением.

Известен составной прокатный валок, содержащий несущую ось и насаженный на нее с гарантированным зазором бандаж, во внутренней полости которого выполнены две продольные камеры, связанные с источником рабочей жидкости, а вдоль несущей оси установлены регуляторы автономного давления в виде плунжеров, размещенных в расточках несущей оси и опертых на внутреннюю поверхность бандажа Р13.

Однако данный валок может быть г применен только в тех способах прокатки, в которых регулирование межвалковым давлением осуществляют за счет повышения уровня давлений от исходного в продольных камерах и автоном-. ных регуляторах.

Цель изобретения — повышение эффективности управления.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления межвалковым давлением в валковом комплекте.со сплошным и составным валка1119601

Предлагаемый способ основан на создании исходного равномерного межвалконого давления с последующим уменьшением его в автономных зонах по длине бочки валка, так что усилия, действующие в этих зонах, уменьшают по сравнению с су- ществующим до этого равномерным усилием, эа счет чего обеспечивается возможность управления межвалковым давлением.

В объеме изобретения заключена возможность поддержания в автономных зонах уровня давлений, превышающих, атмосферное, и/или поддержания в них вакуума.

В предпочтительной форме реализа,ции способа предусматривается поддержание давления в автономных зонах, равного атмосферному, когда выделен" ные зоны в продольной камере соединяются с атмосферой или зумпфом.

Предлагаемый способ реализуется комплектом валков, из которых верхний 1 валок является сплошным, а нижний 2 выполнен составным и содержит несущую ось -3 с насаженным на нее с гарантированным зазором бандажом 4.

Во внутренней полости валка 2: в зазоре между осью 3 и бандажом 4 выполнены две продольные камеры 5 и 6, связанные с источником 7 рабочей жидкости.

Вдоль несущей оси 3 проточены расточки 8, в которых размещены регуляторы автономного давления, выпол ненные в виде полых плунжеров 9 с пружиной 10. Продольная камера 5 с помощью насоса 11 по трубе 12 напол-. няется рабочей жидкостью, усТанавливая гидравлическое давление, которое воздействует равномерно на внутреннюю поверхность бандажа со стороны зазора между валками и создает рабочее межвалковое давление. На другой стороне рабочая жидкость опирается на ось 3, которая изгибается под действием этой нагрузки, т.е. воспринимает соответствующие встречные усилия, необходимые для создания межвалкового давления, причем ось не входит в соприкосновение с бандажом.

Давление, действующее на внутреннюю поверхность бандажа, в продольной камере 5 принудительно выравнива1 ется по длине. В ходе работы валковой пары при обработке материала в меж валковом зазоре требуется регулироми, включающему регулирование профиля межвалковой щели посредством изменения внешней образующей бочки составного валка за счет изменения дав" ления в автономных зонах по его длине относительно величины общего гидростатического давления в одной из продольных камер, преимущественно со сто. стороны приложения межвалкового давления, внутренней полости составного IO валка, межвалковое давление регулируют посредством снижения величин абсолютного давления в автономных зонах относительно величины общего гидростатического давления в про- 15 дольной камере, ориентированной в направлении приложения межвалкового давления.

Снижение давления в автономных зонах осуществляют посредством их 20 соединения с емкостью, находящейсяр под атмосферным давлением.

Поставленная цель достигается также тем, что в валке, содержащем несущую ось и насаженный на нее с 25 гарантированным зазором бандаж, во внутренней полости которого выполнены две продольные камеры, свя-, занные с источником рабочей жидкости, а вдоль несущей оси установлены .регу- g0 ляторы автрномного давления в виде плунжеров, размещенных в расточках несущей оси и опертых на внутреннюю поверхность бандажа, плунжеры регуляторов автономного давления выполнены полыми, а полость каждого плунжера

35 снабжена пружиной, при этом каждый/ регулятор связан с емкостью, находящейся под атмосферным давлением.

В продольной камере, ориентирован . 40 нои в направлении приложения межвалкового давления, выполнено не менее трех регуляторов автономного давления — два по концевым частям, а один в центре камеры. и 45

На фиг. 1 изображена валковая пара . для осуществления. предлагаемого способа; на фиг. 2 — графическая зависимость автономных зон на межвал ковое давление на фиг. 3 — распреде.

Ф, 50 ление межвалкового давления по длине бочки валков; на фиг . 4 .- разрез А-А на фиг; 1; на фиг. 5 — разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг.б — автономная зона управления межвалковым давлением, частичный разрез; на фиг.. 7 — схема соединения продольI / ной камеры валка с внешней емкостью.

601 Ь

S 1119 вать давление в определенных местах по длине валка. Для этого с помощью плунжеров 9 выделены автономные зоны

13, которые гидравлически изолированы от продольной камеры 5. Торцовая поверхность плунжеров, примыкающая к бандажу, выполнена с тем же радиусом кривизны и плотно прилегает к нему, а с противоположной стороны плунжеры размещаются в цилиндрических рос-: точках 14 несущей оси 3.

Плунжеры 9 находятся под действием пружин 10, которые оперты на днища расточек, при этом плунжеры снабжены уплотнениями 15.

f5

Расточки 14 связаны с источником

7 посредством каналов 16, клапанов 17 и труб 18, при этом каждый канал име4 ет вентиль 19, который по выбору может открывать или закрывать канал 16. 0

Когда бандаж вращается по стрелке

20,он скользит по торцам.плунжеров 9.

Продольная камера 5 наполнена рабочей жидкостью, которая образует пленку на внутренней поверхности бандажа,.На обращенном в направлении стрел. ки 20 краю 21 плунжера часть рабочей жидкости снимается, так что в зонах

13 происходит накбпление жидкости. Если клапаны 17 закрыты, то давление в автономных зонах 13 поднимается и практически соответствует давлению в камере 5. Когда давление в зонах 13 достигает значения камеры 5, влияние зон 1.3 не сказывается на межвалковом давлении.

При.открытии одного из клапанов 17 рабочая жидкость, поступившая в одну из зон 13, может свободно вытекать в источник 7, и в зонах 13 не происходит никакого повышения давления. Ког40 да одна из зон 13 выделяется из области равномерного давления, заданного рабочей жидкостью в продольной камере 5 в этом месте снимается дав1

45 ление и оказывается соответствующее влияние на распределение межвалкового. давления.

Зоны 13 в продольной камере 5, показанные на фиг. 1, являются преимущественно применяемой формой конст-. .руктивного исполнения. Кроме того, зоны 13 уменьшенного давления можно выполнить в противолежащей продольной камере 6. Эти зоны .могут применяться вместо или совместно с зонами, расположенными в продольной камере 5.

Для того, чтобы обеспечить влияние на межвалковое давление, более гибк ", Ъ ми предусмотрены три плунжера 9, которые могут быть управляемыми раздельно и позволяют варьировать в данном месте сбросом давлений.

Клапан 17 связывает канал 16 с обратным трубопроводом 18. Противоположный клапан связывает подводку с

)обратной трубкой 22. Таким образом по выбору давление может быть сброшено в обоих плунжерах или во всех треходновременно. Клапаны 17 являются электромагнитными вентилями, которые легко доступны посредством выемки 23 для размещения электрической подводКИ.

B описанных формах исполнения может происходить только шаговое, ступенчатое воздействие на межвалковое давление, Зоны 13 или заперты или же связаны с источником 7, поэтому или имеется неизменное давление или же оно отсутствует. Однако возможен варианг выполнения, позволяющий осуществлять непрерывное варьирование воз-. " действием отдельных зон 13 на межвалковое давление, Обычно рабочая жидкость насосом 11 по трубе 12 подается только в продольные камеры 5, обращенные к просвету между валками. Через продольные уплотнения 24 рабочая жидкость может проникать в продольную камеру 8, откуда обычно возвращается обратно в источник 7.

В варианте исполнения на фиг. 1 предусмотрена перепускная трубка 25 между камерами 5 и 6, которая имеет вентиль 26 дифференциального давления.

Следовательно, требуемая доля напорной жидкости камеры 5 постоянно перетекает в продольную камеру 6 и из нее. по трубке через регулирующий вентиль

27 давления в источник 7. Продольная камера .6 практически не остается без давления. По ней создается определенное давление, которое на заданную величину установки вентиля ниже чем давление в продольной камере 5.

Межвалковое давление теперь определяется не абсолютным давлением в продольной камере 5, а разностью давлений между продольными камерами 5 и 6.Равно-. мерное межвалковое давление может быть получено при низком уровне давлений, т.е.при низких давлениях в обеих про-: дольных камерах 5 и 6,а также при высоком уровне давлений, т.е, при высоких давлениях о продольных камерах. При одинаковых, равномерных условиях по

601 8

7 1119 длине продольных камер 5 и 6 уровень давлений не.проявляет себя вовне.

На фиг. 7 схематически дана схема управления тремя зонами 13, размещенными по окружности в продольной камере 5. В положении ы все три зоны

13 заперты и практически себя не проявляют. В положении 5 клапанов 19 обе внешние зоны 13 лишены давления, в то время как средняя зона 13 запер- 1О та. В положении в все три зоны 13 лишены давления н в относящейся к ним широкой области уменьшают усилия, прилагаемые к внутренней окружной поверхности полого валка 1. -

На фиг. 2 представлен график результирующих усилий К, возникающих на участках длины, соответствующих . зонам 13 и действующих на.внутреннюю окружную поверхность бандажа и изме" няющихся в зависимости от величины давления Р в продольной камере 6.

Рассмотрим кривую 28, которая соответствует межвалковому давлению . около 50 кПа/см, которое установилось бы на валке в случае, если зоны

13 не оказывают никакого воздействия.

Теперь все три эоны 13 освобождаются от давления. При Р =О, т.е. при отсутствии давления в продольной камере 6 (фиг. 7), получается положительная величина усилия по кривой 28, т.е. усилия направленного к зазору между валками, вследствие того, что зоны: t3 по своей длине не перекрывают полностью протяженность продольной каме-З5 ры 5 по окружности, а также и по длине зон 13, вследствие наличия оста. ющихся между ними участков (поз.29), находящихся под давлением продольной камеры 5, которое в этих местах прижимает валок 2 к валку 1.

Поскольку давление в продольной кфмере 5 прижимает составной валок про тив зазоров между валками, повышая межва ковое давление в продольной 45 камере 6 снижает межвалковое давление. Фактически действующее в зазоре между валками на обрабатываемый мате. риал давление зависит от разности гидравлических давлений в продольных ка- . 50 мерах 5 и 6. Итак; возможно получить одно и то же межвалковое давление при различных значениях абсолютных давлений в продольных камерах. Например, задается определенное линейное 55 давление при давлении 6 атм в продольной камере 5 .и 3 атм в продольной камере 6. То же давление устанавливает-. ся и при давлении 18 атм в продольной камере 5 и 15 атм в продольной камере 6.

Распределение линейного давления вдоль зазора между валками теперь не идеально, а получается т."к называ- емая Ф -линия на фиг. 3. Назначение автономных зон 13 состоит в том, чтогбы сделать Щ-линию более прямой с: тем, чтобы колебания равномерного распределения межвалкового давления .. не были такими большими. Это достигйется тем, что гидравлическое давление в автономных зонах 13 снижается по отношению к гидравлическому давлению в окружающей продольной камере

5, напнимер, на 2 атм.

Когда в источнике 7 поддерживают давление 6 атм, в зонах 13 оно сос- . тавляло бы 4 атм, а в случае, когда в источнике 7 создают 18 атм, то в зонах — 16 атм.

Как следует из фиг. 2, при определенном снижении давления в зонах

13, например, на 2 атм, можно оказывать воздействие на линию изгиба вал« ков путем выбора уровня давления в продольных камерах.

При низком уровне давлений в продольных камерах 5 и 6, например 6 атм в продольной камере 5 и 3 атм в продольной камере 6, снижение давления на две атмосферы в автономных зонах

13 делается менее заметным, чем при высоком уровне давления в продольных камерах, т.е. при 18 атм в камере

5 и 15 атм в камере 6 °

Усилие К уменьшается, когда растет давление в продольной камере 6. Для г того, чтобы сохранить межвалковое давление требуемой величины, должно быть увеличено давление в продольной камере 5. Поскольку зонам 13 в продольной камере 5-, в которых давление отсутствует, противостоят зеркально к ним расположенные зоны в продольной камере 6, в которых теперь появляется повьппенное давление Р, при повьппении которого появляются компоненты, дей ствующие навстречу начальному значению.усилия k, уменьшакпцие усилие К продольных участков, соответствующих зонам 13, и, наконец, даже делают его отрицательным, при соответствующем увеличении давления Р валок 2 на продольных участках, отвечающих зонам 13, отходит от предшествующего зазора между валками. Только путем выбора уровня давления, при условии сохра601 10 один от другого. Ход этих отклонении вдоль зазора между валками приводит . приближенно к изменению межвалкового давления. Получается так называемая Nl -линия, т. е. распределение межвалковых давлений, когда посередине и на обоих концах действуют большие значения, чем в промежуточных участках.

Для того, чтобы сделать понятным происхождение этой кривой, целесообрано исходить из процесса первоначальной установки обоих валков. Нижний валок 2 благодаря его свойствам может быть установлен прямо. Верхний валок 1 под действием своего веса посередине провисает вниз. При установ-. ке валков вначале происходит их контакт посредине. Также и межвалковое давление сначала больше посередине, чем на концах. По мере сближения шеек валков оба валка прилегают друг к другу по всей длине, причем сохраняется— повышенное давление посередине. При повышении прижимающего усилия проис-: ходит прилегание преимущественно по концам, поскольку они у валка 1 могут отклоняться в наименьшей степени. По направлению к середине межвалковое давление уменьшается, так как валок 2 изгибается вверх.

Вместе с повышением межвалкового давления посередине, вызванного собственным весом, получается кривая распределения линейных давлений, представленная на фиг. 3.

9 1119 нения межвалкового давления, может быть использовано влияние зон 13, начиная от действующего в них давления продольной камеры 5, и путем продолжительного постепенного снижения давления в зонах 13 даже достигнуть

5 превышения над компонентами усилий

I отжимающих валок 2.

Кривая 29 показывает те же условия в случае, если исходить из поддержания межвалкбвого давления в .100 кПа/см .

Начальное усилие 30, устанавливающееся при отсутствии давления в продольной камере 6, естественно в два раза выше начального усилия 28. Кривая 31 действительна для линейного давления в 50 кПа/см, когда обе внешние зоны 13 (фиг. 7) по каналу 16 соединены с резервуаром 7. Наклон этой кривой меньше, поскольку доля

20 участков, лишенных давления в продольной камере 5, здесь меньше и потому также меньше влияния участков, расположенных зеркально с противоположной стороны, находящихся под давлением P . Кривая 32.показывает зависимость при тех же условиях, но ис1ходя из линейного давления в

100 кПа/см.

На фиг. 3 представлен наиболее

30 часто встречающийся случай, в котором верхний валок 1 представляет собой массивное сплошное тело, а нижний валок 2 имеет три зоны 13 разгрузки давления, образованные плунжерами

35 расположенными со стороны зазора между валками.

z", Сначала рассмотрим случай, когда зоны 13 не работают. Тогда, несмотря на равномерное давление в нижнем валке 2, выполненном как плавающий,не

° 40 получается равномерного распределения межвалкового давления. Это следует отнести за счет развичных линий изгиба составного валка 2 и массивного валка 1. На фиг. 3 представлено рас45 пределение межвалкового давления L no длине межвалкового зазора. Кривая давдавлений получена расчетом, произведенным методом финитных элементов 50 отклонений линий изгиба валков 1 и 2

Если теперь на заданных местах пре" дусматриваются зоны 13 пониженного давления, то от усилий, вызванных наличием напорной жидкости в камере 5, что-то отнимается. Вследствие этого несколько сжимается и межвалковое давление в этих местах и в их окружении. Иеста выполнения зон 13 соответствуют местам наибольшего межвалкового давления, коФорые этим пу" тем выравниваются так, что большие отклонения (фиг. 3) выравниваются в равномерное распределение межвалкового давления.

1119601

Фиг.2

luzз

) 119601 щ! щи 3aicas 7475/46 ТкРаи 794 П0ддис е