RU2083302C1

RU2083302C1 - Protection- relief apparatus for rolling stand

Info

Publication number: RU2083302C1
Application number: RU94001974A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Васильевич Артюх; Владимир Захарович Мазай; Виктор Геннадиевич Артюх
Original assignee: Приазовский Государственный Технический Университет
Priority date: 1994-01-21
Filing date: 1994-01-21
Publication date: 1997-07-10

Abstract

FIELD: rolling equipment , namely protection of rolling stands of rolling mills against overloads. SUBSTANCE: protection-relief apparatus of rolling stand with destructible member is mounted between screw-down device and chock of rolling roll. Said device includes punch, band and base defining working cavity filled with elastomer. Band is in the form of two ring halves whose one ends are mutually joined by shear pin and whose other ends are mutually connected by articulation-joint assembly. Rotation axis of said assembly is parallel with axis of screw-down device. Shear pin is mounted on ends of said ring halves in shearing sleeves. Rotation axis of shear pin is parallel with axis of screw-down device or normal relative to it. Apparatus is provided with motion limiter in the form of cylinder rigidly connected with punch and mounted along axis of said screw-down device. One of ring halves has in its lateral wall through threaded opening into which bolt is screwed on. When rolls are jammed penetration of elastomer through said opening at screwing off bolt allows to relieve stand and to draw rolls apart. EFFECT: simplified design, small size and enhanced maintenance condition of apparatus, lowered idle time periods at failures and labor consumption for repairing operations. 5 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области прокатного производства и может быть использовано для защиты от технологических перегрузок рабочих клетей, преимущественно обжимных и толстолистовых станов. The invention relates to the field of rolling production and can be used to protect against technological overloads of working stands, mainly crimping and plate mills.

Известно предохранительное устройство прокатной клети, включающее расположенный между подушками валков и нажимным устройством клиновой предохранительный механизм, выполненный несамотормозящимся, с пружинным элементом, размещенным между клином и регулировочным винтом (см. авт.св. СССР N 601060, кл. В 21 В 33/00). Недостатком клинового механизма является нестабильность величины силы срабатывания вследствие эффекта приработки трущихся поверхностей, а также попадания в рабочие контакты механизма частиц окалины, воды, смазки, паров и т.п. что изменяет коэффициент трения. A safety device of a rolling stand is known, including a wedge safety mechanism located between the roll cushions and the pressure device, made non-self-locking, with a spring element located between the wedge and the adjusting screw (see ed. St. USSR N 601060, class B 21 V 33/00 ) The disadvantage of the wedge mechanism is the instability of the magnitude of the response force due to the effect of running-in of rubbing surfaces, as well as particles of scale, water, grease, vapor, etc. which changes the coefficient of friction.

Известно также предохранительное устройство прокатной клети, размещенное между нажимным механизмом и подушкой прокатного валка, в котором для ограничения технологических нагрузок использованы пакеты гибких пластин, установленных своей плоскостью параллельно воспринимаемой нагрузке (см. авт.св. СССР N 1011288, кл. В 21 В 33/00). Известное устройство снижает жесткость прокатной клети вследствие прогиба пластин еще до потери ими устойчивости, а также подвержено эффекту усталостного разрушения пластин при их эксплуатации. Более того, вертикальное расположение пластин увеличивает габариты устройства, что требует увеличения размеров прокатной клети. A rolling stand safety device is also known, located between the pressure mechanism and the roll roll cushion, in which packets of flexible plates mounted with their plane parallel to the perceived load are used to limit technological loads (see ed. St. USSR N 1011288, class B 21 V 33 / 00). The known device reduces the rigidity of the rolling stand due to the deflection of the plates before they lose stability, and is also subject to the effect of fatigue fracture of the plates during their operation. Moreover, the vertical arrangement of the plates increases the dimensions of the device, which requires an increase in the size of the rolling stand.

Известно также предохранительно-разгрузочное устройство прокатной клети (принятое за прототип), содержащее пуансон и бандаж, образующие рабочую полость, заполненную высокоэластичным материалом (свинцом), а также дополнительную полость, огражденную от рабочей полости срезным диском и размещенную под рабочей полостью. Недостатком устройства является сложность восстановления его работоспособности, требующая для замены срезного диска извлечения устройства из клети, удаления остатков высокоэластичного металла и заливку полости новой порцией свинца. Наличие дополнительной полости обуславливает также необходимость увеличения вертикальных размеров прокатной клети, что увеличивает ее металлоемкость и снижает жесткость. A rolling mill safety device (adopted for the prototype) is also known, containing a punch and a bandage forming a working cavity filled with highly elastic material (lead), as well as an additional cavity enclosed by a shear disk from the working cavity and placed under the working cavity. The disadvantage of this device is the difficulty of restoring its working capacity, which requires replacing the shear disk to remove the device from the stand, remove the remnants of highly elastic metal and fill the cavity with a new portion of lead. The presence of an additional cavity also necessitates an increase in the vertical dimensions of the rolling stand, which increases its metal consumption and reduces rigidity.

В последнее время вместо пластичных материалов, передающих давление, нашли применение эластомеры, обладающие свойством восстановления своих размеров после срабатывания устройства. Это позволило снизить трудоемкость восстановительных работ, исключив необходимость извлекать остатки материала из рабочей полости устройства и заполнять ее новой порцией эластомера. Однако эти конструкции предохранительных устройств так же, как и предыдущие конструкции, нуждаются в извлечении из-под нажимных средств клети, что затрудняет обслуживание как самого устройства, так и все клети в целом. Recently, instead of plastic materials that transmit pressure, elastomers have been used that have the property of restoring their size after the device is triggered. This allowed us to reduce the complexity of the restoration work, eliminating the need to extract the remaining material from the working cavity of the device and fill it with a new portion of elastomer. However, these designs of safety devices, like the previous designs, need to be removed from under the press means of the crate, which makes it difficult to maintain both the device itself and the entire cage as a whole.

Задачей изобретения является создание конструктивно простого, точного при срабатывании и удобного в обслуживании предохранительно-разгрузочного устройства, обеспечивающего снижение аварийных простоев стана. The objective of the invention is to create a structurally simple, accurate when triggered and easy to maintain safety and unloading device, which reduces the emergency downtime of the mill.

Для решения этой задачи в предохранительно-разгрузочном устройстве прокатной клети, включающем размещенные под нажимным средством пуансон, бандаж и основание, образующие рабочую полость, заполненную высокопластичным материалом, и разрушаемый элемент, согласно изобретению, бандаж выполнен в виде двух жестких полуколец, связанных между собой на одном конце шарниром, а на другом разрушаемым элементом, выполненным в виде серзного пальца, а в качестве высокоэластичного материала использован эластомер. To solve this problem, in a safety and unloading device of a rolling stand, including a punch, a bandage and a base forming a working cavity filled with a highly plastic material and a destructible element, according to the invention, the bandage is made in the form of two rigid half rings interconnected on at one end with a hinge, and at the other with a destructible element made in the form of a heart finger, and an elastomer was used as a highly elastic material.

Причем срезной палец установлен на концах полуколец в срезающих втулках, а ось срезного пальца параллельна оси нажимного средства или перпендикулярна ей. Moreover, the shear pin is mounted on the ends of the half rings in the shear bushings, and the shear pin axis is parallel to the axis of the pressing means or perpendicular to it.

Выполнение бандажа в виде двух жестких полуколец, один конец которых связан друг с другом срезным пальцем, а другой шарниром, позволяет исключить расход бандажей при срабатывании устройства, так как разрушению подвержен лишь конструктивно простой элемент срезной палец, связывающий полукольца в единый бандаж. Установка шарнира на другом конце полуколец обеспечивает свободное уширение бандажа при разрушении срезного пальца, а признак размещения оси вращения шарнира параллельно оси нажимного средства сохраняет компактность бандажа после разрушения срезного пальца. The implementation of the bandage in the form of two rigid half rings, one end of which is connected to each other by a shear finger and the other by a hinge, eliminates the consumption of bandages when the device is triggered, since only a structurally simple shear finger element that binds the half rings into a single band is subject to destruction. The installation of the hinge on the other end of the half rings provides free broadening of the band when the shear pin is destroyed, and the sign of placing the axis of rotation of the hinge parallel to the axis of the pressure means retains the compactness of the band after the shear pin is destroyed.

Как показали экспериментальные исследования, точность срабатывания предохранительных устройств зависит от вида разрушающей деформации. При этом срез разрушаемых элементов обеспечивает сокращение интервала предельных нагрузок на 30.40% в сравнении с разрывом этих элементов. В свою очередь, на величину погрешности предельных нагрузок влияет качество разрушения. Так, качественный срез пальца срезающими втулками практически полностью исключает влияние смятия материала пальца на его разрушение. Это обосновывает признак установки срезного пальца на концах полуколец в срезающих втулках. As shown by experimental studies, the accuracy of the safety devices depends on the type of destructive deformation. At the same time, the cut of destructible elements provides a reduction in the interval of ultimate loads by 30.40% in comparison with the rupture of these elements. In turn, the value of the failure of the ultimate loads is affected by the quality of failure. Thus, a high-quality finger cut with shear bushings almost completely eliminates the effect of crushing of the finger material on its destruction. This justifies the sign of installing a shear pin at the ends of the half rings in the shear bushings.

Положение оси срезного пальца влияет на удобство обслуживания устройства после его срабатывания в клети. В заявленном техническом решении предложено два варианта размещения срезных пальцев. В первом варианте палец размещен вертикально и параллельно оси нажимного средства. Во втором ось пальца перпендикулярна оси нажимного средства, т.е. палец установлен горизонтально. Выбор варианта установки срезных пальцев зависит от расположения свободного пространства, обеспечивающего более простой и удобный доступ к устройству обслуживающего персонала для замены срезного пальца. Если доступ к устройству облегчен со стороны боковых стенок, то предпочтителен вариант размещения срезных пальцев горизонтально. Если боковое пространство загромождено конструктивными элементами узла подушек, то следует использовать вариант установки срезных пальцев сверху, параллельно оси нажимного средства. The position of the axis of the shear finger affects the ease of maintenance of the device after it is triggered in the stand. The claimed technical solution proposed two options for placing the shear fingers. In the first embodiment, the finger is placed vertically and parallel to the axis of the pressing means. In the second, the axis of the finger is perpendicular to the axis of the pressing means, i.e. the finger is mounted horizontally. The choice of installation of the shear fingers depends on the location of the free space, which provides easier and more convenient access to the device for maintenance personnel to replace the shear finger. If access to the device is facilitated from the side walls, then the preferred option is the placement of the shear fingers horizontally. If the lateral space is cluttered with the structural elements of the pillow assembly, you should use the option of installing the shear fingers from above, parallel to the axis of the pressing means.

Иногда в процессе прокатки возникает так называемое заклинивание валков прокатываемым металлом. Для ликвидации заклинивания валков в заявленном техническом решении предложено выполнить в боковой стенке одного из полуколец, составляющих бандаж, сквозное радиальное отверстие с резьбой, в которое вкручивается болт. При заклинивании валков болт следует выкрутить, и эластомер из рабочей полости под давлением будет выходить из отверстия, позволяя развести рабочие валки и продолжить работу. Однако эластомер при этом будет пластически деформирован и должен быть заменен на новый. Sometimes in the rolling process there is a so-called jamming of the rolls by the rolled metal. To eliminate jamming of the rolls in the claimed technical solution, it is proposed to make a through radial hole with a thread into which the bolt is screwed into the side wall of one of the half rings making up the bandage. When jamming the rolls, the bolt should be unscrewed, and the elastomer from the working cavity under pressure will come out of the hole, allowing the work rolls to separate and continue to work. However, the elastomer will be plastically deformed and must be replaced with a new one.

На фиг. 1 представлен осевой разрез предохранительно-разгрузочного устройства; на фиг. 2 вид устройства сверху с вариантом размещения срезного пальца параллельно оси нажимного средства и с возможным вариантом расположения отверстия для ликвидации заклинивания валков; на фиг. 3 разрез по В-В на фиг. 2; на фиг. 4 схема распределения давления на внутренние стенки рабочей полости устройства; на фиг 5. положение полуколец при срабатывании устройства; на фиг. 6 поперечный разрез устройства с вариантом размещений срезного пальца перпендикулярно оси нажимного средства. In FIG. 1 shows an axial section of a safety-unloading device; in FIG. 2 is a top view of the device with the option of placing the shear pin parallel to the axis of the pressing means and with a possible arrangement of the hole to eliminate jamming of the rolls; in FIG. 3 is a section along BB in FIG. 2; in FIG. 4 diagram of the distribution of pressure on the inner walls of the working cavity of the device; in Fig. 5. the position of the half rings when the device is triggered; in FIG. 6 is a cross-sectional view of a device with an embodiment of a shear pin perpendicular to the axis of the pressure means.

Предохранительно-разгрузочное устройство прокатной клети размещено под нажимным средством 1 (фиг. 1) и включает пуансон 2, основание 3, опирающееся на подушку 4 прокатного валка, а также бандаж, выполненный в виде двух полуколец 5 и 6 (фиг. 2), установленных с охватом пуансона и основания. Одним концом полукольца связаны между собой шарниром (фиг. 2), ось 7 которого параллельна оси нажимного средства. С другого конца полукольца взаимодействуют друг с другом посредством срезного пальца 8, размещенного во втулках 9 (фиг. 3), запрессованных в полукольцах параллельно оси нажимного средства. Вариант конструкции устройства, представленный на фиг. 6, предусматривает установку срезного пальца 8 во втулках 9 перпендикулярно оси нажимного средства. The safety and unloading device of the rolling stand is placed under the pressing means 1 (Fig. 1) and includes a punch 2, a base 3, resting on the pillow 4 of the rolling roll, as well as a bandage made in the form of two half rings 5 and 6 (Fig. 2) installed with punch and base coverage. At one end, the half rings are interconnected by a hinge (Fig. 2), whose axis 7 is parallel to the axis of the pressure means. At the other end, the half rings interact with each other by means of a shear pin 8 located in the bushings 9 (Fig. 3), pressed into the half rings parallel to the axis of the pressing means. The embodiment of the device shown in FIG. 6, provides for the installation of a shear pin 8 in the bushings 9 perpendicular to the axis of the pressing means.

Пуансон 2 (фиг. 1, 2, 6), основание 3 и полукольца 5 и 6 образуют рабочую полость устройства, заполненную эластомером 10. В рабочей полости размещен ограничитель перемещений 11, представляющий собой цилиндр, жестко связанный с пуансоном 2 и свободным концом входящий в сквозное цилиндрическое отверстие 12, выполненное в основании 3 устройства с диаметром d, равным диаметру ограничителя. The punch 2 (Fig. 1, 2, 6), the base 3 and the half rings 5 and 6 form the working cavity of the device filled with elastomer 10. In the working cavity there is a displacement limiter 11, which is a cylinder rigidly connected to the punch 2 and the free end included in a through cylindrical hole 12 made in the base 3 of the device with a diameter d equal to the diameter of the limiter.

В боковой стенке полукольца 5 выполнено радиальное цилиндрическое отверстие 13 с резьбой, в которое вкручен болт 14. A radial cylindrical hole 13 with a thread in which a bolt 14 is screwed is made in the side wall of the half ring 5.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При эксплуатации клети в рабочем диапазоне технологических нагрузок пуансон 2 воспринимает внешнее усилие Q, приходящееся на нажимное средство 1, и создает в рабочей полости давление p (фиг 4), равномерно распределенное по поверхности рабочей полости высотой H. Под действием давления p (фиг. 4) внутренняя поверхность полуколец 5 и 6 испытывает общую нагрузку:
N D•H•p,
где D диаметр внутренней поверхности полуколец 5 и 6.When operating the cage in the operating range of technological loads, the punch 2 receives the external force Q attributable to the pressure means 1 and creates a pressure p in the working cavity (Fig. 4) uniformly distributed over the surface of the working cavity with a height H. Under the action of pressure p (Fig. 4 ) the inner surface of the semirings 5 and 6 experiences a total load:
ND • H • p,
where D is the diameter of the inner surface of the semirings 5 and 6.

Эта нагрузка уравновешивается силой T, действующей на срезной палец 8. Под влиянием силы T в срезном пальце возникают касательные напряжения:

где dn диаметр срезного пальца; n число плоскостей среза пальца.This load is balanced by the force T acting on the shear finger 8. Under the influence of the force T, shear stresses arise in the shear finger:

where dn is the diameter of the shear finger; n is the number of finger cut planes.

В момент превышения технологической нагрузкой, действующей на нажимное средство, максимально допустимой величины:

происходит разрушение пальца 8 одновременно в n плоскостях среза. Под действием давления p и полукольца 5 и 6 бандажа, сохранившие связь в шарнире, поворачиваются относительно оси 7 (фиг. 5), рабочая полость раскрывается. В результате предохранительное устройство теряет свою жесткость, происходит осадка эластомера на величину H (фиг. 1) до упора ограничителя перемещений 11 в поверхность подушки 4. При этом внешнее технологическое усилие Q, существенно уменьшенное при разведении валков, исключает перегрузки прокатной клети.When the technological load acting on the pressure means exceeds the maximum permissible value:

finger 8 is destroyed simultaneously in n cutting planes. Under the action of pressure p and the

half rings

5 and 6 of the bandage, which retained the connection in the hinge, rotate relative to axis 7 (Fig. 5), the working cavity opens. As a result, the safety device loses its rigidity, the elastomer settles by the amount of H (Fig. 1) until the limiter 11 moves to the surface of the cushion 4. In this case, the external technological force Q, significantly reduced during roll rearing, eliminates the overload of the rolling stand.

Для восстановления работоспособности устройства достаточно удалить прокатываемый материал из межвалкового зазора, зафиксировать подушки прокатного валка от вертикальных перемещений, поднять нажимное средство до уровня, при котором эластомер полностью восстанавливает свои геометрические размеры, сомкнуть разведенные кольца и вставить новый палец в соосные отверстия втулок полуколец. To restore the device’s operability, it is enough to remove the rolled material from the roll gap, fix the roll roll cushions from vertical movements, raise the pressing tool to the level at which the elastomer completely restores its geometric dimensions, close the divorced rings and insert a new finger into the coaxial holes of the half ring bushings.

Предохранительное устройство, в котором срезной палец 8 (фиг 6) размещен перпендикулярно оси нажимного средства, работает аналогичным образом. The safety device, in which the shear pin 8 (FIG. 6) is placed perpendicular to the axis of the pressure means, works in a similar way.

Если в процессе прокатки происходит заклинивание валков прокатываемым металлом, то требуется развести валки. Для этого болт 14 выкручивается из отверстия 13, и эластомер 10 выходит через отверстие 13. При этом валки разводятся и клеть разгружается. Однако в этом случае для восстановления работоспособности устройства необходимо заменить эластомер, так как он получает необратимые пластические деформации. If during the rolling process jamming of the rolls by the rolled metal occurs, it is necessary to separate the rolls. To do this, the bolt 14 is twisted out of the hole 13, and the elastomer 10 exits through the hole 13. In this case, the rolls are parted and the cage is unloaded. However, in this case, to restore the operability of the device, it is necessary to replace the elastomer, since it receives irreversible plastic deformations.

Итак, заявленное техническое решение обеспечивает конструктивную простоту, точность при срабатывании устройства за счет качественного среза разрушаемого элемента, удобство обслуживания клети, простоту замены разрушаемого элемента. Нетребуется извлечения предохранительного устройства из-под нажимного средства, а также исключается разрушение деталей бандажа. So, the claimed technical solution provides structural simplicity, accuracy when the device is triggered due to a high-quality cut of the destructible element, ease of maintenance of the stand, ease of replacement of the destructible element. It is not necessary to remove the safety device from under the pressure means, and also the destruction of the parts of the bandage is excluded.

В качестве примера конкретного выполнения может быть рассмотрено предохранительное устройство обжимной клети слябинга 1150 Карагандинского металлургического комбината. Рабочая полость устройства, имеющая диаметр D 400 мм, высоту H 50 мм, образована бандажом в составе двух полуколец, один конец которых связан с шарниром осью диаметром 70 мм, а другой срезным пальцем диаметром 40 мм, выполненным из углеродистой стали (сталь 45, ГОСТ 1050-81). Срезной палец установлен во втулках внешним диаметром 70 мм, запрессованных в полукольцах. Твердость внутренней поверхности втулок HRC 45. Рабочая полость заполнена полиуретаном марки СКУ ПФЛ-100 (Е 58 МПа, μ 0,498). Диаметр ограничителя d 180 мм. Наибольшие размеры устройства в плане 650•650 мм, по высоте 120 мм. As an example of a specific implementation, the safety device of the crimping stand of the slab 1150 of the Karaganda metallurgical plant can be considered. The working cavity of the device, having a diameter of D 400 mm, a height of H 50 mm, is formed by a bandage consisting of two half rings, one end of which is connected to the hinge by an axis with a diameter of 70 mm and the other with a shear pin with a diameter of 40 mm made of carbon steel (steel 45, GOST 1050-81). The shear pin is mounted in bushings with an external diameter of 70 mm, pressed into half rings. Hardness of the inner surface of the HRC 45 bushings. The working cavity is filled with polyurethane grade SKU PFL-100 (E 58 MPa, μ 0.498). The diameter of the limiter is d 180 mm. The largest dimensions of the device in terms of 650 • 650 mm, height 120 mm.

Указанные параметры обеспечивают срабатывание устройства в диапазоне технологических нагрузок 10850.11000 кН с раздвижением валков на 20 мм. These parameters ensure the operation of the device in the range of technological loads of 10,850.11,000 kN with a roll extension of 20 mm.

Использование устройства, описанного в примере конкретного выполнения, в сравнении с прототипом позволяет сократить аварийные простои стана, связанные с восстановлением работоспособности устройств, на 30.40% снизить затраты на замену разрушаемого элемента в 10.15 раз, уменьшить трудоемкость восстановительных работ в 1,5.2,0 раза. Using the device described in the example of a specific implementation, in comparison with the prototype, can reduce the emergency downtime of the mill associated with the restoration of the operability of devices by 30.40%, reduce the cost of replacing the destructible element by 10.15 times, and reduce the complexity of the restoration work by 1.5.2.0 times.

Таким образом, совокупность отличительных признаков заявленного технического решения обеспечивает выполнение поставленной задачи. Thus, the set of distinctive features of the claimed technical solution ensures the fulfillment of the task.

Claims

1. Safety and unloading device of a rolling stand, including a punch, a bandage and a base placed under the pressing means, forming a working cavity filled with a highly plastic material, and a destructible element, characterized in that the bandage is made in the form of two rigid half rings connected to each other at one end hinged, and on another destructible element made in the form of a shear finger, and an elastomer was used as a highly plastic material.

2. The device according to claim 1, characterized in that the shear pin is mounted on the ends of the half rings in the shear bushings.

3. The device according to claim 1 or 2, characterized in that the axis of the shear pin is parallel to the axis of the pressure means.

4. The device according to claim 1 or 2, characterized in that the axis of the shear finger is perpendicular to the axis of the pressure means.

5. The device according to claim 1 or 2, characterized in that in the side wall of one of the half rings making up the bandage, a radial hole with a thread is made into which a bolt is screwed.