УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЗАЗОРА МЕЖДУ ТЯНУЩИМИ РОЛИКАМИ МОТАЛКИ ГОРЯЧЕЙ ПОЛОСЫ И УСИЛИЯ ПРИЖИМА ЧЕРЕЗ ПОЛОСУ ВЕРХНЕГО РОЛИКА К НИЖНЕМУ

Полезная модель относится к прокатному производству, преимущественно к тянущим роликам моталок горячей полосы непрерывных широкополосных станов горячей прокатки.
Известно устройство для регулирования зазора между тянущими роликами моталки горячей полосы и усилия прижима через полосу верхнего ролика к нижнему (аналог), включающее узел тянущих роликов и пневматическую систему регулирования зазора между роликами и усилия прижима полосы верхним тянущим роликом к нижнему с помощью пневмоцилиндров, шарнирно соединенных через рычаги с шейками верхнего ролика (Г.Г.Фомин, А.А.Дубейковский, П.С.Гринчук. Механизация и автоматизация широкополосных станов горячей прокатки. М.: Металлургия, 1979 г. Стр.64-65, рис.32).
Основной недостаток аналога заключается в том, что пневматическая система регулирования зазора между роликами и прижима верхнего тянущего ролика к нижнему не обеспечивает постоянного давления воздуха в пневмоцилиндрах, зазора и усилия зажатия полосы между роликами при ее смотке в рулон на барабане моталки. Кроме того, отсутствует возможность независимого управления пневмоцилиндрами верхнего тянущего ролика, регулирования зазора, обжатия полосы между роликами и натяжения полосы между роликами и барабаном моталки. Это приводит к уменьшению и неравномерной плотности смотки полосы по ширине на барабане моталки, распушиванию рулонов, образованию телескопичности или разбросу витков по ширине рулона. В результате при дальнейшей транспортировке рулонов по технологической линии на отгрузку или в цех холодной прокатки возникают торцевые смятия и завальцовка витков, выступающих за пределы стандартной ширины рулона. Это приводит к отсортировке рулонов и потерям годного металла в брак. Из-за возможного образования складок на переднем конце полосы при ее заходе в тянущие ролики, поперечного смещения языка на переднем конце полосы или в ее хвостовой части возникают заклинивания и забуривания полосы в роликах, что приводит к аварийным простоям роликов, моталок и в целом прокатного стана, увеличению потерь металла в брак и снижению производительности стана.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является устройство для регулирования зазора между тянущими роликами моталки горячей полосы и усилия прижима через полосу верхнего ролика к нижнему, включающее узел тянущих роликов (Фиг.1) и гидравлическую систему управления верхним тянущим роликом (Фиг.2).
Узел тянущих роликов включает верхний 1 и нижний 2 ролики, установленные своими шейками в подшипниках 3, 4, смонтированных в станинах 5. Нижний ролик установлен стационарно, верхний - с возможностью вертикального перемещения. В верхней части станин закреплены прижимные гидроцилиндры 6, 7 и гидроцилиндры уравновешивания 8, 9, штоки которых соединены с подшипниками 3 и 10, установленными на шейках верхнего тянущего ролика 1. На верхних крышках прижимных гидроцилиндров установлены датчики 11, 12 линейного положения шеек верхнего ролика 1, соединенные с поршнями этих гидроцилиндров.
Гидравлическая система управления верхним тянущим роликом включает насосно-аккумуляторную станцию и установленные после нее на напорной и сливной магистралях пневмоаккумулятор, трехпозиционные распределители с пропорциональным управлением прижимными гидроцилиндрами, соединенные трубопроводами с их надпоршневой и подпоршневой полостями, и двухпозиционный распределитель, соединенный с нижними штоковыми полостями гидроцилиндров уравновешивания (см. В.Роде, Д.Розенталь. "High-Tech-Rolling на полосовых горячепрокатных станах - теория и практика", стр.5, 6 рис.9, 10; прототип прилагается), а также журнал "МПТ", издательство "Стальайзен", Дюссельдорф, ФРГ, 1991 г., Vol.14, с.56-59).
Применение в прототипе гидравлической, системы управления верхним тянущим роликом вместо пневматической, применяемой в аналоге, повышает устойчивость положения верхнего тянущего ролика и усилия его прижатия через полосу к нижнему при смотке полосы в рулон на барабане моталки, что способствует улучшению качества смотки. Однако, как и в аналоге, в прототипе отсутствует возможность индивидуального, независимого управления прижимными гидроцилиндрами верхнего тянущего ролика, регулирования зазора по ширине сматываемой полосы, усилия прижатия полосы верхним роликом к нижнему и натяжения полосы между тянущими роликами и барабаном моталки. Это не позволяет устранять неточность установки зазора между тянущими роликами по ширине, обеспечить постоянство усилия прижима верхнего тянущего ролика к полосе по ее ширине при изменении давления в уравновешивающих гидроцилиндрах, устранять отрицательное влияние изменения давления в общей сливной магистрали гидросистемы при срабатывании других гидравлических механизмов на работу трехпозиционных распределителей управления прижимными гидроцилиндрами. Как и при использовании аналога, это также приводит к неравномерной плотности смотки полосы в рулон по ее ширине, распушиванию рулонов, образованию телескопичности или разбросу витков по ширине рулона. В результате при транспортировке рулонов на их торцах возникают смятия и повреждения витков, выступающих за пределы стандартной ширины рулона, что приводит к отсортировке рулонов и потерям годного металла в брак.
Из-за невозможности индивидуального управления прижимными гидроцилиндрами в прототипе отсутствует возможность корректировки натяжения хода "хвоста" полосы перед смоткой ее последних наружных витков на барабан моталки. В результате наружные витки рулона смещаются в поперечном направлении, что увеличивает количество концевой обрези при разматывании рулонов, их последующей разделке на агрегатах резки, увеличивает потери металла в брак и снижает производительность прокатного стана.
К недостатку прототипа следует также отнести отсутствие защиты тянущих роликов и их оборудования от перегрузок при образовании складок и двойной "головы" на переднем конце полосы. В этом случае при задаче полосы со складками в ролики возникают перегрузки, повреждения и отказы оборудования, вызывающие аварийные простои роликов и моталок и забуривания полосы на моталках. Это также приводит к большим потерям годного металла в брак и снижению производительности стана.
Техническим результатом полезной модели является повышение качества смотки полосы в рулоны, устранение распушивания, телескопичности, повреждения витков рулонов при транспортировке, сокращение потерь металла в брак, защита оборудования тянущих роликов и моталок от перегрузок, сокращение аварийных простоев и повышение производительности прокатного стана.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для регулирования зазора между тянущими роликами моталки горячей полосы и усилия прижима через полосу верхнего ролика к нижнему, включающем узел тянущих роликов и гидравлическую систему управления верхним тянущим роликом, надпоршневые полости прижимных гидроцилиндров соединены двумя сливными гидролиниями через объединительный сливной трубопровод с общей сливной магистралью, на одной из гидролиний установлены датчик давления и предохранительный клапан с пропорциональным управлением, на другой - двухлинейный предохранительный клапан, сливная камера которого через обратный клапан соединена с общей сливной магистралью, на напорной и общей сливной магистралях между трехпозиционными распределителями с пропорциональным управлением установлен блок управления двухлинейными предохранительными клапанами, включающий двухпозиционный распределитель, который при работе гидросистемы до привязки полосы к барабану моталки соединен через редукционный клапан, обратный клапан, гидрозамок, предохранительный клапан и обратный клапан, установленный после блока управления, с разветвляющимся трубопроводом, на котором установлены дроссели, соединенные с напорными камерами двухлинейных предохранительных клапанов, а при работе гидросистемы после привязки к барабану моталки двухпозиционный распределитель соединен с разветвляющимся трубопроводом непосредственно через обратный клапан, установленный после блока управления, на сливных линиях трехпозиционных распределителей установлены обратные клапаны, перед двухпозиционным распределителем, соединенным разветвляющимся трубопроводом с гидроцилиндрами уравновешивания, установлены редукционный и обратный клапаны, на трубопроводах с дросселями и разветвляющихся трубопроводах, соединяющих гидроцилиндры уравновешивания, установлены устройства для контроля давления, при этом трубопроводы подвода рабочей жидкости к гидроцилиндрам уравновешивания через обратные клапаны соединены со сливными гидролиниями отвода жидкости из сливных камер двухлинейных предохранительных клапанов и через объединительный трубопровод отвода жидкости от этих клапанов - с общей сливной магистралью гидросистемы.
Изобретение поясняется чертежами, на которых изображены:
Фиг.1. Узел тянущих роликов.
Фиг.2. Гидравлическая система управления верхним тянущим роликом.
Устройство для регулирования зазора между тянущими роликами моталки горячей полосы и усилия прижима через полосу верхнего ролика к нижнему включает узел тянущих роликов (фиг.1) и гидравлическую систему управления верхним тянущим роликом (фиг.2.). Узел тянущих роликов содержит верхний 1 и нижний 2 ролики, установленные своими шейками в подшипниках 3, 4 смонтированных в станинах 5, нижний ролик установлен стационарно, верхний - с возможностью вертикального перемещения. В верхней части станин на поперечинах закреплены прижимные гидроцилиндры 6, 7 и гидроцилиндры уравновешивания 8, 9, штоки которых соединены с подшипниками 3 и 10, установленными на шейках верхнего тянущего ролика 1. На верхних крышках прижимных гидроцилиндров 6 установлены датчики 11, 12 линейного положения шеек верхнего ролика 1, соединенные с поршнями этих гидроцилиндров.
В гидравлической системе управления верхним тянущим роликом рабочая жидкость от насосно-аккумуляторной станции под давлением подается к пневматическому аккумулятору 13, соединенному со станцией напорной I и сливной II магистралями. На магистралях после аккумулятора установлены трехпозиционные распределители 14, 15 с пропорциональным управлением прижимными гидроцилиндрами 6, 7, соединенные трубопроводами с их надпоршневой и подпоршневой полостями, и двухпозиционный распределитель 16, соединенный с нижними штоковыми полостями 17 гидроцилиндров уравновешивания 8 и 9.
Надпоршневые полости 18 прижимных гидроцилиндров 6, 7 (фиг.2) соединены двумя сливными гидролиниями 19 и 20 через объединительный сливной трубопровод 21 с общей сливной магистралью II. На гидролиниях 19 установлены датчики давления 22 и предохранительные клапаны с пропорциональным управлением 23. Гидролинии 20 соединены с объединительным трубопроводом 21 через сливные камеры двухлинейных предохранительных клапанов 24 и обратные клапаны 25 и 26. Напорные камеры предохранительных клапанов и 24 через дроссели 27 и 28 соединены объединительным трубопроводом 29 и разветвляющимся трубопроводом 30 с блоком управления этими клапанами.
Блок управления включает двухпозиционный распределитель 31, соединенный с напорной и сливной магистралями I и II, и установлен между трехпозиционными распределителями с пропорциональным управлением 14 и 15. С помощью блока управления клапанами 23 и 24 осуществляется управление верхним тянущим роликом при работе гидросистемы до привязки и после привязки полосы к барабану моталки.
До привязки полосы к барабану двухпозиционный распределитель 31 соединен с объединительным трубопроводом 29 через редукционный клапан 32, обратный клапан 33, гидрозамок 34 и предохранительный клапан 35, трубопроводами 36, 37 и через обратный клапан 38, установленный после блока управления, разветвляющимся трубопроводом 30.
После привязки полосы к барабану моталки двухпозиционный распределитель 31 соединяется с объединительным трубопроводом 29 непосредственно через обратный клапан 38.
На сливных линиях трехпозиционных распределителей 14 и 15 установлены обратные клапаны 39 и 40, обеспечивающие стабилизацию работы распределителей и устойчивую работу гидросистемы при повышении и скачках давления в общей сливной магистрали II при срабатывании других механизмов участка моталок - затвора, гидролинеек и др.
Пред двухпозиционным распределителем 16, соединенным разветвляющимся трубопроводом 41 с гидроцилиндрами уравновешивания 8 и 9, установлены редукционный клапан 42 и обратный клапан 43. На разветвляющихся трубопроводах 30 и 41 установлены устройства для контроля давления 42 и 43, к которым подключают измерительные приборы - манометр или датчик давления для контроля работы гидравлической системы.
Обратные клапаны 43, установленные перед двухпозиционным распределителем 16 и после обратного клапана 38, одинаковые и выполняют одинаковые функции, поэтому обозначены одной позицией 43.
Трубопроводы 44, 45 подвода рабочей жидкости к гидроцилиндрам уравновешивания через обратные клапаны 46 и 47 соединены со сливными гидролиниями 20 отвода жидкости из сливных камер двухлинейных предохранительных клапанов 23, 24 и через обратные клапаны 48, 49 и 50, 51 с объединительным трубопроводом 21 отвода жидкости в общую сливную магистраль II гидросистемы.
Верхние надпоршневые полости гидроцилиндров уравновешивания 8 и 9 через фильтры 52 и 53 соединены с атмосферой.
Гидросистема снабжена дренажной магистралью III для снижения давления в линии управления. 1
При работе системы регулирования зазора между тянущими роликам 1 и 2 и усилия прижима через полосу верхнего ролика к нижнему рабочая жидкость от насосно-аккумуляторной станции под заданным давлением подается к пневматическому аккумулятору 13. По мере расхода жидкости из аккумулятора давление в нем снижается до минимально допустимого значения для нормальной работы гидросистемы, после чего включаются насосы станции и накачивают жидкость в аккумулятор до заданного давления. При срабатывании прижимных и уравновешивающих гидроцилиндров 6, 7, 8, 9 давление снова понижается и при достижении минимально допустимого значения снова включаются насосные станции установки и закачивают масло в пневмоаккумулятор до заданного давления.
Перед задачей полосы в тянущие ролики с помощью трехпозиционных распределителей с пропорциональным управлением 14 и 15 по датчикам линейного положения 11 и 12 устанавливают зазор между роликами, соответствующий толщине прокатываемой полосы. Предохранительные клапаны с пропорциональным управлением 23 настраивают на максимально допустимое давление в поршневых полостях прижимных гидроцилиндров 6 и 7 при регулировании зазора между роликами от входа в них переднего конца полосы до привязки к барабану моталки.
Регулирование зазора между роликами и усилия прижима верхнего ролика при смотке полосы выполняется с помощью управляющего контроллера.
До входа полосы в тянущие ролики управляющий контроллер обрабатывает сигналы от датчиков положения 11 и 12 прижимных гидроцилиндров 6, 7 и в зависимости от отклонения зазора между роликами по их длине от заданной величины выдает команду на распределители 14 и 15 с пропорциональным направлением на перемещение штоков прижимных гидроцилиндров 6, 7 вверх или вниз и соответственно шеек верхнего тянущего ролика 1, которые связаны с этими гидроцилиндрами. После установки требуемого зазора разница усилий давления жидкости в надпоршневых полостях создает I усилие, действующее через штоки прижимных гидроцилиндров и подшипники 3 на шейки верхнего ролика 1 вниз. Через подшипники 10 эти усилия компенсируются усилием от давления жидкости в штоковых полостях 17 гидроцилиндров уравновешивания 8 и 9, направленным вверх. В результате создается необходимый устойчивый зазор между роликами 1 и 2. При этом на верхние поперечины станин 5 от прижимных гидроцилиндров 6, 7 передаются реактивные усилия, направленные вверх.
Штоковые полости 17 гидроцилиндров уравновешивания соединены с напорной магистралью I через двухпозиционный распределитель 16.
Так как гидросистема работает от насосноаккумуляторной станции с пневмоаккумулятором, давление в напорной магистрали I изменяется. Чтобы усилие прижима верхнего тянущего ролика не изменялось из-за изменения давления в уравновешивающих гидроцилиндрах 8 и 9, на напорной магистрали перед распределителем 16 установлен редукционный клапан 42. Для гарантированной устойчивости давления в гидроцилиндрах уравновешивания 8 и 9 клапан 42 настроен на давление меньшее нижнего допустимого предела изменения давления в пневмоаккумуляторе 13. Например, в гидросистеме управления верхним тянущим роликом моталки горячей полосы непрерывного широкополосного стана 2000 горячей прокатки ОАО "Северсталь" давление в напорной магистрали после аккумулятора изменяется в пределах от 110 до 100 бар, и клапан КР2 настроен на давление 95 бар. Обратный клапан 43 служит для обеспечения выхода масла из штоковой полости гидроцилиндров уравновешивания 8, 9 в напорную магистраль при перемещении вниз штоков прижимных гидроцилиндров 6, 7, т.к. редукционный клапан 42 пропускает поток жидкости только в одном направлении - от напорной магистрали I к распределителю 16.
Регулирование зазора между тянущими роликами 1, 2 и усилия прижима верхнего ролика 1 через полосу к нижнему ролику 2 осуществляется в двух режимах: на первом режиме - в период от момента входа переднего конца полосы в ролики до ее привязки к барабану моталки и смотки полосы на барабане, на втором режиме - после выхода хвоста полосы из последней клети непрерывного широкополосного стана горячей прокатки (НШС ГП).
До захода полосы в тянущие ролики зазор между роликами поддерживается с помощью датчиков 11 равным толщине сматываемой полосы. Эту задачу выполняют трехпозиционные распределители с пропорциональным управлением 14 и 15, через которые по командам от управляющего контроллера рабочая жидкость поступает в полости прижимных гидроцилиндров 6, 7 и поддерживается требуемый зазор между роликами. До захода полосы в ролики управляющий контроллер также выдает задание на предохранительные клапаны с пропорциональным управлением 23 для поддержания большего давления жидкости в надпоршневых полостях гидроцилиндров 6, 7, чем заданное давление управления верхним тянущим роликом с помощью двухлинейных предохранительных клапанов 24. Заданное давление управления принимается эмпирическим.
Так, на тянущих роликах НШС ГП 2000 ОАО "Северсталь" задание на I предохранительные клапаны 23 принимается равным 40 бар, а давление управления 30 бар. Это исключает сброс масла из надпоршневых полостей 18 прижимных гидроцилиндров 6 и 7 в сливную магистраль II через сливные гидролинии 19 и сливной трубопровод 21 и обеспечивает устойчивое поддержание требуемого зазора между тянущими роликами.
Перед заходом полосы в тянущие ролики управляющий контроллер также подает напряжение на соленоид двухпозиционного распределителя 31 блока управления двухлинейными предохранительными клапанами 24. При этом отпирается гидрозамок 34 и распределитель 31 через редукционный клапан 32, обратный клапан 33, гидрозамок 34, 1 предохранительный клапан 35 трубопроводами 36 и 37 через дроссели 27 и 28 соединяется с напорными камерами двухлинейных предохранительных клапанов 24. В результате давление жидкости в линии управления этими клапанами с давления задания понижается до давления управления. На тянущих роликах стана 2000 ОАО "Северсталь" давление понижается со 100 до 30 бар. Снижение давления обеспечивается с помощью редукционного клапана 32 и предохранительного клапана 35, которые настроены на данное давление.
После захода полосы в тянущие ролики, привязки ее переднего конца к барабану моталки и в период намотки полосы на барабан распределители с пропорциоанльным управлением 14 и 15 по командам, поступающим от управляющего контроллера, поддерживают зазор между тянущими роликами, соответствующий толщине сматываемой полосы, на основании обработки сигналов от датчиков положения 11 и 12.
В случае образования двойной "головы" или складок на переднем конце полосы при ее задаче в тянущие ролики резко повышается нагрузка на верхний ролик, которая через его шейки передается на поршни прижимных цилиндров 6 и 7 и вызывает резкое повышение давления в надпоршневых полостях 18 этих гидроцилиндров. При этом штоковые полости прижимных гидроцилиндров 6 и 7 распределителями 14 и 16 соединяются с напорной магистралью 1 при перемещении поршней гидроцилиндров вверх. Это приводит к быстрому срабатыванию двухлинейных предохранительных клапанов 24, сбросу жидкости из надпоршневых полостей через обратные клапаны 25 и 26 в сливную магистраль II и быстрому подъему верхнего тянущего ролика с увеличением зазора между роликами. При этом рабочая жидкость из напорной магистрали подается через распределитель 40 в подпоршневые полости 17 гидроцилиндров уравновешивания 8 и 9 и их поршни со штоками поднимаются вверх. Благодаря этому исключаются перегрузки и разрушения роликов, их подшипников, гидроцилиндров и других элементов узла тянущих роликов, сокращаются потери в брак годного металла, аварийные простои прокатного стана и повышается его производительность.
При аварийных срабатываниях клапанов 24 давление в их сливных камерах и линиях 20 повышается, и через обратные клапаны 25, 26, 46 и 47 часть рабочей жидкости из сливных линий 20 поступает в штоковые полости 17 уравновешивающих гидроцилиндров 8 и 9. При этом обратные клапаны 48, 49, 50 и 51 обеспечивают подпитку масла в штоковые полости прижимных гидроцилиндров 6, 7 и гидроцилиндров уравновешивания 8, 9 из сливной магистрали II при резком подрыве вверх верхнего тянущего ролика 1. Это способствует исключению подсоса воздуха в штоковые полости I уравновешивающих и прижимных гидроцилиндров.
После привязки переднего конца полосы к барабану моталки автоматически снимается напряжение с соленоида распределителя 31 блока управления и на линию управления двухлинейными клапанами 24 от напорной магистрали I через двухпозиционный распределитель 31, непосредственно через обратный клапан 38 и дроссели 27 и 28 подается постоянное высокое давление рабочей жидкости. При этом обратные клапаны 33 и 38 обеспечивают разделение линий низкого и высокого давления в блоке управления клапанами 24. На разветвляющемся трубопроводе 30 подачи рабочей жидкости к двухлинейным клапанам 24 установлено устройство для контроля низкого и высокого давления управления 42. В линии управления клапанами 24 на тянущих роликах стана "2000" ОАО "Северсталь" низкое давление составляет 30 бар, высокое 100 бар. При подаче высокого давления предохранительные клапаны 24 запираются.
При втором режиме работы гидросистемы после выхода хвоста полосы из последней клети прокатного стана с целью создания необходимого натяжения полосы между тянущими роликами и барабаном моталки гидравлическая система автоматически переходит в режим силового регулирования верхнего тянущего ролика по сигналам только от датчиков давления 22. Сигналы от датчиков положения 11 и 12 системой не учитывается.
Регулировка зазора между тянущими роликами и усилия прижима верхнего ролика выполняется с пульта управления оператором или автоматически, при включении управления гидравлической системой в автоматизированную систему управления прокатным станом.
При управлении с пульта оператор на мониторе отслеживает давление в левом и правом прижимных гидроцилиндрах (6) и (7). Оператор имеет возможность с помощью кнопок, установленных на пульте, изменять положение золотников распределителей 14 и 15 и давление в поршневых полостях прижимных гидроцилиндров как совместно на обоих гидроцилиндрах, так и раздельно. На прижимных гидроцилиндрах тянущих роликов стана 2000 давление можно изменять от 18 до 30 бар. Изменяя давление, корректируют обжатие и ход "хвоста" полосы, что позволяет улучшать качество смотки рулонов. Регулирование давления осуществляется путем открывания распределителей с пропорциональным управлением 14 и 15 на подачу жидкости в надпоршневые полости прижимных гидроцилиндров с заданным шагом и изменения задания на предохранительные клапаны с пропорциональным управлением 23. Шаг коррекции давления на тянущих роликах моталок стана 2000 ОАО "Северсталь" составляет 0,1 бара.
Благодаря возможности индивидуального и совместного независимого управления прижимными гидроцилиндрами 6, 7 верхнего тянущего ролика обеспечивается возможность регулирования зазора между тянущими роликами, усилия прижима полосы верхним роликом к нижнему по ширине полосы и натяжения полосы между роликами и барабаном моталки. Это позволяет устранять неточность установки зазора, обеспечить постоянство усилия прижима при изменении давления в гидроцилиндрах уравновешивания, исключить отрицательное влияние на работу гидросистемы колебаний давления в общей сливной магистрали при срабатывании других гидравлических механизмов. Предлагаемое устройство обеспечивает возможность регулирования хода "хвоста" полосы при смотке последних витков рулона, защиту оборудования тянущих роликов от перегрузок и сокращение аварийных простоев узла тянущих роликов и прокатного стана. В результате повышается качество смотки полосы в рулоны, сокращаются их повреждения при транспортировке, отсортировка рулонов, потери металла в брак на обрезь хвостовой части при разделке рулонов и повышается производительность прокатного стана.