Кліть прокатного стана для виготовлення катаних металевих штаб або катаного листового металу

1. Кліть прокатного стана для виготовлення катаних металевих штаб або катаного листового металу з робочими валками, що спираються на опорні валки чи проміжні та опорні валки, де зазначені робочі валки та/або проміжні валки розташовано у кліті прокатного стана таким чином, що вони можуть зміщуватися один відносно одного уздовж осі, де бочка кожного робочого та/або проміжного валка має криволінійний контур, що тягнеться по усій корисній довжині бочки і може бути описаний тригонометричною функцією, і де такі два контури бочок взаємно доповнюють один одного у незавантаженому стані лише в одному певному відносному положенні валків цієї пари валків на своїх осях, яка відрізняється тим, що опорні валки мають доповнюючий контур бочки, і у незавантаженому стані присутнє часткове чи повне взаємне доповнення контурів бочок опорних валків та безпосередньо суміжних робочих чи проміжних валків. C2 2 (19) 1 3 жині бочки і може бути описаний тригонометричною функцією, і де такі два контури бочок взаємно доповнюють один одного у незавантаженому стані лише в одному певному відносному положенні валків цієї пари валків на своїх осях. Зазвичай у чотиривалкових та шестивалкових клітях прокатних станів використовують принаймні два робочих чи два проміжних валки зі спеціальним контуром бочки, а також передбачають для цих робочих чи проміжних валків регулювальні пристрої, що діють уздовж вісі і таким чином дозволяють задавати контур зазору між валками залежно від профіля катаної штаби, що виготовляється у цей момент. Кліть прокатного стану цього загального типу вже описана у заявці AT 410765 В. Контур бочки цих валків, що відомий серед фахівців під позначенням SmartCrown®, може бути математично описаний за допомогою модифікованої синусоїдальної функції. Відповідний вибір параметрів контуру дозволяє у цьому випадку отримати між валками зазор косинусоїдальної форми, на амплітуду якого можна цілеспрямовано впливати, зсуваючи валки уздовж вісі. У разі використання, як це зазвичай прийнято, робочих чи проміжних валків з цим спеціальним контуром бочки та опорних валків циліндричної форми у чотиривалкових та шестивалкових клітях прокатних станів неминучим є виникнення нерівномірного розподілу навантаження між опорними валками та валками, що безпосередньо примикають до них, під час тривалого вальцювання. Оскільки вигнута ділянка, що має обслуговуватися за допомогою зазначених профільних валків, завжди визначається вимогами процесу вальцювання, наприклад, різними параметрами технологічного процесу, розмірами та деформаційними характеристиками прокату, відстань зміщення профільних валків є єдиним значущим параметром,що може впливати на ступінь нерівномірності розподілу навантаження. Таким чином, мета даного винаходу - уникнути вищезгаданих недоліків відомих прототипів та запропонувати кліть прокатного стану, що дозволила б звести до мінімуму нерівномірність розподілу навантаження уздовж лінії контакту опорних валків та сусідніх з ними валків і, зокрема, зменшити локальні піки навантаження на профілі розподілу навантаження та, відповідно, збільшити тривалість використання валків і інтервали між обов'язковим перешліфовуванням. У кліті прокатного стану описаного вище типу ця мета досягається завдяки тому, що опорні валки мають доповнюючий контур бочки і часткове чи повне взаємне доповнення контурів бочок опорних валків та робочих чи проміжних валків, що безпосередньо примикають до останніх, відбувається у незавантаженому стані. Для чотиривалкової кліті це часткове чи повне доповнення контурів бочок стосується двох опорних валків та, у будь-якому разі, сусідніх робочих валків. Для шестивалкової кліті це часткове чи повне доповнення контурів бочок стосується двох опорних валків та, у будь-якому разі, сусідніх проміжних валків. 92946 4 З точки зору керування технологічним процесом бажано, щоб відстань зміщення робочих валків була якомога меншою, оскільки це, відповідно, означає меншу тривалість зміщення та можливість використання коротших напрямних зміщення в установці. Однак у випадку заздалегідь визначеної профільної ділянки робочих валків менша відстань зміщення призводить до більших змін діаметру уздовж бочки, ніж у випадку з більшою відстанню зміщення. Значення цих недоліків короткої відстані зміщення може бути у значній мірі знижене за рахунок взаємодоповнення контурів бочок опорних валків та сусідніх валків. Згідно з одним із варіантів втілення даного винаходу валки у кліті прокатного стану зорієнтовані таким чином, що повне взаємодоповнення контурів бочок опорних валків та контурів бочок робочих чи проміжних валків, що безпосередньо примикають до останніх, відбувається у незавантаженому стані таких сусідніх робочих чи проміжних валків. Однак, оскільки максимальная відстань зміщення є, як правило, значно меншою за довжину бочки валка, навіть коли валки перебувають у зміщеному стані, у незавантаженому стані між валками виникають значно менші зазори, ніж у випадку з циліндричними опорними роликами, і отже у будь-якому робочому стані досягається досить рівномірний розподіл навантаження між валками. Згідно з іншим варіантом втілення цього винаходу основна мета винаходу також досягається у разі неповного взаємодоповнення контурів бочок опорних валків та робочих чи проміжних валків, що безпосередньо примикають до останніх, у незавантаженому стані таких сусідніх робочих чи проміжних валків за умови, що у випадку, якщо радіус опорного валка Rb(x) визначається за формулою RB(x) = R0+k.rB(x), де RB(x) - радіус опорного валка у точці χ осьового стрижня опорного валка, R0 - зміщення радіусу, rв(х) - контур у точці χ осьового стрижня опорного валка, а к - поправковий коефіцієнт, поправковий коефіцієнт к зафіксовано в інтервалі 0 < k 2, за винятком значення к=1. Цю математичну модель можна проілюструвати, розглянувши геометричні співвідношення у разі повного взаємодоповнення контурів бочок опорного валка та сусіднього валка. У разі повного взаємодоповнення контурів опорного валка та сусіднього валка (проміжного чи рабочого валка), вісі цих двох валків у незавантаженому стані є паралельними. Для радіусів цих валків це означає, що: RN(x) + RB(x) = А, де RN(x) - радіус сусіднього валка у точці х, RB(x) - радіус опорного валка у точці х, а А - відстань між осями. У цьому випадку контур опорного валка також повністю визначається контуром робочого валка чи проміжного валка. У цьому випадку радіус складається з величини зміщення R0 та з фактичного контуру rв, який являє собою модифіковану синусоїдальну функцію: 5 RB(x) = А - RN(x) = Ro+k.rB(x), де R0 - зміщення радіусу, а rв(х) - контур у точці х. Відповідно, неповне взаємодоповнення має місце, якщо функцію контуру rв модифіковано за допомогою поправкового коефіцієнту к. Це випливає з наступної формули: RB(x) = R0+k.rB(x), де к -коефіцієнт контуру (к 1). У випадку, якщо к=1, досягається повне взаємодоповнення контурів бочок валків. У разі відхилення поправкового коефіцієнту k від значення к=1, повне взаємодоповнення контурів бочок валків є вже неможливим. Зазначений коефіцієнт контуру може бути більшим чи меншим за 1. Положення крайніх точок та точок перегину контуру бочки валка у цьому випадку залишається незмінним. Якщо коефіцієнт контуру k набуває значення 0, контур бочки опорного валка стає циліндричним. Нерівномірність розподілу навантаження уздовж контуру бочки валка можна у достатній мірі зменшити, використовуючи поправкові коефіцієнти в обраному інтервалі 0 < k 2, за винятком значення к=1. Щоб уникнути занадто сильного притискання країв між робочими валками та опорними валками чи між проміжними валками та опорними валками, на кінцях бочок валків зазвичай виконується фаска, завдяки чому валки мають певний зазор на цих кінцевих ділянках. Зазори цього типу вже було описано у патентних заявках ЕР 0 258 482 А1 чи ЕР 1 228 818 А2. У випадку профільних бочок валків ці зазори утворюються на кінцевих ділянках зі збільшенням радіусу бочки у напрямку до краю завдяки циліндричній формі кінця бочки, як показано у заявці ЕР 0 258 482 А1, а у випадку валків з циліндричним контуром бочки зазори можуть утворюватися завдяки кінцевій ділянці конічної форми, як, наприклад, показано та описано у заявці ЕР 1 228 818 А2. У будь-якому разі, у цих відомих варіантах утворення зазорів відбувається лише перенесення критичного тиску з кінців (крайок) на перехідну ділянку між залишковою частиною контуру бочки та контуром зазначеної фаски, оскільки за цієї конфігурації фаски усе одно має місце перегин контуру бочки валка. Для ще більшого вирівнювання навантаження на кінцеві ділянки бочок валків і, відповідно, зменшення пікових навантажень, викликаних тиском, контури бочок робочих валків, або проміжних валків, або опорних валків мають, принаймні на одній з кінцевих ділянок у поздовжньому напрямку, фаски, які на цих кінцевих ділянках утворюють зкориговані контури бочки, отримані шляхом віднімання будь-якої математичної функції фаски від функції контуру, де нахил контуру бочки та нахил зкоригованого контуру бочки у точці переходу від контуру бочки до зкоригованого контуру бочки є однаковими. Дуже добрі результати у зведенні до мінімуму та вирівнюванні розподілу навантаження можна отримати, якщо функція фаски створена на основі тригонометричної функції. Також добрі результати можна отримати, якщо функція фаски створена на 92946 6 основі синусоїдальної функції або функції другого порядку, наприклад, параболічної функції. Про додаткові переваги та особливості цього винаходу можна дізнатися із наведеного нижче опису необмежуючих ілюстративних варіантів втілення винаходу із посиланням на фігури, що додаються, де: Фіг. 1 являє собою схематичне зображення чотиривалкової кліті з профільними робочими валками та циліндричними опорними валками згідно з даним винаходом; На фіг. 2 зображений типовий розподіл навантаження між робочими валками та опорними валками у чотиривалковій кліті, зображеній на фіг. 1; Фіг. 3 являє собою схематичне зображення чотиривалкової кліті з профільними робочими валками та доповнюючими опорними валками згідно з даним винаходом; На фіг. 4 зображений типовий розподіл навантаження між робочими валками та опорними валками у чотиривалковій кліті, валки якої мають конструкцію згідно з даним винаходом, як показано на фіг. З; Фіг. 5 являє собою схематичне зображення шестивалкової кліті з профільними робочими валками та доповнюючими опорними валками згідно з даним винаходом; Фіг. 6 являє собою схематичне зображення чотиривалкової кліті з профільними робочими валками та доповнюючими опорними валками згідно з даним винаходом, де поправковий коефіцієнт k дорівнює 0,75; На фіг. 7 зображений контур верхнього опорного валка згідно з даним винаходом з коловою фаскою у порівнянні з контуром бочки згідно з даним винаходом. На фіг. 1-4 розподіл навантаження між опорними валками та робочими валками у випадку контуру бочки валка згідно з відомими прототипамим порівнюється із розподілом навантаження між опорними валками та робочими валками для контуру згідно з даним винаходом на прикладі чотиривалкової кліті. На фіг. 1 наведене схематичне зображення розташування валків у чотиривалковій кліті для прокату металевої штаби В, зокрема сталевої штаби, із робочими валками 1 та опорними валками 2. Робочі валки 1, що можуть зміщуватися уздовж вісі, мають у кожному випадку контур 3 бочки, який може бути описаний за допомогою модификованої синусоїдальної функції. Ці контури 3 доповнюють один одного в одному певному взаєморозташуванні робочих валків цієї пари на осях. Робочі валки 1 спираються на опорні валки 2, які мають циліндричний контур 4 бочки і які допомагають витримувати зусилля вальцювання, що діє на робочі валки. Розподіл навантаження між верхнім робочим валком 1 та верхнім опорним валком 2 для цієї конкретної конфігурації бочок валків проілюстровано на фіг. 2; наведено графік залежності питомого зусилля, що виникає між валками, від положення уздовж бочки, а також з одного боку піки навантаження, що виникають на кінцевій ділянці, а з іншого боку - максимальні та мінімальні значення зусиль, що виникають відповідно до си 7 нусоїдального контуру. Криві розподілу навантаження показано для чотирьох обраних значень максимального відносного зміщення уздовж вісі (відстані зміщення) робочих валків відносно один одного. На фіг. 3 наведене схематичне зображення розташування валків у чотиривалковій кліті з робочими валками 1 та опорними валками 2. Робочі валки 1, що можуть зміщуватися уздовж вісі, мають у кожному випадку контур 3 бочки, який може бути описаний за допомогою модификованої синусоїдальної функції. Ці контури бочок доповнюють один одного в одному певному взаєморозташуванні робочих валків на осях. Два опорні валки 2 так само мають взаємодоповнюючі контури 4 бочок, які також утворені на основі модифікованої синусоїдальної функції; контури бочок сусідніх взаємодіючих робочого валка 1 та опорного валка 2 є цілком взаємодоповнюючими у незавантаженому стані. Розподіл навантаження між верхнім робочим валком 1 та верхнім опорним валком 2 для цієї конкретної конфігурації бочок валків проілюстровано на фіг. 4. Піки навантаження, що виникають на кінцевій ділянці, у різній мірі залежать від зміщення уздовж вісі. Однак у цілому у варіанті, запропонованому згідно з даним винаходом, основне вирівнювання розподілу навантаження уздовж профілю бочки валка вже спостерігається. На фіг. 5 наведене схематичне зображення розташування валків у шестивалковій кліті з робочими валками 1, проміжними валками 5 та опорними валками 2, де робочі валки спираються на опорні валки за допомогою проміжних валків. Робочі валки 1 мають циліндричний контур 3 бочки. Однак згідно з ще однією можливою конфігурацією контур бочок робочих валків може бути зорієнтований щодо контурів бочок сусідніх проміжних валків. Проміжні валки 5 мають контур 6 бочки, який може бути описаний за допомогою модифікованої синусоїдальної функції. Опорні валки 2 так само мають контури 4 бочок, які можуть бути описані за допомогою синусоїдальної функції. Контур 4 бочок опорних валків 2 та контур бочок проміжних валків 92946 8 5 повністю доповнюють один одного у незавантаженому стані, коли проміжні ролики 5, положення яких на вісі може регулюватися, знаходяться у положенні без зміщення уздовж вісі. На фіг. 6 наведене схематичне зображення розташування робочих валків 1 та опорних валків 2 у чотиривалковій кліті, де основна конфігурація контурів 3 та 4 бочок відповідає варіанту винаходу, зображеному на фіг. 3. Однак у цьому випадку профіль контуру змінено за допомогою коефіцієнта контуру к = 0,75, внаслідок чого у цьому випадку контури бочок опорного валка 2 та робочого валка 1, що безпосередньо примикає до нього, взаємно доповнюють один одного у незавантаженому стані лише частково. Згідно з варіантом даного винаходу, який не проілюстровано, у шестивалковій кліті, подібній до зображеної на фіг. 5, так само можливо змінювати профіль контуру опорних та проміжних валків за допомогою поправкового коефіцієнту к, внаслідок чого у цьому випадку контури бочок опорного валка та проміжного валка, що безпосередньо примикає до нього, взаємно доповнюють один одного у незавантаженому стані лише частково. На фіг. 7 зображено профіль контуру 7 бочки опорного, проміжного або робочого валка уздовж бочки. Пунктирні та точкові лінії 8, 9 показують відомі з прототипів можливості виконання фаски на кінцевих ділянках валка з метою уникнути значного тиску на кінці. Фаска, що відповідає пунктирно-точковій лінії 8, утворює на валках кінцеву ділянку циліндричної форми, а фаска, що відповідає пунктирно-точковій лінії 9, утворює на валках кінцеву ділянку конічної форми; в обох випадках у профілі контуру уздовж бочки виникає перегин 10, який утворює на валку неперервну крайку. Покращення умов навантаження досягається завдяки фасці, яка поступово наближається до контуру бочки, утворюючи зкоригований контур бочки, який зображено за допомогою точкових ліній 11 та 12. У точці переходу Ρ контуру бочки у зкоригований контур бочки обидва криволінійні профілі мають однаковий нахил, що відповідає нахилу дотичної t. 9 Комп’ютерна верстка І.Скворцова 92946 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601