Способ и устройство для прокатки заготовки в прокатной установке с косовалковым станом

Изобретение относится к способу и устройству для прокатки заготовки в прокатной установке с планетарным косовалковым и продольным прокатными станами. Способ включает прокатку одного участка заготовки на планетарном косовалковом стане и одновременно другого участка заготовки на продольном прокатном стане, при этом регистрируют вращение заготовки вокруг ее продольной оси и с помощью этого измеренного значения регулируют, по меньшей мере, один параметр привода планетарного косовалкового стана. Прокатная установка содержит планетарный косовалковый стан и следующий за ним продольный прокатный стан, между которыми расположен измерительный прибор для контроля вращения заготовки, главный привод для вращения окружающего заготовку ротора и установленных в роторе с возможностью вращения планетарных валков и дополнительный привод для вращения планетарных валков вокруг их продольной оси, регулирующее устройство для воздействия на один параметр привода косовалкового стана в зависимости от зарегистрированных измерительным прибором значений, состоящее из двух независимых друг от друга отдельных систем регулирования для главного и дополнительного приводов. Обеспечивается повышение качества продукта и упрощение регулирования. 2 н.п. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к способу и устройству для прокатки заготовки в прокатной установке с косовалковым станом.

Прокатные установки с косовалковыми станами используются для прокатки, например, металлических бесшовных труб или других заготовок круглого сечения, например, прутков.

В косовалковом стане несколько валков расположены по периферии заготовки. Заготовку приводят во вращение между этими, вращающимися в одном направлении валками и при этом деформируют. Для получения движения заготовки в продольном направлении валки ориентированы в касательной плоскости под определенным углом к оси заготовки. Это расположение обеспечивает, таким образом, спиралеобразное движение заготовки.

Известные конструкции косовалковых станов имеют определенные недостатки, являющиеся следствием вращения заготовки вокруг ее продольной оси. К недостаткам относятся, в частности, ограничение максимальной длины заготовки, сложная конструкция опоры и направляющих устройств и низкая скорость движения. На качество проката негативное влияние оказывают колебания при вращении заготовки.

Эти недостатки привели к разработке планетарных косовалковых станов, которые за счет наложения вращательных движений нескольких узлов принципиально обеспечивают прокатку без вращения заготовки вокруг собственной продольной оси. В DE 19510715 C2 описан такой планетарный косовалковый стан. Конструкция устройства содержит вращаемый главным приводом ротор, который окружает заготовку и в котором с возможностью вращения установлены четыре планетарных валка. Эти планетарные валки вращаются вместе с ротором. Дополнительно к вращению вместе с ротором планетарные валки приводятся во вращение вокруг своей продольной оси дополнительным приводом. Оказалось, однако, что даже известные из DE 19510715 C2 меры не предотвращают полностью вращение заготовки во время прокатки.

Проблемой эти вращения заготовки являются, в частности, тогда, когда заготовку вводят непосредственно на выходе косовалкового стана в стан продольной прокатки. В стане продольной прокатки заготовка, как правило, фиксирована от вращения, так что вращательные движения, возникающие при косой прокатке, приводят к скручивающей нагрузке на заготовку. Эти скручивающие нагрузки ухудшают качество проката и в худшем случае, в частности, при особенно тонкой заготовке, приводят к возникновению поперечных складок.

В основе изобретения лежит, таким образом, задача создания способа и устройства, которые устраняли бы вышеназванные недостатки и у которых заготовка по время прокатки по существу не совершала бы вращения.

Эта задача решается посредством объектов с признаками независимых пунктов формулы. Предпочтительные выполнения приведены в зависимых пунктах.

Способ согласно изобретению предусматривает измерение вращения прокатанного в планетарном косовалковом стане (далее «косовалковый стан») материала и использование этого измеренного значения для регулирования, по меньшей мере, одного параметра привода косовалкового стана. За счет измерения вращения проката можно контролировать вращение проката и за счет подгонки, по меньшей мере, одного параметра привода косовалкового стана, например, скорости вращения косо расположенных валков, прекратить вращение.

В то время как благодаря способу согласно изобретению предотвращается вращение заготовки, предотвращается скручивающая нагрузка на заготовку, зажатую как в планетарном косовалковом стане, так и в стане продольной прокатки. По сравнению с катанным обычным образом материалом этот прокат имеет более высокое качество.

Было обнаружено, что, несмотря на известные из DE 19510715 С2 меры, не удается полностью избежать вращения заготовки во время прокатки. Это связано с тем, что выбранное отношение частоты вращения ротора к частоте вращения планетарных валков препятствует вращению заготовки только при определенных условиях прокатки. Если условия прокатки изменяются из-за незначительных отличий материала заготовки или наличия шлаковых отложений, изменений температуры, изменений коэффициентов трения поверхностей или тому подобного, то происходит вращение заготовки. Это вращение заготовки нередко очень мало (ползучесть), в частности, если изменение условий прокатки незначительно. Эта ползучесть нередко не воспринимается невооруженным глазом, однако приводит в конечном продукте к сильному ухудшению качества.

Способ согласно изобретению применяется преимущественно для прокатки трубных заготовок в так называемые гильзы или для прокатки круглых сплошных тел, например прутков. Заготовка преимущественно металлическая, однако может быть также из другого материала, например пластика.

В предпочтительной форме выполнения изобретения измерение проводят непрерывно, преимущественно в реальном времени. Точно так же и регулирование может проводиться непрерывно, преимущественно в реальном времени, за счет чего можно быстро реагировать на изменяющиеся условия прокатки. В частности, измерение и/или регулирование проводят во время всего процесса прокатки.

Преимущественно заготовку прокатывают на планетарном косовалковом стане, у которого главный привод вращает окружающий заготовку ротор, в котором с возможностью вращения установлены планетарные валки, а дополнительный привод вращает планетарные валки вокруг их соответствующей продольной оси. В отношении предпочтительного способа прокатки на планетарном косовалковом стане следует сослаться на DE 19510715 С2, где описан способ прокатки на планетарном косовалковом стане, который аналогичным образом может осуществляться и в настоящем изобретении.

Преимущественно скорость и направление вращения ротора и/или планетарных валков можно установить с помощью заданных значений. Заданные значения могут быть установлены вручную или при компьютерном регулировании взяты из банка данных. Заданные значения задают преимущественно в зависимости от прокатываемого материала, наружного диаметра заготовки и, в случае полых тел, диаметра стенки заготовки. Они отражают преимущественно частоты вращения, при которых в заданных условиях прокатки согласно изобретению не следует ожидать вращения.

За счет предусмотренного согласно изобретению регулирования преимущественно варьируют одно из заданных значений в зависимости от измеренных значений, благодаря чему достигается простой процесс регулирования.

Преимущественно за счет регулирования изменяют только частоту вращения привода и, в частности, дополнительного привода. Этим еще больше упрощается процесс регулирования.

В одном предпочтительном варианте выполнения для контроля вращения заготовки применяют бесконтактные измерительные методы. Однако применимы и другие измерительные методы, например, механические, такие как основанные на фрикционном замыкании.

Прокатная установка согласно изобретению содержит измерительный прибор для контроля вращения заготовки. За счет этого измерения можно установить, вращается ли заготовка. Отклонения от желаемого прямолинейного движения могут отображаться или, например, в виде сигналов подаваться к регулирующему контуру.

Одно предпочтительное расположение измерительного прибора согласно изобретению может быть на выходе косовалкового стана и, в частности, непосредственно позади косо установленных валков.

Планетарный косовалковый стан содержит, в частности, главный привод для вращения окружающего заготовку ротора, в котором с возможностью вращения установлены планетарные валки и дополнительный привод для вращения планетарных валков вокруг их продольной оси. В отношении предпочтительной конструкции планетарного косовалкового стана следует сослаться на DE 19510715 С2, где описана конструкция планетарного косовалкового стана, на котором может использоваться заявленное изобретение. Планетарный косовалковый стан содержит преимущественно три или более планетарных валков, в частности четыре планетарных валка.

Особенно предпочтительно косовалковый стан содержит регулирующее устройство для воздействия на один параметр привода косовалкового стана, например, вращение косо установленных или планетарных валков в зависимости от зарегистрированных измерительным прибором значений вращения.

У планетарного косовалкового стана главный и дополнительный приводы снабжены преимущественно независимыми друг от друга системами регулирования. Можно, однако, использовать также комбинированное регулирующее устройство, которое с помощью измеренных значений воздействует на параметры лишь одного или одновременно обоих приводов. Особенно предпочтительным является регулирование только дополнительного привода с поддержанием постоянной частоты вращения главного привода.

В одном предпочтительном варианте выполнения измерительный прибор представляет собой бесконтактно измеряющий измерительный прибор. Применимы, однако, и другие измерительные методы, например, механические, такие как основанные на фрикционном замыкании.

Способ и прокатная установка согласно изобретению особенно пригодны для прокатки тонкостенной заготовки. Тонкостенная заготовка, один участок которой прокатывается в косовалковом стане, а другой - в стане продольной прокатки, при скручивающей нагрузке особенно восприимчива к образованию складок.

Изобретение более подробно поясняется ниже с помощью примера выполнения, изображенного на чертежах, на которых показаны:

- фиг.1: схематично при виде сбоку прокатная установка согласно изобретению с планетарным косовалковым и станом продольной прокатки с прокатываемой заготовкой перед входом в стан продольной прокатки;

- фиг.2: схематично при виде сбоку прокатная установка согласно изобретению с планетарным косовалковым и станом продольной прокатки с прокатываемой заготовкой после входа в стан продольной прокатки;

- фиг.3: схематично регулирующий контур прокатной установки согласно изобретению.

На фиг.1 изображена прокатная установка, состоящая из планетарного косовалкового стана 20, стана 25 продольной прокатки и расположенного между ними измерительного прибора 8.

Планетарный косовалковый стан 20 состоит из нескольких планетарных валков 1, двигающихся своими нижними отрезками по заготовке 6. При этом планетарные валки 1 наклонены по отношению к продольной оси заготовки 6 как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости.

Планетарные валки 1 своим нижним концом установлены с возможностью вращения в роторе 2, ось вращения которого совпадает с продольной осью заготовки. Ротор 2 приводится во вращение через редуктор ведомым валом 3 главного привода. Ротор 2 и установленные в нем планетарные валки 1 совершают вращательное движение вокруг заготовки 6.

Далее на планетарных валках 1 находятся зубчатые колеса 4, находящиеся в зацеплении с центральным колесом 5. За счет этого зацепления с центральным колесом 5 планетарные валки 1 вследствие вращения ротора 2 вынужденным образом вращаются вокруг собственной оси.

Центральное колесо 5 приводится в движение через редуктор ведомым валом 7 накладывающегося привода (дополнительного привода). Это вращательное движение центрального колеса приводит к смещенному вращению планетарных валков 1, результирующему из суммы обоих вращательных движений.

За счет наложения вращений планетарных валков 1 и ротора 2 прокатка может происходить без вращательного движения заготовки 6. Необходимое для этого соотношение частот вращения ротора 2 и планетарных валков 1 изменяется по мере прокатки из-за варьирующихся параметров, например, изменения свойств материала заготовки в отдельных зонах, колебаний температуры, отложений окалины или изменений коэффициентов трения поверхности. На выходе косовалкового стана расположен измерительный прибор 8, который регистрирует, возможным образом, вызванные изменениями параметров вращательные движения n_труба заготовки 6 и передает их на компьютер. Из частоты вращения n_труба выводят разность Δn частот вращения, суммируемую с внешними заданными значениями для дополнительного привода 35. Из этого следует заданная частота вращения n_{заданное} двигателя дополнительного привода 35, которая, таким образом, зависит от частоты вращения n_труба трубы. Дополнительный блок 30 регулирования обеспечивает соблюдение n_{заданное}.

Главный привод 45 содержит независимый от дополнительного или накладывающегося привода регулирующий контур 40, который обеспечивает только соблюдение внешних заданных значений для главного привода 45.

На фиг.1 прокатная установка изображена в процессе регулирования, который преимущественно завершен, прежде чем заготовка 6 поступит в стан 25 продольной прокатки. На фиг.2 заготовка 6 уже поступила в стан 25 продольной прокатки. Заготовка не совершает больше никакого вращательного движения вокруг собственной оси. Система находится в отрегулированном состоянии.

1. Способ прокатки заготовки в прокатной установке, содержащей планетарный косовалковый стан и следующий за планетарным косовалковым станом стан продольный прокатки, включающий прокатку на планетарном косовалковом стане одного участка заготовки с одновременной прокаткой на стане продольный прокатки другого участка заготовки в процессе прокатки, отличающийся тем, что при прокатке одного участка заготовки на планетарном косовалковом стане регистрируют вращение заготовки (6) вокруг ее продольной оси и в соответствии с этим измеренным значением регулируют, по меньшей мере, один параметр привода планетарного косовалкового стана (20).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что непрерывно регистрируют измеренные значения вращения заготовки и непрерывно регулируют, по меньшей мере, один параметр привода косовалкового стана (20).

3. Способ по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что при прокатке заготовки на планетарном косовалковом стане (20) главный привод приводит во вращение окружающий заготовку ротор (2), в котором с возможностью вращения установлены планетарные валки (1), при этом дополнительный привод вращает планетарные валки (1) дополнительно вокруг их продольной оси.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что скорости вращения ротора (2) и планетарных валков (1) устанавливают с помощью заданных значений и, по меньшей мере, одно из заданных значений регулируют в зависимости от измеренных значений вращения заготовки.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что регулируют частоту вращения одного привода в зависимости от зарегистрированного измеренного значения вращения заготовки.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что регулируют дополнительный привод в зависимости от зарегистрированного измеренного значения вращения заготовки.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют бесконтактное измерение вращения заготовки.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют механическое измерение вращения заготовки.

9. Прокатная установка для прокатки заготовки, содержащая планетарный косовалковый стан и следующий за планетарным косовалковым станом стан продольный прокатки, отличающаяся тем, что между планетарным косовалковым станом (20) и станом продольный прокатки (25) расположен измерительный прибор (8) для контроля вращения заготовки (6).

10. Установка по п.9, отличающаяся тем, что она содержит главный привод для вращения окружающего заготовку (6) ротора (2) и установленных в роторе (2) с возможностью вращения планетарных валков (1) и дополнительный привод для вращения планетарных валков (1) вокруг их продольной оси.

11. Установка по любому из пп.9 или 10, отличающаяся тем, что она содержит регулирующее устройство для воздействия на один параметр привода косовалкового стана (20) в зависимости от зарегистрированных измерительным прибором (8) значений вращения заготовки в планетарном косовалковом стане.

12. Установка по п.11, отличающаяся тем, что регулирующее устройство состоит из двух независимых друг от друга отдельных систем регулирования для главного и дополнительного приводов.

13. Установка по п.9, отличающаяся тем, что она содержит бесконтактный измерительный прибор (8).

14. Установка по п.9, отличающаяся тем, что она содержит механический измерительный прибор.