Осевая сдвижка

1. НАЗНАЧЕНИЕ И КОНСТРУКЦИЯ ОСЕВОЙ СДВИЖКИ ВАЛКОВ

Система осевой сдвижки рабочих валков служит для осевого перемещения рабочих валков в паузе между полосами. Если полоса находится в прокатной клети, то сдвижка не допускается, хотя уже начатое валками осевое смещение будет закончено на понижающей скорости перемещения. Необходимо, чтобы валки во время сдвижки вращались, так как при этом между валками будет существовать низкое трение качения. При остановленных валках сдвижка не допускается.

Конструктивно система осевой сдвижки валков клети (рис. 1) выполнена с помощью 4-х неподвижных блоков, жестко закрепленных к внутренним сторонам каждой стойки станин и поддерживающих соответствующие 8-м подвижных блоков по 4-е на каждый валок. Каждый подвижный блок на стороне привода 5, 8 соединен с соответствующим подвижным блоком на стороне обслуживания 6, 7 с помощью трубчатой тяги 9, 10. Осевое перемещение подвижных блоков производят 4-ре гидравлических цилиндра 11, 12 установленных по одному в неподвижных блоках на стороне обслуживания (по два на валок) и связанных штоками с соответствующими подвижными блоками 5, 7. Фиксация подушек валка с подвижными блоками производится на стороне обслуживания с помощью защелок и гидроцилиндров 13. В рабочем положении рабочие валки прижимаются усилием прокатки к опорным валкам. В холостом положении валков эта задача выполняется системой уравновешивания рабочих валков. Благодаря этому достигается более надежное фрикционное соединение между рабочими и опорными валками, а также ликвидация зазора в опорных узлах верхнего опорного и рабочего валков. При повышении гидравлического давления, те же цилиндры работают в качестве системы изгиба рабочих валков. Без системы противоизгиба рабочих валков мог бы образоваться, в зависимости от бочкообразности валков, ширины полосы и усилия прокатки, выпуклый контур раствора валков. При направлении усилий прокатки с помощью системы противоизгиба рабочих валков раствор валков изменяется до вогнутой формы.

Таким образом, благодаря определенному изгибу рабочих валков будет изменена их действенная форма, а тем самым и профиль раствора валков. Устройство сдвижки рабочих валков служит для осевого смещения рабочих валков. Сдвижка применяется преимущественно для предварительной регулировки бочкообразности. Взаимодействие изгиба и сдвижки рабочих валков эффективно влияет на планшетность и профиль полосы. Для достижения определенного профиля готовой полосы необходима выпуклость валков, соответствующая усилию прокатки и ширине полосы.

Рис. 1. Схема конструкции осевой сдвижки рабочих валков

 

2. ЦЕЛИ ПРИМЕНЕНИЯ ОСЕВОЙ СДВИЖКИ

Применительно к четырехвалковым клетям существует две основные цели применения способа. Первая заключается в "размытии" износа рабочих валков путем их циклического осевого перемещения и предупреждения образования локальных утолщений профиля прокатываемых полос, что наиболее важно в условиях станов горячей прокатки. Вторая цель состоит в плавном изменении профиля межвалкового зазора при осевом перемещении профилированных рабочих валков (рис. 2). Эта возможность в равной степени представляет интерес для горячей и холодной прокатки.

 

Рис. 2. Схема регулирования поперечного профиля полосы осевой сдвижкой S-

образно профилированных валков: а-выпуклый профиль; б-прямоугольный профиль; в-вогнутый профиль.

При осевой сдвижке S-образно профилированных валков, имеющих переходящие один в другой выпуклый и вогнутый участки по длине бочки, профиль межвалкового зазора плавно изменяется от выпуклого до вогнутого. Профилировка верхнего валка идентична профилировке нижнего, однако валки развернуты друг относительно друга на 180° так, что между ними образуется симметричный межвалковый зазор. Разница диаметров рабочего валка по длине бочки может составлять 0,3-0,8 мм. Возникающее вследствие этого рассогласование окружных скоростей составляет 0,05-0,2 %. В зависимости от обжатия рассогласование скоростей между валком и прокатываемой полосой составляет 5-40 % для зоны отставания и 0,5-5% для зоны опережения (такое рассогласование скоростей является незначительным). Сдвижка валков с выпукло-вогнутым профилем может осуществляться как предварительно, так и в процессе прокатки под нагрузкой. Способ является одним из наиболее эффективных по воздействию на поперечный профиль и форму полос в процессе прокатки. 

3. ПРОФИЛИРОВКИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В КЛЕТЯХ, ОСНАЩЕННЫХ СИСТЕМОЙ ОСЕВОЙ СДВИЖКИ, И ИХ ПРЕИМУЩЕСТВА

При осевой сдвижке могут применяться следующие S-образные профилировки рабочих валков (рис. 3):

.3

y = а3 ■ x

4

y = a4 ■ x

y = a1 ■ x + a3 ■ x

2 3

y = ax ■ x + a2 ■ x + a3 ■ x

2 3 4

y = ax ■ x + a2 ■ x + a3 ■ x + a4 ■ x

2 3 4 5

y = ax ■ x + a2 ■ x + a3 ■ x + a4 ■ x + a5 ■ x

а) кубическая:

б) квадратичная:

в) CVC:

г) UPC:

д) K-WRS:

е) CVC+:

ж) синусоидальная: y = A ■ sin( x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3. Профилировки, применяемые в клетях оснащенных системой осевой

сдвижки рабочих валков: а - кубическая; б - квадратичная; в - CVC; г - UPC; д - K-WRS; е - CVC+; ж

- синусоидальная.

 

 

В четырехвалковых клетях, в которых длина бочки рабочего валка равна длине бочки опорного, осевая сдвижка цилиндрических рабочих валков изменяет поперечный профиль полосы благодаря изменению схемы нагружения валков - по аналогии с изменением длины краевых скосов на опорных валках. Идентичен механизм воздействия осевой сдвижкой промежуточных валков в многовалковых клетях, например в 6- и 20-валковых. Известны также варианты регулирования утонения кромок прокатываемых полос различных ширин путем позиционирования конусного участка по длине бочки каждого рабочего валка напротив кромок прокатываемой полосы. При этом длина бочки рабочих валков превышает длину бочки опорных валков.

Следует отметить, что при очевидных преимуществах данный способ усложняет профилирование валков, повышает неравномерность нагружения и износ опорных валков, усложняет конструкцию клети, обуславливает увеличение длины бочки валков. На рис. 4 показана схема образования межвалкового зазора в листопрокатных клетях с S-образными рабочими валками.

Рис. 4. Схема образования межвалкового зазора в листопрокатных клетях с S'-образными рабочими валками:

1. - опорные валки;
2. - рабочие валки;

3 - поперечное сечение полосы.

 

 

На рис. 5 и 6 видно, как изменяется форма межвалкового зазора для K- WRS и синусоидальной профилировок.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.5. Изменение формы межвалкового зазора при профилировке K-WRS рабочих валков для полосы шириной 1600 мм и осевой сдвижки равной:

+ 100 мм а) и д);

+ 50 мм: б) и г);

0 мм: в)

Рис. 6. Изменение формы межвалкового зазора при синусоидальной профилировке рабочих валков для полосы шириной 1600 мм и осевой сдвижки равной:

+ 100 мм а) и д);

+ 50 мм: б) и г);

0 мм: в) 

На рис. 7 и 8 для этих же профилировок показано, как изменяется поперечная разнотолщинность полосы в зависимости от ширины полосы и величины осевой сдвижки рабочих валков.

Рис. 7. Изменение поперечной разнотолщинности полосы в зависимости от ширины полосы и величины осевой сдвижки рабочих валков для K-WRS профилировки.

 

Рис.8. Изменение поперечной разнотолщинности полосы в зависимости от ширины полосы и величины осевой сдвижки рабочих валков для синусоидальной

профилировки.

 

Ниже в таблице приведены относительные значения изменения поперечной разнотолщинности рассматриваемых профилировок. Так как синусоидальная профилировка обладает наибольшей эффективностью, то ее величина (для каждого значения ширины) принята за 100%. Из таблицы видно, что профилировки K-WRS и CVC+ обладают асимметричным эффектом. Профилировка K- WRS более эффективна при отрицательной сдвижке, а профилировка CVC+ (при принятых значениях коэффициентов полинома) имеет более сложную зависимость между величиной осевой сдвижки и шириной полосы.

Таблица. Изменение поперечной разнотолщинности, относительно синусоидальной профилировки в зависимости от ширины полосы для разных профилировок рабочих валков, при осевой сдвижке +100 мм.

Ширина, мм	Кубическая	Квадратич ная	UPC	K-WRS (5 =+100 мм)	K-WRS (5 =-100 мм)	CVC	CVC + (5 =+100 мм)	CVC + (5=-100 мм)	Синусоидальная
1600	31,16%	12,78%	92,30%	20,56%	25,64%	80,68%	88,55%	83,93%	100,00%
1400	26,45%	10,85%	78,36%	17,46%	21,77%	68,49%	48,98%	54,21%	100,00%
1200	22,82%	9,36%	67,61%	15,06%	18,79%	59,10%	22,88%	34,17%	100,00%
1000	19,90%	8,16%	58,94%	13,13%	16,38%	51,52%	5,87%	20,62%	100,00%
800	17,35%	7,12%	51,38%	11,45%	14,28%	44,91%	4,70%	11,59%	100,00%
600	14,79%	6,07%	43,81%	9,76%	12,17%	38,29%	7,99%	5,80%	100,00%

 

Профилировки, образованные полиномами четных степеней (квадратичная и K-WRS (см. рис. 4)) обладают следующей особенностью, а именно: при любой величине осевой сдвижки валков, профиль межвалкового зазора всегда получается вогнутым, изменяется только степень его вогнутости. Однако данные профилировки могут быть применены в тех случаях, когда наблюдается

сильное утонение кромок полосы или когда полоса стремится к сильной выпуклости.

Система CVC. Верхний и нижний рабочий валки отшлифованы в S- образной форме. Шлифовка верхнего и нижнего валков идентична, но они располагаются со смещением на 180°, а именно так, что они взаимно дополняют друг друга и образуют параболический симметричный контур зазора между валками.

При противоположном осевом перемещении обоих валков возникает изменение контура зазора между валками с возникновением эффекта положительной или отрицательной бомбировки (бочкообразности) валков, в зависимости от направления перемещения. Так как величина перемещения валков может бесступенчато выбираться, то бомбировка валков у системы CVC может непрерывно изменяться в соответствии с условиями прокатки.

Для каждого типа клети, в зависимости от программы прокатки, требуются различные варианты бомбировки валков для компенсации естественного прогиба валков под усилием прокатки и для одновременной правильной установки профиля зазора между валками. Если определены предельные значения, т.е. максимальная и минимальная бомбировка валков, то может рассчитываться S-образный контур комплекта валков CVC с учетом его базовых значений. Путем осевого перемещения рабочих валков на 100 мм достигается эффект, который соответствует бесступенчатому изменению бомбировок обычно отшлифованных валков. Между путем перемещения и регулируемой бомбировкой валков имеется линейная связь в соответствии с рисунком 9. Можно заметить, что при перемещении на - 60 мм валки CVC действуют как цилиндрические валки.

Рис. 9. Линейная зависимость между путем перемещения и регулируемой бомбировкой валков с помощью системы CVC.

На рис. 10 видно, как изменяется поперечная разнотолщинность рассматриваемых профилировок при изменении ширины полосы и максимальной осевой сдвижкой +100 мм.

 

Ширина полосы, мм

 

д кубическая	a upc	ж K-WRS (D=-100 мм)
K-WRS (D=+100 мм)	□ CVC	□ квадричная
О Sin(x)	■ - - CVC + (D=+100 мм)	—из — CVC + (D=-100 мм)

 

Рис. 10. Зависимость изменения поперечной разнотолщинности полосы от ее ширины для различных профилировок при максимальной плюсовой и минусовой сдвижке рабочих валков (5 = + 100 мм).

Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы:

1. При положительной и отрицательной осевой сдвижке, у валков CVC+ и K- WRS, изменение разнотолщинности будет различным, у остальных валков - одинаковым.
2. Осевая сдвижка валков, спрофилированных полиномами четных степеней (квадричная, K-WRS), будет мерее эффективна, чем у других профилировок.
3. Хорошие результаты показали профилировки CVC, CVC+, UPS. Наибольшая эффективность осевой сдвижки достигается на валках синусоидальной профилировки. Однако, при прокатке широких полос ее эффективность относительно убывает.
4. Профилировка CVC+ становится эффективной для полос шириной более 1200 мм.