ПРОКАТНАЯ КЛЕТЬ С УСТРОЙСТВОМ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ
ROLL MILL STAND WITH TRANSFER DEVICE

Изобретение относится к прокатной клети, содержащей, по меньшей мере, одну установленную в ее станине валковую пару, приводные валы, в частности шарнирные валы, для вращательного привода валков и муфту для связи приводных валов с валками. Кроме того, изобретение относится к способу осевого перемещения, по меньшей мере, одного валка, приводимого во вращение приводными валами валковой пары, установленного посредством подушек в станине клети, причем осевое перемещение валка происходит вместе с подушками.
Из уровня техники известно множество устройств для осевого перемещения валков. Для воздействия на сечение прокатываемого материала, называемого также профиль, известно перемещение валков в осевом направлении и при этом целенаправленное воздействие на профиль прокатываемого материала посредством формы валков или его деформационного поведения. При этом необходимо перемещение также приводимых во вращение валков. Кроме того, перемещение дает возможность также целенаправленного воздействия на износ валков.
Из DE 3907608 А1 известен, например, приводной шпиндель, который обеспечивает привод аксиально перемещаемого валка и может компенсировать его положение. Однако недостаток в том, что по-прежнему необходимы дополнительные и сложные устройства для перемещения валка. Нередко для этой цели используются фиксированные на станине устройства перемещения.
Исходя из уровня техники, задачей изобретения является создание существенно более простого и компактного устройства и способа, которые обеспечивали бы надежное осевое перемещение приводимого во вращение валка.
Эта задача решается посредством прокатной клети и соответственно признаков отличительной части п.1 формулы.
В прокатной клети установлен, по меньшей мере, один приводной вал, который, с одной стороны, обеспечивает осевое перемещение одного из валков валковой пары, однако дополнительно выполняет функцию актуатора, т.е. вызывает осевое перемещение. Посредством исполнительного устройства, являющегося частью приводного вала, осевое перемещение при изменении осевого положения приводного вала может передаваться на валок через муфту и шейку валка. Срабатывание цилиндро-поршневого узла приводит, тем самым, к осевому перемещению валка и к простому осевому позиционированию, по меньшей мере, одного валка. Дополнительные, в большинстве случаев установленные на стойке или сочлененные с ней устройства перемещения могут, тем самым, полностью отпасть. Благодаря отсутствию устройств перемещения, располагаемых обычно на стороне управления прокатной клети, может быть выполнено более компактным перевалочное устройство, поскольку длина устройства перемещения дополнительно увеличивает путь перевалки на эту длину. Кроме того, благодаря отсутствию установленного на станине устройства перемещения встроенные детали клети становятся более доступными. Таким образом, может быть выполнена, в целом, заметно более компактная прокатная клеть. В качестве приводных валов предпочтительным образом могут использоваться стандартные шарнирные валы, модифицированные согласно изобретению за счет цилиндро-поршневого узла.
Муфта обеспечивает разъемное соединение валка с приводным валом, причем помимо жесткого соединения должны восприниматься также осевые усилия. Благодаря муфте простым образом возможно устранение связи между приводными валами и валками, так что, например, может быстро осуществляться перевалка валков.
Согласно одному особому варианту прокатной клети исполнительное устройство представляет собой цилиндро-поршневой узел. При очень компактном выполнении он обеспечивает высокие осевые исполнительные усилия, так что его использование возможно даже в стесненных пространственных условиях.
В соответствии с одним предпочтительным вариантом прокатной клети приводной вал содержит со стороны электродвигателя неподвижную в осевом направлении часть, а со стороны клети подвижную в осевом направлении часть. За счет разделения приводного вала на две части изменение осевого положения может осуществляться и компенсироваться самим приводным валом. Неподвижная часть вала со стороны электродвигателя может иметь при этом традиционное выполнение. В случае шарнирного шпинделя неподвижная часть вала несет шарнир. Подвижная часть вала также несет шарнир и муфту для связи подвижной части вала с валком посредством его шейки.
Согласно другому предпочтительному варианту прокатной клети цилиндро-поршневой узел прочно соединен со стороны цилиндра с шарнирной головкой подвижной части вала. За счет этого конструктивного выполнения цилиндро-поршневой узел соединен с подвижной частью вала стабильно и с геометрическим замыканием.
Согласно другому предпочтительному варианту прокатной клети цилиндро-поршневой узел шарнирно соединен со стороны поршня через его шток посредством соединительного шарнира с шарнирной головкой подвижной части вала. Благодаря такому решению предотвращены легкие перекосы, которые нельзя исключить при работе, защищены уплотнения и, таким образом, достигаются длительный срок службы цилиндро-поршневого узла и соответственно длительное время межремонтного обслуживания приводного вала.
В одном специальном варианте прокатной клети для радиального ведения поршневого штока цилиндро-поршневого узла предусмотрен направляющий диск, прочно соединяемый с поршневым штоком и соединительным шарниром. За счет радиального ведения можно эффективно предотвратить перегрузки в результате поперечных усилий на поршневой шток и цилиндр даже при ударах или кратковременных пиках нагрузок и избежать, таким образом, повреждений цилиндро-поршневого узла или соединительного шарнира.
В одном особом варианте прокатной клети предусмотрено, что обе части приводного вала телескопически входят друг в друга в осевом направлении, причем могут быть компенсированы изменения осевой длины приводного вала. Общее изменение длины достигается при этом за счет телескопически перекрывающихся частей вала, так что достигается очень компактный привод или компактная прокатная клеть. За счет телескопического выполнения могут использоваться к тому же в значительной степени стандартные детали.
Согласно одному альтернативному выполнению прокатной клети подвижная часть вала имеет внешний вращающийся ввод для питания цилиндро-поршневого узла гидравлической жидкостью. За счет этого питания реализовано простое конструктивное решение, причем надежное питание пространственно подвижного цилиндро-поршневого узла может быть гарантировано даже в грубых условиях прокатного производства.
В другом варианте прокатной клети предусмотрено, что цилиндро-поршневой узел установлен в выемке приводного вала, причем оси цилиндро-поршневого узла и приводного вала совпадают. Монтаж в выемке представляет собой очень компактную и экономящую место конструкцию, причем обеспечивается максимально возможная защита цилиндро-поршневого узла. За счет такого монтажа не возникает никаких дебалансов, которые могут привести к вибрациям. В качестве приводных валов могут использоваться согласно изобретению стандартные выполнения, так что можно прибегнуть к проверенным механическим компонентам.
Согласно одному возможному варианту прокатной клети на приводном валу предусмотрена внешняя система измерения перемещений для регистрации осевого положения подвижной части вала, причем эта система расположена между защитным кожухом и движущимся заодно носиком для опоры крутящего момента для вращающегося ввода. Благодаря такому решению можно даже в условиях прокатного производства обеспечить надежное и безотказное измерительное устройство. Защитный кожух установлен на несущей конструкции.
Согласно одному предпочтительному варианту прокатной клети валок имеет шейку, содержащую два расположенных в гильзе и подпружиненных нажимных элемента для связи шейки валка с геометрическим замыканием с муфтой. За счет расположения нажимных элементов в шейке валка создано очень надежное устройство связи, причем сама муфта может быть выполнена еще проще и позволяет обходиться без питания какой-либо средой. Муфта отличается длительным сроком службы при малых затратах на обслуживание.
В одном особом варианте прокатной клети предусмотрено, что валок выполнен с возможностью связи с аксиально подвижной частью вала посредством подпружиненных и самопроизвольно фиксирующихся в выемках муфты нажимных элементов. Это гарантирует надежный, быстрый и простой процесс связи, так что возможно короткое время перевалки.
Согласно другому предпочтительному выполнению прокатной клети предусмотрен, по меньшей мере, один устанавливаемый сбоку держатель шпиндельной головки с удерживающими элементами для фиксации положения приводного вала, причем держатель шпиндельной головки содержит два исполнительных устройства для перемещения нажимных элементов с целью устранения соединения между валком и аксиально подвижной частью вала. При устранении соединения между валом и муфтой необходимо удерживать приводной вал в его положении. Для этого используются вводимые с боков держатели шпиндельной головки. Установка этого держателя шпиндельной головки может осуществляться гидравлически. В большинстве случаев приводной вал зажимается между двумя посадочными элементами держателя шпиндельной головки. За счет срабатывания нажимных элементов посредством пневмо- или в качестве альтернативы также гидроцилиндров в качестве исполнительных устройств валок может быть развязан от приводного вала.
В одном альтернативном варианте прокатной клети предусмотрено, что в муфте радиально расположены деблокирующие поршни для передачи усилия исполнительных устройств на нажимные элементы. За счет этих деблокирующих поршней исполнительное устройство может перемещать нажимной элемент для деблокирования, причем не требуется глубокого проникновения в муфту, а для деблокирования достаточно короткого хода.
Согласно одному возможному варианту прокатной клети приводимая валковая пара образована рабочими валками клети кварто. В таких клетях за счет осевого перемещения рабочих валков можно целенаправленно устанавливать межвалковый зазор и, тем самым, профиль прокатываемого материала. Клеть согласно изобретению обеспечивает особенно предпочтительное перемещение рабочих валков, поскольку могут отпасть любые установленные на станине устройства перемещения. В результате возникает очень компактная клеть или привод клети.
В одном специальном варианте прокатной клети предусмотрено, что валки установлены в ее станине посредством подушек и что они перемещаются вместе с валками. За счет отсутствия фиксированного на станине клети устройства перемещения подушки могут быть выполнены проще, причем они могут перемещаться вместе с валками. Могут полностью отпасть сложные устройства связи с устройством перемещения валков.
Согласно другому возможному варианту прокатной клети приводимая валковая пара образована промежуточными валками клети сексто. Также в этом случае возникает весьма предпочтительная клеть, причем, в частности, предпочтительно отсутствие устройств перемещения валков со стороны управления.
Другая задача изобретения решается посредством способа с признаками отличительной части п.15 формулы.
За счет связи функции привода вращения с осевым исполнительным устройством, по меньшей мере, в одном приводном валу валковой пары все осевое перемещение может быть реализовано самой трансмиссией. Следовательно, не требуется никаких дополнительных исполнительных систем. Осевое перемещение передается подвижной частью вала также на валок, который через муфту связан с подвижной частью вала. Приводной вал компенсирует осевое перемещение между подвижной и неподвижной частями, причем обе части телескопически входят друг в друга. Подвижная часть вала действует в качестве актуатора для осевого перемещения валков. Связь функций привода вращения и осевого перемещения валков позволяет реализовать также более простой способ прокатки, поскольку согласование прокатной ситуации за счет осевого перемещения валков не осуществляется гидросистемами, которые влияют друг на друга и при этом могут вызывать неполадки. Центральный актуатор обеспечивает оптимальный ввод усилий. К тому же в традиционных устройствах перемещения на каждый вал требуется, по меньшей мере, два цилиндро-поршневых узла, причем в таком случае требуются более высокие затраты на оборудование и управление для синхронизации движений перемещения. При осуществлении предложенного в изобретении способа с центральным вводом усилий в приводной вал или в валок можно больше не ожидать нежелательных перекосов между обоими цилиндро-поршневыми узлами.
При регулировании такой прокатной клети в процессе прокатки можно ожидать более простой регулировочной характеристики.
Особенно предпочтительный вариант способа достигается за счет того, что оба валка валковой пары аксиально перемещаются, причем осевые перемещения осуществляются соответственно подвижной частью вала или ее цилиндро-поршневым узлом. За счет дополнительного осевого перемещения можно еще лучше влиять на прокатываемые профили, причем при установке непосредственно за счет подвижной части вала возникает весьма предпочтительная установочная характеристика.
Другой предпочтительный вариант способа достигается за счет того, что подвижная часть вала регулирует осевое перемещение посредством актуатора. Благодаря непосредственной установочной характеристике при срабатывании актуатора для перемещения подвижной части вала можно достичь оптимальной регулировочной характеристики, так что нежелательные изменения прокатываемого профиля могут быть устранены очень быстро. В частности, в замкнутом регулирующем контуре за счет этого перемещения валков достигается весьма предпочтительная регулировочная характеристика.
Согласно другому предпочтительному варианту способа осевое перемещение подвижной части вала происходит регулируемым образом на основе модели и/или измеренных параметров прокатки, в частности профиля прокатываемого материала. Комбинация регулируемого перемещения с моделированными или измеренными параметрами обеспечивает очень быстрое и точное осевое позиционирование валков, так что достигаются очень узкие допуски проката.
Изобретение, не ограниченное описанным примером, более подробно поясняется ниже с помощью чертежей, на которых изображают:
фиг.1: приводной вал и шейку валка в разрезе параллельно оси вала;
фиг.2: часть приводного вала и защитного кожуха с несущей конструкцией;
фиг.3: муфту и шейку валка в разрезе поперек оси муфты;
фиг.4: муфту и шейку валка в разрезе параллельно оси муфты;
фиг.5: муфту и держатель шпиндельной головки в разрезе поперек оси муфты.
На фиг.1 в виде фрагмента изображен приводной вал 1 с обеими частями 4, 5. Часть 4 вала расположена со стороны электродвигателя и неподвижно, тогда как часть 5 расположена подвижно в осевом направлении. Вал 1 служит для привода валка, причем смещения по высоте и изменения осевого положения могут соответственно компенсироваться приводным валом 1. Он содержит две шарнирные головки 6, 9. В выемке 12 расположен цилиндро-поршневой узел 3 для осевого перемещения подвижной части 5 вала, причем цилиндр фиксируется посредством фланца 24 между шарнирной головкой 6 и внутренней частью 25 приводного вала. Поршневой шток 7 установлен во внутренней части 25 приводного вала с возможностью перемещения в радиальном направлении посредством направляющего диска 10. Поршневой шток 7 находится в соединении с шарнирной головкой 6 через направляющий диск 10 и соединительный шарнир 8, причем могут быть компенсированы неизбежные осевые смещения и, тем самым, предотвращены повреждения цилиндро-поршневого узла 3. Последний питается гидравлической жидкостью через известный сам по себе внешний вращающийся ввод 11. Муфта 2 служит для быстрой и простой связи с ней валка через его шейку 16.
На фиг.2 изображен фрагмент приводного вала 1 и расположения защитного кожуха 14 на нижнем приводном валу 1. Соответственно предусмотрен защитный кожух также для верхнего приводного вала. Защитный кожух подвижно установлен на неподвижной несущей конструкции 26. Снаружи на защитном кожухе 14 предусмотрено устройство 13 для измерения перемещений, причем оно находится в соединении с движущимся заодно носиком 15 опоры крутящего момента для вращающегося ввода 11.
На фиг.3 в качестве подробности изображен разрез поперек оси муфты 2. Она имеет выемки, в которых подвижно установлены радиальные деблокирующие поршни 23. Они служат для передачи усилий на нажимные элементы 18 и более подробно показаны на фиг.4. Шейка 16 валка содержит два установленных в гильзе 17 нажимных элемента 18, причем они натяжены друг к другу пружиной. Нажимные элементы 18 создают за счет геометрического замыкания связь между муфтой 2 и шейкой 16 валка. Для устранения связи нажимные элементы 18 сжимаются против усилия пружины, в результате чего муфта отделяется.
На фиг.4 муфта 2 и нажимные элементы 18 изображены в детальном разрезе и в деблокированном состоянии, т.е. с геометрическим замыканием между муфтой 2 и шейкой 16 валка. Муфта 2 изображена на фиг.4 не полностью. Чтобы обеспечить самопроизвольное блокирование муфты 2 с шейкой 16 валка, натяженные пружинами нажимные элементы 18 имеют скос 19, так что при вхождении валка или его шейки 16 в муфту 2 нажимные элементы 18 сжимаются только относительно муфты 2, а затем самопроизвольно за счет пружины создают геометрическое замыкание с муфтой 2.
На фиг.5 изображен держатель 20 шпиндельной головки во вдвинутом состоянии, причем муфта 2 и вал 1 фиксируются посредством обоих удерживающих элементов 21 в своем положении, так что оно сохраняется даже после извлечения валка из муфты. Это обеспечивает связь с новым валком, например после перевалки. Держатель 20 шпиндельной головки содержит два исполнительных устройства 22. Они давят деблокирующими поршнями 23 на нажимные элементы 18, причем пружина сжимается, в результате чего шейка 16 валка деблокируется. Держатель 20 шпиндельной головки содержит установочное устройство 27, так что в нормальном режиме работы он может быть выдвинут из зоны приводного вала. Установка может осуществляться за счет гидравлического или электромеханического срабатывания.