Способ намотки полосы выходящей из прокатного стана на барабан моталки

Способ намотки полосы выходящей из прокатного стана на барабан моталки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистичесних

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 20.1277 (21) 2556977/25-27 (51)Я. f(P.

В 21 С 47/00 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 050580 Бюллетень № 17

Датаопубликованияописания 10 580 (53) УДН 821. 772.068 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.Л. Мазур, В.И. Мелешко, А.И. Добронравов, В.A. Кувшинов, О.Н. Сосковец, A.A. Бибишев, В.И. Тимошенко, А.В. Ноговицын, И.И. Леепа, С.B. Абраменков, Л.Н. Козлов, О.Ф. Артемьев и П.П. Чернов (71) Заявитель

Институт черной металлургии (54) СПОСОБ HANOTКИ ПОЛОСЫ, ВЫХОДЯЩЕЙ

ИЗ ПРОКАТНОГО СТАНА НА БАРАБАН МОТАЛКИ

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и, в частности, может быть использован при производстве тончайшей ленты, Известен способ намотки полосы, заключающнйся в намотке полосы с переменным натяжением, причем в начале намотки натяжение пониженное, а затем его повышают (1).

1О

Недостатком данного способа является то, что повышение натяжения приводит к созданию межвиткового давления и свариванию витков полосы между собой, а также к дефектам полосы в виде ее складок.

Известен также способ намотки полосы на барабан моталки, выходящей из прокатного стана, с натяжением, которое изменяют в процессе намотки (2) . В этом способе первые 5 витков наматывают с повышенным натяжением, например дл я углеродистых сталей в 2-2,5 раза больше технологического, с последующим снижением натяжения до технологического на 50-100 оборотах моталки.

Недостаток известного способа состоит в том, что при повышенных натяжениях намотки первых витков создается более высокое, чем при намот- ЗО ке полосы с постоянным натяжением, давление рулона на барабан моталки, которое может приводить к поломкам его узлов. Кроме того, механизмы закрепления конца полосы, применяемые в барабанах моталок листовых и жестепрокатных станов, не обеспечива ют достаточно надежного зажима полосы.

Белью изобретения является повышение качества наматываемой полосы путем исключения возможности спекания ее витков.

Указанная цель достигается тем, что натяжение полосы изменяют по синусоидальной зависимости с амплитудой, находящейся в пределах 0,1-0,3 номинальной величины натяжения, и с частотой от — до значений, меньших

2 6 частот собственных колебаний полосы, при выходе из станка и приводной линии барабана моталки, где t — время намотки всего рулона в сек.

На фиг. 1 изображена схема, поясняющая механизм намотки с постоянным натяжением, на фиг. 2 - то же, при изменении натяжения намотки по синусоидальной зависимости.

При намотке полосы на барабан с постоянным натяжением каждый намо73204б танный виток получает удлинение, пропорциональное длине витка. Эпюра удлинения витков выражается трапецией а, б, в, r, где удлинение наружного витка с радиусом r ðàâíî в, r, а удлинение внутреннего витка с ра5 диусом r „равно а б.

После снятия с намоточного барабана происходит радиальное сжатие рулона. Так как относительная деформация вследствие постоянного натяжения при наматывании для всех витков одинаковая, абсолютная величина упругой деформации отдельного витка пропорциональна его радиусу. Наружные витки рулона, радиус которых больше и которые получили большее удлинение, стремятся переместиться в радиальном направлении на большую величину, чем внутренние. Упругая деформация внутренних витков при разгрузке меньше и они сжимаются наружными слоями. 20

В результате на поверхности прилегания соседних витков возникает контаВ ктное давление. Сжатые внутренние витки уравновешивают давление растянутых витков. 25

При этом удлинение наружного витка будет в, г, а сжатие внутреннего витка h ° равно а, б . Если больше некоторой критической ыеличины, то происходит потеря устойчивости BHTKoB и образование,дефекта птичка .

Напряжение в рулоне будут отсутствовать, если все витки при намотке получат одинаковое абсолютное удлинение. Условие отсутствия напряжений в рулоне имеет вид, Я(г)

const, где Л(> (г) — абсолютное удлинение витка радиусом г, или в более общей форме @И О. Выполнение усД

4О

>io::-:.я b.t (г) = const возможно лишь при изменении натяжения полосы в течение всего процесса намотки. Причем анализ показывает, что характер изменения натяжения намотки должен быть ниспадающим и соответствовать 45 функции б r

ОтСЮ ВН о р 50 где 6 (r) — величина удельного на0 тюкения при намотке витка радиусом

r 6 — величина удельного натяжения

Oltlg>r, при н амот ке первого (внутрен н e ro) витка rg>,«

В производственных условиях на станах холодной прокатки, однако, нельзя вести намотку рулонов, изменяя натяжение по вышеприведенной †;..=à.íHcèMocòè. Причина состоит в том, .то функция 6 (r) предстлавляет со0 бой гиперболу, а значит при измене; "и х величина 00 (г) изменяется в . :-:.рo:< . х пределах, Например, при намок"e полосы на барабан диаметром 500 мм, т . е. r „250 мм, получа ем что должно быть r=3 50=0. 71 б б /r = 450-0, 55 о бо r = 850

0„3б0

Как видно, при толщине намотки всего 600 мм (наружном диаметре рулона 1700 мм) натяжение должно быть уменьшено в три раза по отношению к начальному ° На стане холодной прокатки 1700 Карагандинского металлургического комбината, где рулоны могут иметь наружный диаметр

2700 мм, потребовалось бы еще большее уменьшение намотки наружных витков по сравнению с внутренними.

Поскольку на станах холодной прокатки можно допустить отклонение натяжения намотки лишь на небольшую величину от. номинального значения, для уменьшения напряжений в рулонах целесообразно их намотку производить при периодическом изменении натяжения.

При намотке полосы с изменением натяжения на синусоидальной - зависимости (фиг. 2) каждый виток получает удлинение пропорциональное его длине и величине натяжения в момент намотки витка. т.е. в отличие от первого случая, каждый виток получает различную величину не только абсолютного, но и относительного удлинения. Удлинение витков, намотанных во время превышения натяжения над номинальным, будет большим, чем в первом случае, а витков, намотанных во время, когда натяжение намотки было меньше номинального, будет меньшим. Ъосле снятия рулона с барабана моталки витка, намотанные с меньшим натяжением, получат меньшее радиальное перемещение и по всей толщине рулона будут воспринимать часть нагрузки от действия получивших большее удлинение витков. В результате разгрузка рулона будет происходить не только за счет сжатия внутренних ви/гков, а и за счет сжатия витков, расположенных в середине толщины намотки.

В итоге сжатие внутренних витков уменьшится.

Согласно схеме на фиг. 2 в середине толщины намотки витки с радиусами от х до r получают практически одинаковое удлинение величиной же=зд. При,отсутствии витков радиусом больше re и меньше г0 напряжения в слое рулона толщиной r — r не было бы совсем. Однако слой витков радиусами от r > до г„где r „— наружный радиус рулона, .оказывает давление на слой ц - re и создает в нем определенный уровень напряжений.

Тем не менее, давление на слой внутренних витков re — r ö будет небольШИМ ПОСКОЛЬКУ СЛОЙ ВИТ КОВ Гу Гр воспринимает основную долю нагрузки от слоя r — r и не передает ее на нижележащие витки. В результате сжа732046 тие внутренних витков рулона сж. дет меньше критической величины Л

Êð.

Синусоидальный закон изменения натяжения в процессе намотки рулона может быть записан .в следующей форме .

° l 2 5 б=б (»iАвп(шэ»ш i»»») (») б — удельное натяжение полосы при намотке рулона; iG о» вЂ” удельное номинальное натяжение;

A — амплитуда;

<.» — час1 ота;

Д вЂ” начальная фаза.

Выражение (1) описывает синусоидаль15 ный закон изменения натяжения в функции длины наматываемой полосы. При синусоидальном изменении натяжения в функции от количества намотанных витков эта зависимость имеет такой вид: б.б „(»»» si»»(e.»»»»» " »» )) (2)

"н "ьн 25

При регулировании изменения натяжения намотки может быть использована любая из приведенных зависимостей.

При выборе рациональных величин 30 параметров, входящих в зависимости (1-2 ), следует и сходить и з следующих соображений.

Натяжение намотки стальных полос, прокатанных на листовых и жестепро- 35 катных станах, рекомендуется выбирать равным б,, = (О, 33 0, 1421+0, 02)1 ) 6 (3) где h - толщина наматываемой полосы; 40 б — условный предел текучести металла полосы.

С другой стороны опыт эксплуатации стана 1200 Магнитогорского металлургического комбината показал, что натяжение полосы, выходящей из каждой последующей клети, должно выбираться исходя из принципа уменьшения величины отношения Ж1 б где б - удельв ное натяжение полосы; б — временное сопротивление стали. На выходе из стана между пятой клетью и моталкой это отношение должно составлять О, 15.

Для углеродистой стали, деформирован ной на 70-80%, величиныб и 6> отличаются незначительно. Поэтому для тонких полос, например, жести, и рулонов которой опасность потери устойчивости внутренних витков и образования .дефекта птичка особенно велика, натяжение намотки должно вы- 60 бираться в пределах от 0,156 до

0,30 б (расчет по формуле 3).Среднее значение 6о составляет О, 225 б Ь

Принимаем это значение за номинальную величину натяжения при изменении го по синусоидальному закону. Тогда получаем, что натяжение намотки будет »находиться в пределах (0,15О, 30) бз, если его отклонения от номинальной величины не будут пр"-вышать + О, 3 б „..Теоретические и экспериментальные исследования показали-. что эффект от изменения натяжени я намотки по сии усоидальной з ависимости проявляется уже при амплитуде, равной 0,1 0„. Таким образом, наиболее благоприятные значения амплитуды лежат в пределах (О, 1 —

0 3) бо„.

При изменении н атяжени я намотки по синусоидальной зависимос-и (1-11) начальная фаза 3 может принимать любые значения в интервале от 0 до

2 . Г. Расчеты показывают, что величины межвитковых давлений и сжимающих тангенциальных напряжений во, внутренних витках рулона получаются меньшиМи, если » равно О. В этом случае внутренние витки рулона наматываются с натяжением, превыаающим номинальную величину. Удлинение их больше, чем при намотке с натяжением, равным или меньшим 60„, а следовательно, после снятия рулона с барабана моталки сжатие внутренних витков получается меньшим.

При выботе частоты изменения натяжения(a следует иметь в виду, что величина Cv не должна совпадать или быть кратной частоте собственных колебаний приводной линии барабана и двигателя моталки, В противном случае в электромеханической системе привода моталки возможно возникновение резонансных явлений. (з этих условий определяется верхнее значение частоты синусоидального изменения натяжения намотки.

Нижнее значение этой частоты рав-но Ы 1-, где t — время намотки всего рулойа. B этом случае период синусоидального изменения натяжения равен времени намотки рулона. При частоте ц - — одна половина полосы смагл тывается при натяжении, большем номинального, другая половина полосы при натяжении, меньшем номинального (фиг. 2) . Общая же потенциальная энерги я, з апасенн ая полосой, будет такой же, как и при намотке полосы с постоянным натяжением, равным номиНальному.

Выбор основных гараметров намотки: величины номинального (технологического) натяжения, амплитуды, частоты и начальной фазы в синусоидальной зависимости изменения натяжения производится расчетным путем, Для этого необходимо задаться режимом натяжения бок А и 0 R определит напряжения в витках рулона после снятия его с барабана моталки.

Величина напряжений во .внут1-..=. витках рулона является исходно .

732046 проверки их на устойчивость. Увеличение амплитуды и частоты синусоидального изменения натяжения в укаэанных выше пределах производят до тех пор, пока результаты расчета покажут, что потери устойчивости не происходят.

Пример. Процесс намотки рулона моделируют à ЗВМ " Минск 32 .

Напряженно-деформированное состояние рулонов определяют по специально разработанному алгоритму. Расчеты выполняют для следующего примера.

На барабан диаметром 300 мм наматывается 280 витков полосы толщиной

О, 15 мм. Во время намотки полосы натяжение изменяется по синусоидальной зависимости с амплитудой, равной

0,2 номинальной величины натяжения, частотой 4М при угленачальной фазы, равном нулю (t — время намотки

t всего рулона в сек) .

В результате изменения натяжения в процессе намотки по синусоидальному закону давление рулона на барабан моталки получается примерно на 10% меньшим, чем при намотке рулона с постоянной величиной натяжения, равной номинальной величине натяжения.

После снятия с барабана моталки рулона, смотанного при изменении натяжения по синусоидальному закону, давление между некоторыми витками в середине толщины намотки практически вообще отсутствует. Максимальная же величина межвиткового давления на 15-20% меньше, чем в случае намотки рулона с постоянным натяжением или с изменением натяжения намотки по прототипу. Снижение межвнткового давления уменьшит сваривание витков

s рулоне при отжиге и появление иэ-за этого дефектов типа излом .

Зкономические расчеты показывают, что внедрение изобретения только в цехе холодной прокатки Карагандинского металлургического комбината даст эФфект не менее 50 тыс. рублей в год.

Формула изобретения

Способ намотки полосы, выходящей из прокатного стана, на барабан моталки с натяжением, которое изменяют в процессе намотки, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения качества наматываемой полосы путем исключения возможности спекания ее

20 витков, натяжение полосы изменяют по синусоидальной зависимости с амплитудой, находящейся в пределах 0,1-0,3 номинальной величины натяжения, и с частотой от

2Л до значений, меньших частот собственных колебаний полосы, при выходе из стана и приводной линии барабана моталки, где время намотки всего рулона в сек.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бедняковский М.А. и др. Сталь, Р 12, 1973, с. 1105-1107.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 332883, кл. В 21 С 47/00, )972 (прототип) .

732046

Составитель A. Арканов

Редактор И. ГохФельд Техред. С.Мигай Корректор М. Шарошн

Заказ 1617/7 Тираж 986 Подписное

ПНИИПИ Государственного коьытета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4