Способ горячей прокатки в нереверсивной универсальной клети

 

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при горячей прокатке в нереверсивных универсальных клетях. Способ горячей прокатки включает торможение по меньшей мере одного из горизонтальных валков перед захватом раската с последующей выборкой зазоров в главной линии клети, захват заготовки и обжатие ее горизонтальными валками. При торможении увеличивают тормозной момент пропорционально наращиванию кинетической энергии последовательно включающихся деталей трансмиссии привода клети и ее рабочих органов по мере выборки зазоров. Затем снимают торможение в момент захвата раската валками. Изобретение позволяет поддерживать постоянными угловые ускорения деталей трансмиссии привода клети и ее рабочих органов по мере выборки зазоров. 1 ил., 1 табл.

Предлагаемое изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при горячей прокатке в нереверсивных универсальных клетях, преимущественно в черновой линии непрерывных широкополосных станов.

Наиболее близкими к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату, по мнению авторов, является способ горячей прокатки в нереверсивной универсальной клети, преимущественно непрерывного широкополосного стана по а. с. СССР N 1148658, кл. B 21 B 1/26, включающий торможение одного из горизонтальных валков перед задачей раската в клеть с последующей выборкой зазоров в главной линии клети, захват заготовки и обжатие ее горизонтальными валками.

Недостатком известного технического решения является переменное угловое ускорение деталей трансмиссии привода клети и ее рабочих органов, возникающее из-за быстрого нарастания тормозного момента, несогласованного по своей величине с нарастанием кинетической энергии инерционной системы привода клети по мере выборки зазора между деталями, что в совокупности с коротким временем торможения, обусловленным известным техническим решением, приводит к значительным нагрузкам контактирующих поверхностей деталей и крутильным колебаниям трансмиссии привода клети, что в итоге приводит к снижению надежности работы клети.

Задача, на решение которой направлено техническое решение - поддерживание углового ускорения деталей трансмиссии привода клети и ее рабочих органов по мере выборки зазоров оптимальным и постоянным за счет согласования нарастания тормозного момента с наращиванием кинетической энергии последовательно включающихся масс деталей трансмиссии и как следствие - снижение динамических нагрузок привода клети. При этом достигается получение такого технического результата, как повышение надежности работы клети стана.

Вышеуказанные недостатки исключаются тем, что в способе горячей прокатки в нереверсивной универсальной клети, преимущественно непрерывного широкополосного стана, включающем торможение по меньшей мере одного из горизонтальных валков перед захватом раската с последующей выборкой зазоров в главной линии клети, захват заготовки и обжатие ее горизонтальными валками, при торможении увеличивают тормозной момент пропорционально наращиванию кинетической энергии последовательно включающихся деталей трансмиссии привода клети и ее рабочих органов по мере выборки зазоров, и затем снимают торможение в момент захвата раската валками.

Сопоставительный анализ предложенного технического решения с прототипом показывает, что заявляемое решение отличается от известного тем, что при торможении увеличивают тормозной момент пропорционально наращиванию кинетической энергии последовательно включающихся деталей трансмиссии привода клети и ее рабочих органов по мере выборки зазора. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "Новизна".

Сравнительный анализ предложенного технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями, не позволил выявить в них существенные признаки, присущие заявленному решению. Отсюда следует, что заявленная совокупность существенных отличий обеспечивает получение указанного выше технического результата, что по мнению авторов соответствует критерию изобретения "Изобретательский уровень".

Изменение кинетической энергии последовательно включающихся масс деталей трансмиссии привода клети при их торможении определяется по формуле изменения кинетической энергии вращающегося тела следующим образом: где T₁ - кинетическая энергия вращающейся детали трансмиссии привода клети до ее торможения; T₂ - кинетическая энергия подтормаживаемой вращающейся детали трансмиссии привода клети в момент полной выборки зазора; J - момент инерции тела; ω₁ - угловая скорость детали трансмиссии до ее торможения; ω₂ - угловая скорость подтормаживаемой трансмиссии в момент полной выборки зазора; А - тормозной момент, приложенный, например, к рабочему валку при определенном угловом ускорении, обеспечивающий выборку зазора с незначительными ударными нагрузками и крутильными колебаниями, определяется по формуле где ϕ угол поворота детали при торможении, равный
ϕ = ω·t_т,
где ω - угловая скорость детали;
t_т - время торможения.

Исходя из опыта эксплуатации, для обеспечения скорости выборки между контактирующими поверхностями деталей, не вызывающей значительных ударных нагрузок и крутильных колебаний; их угловое ускорение должно быть таким, при котором разница угловых скоростей контактирующих деталей не должна быть больше, чем 0,5 - 1,5 об/мин, а время торможения каждой из деталей трансмиссии 1 - 5 с.

Предложенное техническое решение будет понятно из следующего описания и чертежа, на котором изображена схема главной линии клети;
Способ горячей прокатки осуществляется следующим образом.

В рабочую клеть стана через определенные интервалы времени подают отдельные раскаты металла. Во время паузы между раскатами, за период времени (определяющийся технологией прокатки) перед захватом раската, к рабочему валку 1 (см. чертеж) прикладывают тормозной момент М1 (при помощи тормоза 2). Величина тормозного момента М1 пропорциональна изменению кинетической энергии пары опорный валок 3 - рабочий валок 1 при определенном угловом ускорении (определяемом опытным путем), обеспечивающем выборку зазора с незначительными ударными и крутильными колебаниями. Часть кинетической энергии упомянутой пары погасится тормозным моментом М1 и скорость вращения ее снизится. При этом угловое ускорение задается таким, чтобы скорость выборки зазора между рабочим валком 1 и шпинделем 4 не вызывала значительных ударов контактирующих поверхностей. После выборки зазора между рабочим валком 1 и шпинделем 4 к инерционной системе опорный валок - рабочий валок добавляется кинетическая энергия вращения шпинделя 4. В это время тормозной момент, приложенный у рабочему валку 1, увеличивают на величину Δ М1, пропорциональную кинетической энергии шпинделя 4 при его ранее заданном угловом ускорении, равном угловому ускорению рабочего валка 1. При этом тормозной момент, приложенный к рабочему валку 1 будет равен сумме моментов М2=М1 + Δ М1. Тогда инерционная система, состоящая из опорного валка 3, рабочего валка 1, шпинделя 4 будет вращаться с угловым ускорением, равным угловому ускорению ранее существовавшей инерционной системы опорный валок 3 - рабочей валок 1. Затем, по мере выборки зазора между контактирующими поверхностями шпинделя 4 и шестерней 5 шестеренной клети, к инерционной системе опорный валок 3, рабочий валок 1, шпиндель 4 подключается шестерня (верхняя) 5 шестеренной клети. В момент полной выборки зазора, тормозной момент М2 увеличивают на величину Δ М2, пропорциональную величине кинетической энергии вновь подключающейся вращающейся детали (шестерни 5 шестеренной клети) при ее угловом ускорении, равном угловому ускорению инерционной системы, к которой подключается шестерня 5 шестеренной клети.

При этом тормозной момент, приложенный к рабочему валку будет равен сумме моментов М3=М2+ Δ М2=М1 + Δ М1 + Δ М2. А инерционная система, состоящая из опорного валка 3, рабочего валка 1, шпинделя 4, шестерни 5 шестеренной клети будет вращаться с угловым ускорением, равным угловому ускорению ранее существовавшей инерционной системы: опорный валок 3, рабочий валок 1, шпиндель 1, шпиндель 4. Таким образом, зазор последовательно выбирается в парах между шестерней 5 шестеренной клети и шестеренней 6 шестеренной клети, шестерней 6 и шпинделем 7, одновременно между шестерней 6 шестеренной клети и колесом редуктора 8, затем между шпинделем 7 и рабочим валком 9 с опорным валком 10, одновременно с выбором зазора между колесом редуктора 8 и шестерней 11 редуктора. При этом тормозной момент, приложенный к рабочему валку 1, последовательно увеличивают на величину, пропорциональную кинетической энергии вновь подключившейся вращающейся детали, необходимую для поддержания постоянного углового ускорения инерционной системы. Последовательность и величина изменения тормозного момента обусловлены последовательностью подключения деталей трансмиссии клети по мере выборки зазоров согласно приведенной схеме. После выборки зазоров в трансмиссии привода клети, тормозной момент становится постоянным, равным максимальному, и его поддерживают таким до захвата раската валками. При захвате раската валками тормозной момент на рабочем валке полностью снимают, при этом ударных нагрузок в местах контакта деталей трансмиссии привода клети не возникает потому, что зазор в них в момент увеличения нагрузки отсутствует, и крутильные колебания, возникающие от скачка нагрузки будут незначительные, так как детали привода клети уже предварительно нагружены. Затем производят обжатие раската горизонтальными валками. После прохождения раската через клеть, перед задачей следующей заготовки в клеть, цикл, описанный выше, повторяется.

Для поддержания углового ускорения деталей трансмиссии провода клети и ее рабочих органов по мере выборки зазоров оптимальным и постоянным, величина тормозного момента (M_т) приложенного к рабочему валку, должна быть пропорционально наращиванию кинетической энергии последовательно включающихся масс деталей трансмиссии привода клети.

Пример. В первой черновой клети непрерывного широкополосного стана горячей прокатки осуществляют обжатие сляба шириной 1100 мм и толщиной 260 мм на толщину 220 мм из стали марки 08 КП. Температура прокатки 1250^oC, скорость прокатки 2,3 м/с. Параметры вращающихся деталей трансмиссии привода клети сведены в таблице 1 (п. 1, 2, 3). Угловая скорость вращения синхронного двигателя привода клети равна 150 об/мин. Разницу угловых скоростей контактирующих деталей принимают 1 об/мин, а время торможения всей инерционной системы устанавливают равным 10 с. При этом среднее время торможения одной детали составляет 10:7=1,43 с.

Угол поворота подтормаживаемого рабочего валка для каждой из последовательно подключающейся детали инерционной системы определяется по формуле (3) и составляет
ϕ = 3,94187 · 1,43 = 5,63687 (рад).

Величину изменения кинетической энергии Δ T - последовательно включающихся масс деталей трансмиссии привода клети определяют по формуле (1) с использованием п. 4, 5, 6, 7, 8 табл. 1. Величину тормозного момента - М_т - определяет по формуле (2), используя п. 9 табл. 1. В табл. 1 (п. 10) приведен коэффициент пропорциональности -К- между тормозным моментом -M_т- и изменением кинетической энергии - Δ T- последовательно включающихся масс деталей трансмиссии привода клети, который определяется из соотношения

Таким образом, увеличивая тормозной момент пропорционально наращиванию кинетической энергии последовательно включающихся масс деталей трансмиссии привода клети и ее рабочих органов по мере выборки зазоров, поддерживают их угловое ускорение оптимальным и постоянным, что приводит к снижению ударных нагрузок контактирующих поверхностей деталей и крутильных колебаний привода клети, следствием чего является повышение надежности работы клети.

Формула изобретения

Способ горячей прокатки в нереверсивной клети непрерывного широкополосного стана, включающий торможение по меньшей мере одного из горизонтальных валков перед захватом раската с последующей выборкой зазоров в главной линии клети, захват заготовки и обжатие ее горизонтальными валками, отличающийся тем, что при торможении увеличивают тормозной момент пропорционально наращиванию кинетической энергии последовательно включающихся деталей трансмиссии привода клети и ее рабочих органов по мере выборки зазора и затем снимают торможение в момент захвата раската валками.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2