RU2272685C1

RU2272685C1 - Strip lengthwise rolling method and aggregate for performing the same

Info

Publication number: RU2272685C1
Application number: RU2004125670/02A
Authority: RU
Inventors: Андрей Михайлович Ламухин (RU); Андрей Михайлович Ламухин; Лев Георгиевич Делюсто (RU); Лев Георгиевич Делюсто; Александр Алексеевич Орлов (RU); Александр Алексеевич Орлов; Александр Николаевич Дорошенко (RU); Александр Николаевич Дорошенко; Александр Семенович Ермилов (RU); Александр Семенович Ермилов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь")
Priority date: 2004-08-23
Filing date: 2004-08-23
Publication date: 2006-03-27

Abstract

FIELD: rolled stock production, possibly in shops for cold and hot rolling.

SUBSTANCE: method comprises steps of creating rolling effort due to arranging rolls between poles of electromagnets and controlling profile of strip due to changing magnetic field along roll barrel. Rolling effort is created due to placing pressure rolls between multi-pole plate including permanent magnets and inductors. Thickness and profile of strip are controlled due to magnetizing, demagnetizing or neutralizing separate sections on surface of said plates without closing magnetic flux to working roll. Rolling stand includes pressure rolls and working rolls, electromagnetic system and it is provided at least with two pairs of multi-pole plates having permanent magnets and inductors and equally spaced from surface of pressure rolls. Each plate includes sections having at least one permanent magnet and one inductor and it is provided with unit for rotating and locking it relative to surface of pressure rolls. Invention provides minimized passing paths for magnetic fluxes fed to working gaps between rolls and poles of electromagnets.

EFFECT: lowered size and mass of rolling stand, reduced power losses, quick-response system for controlling stand parameters.

2 cl, 3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано в цехах горячей и холодной прокатки цветных и черных металлов и сплавов, а также при прокатке неметаллических материалов (например, бумаги).The present invention relates to rolling production and can be used in the shops for hot and cold rolling of non-ferrous and ferrous metals and alloys, as well as for rolling non-metallic materials (eg paper).

Известен способ прокатки, включающий распределение вдоль бочек валков компенсированного усилия прокатки с помощью электромагнитных сил притяжения и/или отталкивания между валками, размещенными во внешнем магнитном поле поперек вектору магнитного потока [1].A known rolling method, including the distribution along the roll barrels of the compensated rolling force using electromagnetic forces of attraction and / or repulsion between the rollers placed in an external magnetic field across the magnetic flux vector [1].

Недостатком данного способа является прохождение магнитного потока по рабочим валкам и магнитопроводам, имеющим большую длину. На проведение магнитного потока при этом затрачивается до 80% энергии подводимой к катушкам электромагнитов для создания в рабочем зазоре δ заданной индукции, обеспечивающей необходимое усилие прокатки. Кроме того, для проведения магнитного потока требуются массивные магнитопроводы, в результате растут вес и габариты клети.The disadvantage of this method is the passage of magnetic flux along the work rolls and magnetic circuits having a long length. At the same time, up to 80% of the energy supplied to the coils of the electromagnets is expended on conducting the magnetic flux to create a given induction in the working gap δ, which provides the necessary rolling force. In addition, the magnetic flux requires massive magnetic cores, as a result, the weight and dimensions of the cage grow.

Известен также способ продольной прокатки и клеть для его осуществления [2], включающий пропускание по валкам электрического тока и создание усилия прокатки путем расположения полюсов электромагнитов или магнитов между диаметральной плоскостью валка и плоскостью прокатки, причем вектор магнитного поля направлен вдоль диаметральной плоскости валков. Прокатная клеть для осуществления способа снабжена массивными электромагнитами и/или магнитами с магнитопроводами. К недостатку известного способа следует отнести проведение магнитного потока к рабочему зазору «δ» по магнитопроводам, имеющим большую длину и размеры, на что затрачивается большая часть энергии, подводимой к катушкам возбуждения. К недостатку известной прокатной клети относится: большие габариты и вес за счет наличия массивных магнитопроводов и магнитов, инерционность при регулировании тока в катушках возбуждения за счет больших габаритов.There is also known a method of longitudinal rolling and a cage for its implementation [2], which includes passing electric current along the rolls and creating a rolling force by arranging the poles of electromagnets or magnets between the diametrical plane of the roll and the rolling plane, the magnetic field vector being directed along the diametrical plane of the rolls. The rolling mill for implementing the method is equipped with massive electromagnets and / or magnets with magnetic cores. The disadvantage of this method should include the conduct of magnetic flux to the working gap "δ" along the magnetic circuits having a large length and size, which consumes most of the energy supplied to the excitation coils. A disadvantage of the known rolling stand is: large dimensions and weight due to the presence of massive magnetic cores and magnets, inertia when regulating the current in the excitation coils due to the large dimensions.

Целью настоящего изобретения являются: уменьшение габаритов и веса клети, резвое уменьшение энергетических потерь при создании усилия прокатки, обеспечение быстродействия автоматической системы регулирования энергосиловыми и электромагнитными параметрами клети. Для достижения поставленной цели необходимо, чтобы магнитные потоки, подводимые к рабочим зазорам «δ» между валками и полюсами электромагнитов и/или магнитов, имели как можно меньшие пути прохождения от источника магнитного поля (электромагнит, постоянный магнит) к валкам.The aim of the present invention are: to reduce the size and weight of the stand, a frisky decrease in energy loss when creating a rolling force, ensuring the speed of an automatic control system for power and electromagnetic parameters of the stand. To achieve this goal, it is necessary that the magnetic fluxes supplied to the working gaps "δ" between the rollers and the poles of the electromagnets and / or magnets, have the smallest possible paths from the source of the magnetic field (electromagnet, permanent magnet) to the rolls.

Указанная цель достигается тем, что в способе прокатки полос, включающем создание усилия прокатки путем размещения валков между полюсами электромагнитов и регулирование толщины и профиля полосы путем изменения плотности магнитного потока вдоль бочки валка, усилие прокатки создают путем размещения нажимных валков между многополюсными электропостоянными плитами, содержащими постоянные магниты и катушки управления, а регулирование толщины и профиля полосы осуществляют путем намагничивания, размагничивания или нейтрализации отдельных секций на поверхности (зеркале) электропостоянных плит вдоль бочки нажимного валка без замыкания магнитного потока на рабочий валок.This goal is achieved by the fact that in the method of rolling strips, including creating a rolling force by placing rolls between the poles of the electromagnets and adjusting the thickness and profile of the strip by changing the magnetic flux density along the roll barrel, the rolling force is created by placing the pressure rolls between multipolar electrically constant plates containing constant magnets and control coils, and the regulation of the thickness and profile of the strip is carried out by magnetizing, demagnetizing or neutralizing x sections on the surface (mirror) of electrically constant plates along the barrel of the pressure roll without shorting the magnetic flux to the work roll.

Для осуществления способа прокатки полос клеть, включающая станину, нажимные и рабочие валки, подушки и электромагнитную систему для создания усилия прокатки, снабжена по меньшей мере двумя парами многополюсных электропостоянных плит, расположенных эквидистантно поверхности нажимных валков, каждая плита выполнена в виде отдельных секций на поверхности (зеркале) плиты, каждая секция состоит по меньшей мере из одного постоянного магнита и одной катушки управления, каждая электропостоянная плита соединена с рамой клети при помощи шарнира, а для поворота и фиксации плит относительно поверхности нажимных валков предусмотрены гидроцилиндры, расположенные по обе стороны от шарнира и опирающиеся на станину клети.To implement the method of rolling strips, the cage, including the bed, pressure and work rolls, pillows and an electromagnetic system to create a rolling force, is equipped with at least two pairs of multipolar electrically constant plates located equidistant to the surface of the pressure rolls, each plate is made in the form of separate sections on the surface ( mirror) of the plate, each section consists of at least one permanent magnet and one control coil, each electrically constant plate is connected to the frame of the stand using a hinge a, and for turning and fixing the plates relative to the surface of the pressure rolls, hydraulic cylinders are provided located on both sides of the hinge and resting on the stand frame.

Создание усилия прокатки путем размещения нажимных валков между многополюсными электропостоянными плитами, содержащими постоянные магниты и катушки управления, позволяет значительно сократить длину участков прохождения магнитного потока по элементам магнитной системы: магнитопроводам, полюсам, валкам, значительно уменьшить габариты и вес магнитной системы и исключить прохождение магнитного потока через рабочие валки, на которые в этом случае не налипают металлические частицы - продукты износа валков и окалины.The creation of a rolling force by placing pressure rolls between multipolar electrically constant plates containing permanent magnets and control coils can significantly reduce the length of sections of the magnetic flux through the elements of the magnetic system: magnetic cores, poles, rolls, significantly reduce the size and weight of the magnetic system and exclude the passage of magnetic flux through work rolls, which in this case do not adhere metal particles - products of wear of the rolls and scale.

Осуществление регулирования толщины и профиля полосы путем намагничивания, размагничивания или нейтрализации отдельных секций на поверхности (зеркале) электропостоянных плит вдоль бочки нажимного валка позволяет более плавно, равномерно и точно распределить удельное усилие притяжения нажимного валка к зеркалу магнитной плиты, а следовательно, получать более точный профиль прокатываемой полосы.The implementation of the regulation of the thickness and profile of the strip by magnetizing, demagnetizing or neutralizing individual sections on the surface (mirror) of electrically constant plates along the barrel of the pressure roll allows you to more smoothly, evenly and accurately distribute the specific force of attraction of the pressure roll to the mirror of the magnetic plate, and therefore, to obtain a more accurate profile rolled strip.

Снабжение прокатной клети по меньшей мере двумя парами многополюсных электропостоянных плит, расположенных эквидистантно поверхности нажимных валков, позволяет убрать из магнитной системы громоздкие магнитопроводы и катушки возбуждения, значительно снизить вес катушек и магнитов.Providing the rolling stand with at least two pairs of multipolar electrically constant plates located equidistant to the surface of the pressure rolls makes it possible to remove bulky magnetic cores and field coils from the magnetic system, and significantly reduce the weight of coils and magnets.

Выполнение каждой плиты в виде отдельных секций (ячеек) на поверхности (зеркале) позволяет значительно увеличить срок службы плиты, так как секции в случае выхода из строя могут быстро заменяться. Кроме того, на поверхности плиты в этом случае можно создавать магнитные поля любой конфигурации, а следовательно, с любой эпюрой магнитного притяжения нажимного валка к плите.The execution of each plate in the form of separate sections (cells) on the surface (mirror) can significantly increase the life of the plate, as sections in case of failure can be quickly replaced. In addition, in this case, magnetic fields of any configuration can be created on the surface of the plate, and therefore, with any diagram of the magnetic attraction of the pressure roll to the plate.

Наличие в каждой секции по меньшей мере одного постоянного магнита и одной катушки управления позволяет минимизировать размеры секции, повысить эффективность регулирования толщиной и профилем полосы.The presence in each section of at least one permanent magnet and one control coil allows you to minimize the size of the section, to increase the efficiency of regulation of the thickness and profile of the strip.

Соединение электропостоянной плиты с рамой клети при помощи шарнира и гидроцилиндров позволяет корректировать во время прокатки положение зеркала плиты относительно поверхности нажимного валка, перемещая и приближая плиту к валку по мере его износа.The connection of the electrically constant plate with the frame of the stand using a hinge and hydraulic cylinders allows you to adjust the position of the plate mirror relative to the surface of the pressure roll during rolling, moving and moving the plate closer to the roll as it wears.

Сущность предлагаемого способа прокатки полос и конструкция прокатной клети показана на чертежах. На фиг.1 показана схема клети КВАРТО. На фиг.2 - вид А на зеркало плиты с указанием отдельных секций. На фиг.3 показаны эпюра магнитного притяжения q_i верхнего нажимного валка (фиг.3а), схема приложения равнодействующих элементарных магнитных сил, создаваемых отдельными секциями плиты (например, секциями №1, 6, 11, 16 ...), где Q_i - радиальные силы притяжения, создаваемые по длине бочки нажимного валка отдельными секциями, Р_i - вертикальные силы, создающие усилие прокатки, 5 - воздушные зазоры между валками и зеркалом плиты, α_i - угол между силами Q_i и Р_i=Q_icosα_i (фиг.3б и фиг.3в).The essence of the proposed method of rolling strips and the design of the rolling stand is shown in the drawings. In Fig.1 shows a diagram of the stand QUARTO. Figure 2 is a view And on the mirror plate indicating the individual sections. Figure 3 shows the diagram of the magnetic attraction q _{i of the} upper pressure roll (Fig. 3a), a diagram of the application of the resultant elementary magnetic forces generated by individual sections of the plate (for example, sections No. 1, 6, 11, 16 ...), where Q _i are the radial forces of attraction created along the length of the barrel of the pressure roll in separate sections, P _i are the vertical forces creating the rolling force, 5 are the air gaps between the rolls and the plate mirror, α _i is the angle between the forces Q _i and P _i = Q _i cosα _i (figb and figv).

Ввиду протекания различных токов в катушках 1, 6, 11, 16; 2, 7, 12; 3, 4, 9; 5, 10, 15 ... усилие притяжения (усилие прокатки) меняется вдоль бочки валка, соответственно эти усилия, передаваясь на рабочие валки, деформируют полосу по ширине по определенному (заранее заданному системой автоматического регулирования) закону.Due to the flow of various currents in the coils 1, 6, 11, 16; 2, 7, 12; 3, 4, 9; 5, 10, 15 ... the force of attraction (rolling force) varies along the roll barrel, respectively, these forces, transmitted to the work rolls, deform the strip in width according to a certain (predetermined by the automatic control system) law.

В результате получается профиль полосы, показанный на фиг.3г.The result is a strip profile shown in FIG.

Изменяя количество и номера включенных в работу секций, можно получить любые профиль и толщину полосы с любой заданной разнотолщинностью.By changing the number and numbers of sections included in the work, you can get any profile and strip thickness with any given thickness difference.

Клеть содержит станину 1, нажимные 2 и рабочие 3 валки, электропостоянные плиты, соединенные с помощью шарниров 4 со станиной клети. Каждая электропостоянная плита состоит из секций, содержащих постоянный магнит 5 (например, литой или оксидно-бариевый), катушку управления 6, полюсник 7, корпус 8, вставку 9 из немагнитного материала. Все секции крепятся на общее основание - магнитопровод 10.The crate comprises a frame 1, pressure 2 and working 3 rolls, electrically constant plates connected by hinges 4 to the frame of the cage. Each electrically constant plate consists of sections containing a permanent magnet 5 (for example, cast or barium oxide), a control coil 6, a pole 7, a housing 8, an insert 9 of non-magnetic material. All sections are mounted on a common base - magnetic circuit 10.

Для поворотов плит предусмотрены гидроцилиндры 11 и 12, укрепленные на станине 1 клети. Каждая секция подключена через собственную систему коммутации 13 к общему источнику электроэнергии (на чертеже не показаны). Усилия F, развиваемые гидроцилиндрами, должны быть больше горизонтальных составляющих сил Q_i, т.е. F_i≫Q_i·sinα_i.For plate turns, hydraulic cylinders 11 and 12 are provided, mounted on the bed 1 of the stand. Each section is connected through its own switching system 13 to a common source of electricity (not shown). The forces F developed by the hydraulic cylinders must be greater than the horizontal component forces Q _i , i.e. F _i ≫ Q _i sinα _i .

Валки 2 и 3 имеют возможность перемещаться по вертикали по направляющим 14 в подушках 15, 16, d_p - диаметр рабочего валка, Д_н - диаметр нажимного валка, Ф_i - магнитный поток у поверхности нажимного валка.Rolls 2 and 3 have the ability to move vertically along the guides 14 in the pillows 15, 16, d _p - diameter of the work roll, D _n - diameter of the pressure roll, Ф _i - magnetic flux at the surface of the pressure roll.

Прокатка полос осуществляется следующим образом. В определенные секции, или во все, подаются намагничивающие импульсы, которые намагничивают постоянные (например, литые) магниты до насыщения. Включается привод прокатного стана и осуществляется прокатка полосы. При изменении толщины прокатываемой полосы по сигналам датчиков автоматическая система регулирования толщиной полосы увеличивает или уменьшает в отдельных секциях магнитных плит ток в катушках управления, т.е. магнитные потоки Ф_i в зоне отдельных секций, возвращая толщину полосы в поле допуска. Эти изменения тока по величине составляют 5-10% от номинального тока в катушках, поэтому время возрастания или убывания усилия прокатки невелико и, как показывает теория [3] и расчеты, исчисляется сотыми долями секунды.Strip rolling is as follows. In certain sections, or in all, magnetizing pulses are fed, which magnetize permanent (for example, cast) magnets to saturation. The drive of the rolling mill is turned on and the strip is rolled. When changing the thickness of the rolled strip according to the sensor signals, the automatic control system for the thickness of the strip increases or decreases the current in the control coils in individual sections of the magnetic plates, i.e. magnetic flux Ф _i in the zone of individual sections, returning the thickness of the strip in the tolerance field. These current changes in magnitude amount to 5-10% of the nominal current in the coils, therefore, the time of increase or decrease of the rolling force is small and, as the theory [3] and calculations show, is calculated in hundredths of a second.

Внедрение предлагаемого изобретения позволит значительно сократить затраты на эксплуатацию прокатных станов, повысит качество проката.The implementation of the invention will significantly reduce the cost of operating rolling mills, improve the quality of hire.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ №2139153, Бюл. №28, 10.10.99 г.1. RF patent No. 2139153, bull. No. 28, 10/10/99

2. Патент РФ №2146971, Бюл. №9, 27.03.2000 г.2. RF patent No. 2146971, bull. No. 9, 03/27/2000

3. О.Я.Константинов «Магнитная технологическая оснастка». Ленинград. «Машиностроение». ЛО, 1974 г.3. O.Ya. Konstantinov “Magnetic technological equipment”. Leningrad. "Engineering". LO, 1974

Claims

1. The method of longitudinal rolling of strips, including creating a rolling force by placing rolls between the poles of the electromagnets and adjusting the thickness and profile of the strip by changing the magnetic flux density along the roll barrel, characterized in that the rolling force is created by placing the pressure rolls between multipolar electrically constant plates containing constant magnets and control coils, and the regulation of the thickness and profile of the strip is carried out by magnetizing, demagnetizing or neutralizing individual se cts on the surface of electrically constant plates along the barrel of the pressure roll without shorting the magnetic flux to the work roll.

2. A cage for longitudinal rolling of strips, including a bed, pressure and work rolls, cushions and an electromagnetic system for generating a rolling force, characterized in that it is equipped with at least two pairs of multipolar electrically constant plates located equidistant to the surface of the pressure rolls, each plate is made in the form of separate sections on its surface, each section contains at least one permanent magnet and one control coil, each electrically constant plate is connected to the frame of the stand using a hinge, etc. Thus for rotation and locking plates relative to the surface of the pinch rolls are provided hydraulic cylinders disposed on both sides of the pivot and resting on a frame stand.