RU2146971C1

RU2146971C1 - Lengthwise rolling method and rolling stand for performing the same

Info

Publication number: RU2146971C1
Application number: RU98109309A
Authority: RU
Inventors: В.И. Абраменко; Г.Л. Кочи; А.М. Сорокин; Л.Г. Делюсто; В.Ю. Антонов; П.Б. Горелик
Original assignee: Открытое акционерное общество "Северсталь"
Priority date: 1998-05-13
Filing date: 1998-05-13
Publication date: 2000-03-27

Abstract

FIELD: rolled stock production. SUBSTANCE: method comprises steps of placing rolls in electromagnetic or magnetic field, orienting field vector along diametrical plane of roll parallel relative to rolling plane; passing electric current through rolls; distributing pressure acting upon rolls by changing magnetic flux intensity along generatrices of roll barrels; creating rolling effort by using forces of attraction and repulsion of rolls; in order to provide attraction force of rolls, arranging poles of electromagnets or magnets between diametrical plane of roll and rolling plane; in order to provide repulsion force of roll, placing electromagnets or magnets in such a way that their analogous poles are turned one to another with possibility of rotating them by angle α in horizontal plane. Rolling stand is provided at least with one pair of pressure rolls mounted with possibility of free motion in vertical plane between poles of electromagnets or magnets. Magnets are mounted with possibility of motion in horizontal plane. At least one pair of permanent magnets or electromagnets is mounted with possibility of motion in horizontal and vertical planes. Magnetic circuits are made of permanent magnets and have control coils energized by different-sign pulses of electric current. EFFECT: shortened time period for roll changing and idle period of rolling mill, enhanced quality of rolled metal. 5 cl, 7 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано в станах горячей и холодной прокатки черных и цветных металлов и сплавов, а также для прокатки неметаллических материалов. The invention relates to rolling production and can be used in mills for hot and cold rolling of ferrous and non-ferrous metals and alloys, as well as for rolling non-metallic materials.

Известен способ продольной прокатки полосы (сляба), согласно которому усилие прокатки создается при помощи электромеханических или гидравлических нажимных механизмов. При этом возникают сосредоточенные силы, приложенные к шейкам валков [1]. A known method of longitudinal rolling of a strip (slab), according to which the rolling force is created using electromechanical or hydraulic pressure mechanisms. In this case, concentrated forces are applied to the necks of the rolls [1].

Недостатками способа являются: большие изгибающие моменты, действующие на валки и, как следствие, продольная и поперечная разнотолщинность полосы, коробоватость и волнистость полосы; применение противоизгиба рабочих и опорных валков для уменьшения их прогиба; недостаточная жесткость клетей, реализующих данный способ; невозможность прокатки тонких полос в клетях Дуо и Кварто; сложность и инерционность автоматических систем управления; передача усилия прокатки на элементы рабочей клети (станину, подушки, подшипники, валки) и, как следствие, большие упругие деформации элементов клети и нарушение величины первоначально установленного зазора. The disadvantages of the method are: large bending moments acting on the rolls and, as a consequence, the longitudinal and transverse different thickness of the strip, the warp and undulation of the strip; application of anti-bending of working and backup rolls to reduce their deflection; insufficient rigidity of the stands implementing this method; the impossibility of rolling thin strips in the cages of Duo and Quarto; the complexity and inertia of automatic control systems; transfer of rolling force to the elements of the working stand (bed, pillows, bearings, rolls) and, as a result, large elastic deformation of the elements of the stand and violation of the value of the originally set gap.

Все эти недостатки в совокупности ухудшают качество готовой продукции. All these shortcomings in the aggregate worsen the quality of the finished product.

К основному недостатку современного способа прокатки относится механическая природа межвалкового давления, являющегося реактивным, т.е. вектор реактивного давления направлен от плоскости прокатки, что и вызывает упругие деформации всех элементов клети. The main disadvantage of the modern rolling method is the mechanical nature of the roll pressure, which is reactive, i.e. the reactive pressure vector is directed from the rolling plane, which causes elastic deformation of all elements of the stand.

Известен способ прокатки и устройство для его осуществления согласно которому на полосу в очаге деформации воздействуют регулируемым магнитным потоком, вектор которого направлен вдоль образующих бочки валков. Это позволяет создать усилие в направлении прокатки и разгрузить главный привод [2] . A known rolling method and a device for its implementation, according to which the strip in the deformation zone is affected by an adjustable magnetic flux, the vector of which is directed along the barrel rolls. This allows you to create a force in the rolling direction and unload the main drive [2].

Недостатком способа, несмотря на применение электромагнитных сил, является то, что он не исключает применения известных механических нажимных механизмов, без которых невозможно создать межвалковое давление и, следовательно, осуществить прокатку полосы, т.е. при отсутствии нажимных винтов при возникновении усилия в направлении прокатки валки разойдутся в стороны. Кроме того, пропускание больших токов через валки в плоскости, перпендикулярной плоскости прокатки, неизбежно приведет к разогреву валков и их свариванию. The disadvantage of the method, despite the use of electromagnetic forces, is that it does not exclude the use of known mechanical pressure mechanisms, without which it is impossible to create inter-roll pressure and, therefore, carry out rolling of the strip, i.e. in the absence of pressure screws, when there is a force in the rolling direction, the rolls will diverge to the sides. In addition, passing large currents through the rolls in a plane perpendicular to the rolling plane will inevitably lead to heating of the rolls and their welding.

Для создания тянущего усилия, как показывают расчеты, необходим ток порядка 10⁶-10⁷A, что представляет большие технические трудности.To create a pulling force, as calculations show, a current of the order of 10 ⁶ -10 ⁷ A is required, which presents great technical difficulties.

Целью настоящего изобретения являются: уменьшение упругих деформаций элементов клети; повышение точности и качества проката; упрощение конструкции клети; исключение нажимных механизмов; исключение механизмов противоизгиба валков; создание условий для эффективного регулирования профиля полосы в процессе прокатки; осуществление прокатки тонких полос к клетях Дуо, Кварто, Сексто; повышение стойкости валков; повышение технологических возможностей клетей. The aim of the present invention are: reduction of elastic deformation of the elements of the stand; improving the accuracy and quality of rental; simplification of the stand design; exclusion of push mechanisms; the exception of the mechanisms of anti-bending rolls; creation of conditions for effective regulation of the strip profile during the rolling process; the implementation of rolling thin strips to the stands of Duo, Quarto, Sexto; increased roll resistance; increasing the technological capabilities of the stands.

Для достижения поставленной цели необходимо, чтобы усилие прокатки P возникало в зоне контакта рабочих валков с прокатом, компенсировалось в пределах длины бочек валков и не передавалось на опорные шейки валков и через них на другие элементы клети, т.е. усилие прокатки должно возникать и компенсироваться в пределах валков, тогда другие элементы клети не будут упруго деформироваться в процессе прокатки, что приведет к существенному увеличению жесткости клети. To achieve this goal, it is necessary that the rolling force P occurs in the contact zone of the work rolls with the rolled product, is compensated within the length of the roll barrels and is not transmitted to the support journals of the rolls and through them to other cage elements, i.e. the rolling force must occur and be compensated within the rolls, then other elements of the stand will not be elastically deformed during the rolling process, which will lead to a significant increase in the rigidity of the stand.

Таким образом, для достижения поставленной цели необходимо изменить схему приложения нагрузки и ее вид, а именно, заменить сосредоточенные силы и реактивное давление на активную, равномерно распределенную по длине валка нагрузку, вектор которой направлен в сторону плоскости прокатки. Thus, in order to achieve the set goal, it is necessary to change the load application scheme and its form, namely, to replace the concentrated forces and reactive pressure with an active load uniformly distributed along the roll length, whose vector is directed towards the rolling plane.

Указанная цель достигается тем, что валки, по которым пропускается электрический ток, размещают во внешнем электромагнитном или магнитном поле, вектор которого направлен вдоль диаметральной плоскости валка, параллельной плоскости прокатки, а распределение давления на валки осуществляют путем изменения плотности магнитного потока вдоль образующих бочек валков, усилие прокатки получают за счет использования сил притяжения валков, располагая полюса электромагнитов или магнитов между диаметральной плоскостью валка и плоскостью прокатки, и сил отталкивания валков, устанавливая электромагниты или магниты по отношению друг к другу одноименными полюсами, с возможностью их поворота на угол α в горизонтальной плоскости. Регулирование толщины и профиля прокатываемой полосы осуществляют путем изменения направлениях и силы токов в катушках электромагнитов или магнитов и плотности магнитных силовых линий вдоль бочек валков, а разнотолщинность по длине полосы регулируют путем изменения зазора между полосами постоянных магнитов, создающих усилие отталкивания. Точку приложения усилия прокатки меняют вдоль образующих валка путем горизонтальных перемещений магнитов, отталкивающихся друг от друга, и регулируют по величине усилие прокатки, подавая в катушку ток импульсами и меняя полярность магнитов. This goal is achieved by the fact that the rolls through which electric current is passed are placed in an external electromagnetic or magnetic field, the vector of which is directed along the diametrical plane of the roll parallel to the rolling plane, and the pressure distribution on the rolls is carried out by changing the magnetic flux density along the forming roll barrels, the rolling force is obtained by using the forces of attraction of the rolls, placing the poles of electromagnets or magnets between the diametrical plane of the roll and the plane of rolling and rollers and repulsive forces placing electromagnets or magnets with respect to each other like poles, with the possibility of rotation by an angle α in the horizontal plane. The thickness and profile of the rolled strip are controlled by changing the directions and strength of the currents in the coils of electromagnets or magnets and the density of magnetic field lines along the roll barrels, and the thickness variation along the strip length is controlled by changing the gap between the strips of permanent magnets that create a repulsive force. The point of application of the rolling force is changed along the generatrices of the roll by horizontal displacements of the magnets, which are repelled from each other, and the rolling force is regulated in magnitude by applying pulses to the coil and changing the polarity of the magnets.

Прокатная клеть, включающая станину, валки, привод валков, источники электрических и магнитных полей, снабжена по меньшей мере одной парой нажимных валков, установленных с возможностью свободного перемещения в вертикальной плоскости и размещенных между полюсами электромагнитов или магнитов, установленных с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости и по меньшей мере одной парой постоянных магнитов или электромагнитов, установленных по отношению друг к другу одноименными полюсами, с возможностью перемещения в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а также катушками для нейтрализации, намагничивания, размагничивания и управления магнитами или электромагнитами, причем нажимные валки выполнены полыми и снабжены плунжерами и/или электромагнитами, установленными с возможностью перемещений относительно валков. Магнитопроводы выполнены из постоянных магнитов и снабжены катушками управления питаемых импульсным электрическим током различного по знаку направления. The rolling stand, including the bed, rolls, roll drive, sources of electric and magnetic fields, is equipped with at least one pair of pressure rolls installed with the possibility of free movement in the vertical plane and placed between the poles of electromagnets or magnets mounted with the possibility of movement in the horizontal plane and at least one pair of permanent magnets or electromagnets mounted in relation to each other by the same poles, with the possibility of moving horizontally and vertical planes, as well as coils to neutralize the magnetization and demagnetization control magnets or electromagnets, wherein the pinch rolls are hollow and are equipped with rams and / or electromagnets, are arranged movably with respect to the rolls. The magnetic cores are made of permanent magnets and are equipped with control coils fed by pulsed electric current of different directions.

Предлагаемый способ отличается тем, что для создания активной, равномерно распределенной по заданному закону по длине валка нагрузки, равнодействующая которой направлена в сторону плоскости прокатки, валки, по которым пропускается электрический ток, размещают во внешнем электромагнитном поле, вектор которого направлен вдоль диаметральной плоскости валка, параллельной плоскости прокатки, а распределение давления на валки регулируют путем изменения плотности (густоты) магнитного потока вдоль образующих бочек валков. The proposed method is characterized in that in order to create an active load uniformly distributed according to a given law along the roll length, the resultant of which is directed towards the rolling plane, the rolls along which electric current is passed are placed in an external electromagnetic field, the vector of which is directed along the diametrical plane of the roll, parallel to the rolling plane, and the pressure distribution on the rolls is controlled by changing the density (density) of the magnetic flux along the forming roll barrels.

Равнодействующие активных электромагнитных давлений P (усилие прокатки) равны по величине, направлены навстречу друг другу, их результирующая равна нулю, т.е. они полностью компенсируются в пределах валков, не передаваясь на станину, подушки, подшипники и не вызывая их упругих деформаций. The resultant active electromagnetic pressures P (rolling force) are equal in magnitude, directed towards each other, their resulting value is zero, i.e. they are fully compensated within the rolls, not transmitted to the frame, pillows, bearings and without causing their elastic deformations.

Для создания усилия прокатки, соизмеримого с достигаемым в настоящее время на прокатных станах, дополнительно используют эффект электромагнитного притяжения и отталкивания, располагая полюса электромагнитов или магнитов между диаметральной плоскостью валка и плоскостью прокатки и устанавливая электромагниты или магниты по отношению друг к другу одноименными полюсами с возможностью их поворота на угол α в горизонтальной плоскости. To create a rolling force commensurate with that currently achieved in rolling mills, the effect of electromagnetic attraction and repulsion is additionally used, placing the poles of electromagnets or magnets between the diametrical plane of the roll and the rolling plane and installing electromagnets or magnets with respect to each other with the same poles with the possibility of rotation through the angle α in the horizontal plane.

Для осуществления способа предлагается прокатная клеть "сексто", схематически показанная на фиг. 1. На фиг. 2, 3 показан нажимной валок клети и эпюры межвалкового давления g (x). Индексы δ, N, S обозначение зазора и полярности на полюсах электромагнитов или магнитов, B - индукция, I - ток в валке, I_у - ток управления в катушках возбуждения и управления. На фиг. 4 показаны в плане постоянные магниты, на фиг. 5 - клеть "сексто" на постоянных магнитах, на фиг. 6 - клеть "кварто", на фиг. 7 - схема управления профилем полосы.To implement the method, a “sexto” rolling mill is shown schematically in FIG. 1. In FIG. 2, 3 shows the press roll of the stand and the diagram of the roll pressure g (x). The indices δ, N, S are the designation of the gap and polarity at the poles of electromagnets or magnets, B is the induction, I is the current in the roll, I _y is the control current in the excitation and control coils. In FIG. 4 shows a plan of permanent magnets, in FIG. 5 - stand “sexto” with permanent magnets, in FIG. 6 - quarto stand; FIG. 7 is a strip profile control scheme.

Клеть состоит из станины 1, выполненной из немагнитного материала, рабочих валков 2 (привод условно не показан), нажимных валков 3 и 4, подушек рабочих валков 5, нажимных валков 6, установленных с возможностью перемещения в вертикальной плоскости 0-0, гидроцилиндров 7 уравновешивания верхней и нижней валковых систем относительно плоскости прокатки, сердечников 8, выполненных из магнитного материала и установленных с возможностью углового перемещения в горизонтальной плоскости при помощи гидроцилиндров 9, полюсников 10, магнитопроводов 11, гидроцилиндров 12, постоянных магнитов 13, перемещающихся в направляющих 14, сферических опор качения 15, постоянных магнитов 16, перемещающихся по направляющим 17 в горизонтальной плоскости и по направляющим 18 в вертикальной плоскости 0-0. The crate consists of a bed 1 made of non-magnetic material, work rolls 2 (drive not shown conventionally), pressure rolls 3 and 4, cushions of work rolls 5, pressure rolls 6 mounted for movement in a vertical plane 0-0, balancing cylinders 7 upper and lower roll systems relative to the rolling plane, cores 8 made of magnetic material and mounted with the possibility of angular movement in the horizontal plane using hydraulic cylinders 9, poles 10, magnetic circuits 11, hydro cylinders 12, permanent magnets 13 moving in the guides 14, spherical rolling bearings 15, permanent magnets 16 moving along the guides 17 in the horizontal plane and along the guides 18 in the vertical plane 0-0.

Нижние и верхние валки 3 снабжены с торцов электромагнитами 19 для изменения плотности магнитного потока Ф₁ с помощью изменяемого по направлению и величине потока Ф₂.The lower and upper rolls 3 are equipped with electromagnets 19 from the ends to change the magnetic flux density Ф ₁ using a variable in direction and magnitude of the flux Ф ₂ .

Для намагничивания или размагничивания постоянных магнитов 13 предусмотрены катушки возбуждения 20, а для изменения полярности и регулирования усилия отталкивания магнитов 13 и 16 (P_от), создающих потоки Ф₃, предусмотрены "запирающие" катушки 21. Для создания электромагнитных полей притяжения предусмотрены катушки возбуждения 22. Нажимные валки 3 и 4 снабжены скользящими контактами 23, соединенными с источниками постоянного тока I (условно не показаны). Валки 3 и 4 для уменьшения влияния вихревых токов выполнены из стального сердечника 24 и набора дисков из электротехнической стали 25. Сердечники 8 установлены на шарнирах 31.For magnetization or demagnetization of permanent magnets 13, excitation coils 20 are provided, and for changing the polarity and regulation of the repulsive force of the magnets 13 and 16 (P _from ) creating fluxes Ф ₃ , "locking" coils 21 are provided. For creating electromagnetic fields of attraction, excitation coils 22 are provided The pressure rolls 3 and 4 are provided with sliding contacts 23 connected to direct current sources I (not shown conditionally). Rolls 3 and 4 to reduce the influence of eddy currents are made of a steel core 24 and a set of discs made of electrical steel 25. The cores 8 are mounted on hinges 31.

В клети "сексто" (фиг. 5) с постоянными магнитами и электромагнитным управлением предусмотрены основные 26 оксидобариевые магниты и добавочные литые магниты 27. Для намагничивания литых магнитов 27 система притяжения нажимных валков 3 и 4 снабжена электромагнитными катушками 28. In the “sexto” cage (Fig. 5) with permanent magnets and electromagnetic control, the main 26 barium oxide magnets and additional cast magnets 27 are provided. For magnetization of the cast magnets 27, the attraction system of the pressure rolls 3 and 4 is equipped with electromagnetic coils 28.

Чтобы включить систему, достаточно подать в катушки 28 короткие импульсы тока соответствующего знака, при которых магниты 27 намагнитятся. Если полярность дополнительных магнитов 27 и основных магнитов 26 совпадает, то магнитные потоки их складываются и создают основной рабочий поток Ф₁. Для отключения или регулирования усилия P_м притяжения валков 3 и 4 к полюсам 8 через электромагнитные катушки 28 пропускают импульсы тока противоположного знака. При этом литые магниты 27 перемагничиваются. Полярность их не будет совпадать с полярностью магнитов 26, возникнут потоки Ф₄ частично или полностью нейтрализующие действие магнитов 16. При таком способе управления ток в катушки 28 подается короткими импульсами и только в момент управления, поэтому они не нагреваются. Такая клеть экономична, надежна и безопасна в работе.To turn on the system, it is enough to apply short current pulses of the corresponding sign to the coils 28, at which the magnets 27 are magnetized. If the polarity of the additional magnets 27 and the main magnets 26 is the same, then their magnetic fluxes are folded and create the main working stream f ₁ . To turn off or control the force P _{m of the} attraction of the rolls 3 and 4 to the poles 8, current pulses of the opposite sign are passed through electromagnetic coils 28. While cast magnets 27 are magnetized. Their polarity will not coincide with the polarity of the magnets 26, flows _{4 will} appear partially or completely neutralizing the action of the magnets 16. With this control method, the current in the coils 28 is supplied by short pulses and only at the time of control, so they do not heat up. This stand is economical, reliable and safe to use.

В клети "кварто" (фиг. 6) нажимные валки 4 выполнены полыми. Внутри полости валка смонтированы плунжеры 29 с возможностью раздельного или совместного перемещения вдоль валка в одну или разные стороны на величину Δx. Это позволяет регулировать форму поперечного профиля полосы, изменяя плотность магнитных силовых линий вдоль бочки валка, а следовательно, и величину электромагнитного давления q(x), которое зависит от магнитной индукции B_i, являющейся функцией магнитного потока Ф₁. Для обеспечения заправки полосы в валки и обзора, магнитопроводы 8 и 10 установлены на шарниры 30 и могут разводиться в стороны.In the quarto stand (FIG. 6), the pressure rolls 4 are hollow. Plungers 29 are mounted inside the roll cavity with the possibility of separate or joint movement along the roll in one or different directions by Δx. This allows you to adjust the shape of the transverse profile of the strip, changing the density of the magnetic field lines along the roll barrel, and therefore the magnitude of the electromagnetic pressure q (x), which depends on the magnetic induction B _i , which is a function of the magnetic flux Ф ₁ . To ensure the filling of the strip in the rolls and the review, the magnetic cores 8 and 10 are mounted on hinges 30 and can be swiveled to the sides.

Используя известные зависимости из физики (основные законы магнитных цепей), полное усилие прокатки можно подсчитать по выражению (см. фиг. 1, клеть "сексто"):
P = P_эм-n+2IB_δL+P_от, (1)
где P_эм - равнодействующая усилий притяжения Q валка к полюсам электромагнита:
P_эм = 2Q • cos 45^o (2)
Q = 4,06•10⁵•B $\binom{2}{δ}$ S, (3)
где B_δ - индукция в воздушном зазоре δ, S - площадь охвата валка полюсом,
n - число нажимных валков (число пар полюсов, притягивающих валки),
L - длина валка, I - ток в валке.Using well-known dependences from physics (the basic laws of magnetic circuits), the total rolling force can be calculated by the expression (see Fig. 1, stand “sexto”):
P = P _em -n + 2IB _δ L + P _dated , (1)
where P _em - the resultant of the force of attraction Q of the roll to the poles of the electromagnet:
P _em = 2Q • cos 45 ^o (2)
Q = 4.06 • 10 ⁵ • B $\binom{2}{δ}$ S, (3)
where B _δ is the induction in the air gap δ, S is the coverage area of the roll by the pole,
n is the number of pressure rolls (the number of pairs of poles attracting the rolls),
L is the length of the roll, I is the current in the roll.

усилие отталкивания постоянных (4) магнитов,
где

индукция в воздушном зазоре δ_от, между постоянными магнитами, S_от - площадь отталкивания.

repulsive force of permanent (4) magnets,
Where

induction in the air gap δ _from , between the permanent magnets, S _from is the repulsion area.

С учетом выражений (2) и (4) имеем:
P = 2•4,06•10⁵•B $\binom{2}{δ}$ •S cos 45^o•n+2IBL+4,06•10⁵B_от ²•S_от
или при

и n = 2 (5)
P=11,48•10⁵•B²•S+2IBL+4,06• 10⁵B²•S_от (6),

где μ₀= 4π•10^-7Гн/м - магнитная проницаемость воздушного зазора δ;
I_у - ток в катушках электромагнитов, ω - число витков в катушке, а межвалковое давление q есть функция B, то из (6) и (7) видно, что усилие прокатки P можно регулировать, изменяя точки I и I_у в катушках 20, 21, 22 и в валках 4, и электромагнитах 19, а точку приложения усилия P можно изменять, перемещая постоянные магниты 13 и 16 на величину Δx вдоль осей валков 3 и 4.Given the expressions (2) and (4) we have:
P = 2 • 4.06 • 10 ⁵ • B

\binom{2}{δ}

• S cos 45 ^o • n + 2IBL + 4.06 • 10 ⁵ B _from ² • S _from
or at

and n = 2 (5)
P = 11.48 • 10 ⁵ • B ² • S + 2IBL + 4.06 • 10 ⁵ B ² • S _from (6),

where μ ₀ = 4π • 10 ^-7 GN / m is the magnetic permeability of the air gap δ;
I _y - current in the coils of electromagnets, ω - the number of turns in the coil, and the roll pressure q is a function of B, then from (6) and (7) shows that the rolling force P may be adjusted by changing the points I and I _have in the

coils

20 , 21, 22 both in rolls 4 and electromagnets 19, and the point of application of force P can be changed by moving the

permanent magnets

13 and 16 by Δx along the axes of the

rolls

3 and 4.

Пример
B = 1,5 Тл, D_н = 2,5 м, n = 2, S = 3,925 м², D_р = 0,6 м, L = 2 м, I = 4•10⁵A, S_от=D_н•L, = 2,5•2=5 м².Example
B = 1.5 T, D _n = 2.5 m, n = 2, S = 3.925 m ² , D _p = 0.6 m, L = 2 m, I = 4 • 10 ⁵ A, S _from = D _n • L, = 2.5 • 2 = 5 m ² .

P = 11,48•10⁵•3,925•1,5² + 2,4•10⁵•2+4,06•10⁵•1,5²•5=101 •10⁵+24•10⁵+50•10⁵=175•10⁵H =17,5 МН=1750 тс.P = 11.48 • 10 ⁵ • 3.925 • 1.5 ² + 2.4 • 10 ⁵ • 2 + 4.06 • 10 ⁵ • 1.5 ² • 5 = 101 • 10 ⁵ + 24 • 10 ⁵ +50 • 10 ⁵ = 175 • 10 ⁵ H = 17.5 MN = 1750 tf.

Т. к. часть усилия прокатки в существующих клетях расходуется на упругие деформации элементов клети, а в предлагаемой клети они значительно меньше (≈ на 40%), то требуемое усилие снизится согласно расчету примерно на 400-450 тс. (Холодная прокатка полос в клетки "кварто". Данные расчеты взяты см. П. И. Полухин. Тонколистовая прокатка и служба валков, и Технологическая инструкция ТИ 105-П, ХЛ-16-96 ЦХП ОАО "Северсталь"). Максимальное усилие при холодной прокатке в клети "кварто" равно 2200 тс. С учетом снижения усилия на 450 тс имеем требуемое усилие: 2200-450=1750 тс, т.е. предлагаемая клеть "сексто" с электромагнитными и магнитными системами может быть использована для холодной прокатки широких полос в станах холодной прокатки. Since part of the rolling force in existing stands is spent on elastic deformations of the stands, and in the proposed stand they are much less (≈ 40%), the required force will be reduced by approximately 400-450 tf. (Cold rolling of strips into quarto cells. For these calculations, see P. I. Polukhin. Sheet rolling and roll service, and Technological instruction TI 105-P, HL-16-96 CCP of Severstal OJSC). The maximum force during cold rolling in the quarto stand is 2200 tf. Given the reduction in effort by 450 tf, we have the required force: 2200-450 = 1750 tf, i.e. The proposed sexto stand with electromagnetic and magnetic systems can be used for cold rolling of wide strips in cold rolling mills.

Способ прокатки осуществляется следующим образом. The rolling method is as follows.

На холостом ходу (P=0) включены гидроцилиндры 7, уравновешивающие верхние и нижние комплекты валков относительно плоскости прокатки. Магниты 13 и 16 вплотную прижаты друг к другу: δ_от= 0.At idle (P = 0), hydraulic cylinders 7 are included, balancing the upper and lower sets of rolls relative to the rolling plane. Magnets 13 and 16 are closely pressed against each other: δ _from = 0.

Включены "запирающие" катушки 21 (P_от=0), I = 0, I_у=0 (в катушках электромагнитов).The "locking" coils 21 (P _from = 0), I = 0, I _y = 0 (in the coils of electromagnets) are included.

Постепенно увеличивают токи I_у и I в катушках 22 и валках 3, 4, одновременно уменьшают ток I_у в "запирающих" катушках, увеличивая усилия Q, P_эм и P_от доводя усилие P до требуемой величины, при этом рабочие валки прижимаются друг к другу с усилием P_o=Q-h_i•C_ж, где h_i - толщина полосы после прокатки в данной клети, C_ж - жесткость валков. Включается главный привод и полоса подается в валки. При необходимости в процессе прокатки изменения профиля полосы или толщины h₁ этих изменений добиваются автоматическим регулированием величины токов и катушках 21, 22 и в электромагнитах 19, изменением плотности магнитного потока Ф₁ вдоль осей валков 3 и 4 путем соответствующих перемещений плунжеров 29, а также магнитов 16 и 13.Gradually increase the currents I _y and I in the coils 22 and rolls 3, 4, at the same time reduce the current I _y in the "locking" coils, increasing the forces Q, P _em and P _from bringing the force P to the required value, while the work rolls are pressed against each other to a friend with a force of P _o = Qh _i • C _w , where h _i is the thickness of the strip after rolling in a given stand, C _w is the stiffness of the rolls. The main drive is turned on and the strip is fed into the rolls. If necessary, during the rolling process, changes in the profile of the strip or thickness h _{1 of} these changes are achieved by automatically controlling the magnitude of the currents and coils 21, 22 and in the electromagnets 19, by changing the density of the magnetic flux Ф ₁ along the axes of the rolls 3 and 4 by appropriate movements of the plungers 29, as well as magnets 16 and 13.

Регулируя зазор δ_от между плоскостями отталкивания магнитов 13 и 16, устраняют продольную разнотолщинность полосы. На холостом ходу рабочие валки соприкасаются друг с другом, зазор δ_от= 0, а зазор δ между полосами 10 и валками 3 и 4 в процессе прокатки изменяется от δ_max до δ_min = 0,1 мм (при максимально возможном забое валков) без возможности соприкосновения валков. Перекосы осей валков 3 и 4 во время прокатки устраняются путем поворота полюсов 8 на угол α вокруг осей 26; α - угол поворота сердечников 8 вокруг осей 26; β - угол поворота вектора индукций B; t - зазор между сердечником 8 и станиной 1; Δx - смещение магнитов 13 и 16 и плунжеров 29 относительно оси прокатки; φ - угол поворота осей валков.By adjusting the gap δ _from between the repulsion planes of the magnets 13 and 16, the longitudinal thickness difference of the strip is eliminated. At idle, the work rolls are in contact with each other, the gap δ _from = 0, and the gap δ between strips 10 and rolls 3 and 4 during the rolling process changes from δ _max to δ _min = 0.1 mm (at the maximum possible bottom of the rolls) without contact between the rolls. The distortions of the axes of the rolls 3 and 4 during rolling are eliminated by turning the poles 8 through an angle α around the axes 26; α is the angle of rotation of the cores 8 around the axes 26; β is the angle of rotation of the induction vector B; t is the gap between the core 8 and the bed 1; Δx is the displacement of the magnets 13 and 16 and the plungers 29 relative to the rolling axis; φ is the angle of rotation of the axes of the rolls.

Клеть "сексто" (фиг. 1) работает следующим образом. В катушки 20 и 21 подаются токи I_у такого направления, которое обеспечивает на торцах электромагнитов разную полярность (N - S), в результате чего обе системы валков 2, 3, 4 вместе с электромагнитами 13 примагничиваются к электромагнитам 16, связанным с гидроцилиндрами 7. При включении гидроцилиндров 7 (δ_от= 0) на подъем верхней системы валков и на опускание нижней системы валков между рабочими валками устанавливается зазор S_o, обеспечивающий захват полосы, после чего гидроцилиндры 7 "запираются", т.е. фиксируют положение, при котором δ_от= 0, зазор между валками равен S_o. Одновременно с включением привода рабочих валков (на чертеже условно не показан) меняется полярность в электромагнитах 13 (или 16) и подаются рабочие токи I_y катушки 20, 21, 22 и токи I в валки 3 и 4 и начинается прокатка полосы с усилием P = P_эм + P_от + P_т, величина которого обеспечивает прокатку полосы толщиной S_o. (Заправка в остальные клети прокатного стана аналогична). При этом δ_от≠ 0 изменяется автоматически, поддерживая прокатку полосы с минимальной разнотолщинностью как по длине, так и по ширине полосы.The crate "sexto" (Fig. 1) works as follows. Currents I are supplied to coils 20 and 21 _in a direction that provides different polarity (N - S) at the ends of the electromagnets, as a result of which both roll systems 2, 3, 4 together with the electromagnets 13 are magnetized to the electromagnets 16 connected to the hydraulic cylinders 7. When hydraulic cylinders 7 are turned on (δ _from = 0), a clearance S _{o is} established between the work rolls to raise the upper roll system and lower the lower roll system between the work rolls, after which the cylinders 7 are “locked”, i.e. fix the position at which δ _from = 0, the gap between the rollers is equal to S _o . Simultaneously with the drive of the work rolls being turned on (not conditionally shown in the drawing), the polarity in the electromagnets 13 (or 16) changes and the operating currents I _{y of the} coil 20, 21, 22 and currents I are fed into the rolls 3 and 4 and the strip starts rolling with a force P = P _em + P _from + P _t , the value of which provides rolling strip thickness S _o . (The filling in the remaining stands of the rolling mill is similar). In this case, δ _from изменяется 0 changes automatically, supporting rolling of the strip with minimal thickness difference both in length and in strip width.

В процессе прокатки с целью поддержания заданной толщины полосы осуществляются следующие операции: уменьшается или увеличивается величина тока I и I_у в электромагнитах 19, 20, 21 и 22 и в валках 3 и 4, перемещаются вдоль валков на величину Δ_x электромагниты 16, поворачиваются на углы α магнитопроводы 8 и 10 вокруг шарниров 31, перемещаются вдоль валков электромагниты 19, создавая переменную плотность магнитного потока Ф₁ вдоль бочки валка. Схема регулировки профилем полосы показана на фиг. 3. При α = 0, β = 0 Ф₂ = 0, B_p = 0, Δ_x= 0 профиль полосы прямоугольный, при совпадении магнитных потоков Ф₁ и Ф₂ (B_p+) и Δ_x= 0 профиль полосы будет иметь форму чечевицы, т.е. по краям полосы суммарный магнитный поток будет гуще, т.е. по краям валков 3 и 4 электромагнитное давление будет больше. При возникновении разных по знаку магнитных потоков Ф₁ и Ф₂ (B_р-) и Δ_x= 0 профиль полосы будет иметь форму двояковогнутой линзы, т.к. в середине полосы суммарный магнитный поток будет гуще, т.е. по краям валков 3 и 4 электромагнитное давления q(x) будет меньше. При иных комбинациях B_р и Δ_x/ будут получаться профили 4, 5, 6, 7 и др. Продольная разнотолщинность сглаживается путем увеличения или уменьшения токов I в электромагнитах 13 и 16 за счет увеличения или уменьшения зазоров δ_от.
Клеть Кварто, изображенная на фиг. 6, работает следующим образом.In the rolling process, in order to maintain a given strip thickness, the following operations are carried out: the current value I and I _y in the electromagnets decreases or increases in electromagnets 19, 20, 21 and 22 and in rolls 3 and 4, the electromagnets 16 move along the rolls by Δ _x , rotate by the angles α of the magnetic circuits 8 and 10 around the hinges 31 are moved along the rolls, the electromagnets 19, creating a variable magnetic flux density Φ ₁ along the roll barrel. A strip profile adjustment circuit is shown in FIG. 3. At α = 0, β = 0 Ф ₂ = 0, B _p = 0, Δ _x = 0 the strip profile is rectangular, if magnetic fluxes Ф ₁ and Ф ₂ (B _p +) and Δ _x = 0 coincide, the strip profile will be have the shape of lentils, i.e. at the edges of the strip, the total magnetic flux will be denser, i.e. along the edges of the rolls 3 and 4, the electromagnetic pressure will be greater. If magnetic fluxes Φ ₁ and Φ ₂ (B _p -) and Δ _x = 0 are different in sign, the strip profile will have the shape of a biconcave lens, since in the middle of the band, the total magnetic flux will be denser, i.e. along the edges of the rolls 3 and 4, the electromagnetic pressure q (x) will be less. With other combinations of B _p and Δ _{x /,} profiles 4, 5, 6, 7, etc. will be obtained. The longitudinal thickness difference is smoothed out by increasing or decreasing currents I in electromagnets 13 and 16 due to an increase or decrease in the gaps δ _from .
The Quarto crate depicted in FIG. 6, operates as follows.

Для задачи полосы в валки 2 разводятся в стороны обеих сторон от плоскости прокатки магнитопроводы 8 и 10, путем поворота вокруг шарниров 30. Все остальные операции осуществляются аналогично клети Сексто (см. фиг. 1, 2, 4). Схема регулирования толщины полосы и профиля полосы показана на фиг. 7. Регулировка осуществляется путем соответствующих перемещений плунжеров 29 в полостях валков 4. При перемещении обоих плунжеров влево относительно оси Y (оси прокатки) получают трапециевидный профиль с уклоном влево. При перемещении вправо получают аналогичный профиль, но с уклоном вправо. For the task, the strips in the rolls 2 are routed to the sides of both sides of the rolling plane of the magnetic circuits 8 and 10, by turning around the hinges 30. All other operations are carried out similarly to the Sexto stand (see Fig. 1, 2, 4). A scheme for adjusting the strip thickness and strip profile is shown in FIG. 7. Adjustment is carried out by appropriate movements of the plungers 29 in the cavities of the rolls 4. When moving both plungers to the left relative to the Y axis (rolling axis), a trapezoidal profile with a slope to the left is obtained. When moving to the right, they get a similar profile, but with a slope to the right.

При Δx_н, т.е. при симметричном раздвижении плунжеров на величину 1/2 х_н получают прямоугольный профиль. При совмещении плунжеров, т.е. при Δx = 0, получают двояковогнутый профиль, а при раздвижении плунжеров на Δx_max получают чечевичный профиль сечения полосы. Все эти формоизменения профиля полосы получаются за счет изменения плотности магнитных силовых линий вдоль бочек валков, т.е. изменения электромагнитного давления q(x) по ширине полосы. Изменение плотности происходит за счет образования, при перемещении плунжера вдоль осей валков, воздушных промежутков - пространств, из которых магнитные потоки перемещаются в сторону нахождения плунжеров, стремясь пройти через металл - среду с большей магнитной проницаемостью (μ) и проводимостью.When Δx _n , i.e. with a symmetrical extension of the plungers by 1/2 x _n , a rectangular profile is obtained. When combining plungers, i.e. when Δx = 0, a biconcave profile is obtained, and when the plungers are extended by Δx _max , a lentil strip section profile is obtained. All these shape changes of the strip profile are obtained due to changes in the density of magnetic field lines along the roll barrels, i.e. changes in electromagnetic pressure q (x) along the bandwidth. The density change occurs due to the formation, during the movement of the plunger along the axis of the rolls, of the air gaps - spaces from which magnetic fluxes move towards the location of the plungers, trying to pass through a metal - a medium with higher magnetic permeability (μ) and conductivity.

Предлагаемый способ продольной прокатки и клеть для его осуществления позволяют повысить точность и качество проката, упростить конструкцию клети, исключив нажимные механизмы и механизмы противоизгиба валков, уменьшить упругие деформации элементов клети и создать условия для эффективного регулирования профиля полосы в процессе прокатки. The proposed method of longitudinal rolling and the stand for its implementation can improve the accuracy and quality of rolling, simplify the design of the stand, eliminating the pressure and anti-bending mechanisms of the rolls, reduce the elastic deformation of the cage elements and create conditions for the effective regulation of the strip profile during the rolling process.

Применение новой конструкции клети повышает стойкость валков и повышаются технологические возможности клетей. The use of a new stand design increases the resistance of the rolls and increases the technological capabilities of the stands.

Источники информации
1. Целиков А.А. Машины и агрегаты металлургических заводов. Т. 3. - М.: Машиностроение, 1981.Sources of information
1. Tselikov A.A. Machines and assemblies of metallurgical plants. T. 3. - M .: Engineering, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР N 737032, B 21 B 1/02. 2. USSR author's certificate N 737032, B 21 B 1/02.

Claims

1. The method of longitudinal rolling, including the use of adjustable electric currents and magnetic flux, characterized in that the electric current is passed through the rolls, placing them in an external electromagnetic or magnetic field, the vector of which is directed along the diametrical plane of the rolls parallel to the rolling plane, the pressure on the rolls is distributed by changing the magnetic flux density along the roll barrels forming, the rolling force is created by using the forces of attraction of the rolls, placing the poles of the electric magnets or magnets between the diametral plane of the roll and the plane of rolling, and the roll forces of repulsion by installing magnets or electromagnets relative to each other with the same poles rotatably by an angle α in the horizontal plane.

2. The method according to claim 1, characterized in that the thickness and profile of the rolled strip is controlled by changing the direction and strength of the currents in the coils of electromagnets or magnets and the density of magnetic lines of force along the roll barrels, while the thickness variation along the strip length is controlled by changing the gap between the poles permanent magnets that create a repulsive force.

3. The method according to PP. 1 and 2, characterized in that the point of application of the rolling force is changed along the generatrix of the roll by horizontal displacements of the magnets, which are repelled from each other, and the rolling force is regulated in magnitude by applying pulses to the coils and changing the polarity of the magnets.

4. A rolling stand, including a bed, rolls, roll drive and sources of electric and magnetic fields, characterized in that it is provided with at least one pair of pressure rolls installed with the possibility of free movement in a vertical plane and located between the poles of the electromagnets or magnets installed with the ability to move in the horizontal plane, at least one pair of permanent magnets or electromagnets mounted in relation to each other with the same poles with the possibility displacements in horizontal and vertical planes, and coils for neutralizing, magnetizing, demagnetizing and controlling magnets or electromagnets, the pressure rolls being hollow and equipped with plungers and / or electromagnets mounted for moving relative to the rolls.

5. The rolling stand according to claim 4, characterized in that it has magnetic cores made of permanent magnets with control coils configured to supply pulsed electric current of a different direction in sign.