УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВОДКИ ДВИГАЮЩЕЙСЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОЛОСЫ

Полезная модель относится к устройствам для производства полосового материала и может быть использована для центрирования движущейся металлической полосы по оси агрегата при ее прокатке, порезке, термообработке, покрытии и т.д.
Известно роликовое центрирующее устройство дисковых ножниц для обрезки боковых кромок движущейся полосы, содержащее направляющую плиту с установленными на ней с возможностью перемещения перпендикулярно продольной оси устройства по разные стороны от данной оси кассетами с вертикальными роликами, при этом направляющая плита установлена на станине с возможностью перемещения в направлении перемещения кассет и механизмы перемещения направляющей плиты и кассет с вертикальными роликами (Патент РФ №2240881, В21В 39/14, опубл. 27.11.2004 г.).
Недостатком устройства является жесткая (неподвижная) конструкция за счет применения рычажной системы синхронизации движения кассет с вертикальными роликами и винтовой передачи, при этом контакт вертикальных роликов, а значит и их износ в точке контакта с центрируемой полосой, происходит в одной и той же точке по высоте ролика.
Известно наиболее близкое к предложенному устройство для боковой проводки движущейся по транспортирующему устройству металлической полосы, включающее в себя, по меньшей мере, один модуль основания, по существу с вертикальной направляющей поверхностью, при этом оно снабжено по меньшей мере одним контролируемо вращаемым в нескольких определенных положениях вращения изнашивающимся телом с изнашивающейся поверхностью, и изнашивающаяся поверхность является, по существу, плоской и во всех определенных положениях вращения параллельна направляющей плоскости (Патент РФ №2664849, МПК В21В 39/14, опубл. 23.08.2018 г., бюл. №24).
Недостатком устройства является то, что после входа полосы в район с вертикальными направляющими поверхностями, которые вместе с изнашивающимися плоскими поверхностями установлены параллельно оси прокатки, направляющие поверхности сближают, центрируя тем самым полосу по действительному ее положению. Используемое устройство не позволяет центрировать полосу в процессе движения, а только ограничивает ее поперечное смещение. Кроме того, в результате контакта плоской изнашивающейся поверхности с полосой возможно ее смещение в вертикальной плоскости. Кроме того, в результате контакта изнашивающихся поверхностей с полосой, возможно травмирование последней при равенстве твердости материалов контактирующих тел.
Технический результат полезной модели заключается в создании конструкции, предназначенной для улучшения центрирования движущейся металлической полосы за счет ее центрирования одновременно в горизонтальной и вертикальной плоскостях при сохранении качества ее кромки.
Технический результат достигается тем, что предлагается конструкция устройства для проводки двигающейся металлической полосы, содержащее модуль основания с вертикальной направляющей поверхностью, снабженное контролируемо вращаемым в нескольких положениях вращения изнашивающимися телами с изнашивающейся поверхностью, в котором изнашивающаяся поверхность каждого изнашивающегося тела выполнена конической формы с наклоном образующей конуса к вертикальной направляющей поверхности, при этом изнашивающееся тело выполнено из двух материалов различной твердости, причем материал поверхности изнашивающегося тела, не контактирующей с движущейся металлической полосой, имеет более высокую твердость по сравнению с материалом поверхности изнашивающегося тела, контактирующей с движущейся металлической полосой, при этом величина угла наклона образующей конуса α к вертикальной направляющей поверхности составляет 3-9 градусов и выбрана из условия:
где
тp
F - сила трения,
Т - сила реакции от изнашивающегося тела на полосу,
ƒтр - коэффициент трения скольжения, выбираемый из условия сухого трения между материалом металлической полосы и материалом изнашивающейся поверхности изнашивающегося тела, контактирующей с движущейся металлической полосой, при этом изнашивающееся тело выполнено с изнашивающейся поверхностью из материала с твердостью меньшей, чем твердость двигающейся металлической полосы.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где: на фиг. 1 - показано заявляемое устройство для проводки двигающейся металлической полосы, изометрия, на фиг. 2 - вид сверху устройства, изображенного на фиг. 1, на фиг. 3 - разрез А-А устройства, изображенного на фиг. 2.
Устройство для проводки двигающейся металлической полосы 1 включает модуль основания 2 с вертикальными направляющими поверхностями 3, установленными симметрично относительно оси рольганга. На направляющей поверхности 3 установлено изнашивающееся тело 4 с изнашивающейся поверхностью 5, в котором изнашивающаяся поверхность выполнена конической формы с углом наклона образующей конуса α к вертикальной направляющей поверхности 3.
Величина угла наклона образующей конуса α для снижения вероятности повреждения кромки центрируемой металлической полосы и снижения износа контактирующей изнашивающейся поверхности изнашивающегося тела выбрана из условия:
тр
Коэффициент трения скольжения выбирается из условия сухого трения сталь-цветной металл ƒ=0,18.
Изнашивающаяся поверхность конической формы 5 изнашивающегося тела 4 выполнена из материала с твердостью меньшей, чем твердость двигающейся металлической полосы 1. Это позволяет при контакте более мягкой поверхности 5 с центрируемой металлической полосой 1 достичь меньшего износа и механических повреждений полосы, чем при контакте с более твердой поверхностью. Однако, цельное изнашивающееся тело 4, выполненное из материала с меньшей твердостью, чем твердость материала полосы 1, не способно выдержать создаваемые нагрузки при контакте с полосой 1, поэтому оно выполнено, по крайней мере, из двух материалов различной твердости (с меньшей у поверхности и с большей у основания) при условии, что материал поверхности изнашивающегося тела 4, не контактирующей с движущейся металлической полосой 1, обладает более высокой твердостью по сравнению с материалом конической поверхности 5 изнашивающегося тела, контактирующей с движущейся металлической полосой 1, например, стальное изнашивающееся тело 4 (основание) с наплавленной медной изнашивающейся поверхностью 5. Это позволяет создать необходимую прочность изнашивающегося тела 4, способного выдержать нагрузку при центрировании металлической полосы 1 при обеспечении необходимого ресурса его работы.
Изнашивающаяся поверхность 5 изнашивающегося тела 4 выполнена из материала с твердостью меньшей, чем твердость двигающейся металлической полосы 1. Например, металлическая полоса из конструкционной углеродистой стали имеет твердость НВ=130-150 МПа, а изнашиваемая поверхность из бронзы имеет твердость НВ=95-105 МПа. Это позволяет в процессе центрирования полосы избежать повреждений кромки полосы при ее контакте с изнашиваемой поверхностью 5. Выбор материала изнашивающейся поверхности изнашивающегося тела производится, исходя из значения твердости для материалов этой поверхности и прокатываемой полосы, соответствующего температуре окружающей среды.
Учитывая, что экономические потери от снижения качества кромки центрируемой полосы превышают затраты на производство и монтаж/демонтаж изнашивающихся тел, экономически целесообразно заменять изнашивающиеся тела, имеющие коническую поверхность с более низкой твердостью, чем центрируемая полоса, обеспечивая отсутствие повреждения кромки полосы.
Устройство работает следующим образом.
TR
Полоса 1 поступает в зону центрирования направляющих поверхностей 3, установленных вертикально между роликами 6 рольганга на модуле основания 2 и контактирует с изнашивающимся телом 4 с конической формой изнашивающейся поверхности 5 с углом наклона образующей конуса α к вертикальной направляющей поверхности и, соответственно, к направлению движения полосы 1. На фиг. 2 и фиг. 3 показано действие сил, возникающих в точке контакта металлической полосы 1 с изнашивающейся поверхностью 5 изнашивающегося тела 4 при центрировании полосы, а именно: N - сила натяжения полосы, Т - сила реакции от изнашивающегося тела на полосу, R - результирующая сила, Рх - поперечная составляющая результирующей силы, F - сила трения, Ру - вертикальная сила.
При взаимодействии металлической полосы 1, двигающейся с натяжением N, с изнашивающейся поверхностью 5 появляется сила реакции Т. Поперечная составляющая Рх результирующей силы R стремится центрировать полосу 1, а вертикальная составляющая Ру результирующей силы R стремится прижимать полосу к опорным роликам 6. После прохода определенного числа полос изнашивающиеся тело 4 автоматически поворачивается при выбранном значении угла а для смены износившейся конической поверхности 5 в новое положение. Периодическое поворачивание изнашивающегося тела 4 в равной степени распределяет износ по всей конической поверхности 5. Это продлевает срок эксплуатации изнашивающихся тел 4. Согласно опытным данным, при выборе угла наклона образующей конуса свыше 9 градусов возросшие значения сил Рх и Ру могут привести к травмированию кромки полосы, а при при выборе угла наклона образующей конуса менее 3 градусов значения сил Рх и Ру не обеспечивают эффект центрирования полосы.
Устройство реализовано в прокатном производстве ПАО «Северсталь» на центрователе полосы перед группой моталок №1 на стане 2000.
Устройство представляет собой несущую сварную конструкцию коробчатого сечения длиной 4360 мм. На металлоконструкции располагаются опоры вращения изнашивающихся тел с отдельными приводами. Шаг установки опор качения равен 460 мм и 920 мм между смежными опорами. Изнашивающиеся тела выполнены в виде биметаллической детали, несущая часть тела (диска) выполнена из Ст3 (ГОСТ 380-2005), на которую наплавлен слой бронзы марки БрАЭЖЗЛ (ГОСТ 493-79) толщиной 5 мм. Изнашивающаяся поверхность изнашивающегося тела выполнена в виде конуса с диаметром основания 430 мм и углом наклона конической поверхности 5 градусов. Поворот изнашивающихся тел (дисков) осуществляется независимо раздельными приводами на выбранный угол.
Предлагаемое устройство позволяет улучшить центрирование движущейся металлической полосы за счет ее центрирования одновременно в горизонтальной и вертикальной плоскостях при сохранении качества ее кромки.