устройство для воздействия на соотношения в трении между верхним и нижним валком прокатной клети и способ прокатки полосообразного проката

Формула изобретения

1. Устройство для воздействия на соотношение в трении между полосой и верхним и нижним валками прокатной клети линии широкополосного стана горячей прокатки или линии холодной прокатки полосы, снабженное разбрызгивающим приспособлением для разбрызгивания определенного количества жидкости в направлении прокатного зазора, расположенным на стороне входа в прокатную клеть, и регулирующим приспособлением для количественного определения и подачи этой жидкости, причем регулирующей величиной регулирующего приспособления является предварительно определенная или рассчитанная величина в сочетании с фактическим вращающим моментом на нижнем и/или верхнем валке.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что жидкостью является вода.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что жидкостью является смесь воды с маслом.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что жидкость содержит прокатное масло.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что жидкость содержит смазочное средство для создания различных фрикционных свойств верхней и нижней сторон полосы.

6. Устройство по любому из предыдущих пп.1-5, отличающееся тем, что разбрызгивающее приспособление включает в себя, по меньшей мере, одну разбрызгивающую трубу, расположенную в зоне валков.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что разбрызгивающая труба имеет сопла, которые в смонтированном состоянии разбрызгивающего приспособления направлены на валки.

8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что разбрызгивающая труба имеет сопла, которые в смонтированном состоянии разбрызгивающего приспособления направлены в прокатный зазор.

9. Устройство по п.6, отличающееся тем, что разбрызгивающая труба имеет сопла, которые в смонтированном состоянии разбрызгивающего приспособления направлены на полосу.

10. Способ прокатки полосообразного проката между верхним и нижним валком прокатной клети линии холодной прокатки, при котором верхнюю и/или нижнюю сторону полосы проката смачивают определенным количеством жидкости на входной стороне прокатной клети посредством разбрызгивающего приспособления и регулируют количество и подачу этой жидкости, отличающийся тем, что регулирование осуществляют, используя в качестве регулирующей величины предварительно определенную или рассчитанную величину в сочетании с фактическим вращающим моментом на нижнем и/или верхнем валке.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что в качестве регулирующей величины используют разность вращающих моментов между верхним и нижним валками.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что заданную разность вращающих моментов между верхним и нижним валками устанавливают равной нулю.

13. Способ по п.11, отличающийся тем, что определяют разность вращающих моментов между верхним и нижним валками.

14. Способ по п.10, отличающийся тем, что в качестве прокатной клети используют прокатную клеть с двойным приводом, при этом вращающий момент определяют через ток приводного двигателя нижнего валка.

15. Способ по пп.10 и 11, отличающейся тем, что регулирующую величину определяют в зависимости от величины минимума необходимого момента прокатки.

16. Способ по пп.10, 11 или 15, отличающийся тем, что регулирующую величину определяют в зависимости от разницы диаметров верхнего и нижнего валков.

17. Способ по пп.10, 11, 15 или 16, отличающийся тем, что регулирующую величину определяют в зависимости от толщины полосы.

18. Способ по любому из пп.10, 11, 15, 16 или 17, отличающийся тем, что регулирующую величину определяют в зависимости от скорости прокатки полосы.

19. Способ по любому из пп.10, 11, или 13-18, отличающейся тем, что регулирующую величину определяют в зависимости от температуры полосы.

20. Способ по любому из пп.10, 11, или 13-19, отличающийся тем, что регулирующую величину определяют в зависимости от предела прочности на растяжение и предела текучести полосы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройству и способу воздействия на соотношения в трении между верхним и нижним валками прокатной клети широкополосного стана горячей прокатки или линии холодной прокатки полосы, а также к способу прокатки катаного продукта при воздействии на соотношения в трении между верхним и нижним валками прокатной клети.

На практике выяснилось, что вращающие моменты между верхним и нижним валками прокатной клети широкополосного стана горячей прокатки или линии холодной прокатки полосы очень колеблются во время прокатки. Не редкостью является разница вращающих моментов между верхним и нижним валками порядка от 30 до 70%.

Причиной этого являются различные соотношения между трением в прокатном зазоре, с одной стороны, между верхним валком и верхней стороной полосы, а с другой стороны, между нижним валком и нижней стороной полосы проката. Эти соотношения трения воздействуют преимущественно таким образом, что возникает различная потребность во вращающем моменте на верхнем и нижнем валках. Помимо этого, на эти различные соотношения трения оказывает влияние так называемый угол обхвата горячекатаной или холоднокатаной полосы вокруг верхнего и нижнего валков посредством регулятора петли или направляющими роликами.

Различные соотношения трения в прокатном зазоре и обусловленное этим неравномерное распределение потребности во вращающем моменте верхнего и нижнего валков влияют не только на расчет составных элементов, например приводных шпинделей, передачи и т.п., но и значительно ухудшают как качество поверхности полосы, так и срок использования валков между двумя процессами замены валков, а также их срок службы из-за повышенного износа.

Вследствие различных соотношений трения не могут также осуществляться равномерно распределенные обжатия за проход горячекатаной или холоднокатаной полосы между верхним и нижним валками. Так как сопротивление проката деформации складывается из собственно сопротивления материала деформации и сопротивления течению между валком и прокатом, при незначительном сопротивлении течению материал деформируется в большей степени, чем при более высоком сопротивлении течению, и это означает, что обжим или удлинение проката больше в той части прокатного зазора, которая имеет меньший коэффициент трения и, тем самым, уменьшенное сопротивление течению проката. Это приводит к тому, что прокат имеет по своей длине различное качество, и поэтому часто не отвечает требованиям, предъявляемым к качеству.

С обжатием за проход связано растяжение, которое означает, что прокатываемый материал удлиняется. В зоне входа в прокатную клеть прокат достигает обоих валков как на верхней, так и на нижней стороне полосы с одинаковой входной скоростью. В соответствии с этим прокат вынужден покидать валки с одинаковой скоростью как на верхней, так и на нижней стороне полосы. Однако это приводит к тому, что как величина проводимости как между верхним валком и верхней стороной полосы, так и коэффициент трения между нижним валком и нижней стороной полосы имеют одинаковую величину. Однако, как уже описано выше, на практике возникают различные коэффициенты трения, вследствие чего прокат проскальзывает между валками. Это дополнительное относительное перемещение между валками и прокатом вследствие различных соотношений трения можно проследить по картине износа поверхностей валков. Кроме того, их можно проследить по поведению начала полосы, то есть направленного вверх или вниз проката после выхода из клети. В любом случае, дополнительно к течению проката, во время деформации возникают еще и эти относительные перемещения, отрицательно воздействующие на КПД процесса прокатки и, вследствие этого, не только повышающие потребление энергии и износ валков, но и сильно снижающие качество поверхности полосы.

Кроме того, из ЕР 0367967 А2 известно решение, согласно которому воздействуют на соотношение трения между верхним и нижним валками путем разбрызгивания на прокатываемую ленту, поступающую между валками, и поверхность валков эмульсионной смеси охлаждающих и смазочных средств с последующим улавливанием ее и подводом к установке для регенерации. На этой установке осуществляют разделение компонентов эмульсии и обеспечивают их повторное смешивание для повторного использования.

В основу изобретения положена задача создания устройства, позволяющего обеспечить приблизительно одинаковые соотношения трения как между верхней стороной полосы проката и верхним валком, так и между нижней стороной полосы проката и нижним валком для того, чтобы улучшить КПД процесса прокатки, а также уменьшить износ верхнего и нижнего валков и, кроме того, подавить склонность к вибрации, часто возникающую при более высоких обжатиях по толщине.

Эта задача решается в устройстве, состоящем из расположенного на стороне входа в прокатную клеть приспособления для разбрызгивания определенного количества жидкости в направлении прокатного зазора прокатной клети линии широкополосного стана горячей прокатки или линии холодной прокатки и регулирующего приспособления для количественного определения и подачи этой жидкости, причем регулирующей величиной регулирующего приспособления является предварительно определенная или же рассчитанная величина в сочетании с фактическим вращающим моментом на нижнем и/или верхнем валке.

Кроме того, для решения задачи изобретением предложен способ прокатки прокатываемого изделия посредством воздействия на соотношения в трении между верхним и нижним валками прокатной клети линии холодной прокатки, в котором верхняя сторона полосы и/или нижняя сторона полосы проката смачивается на входной стороне прокатной клети посредством приспособления для разбрызгивания определенного количества жидкости в определенном количестве, а регулирующее приспособление регулирует определение количества и подачу этой жидкости, причем в качестве регулирующей величины предусмотрена предварительно определенная или же рассчитанная величина в сочетании с фактическим вращающим моментом на нижнем и/или верхнем валке.

В качестве регулирующей величины могут использовать разность вращающих моментов между верхним и нижним валками. Заданную разность вращающих моментов между верхним и нижним валками устанавливают равной нулю. В качестве прокатной клети могут использовать прокатную клеть с двойным приводом, при этом вращающий момент определяют через ток приводного двигателя нижнего валка. Регулирующую величину могут определять в зависимости от величины минимума необходимого момента прокатки, от разницы диаметров верхнего и нижнего валков, от толщины полосы, от скорости прокатки полосы, от температуры полосы, от предела прочности на растяжение и предела текучести полосы.

С этой целью является предпочтительным расположить в качестве разбрызгивающего приспособления верхнюю и нижнюю разбрызгивающие трубы на входной стороне клети, вблизи от прокатного зазора, в зоне верхнего или нижнего валка. Сами разбрызгивающие трубы имеют, предпочтительно, равномерно или, например, параболически распределенные сопла, направление струй из которых в смонтированном состоянии разбрызгивающего приспособления нацелено на валки, полосу или прямо в прокатный зазор. Выравнивание соотношений трения между верхним и нижним валками по отношению к прокату достигается путем изменения количества жидкости, предпочтительно воды или смеси воды с маслом, вспрыскиваемой в зону прокатного зазора. Жидкость может также содержать смазочное средство для создания различных фрикционных свойств верхней и нижней сторон полосы.

Количество жидкости, вспрыскиваемой в зону прокатного зазора, определяется регулирующим приспособлением. Это регулирующее приспособление предусмотрено также для того, чтобы, независимо друг от друга, регулировать обе разбрызгивающие трубы, то есть, например, чтобы к верхней разбрызгивающей трубе подводилось меньше, а к нижней разбрызгивающей трубе больше жидкости.

Это регулирующее приспособление включает в себя, кроме того, систему датчиков измеряемых величин, определяющих, в частности, фактически возникающие вращающие моменты на каждом верхнем и нижнем валке прокатной клети. Разность вращающих моментов, рассчитанная из обоих этих определенных значений вращающих моментов, пропорциональна выдаваемому количеству жидкости. Поэтому, это количество жидкости должно рассчитываться таким образом, чтобы, с одной стороны, не произошло недопустимо высокого охлаждения верхней, а также нижней поверхности полосы и, с другой стороны, чтобы в распоряжении имелся достаточный диапазон регулирования для выравнивания соотношений трения в прокатном зазоре.

Определение вращающего момента осуществляется предпочтительно посредством датчиков измеряемой величины, расположенных на приводных шпинделях валков. При работе валков с отдельными приводами для каждого верхнего и нижнего валков, такое определение расположения датчиков измеряемой величины является лишним, так как здесь для регулирования может привлекаться потребляемый ток приводных шпинделей, потому что он является пропорциональным фактическому вращающему моменту. Регулирующее приспособление включает в себя, кроме того, регулирующие клапаны, установленные в соответствии с заранее определенным или рассчитанным значением вращающего момента. Предпочтительно иметь два регулирующих клапана, причем первый регулирующий клапан предназначен для выдачи определенного количества воды, а второй регулирующий клапан - для выдачи определенного количества масла. В зависимости от установки регулирующего клапана получается различное смешивание смеси воды с маслом, различное воздействие на валки и поэтому различные изменения коэффициента трения между верхней стороной полосы и верхним валком, и между нижней стороной полосы и нижним валком. Знак о каждой разнице вращающих моментов или об отклонении от установленной заданной разницы вращающих моментов представляет сигнал для направления, в котором нужно отрегулировать клапан.

Является также возможным применить в качестве регулирующего клапана только один клапан. При этом другой регулирующий клапан фиксируется в определенном основном положении, находящемся, приблизительно, в середине того диапазона, который предоставляет регулирующему клапану в распоряжение достаточный интервал регулирования в обоих направлениях для программы прокатки. Положение этого клапана можно адаптировать к соответствующей программе прокатки. Но является также возможным переставить клапаны для верхней и нижней разбрызгивающих труб из основного положения в противоположном направлении, для того чтобы использовать максимально возможный диапазон регулирования.

Изобретением, кроме того, предусмотрено, что регулированию подвергается состав смеси воды с маслом для смазки прокатного зазора. Тем же образом, что и привлечение разницы соответствующих вращающих моментов на рабочих шпинделях валков для регулирования одного из обоих клапанов для разбрызгивающих труб, можно замерить сумму моментов на шпинделях, минимум которой можно использовать в качестве сигнала для оптимизации состава смеси вода - масло.

Другие формы выполнения изобретения следуют из подпунктов. Ниже изобретение поясняется более подробно с помощью примера выполнения, показанного на чертежах.

На фиг.1 показана схема регулирования устройства в схематическом изображении и

на фиг.2 - вид на устройство в схематическом перспективном изображении, вместе с регулирующим приспособлением, также в схематическом изображении.

Как показано на фиг.2, устройство 1 состоит из разбрызгивающего приспособления 2 и соединенного с ним регулирующего приспособления 3. Само разбрызгивающее приспособление 2 включает разбрызгивающие трубы 8, 9, расположенные каждая в зонах 4 или 5 верхнего и нижнего валков 6 или 7, параллельно к осям валков, имеющие по своей окружности сопла 10, которые расположены таким образом, что поток воды или смеси воды с маслом, направляемый через трубы, отклоняется по соплам 10 в направлении стрелки 11 к прокатному зазору 12. Разбрызгивающие трубы 8, 9 соединены с системой 13 трубопроводов. В примере выполнения (см. фиг.1) в каждый трубопровод 13а входят два трубопровода, первый из которых, 13а", предназначен для подвода воды, а второй трубопровод 13а" - для пропускания масла. Оба трубопровода 13а" и 13а" объединяются перед входом в разбрызгивающие трубы 8, 9 и, таким образом, предоставляют в распоряжение смесь вода - масло, предназначенную для уменьшения коэффициента трения. Оба трубопровода 13а" и 13" имеют каждый регулирующий клапан 14, 15 или 16, 17, которые соединены с регулятором 18 регулирующего приспособления 3. Регулирующее приспособление 3 обрабатывает информацию, получаемую измерительными датчиками 19, 20 (остальные измерительные датчики обозначены пунктирными линиями). Эти измерительные датчики расположены, например, на приводном шпинделе 21 (фиг.2) для измерения текущего вращающего момента. Регулятор 3 управляет соответствующим образом регулирующими клапанами 14, 15, 16, 17 так, чтобы в зону прокатного зазора 12 поступило расчетное количество жидкости и тем самым было обеспечено, что в нем достигаются одинаковые соотношения трения между верхней стороной 23 полосы 25 и верхним валком 6, а также между нижней стороной 24 полосы 25 и нижним валком 7.

Верхние и нижние валки 7, 8 приводятся в движение, как показано на фиг. 2, с помощью главных приводных шпинделей 21, 22.

При раздельном приводе верхнего и нижнего валков 6, 7 отпадает необходимость в измерительных приспособлениях на приводных шпинделях, так как в целях регулирования замеряется потребление тока на отдельных приводных двигателях.

В одной не показанной на чертежах форме выполнения регулирующий клапан управляется регулятором, в то время как положение другого регулирующего клапана адаптируется посредством соответствующей вычислительной системы к соответствующей программе прокатки. При этом является также возможным, чтобы регулятор управлял другим регулирующим клапаном, а соответствующая вычислительная система - один из регулирующих клапанов. Но, поскольку, как правило, потребность в жидкости на нижнем валке всегда больше, чем на верхнем валке, потому что на верхней стороне полосы собирается также жидкость, поступающая из приспособления для охлаждения верхнего валка, и поступающая сбоку от скребка в виде капель, на поверхность полосы, если регулируется другой клапан, поступает слишком много воды. Тогда для выравнивания можно было бы отрегулировать другой клапан, чтобы путем добавления большего количества воды на нижнюю сторону полосы компенсировать действие жидкости, имеющейся в достатке на поверхности полосы. Если нижнее количество воды жестко отрегулировано для соответствующей программы прокатки, жидкость, протекающая неконтролируемо по поверхности полосы, учитывается в процессе регулирования. В случаях регулирования обоих регулирующих клапанов в противоположном направлении, в середине диапазона регулирования для обоих регулирующих клапанов вычислительной системой устанавливается основное количество жидкости.

Во многих программах прокатки дополнительное благоприятное воздействие на уменьшение износа валков оказывается в том случае, если в жидкость, впрыскиваемую в прокатный зазор, примешивается определенное количество специального прокатного масла. При этом правильное соотношение в смеси определяется опытным путем. При применении прокатного масла целесообразно поддерживать соотношение в смеси постоянным, при изменяющемся количестве вспрыска, посредством соответствующего регулирующего клапана для масла.