SU732046A1 - Способ намотки полосы выход щей из прокатного стана на барабан моталки - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области обработки металлов давлением и, в частности, может быть использован пр производстве тончайшей ленты. Известен способ намотки полосы, заключающийс  в намотке полосы с пер менным нат жением, причем в начале намотки нат жение пониженное, а затем его повышают 1. Недостатком данного способа  вл етс  то, что повышение нат жени  приводит к созданию межвиткового давлени  и свариванию витков полосы между собой, а также к дефектам поло в виде ее складок. Известен также способ намотки полосы на барабан моталки, выход щей из прокатного стана, с нат жением, которое измен ют в процессе намотки 2. В этом способе первые 5 витков наматывают с повьлшенным нат жением , например дл  углеродистых сталей в 2-2,5 раза больше технологичес кого, с последующим снижением нат жени  до технологического на 50-100 оборотах моталки. Недостаток известного способа сос тоит в том, что при повышенных нат жени х намотки первых витков создаетс  более высокое, чем при намотке полосы с посто нным нат жением, давление рулона а барабан моталки, которое может приводить к поломкам его узлов. Кроме того, механиз и закреплени  конца полосы, примен емые в барабанах моталок листовых и жестепрокатных станов, не обеспечива- ют достаточно надежного зажима полосы . Целью изобретени   вл етс  повышение качества наматываемой полосы путем исключени  возможности спекани  ее витков. Указанна  цель достигаетс  тем, что нат жение полосы измен ют по синусоидальной зависимости с амплитудой, наход щейс  в пределах 0,1-0,3 номинальной величины нат жени , и с частотой от §2 до значений, меньших частот собственных колебаний полосы, при выходе из станка и приводной линии барабана моталки, где t - врем  намотки всего рулона в сек. На фиг. 1 изображена схема, по сн юща  механизм намотки с посто нным нат жением, на фиг. 2 - то же, при изменении нат жени  намотки по синусоидальной зависимости. При намотке полосы на барабан с посто нным нат жением каждый намотайный виток получает удлинение, пропорциональное длине витка. Эгпора удлинени  витков выражаетс  трапецией а, б, в, г, где удлинение наружного витка с радиусом г равно в, г, а удлинение внутреннего витка с радиусом г равно а б.

После сн ти  с намоточного барабана происходит радиальное сжатие рулона. Так как относительна  деформаци  вследствие посто нного нат жени  при наматывании дл  всех витков одинакова , абсолютна  величина упругой деформации отдельного витка пропорциональна его радиусу. Наружные витки .рулона, радиус которых больше и которые получили большее удлинение стрем тс  переместитьс  в радиальном направлении на большую величину, чем внутренние. Упруга  деформаци  внутренних витков при разгрузке меньше и они сжимаютс  наружными сло ми. В результате на поверхности прилегани  соседних витков возникает контактное давление. Сжатые внутренние витки уравновешивают давление раст нутых витков.

При этом удлинение наружного витка будет в , г, а сжатие внутреннего витка Acsfc Рэвно 3, б . Если больше некоторой критический ыеличины Лу,р , то происходит потер-  устойчивости витков и образование дефекта птичка .

Напр жение в рулоне будут отсутствовать , если все витки при намотке получат одинаковое абсолютное удлинение . Условие отсутстви  напр жений в рулоне имеет вид: Лв(г) const, где л (г) - абсолютное удлинение витка радиусом г, или в более общей форме 0. Выполнение уло-51-и-1ЛЕ (г) const возможно лишь при изменении нат жени  полосы в течение всего процесса намотки. Причем анализ показывает, что характер изменени  нат жени  намотки должен быть ниспадающим и соответствовать функции

}-Щ.

где бд (г) - величина удельного натшкени  при намотке витка радиусом отсГ величина удельного нат жени при намотке первого (внутреннего) витка

В производственных услови х на станах холодной прокатки, однако/ нельз  вести намотку рулонов, измен .   нат жение по вышеприведенной зависимости. Причина состоит в том, что функци  бр (г предстлавл ет собой гиперболу, а значит при изменекни г величина б (г) измен етс  в йжроких пределах. Например, при намогке полосы на барабан диаметром 500 мм, т.е. г 250 мм, получа ем что должно быть ,7l б б„/г 450-0-, 850

0,3 .

Как видно, при толщине намотки все ,Го 600 мм (наружном диаметре рулона 1700 мм) нат жение должно быть уменьшено в три раза по отношению к начальному. На стане холодной прокатки 1700 Карагандинского металлургического комбината, где рулоны могут иметь наружный диаметр 2700 мм, потребовалось бы еще большее уменьшение намотки наружных витков по сравнению с внутренними,

Поскольку на станах холодной прокатки можно допустить отклонение нат жени  намотки лишь на небольшую величину от номинального значени , дл  уменьшени  напр жений в рулонах целесообразно их намотку производить при периодическом изменении нат жени .

При намотке полосы с изменением нат жени  на синусоидальной - зависимости (фиг. 2) каждый виток получает удлинение гфопорциональное его длине и величине нат жени  в момент намотки витка, т.е. в отличие от первого случа , каждый виток получает различную величину не только абсолютного, но и относительного удлинени . Удлинние витков, намотанных во врем  превышени  нат жени  над номинальным, будет большим, чем в первом случае, а витков, намотанных во врем , когда нат жение намотки было меньше номинального , будет меньшим. 11осле сн ти  рулона с барабана моташки витка, намотанные с меньшим нат жением , получат меньшее радиальное перемещение и по всей толщине рулона бу .дут воспринимать часть нагрузки от действи  получивших большее удлинение витков, В результате разгрузка рулона будет происходить не уолько за счет сжати  внутренних , а и за счет сжати  витков, расположенных в середине толщины намотки. В итоге сжатие внутренних витков уменьшитс .

Согласно схеме на фиг. 2 в середине толщины намотки витки с радиусами от Гр до Гп получают практически одинаковое удлинение величиной жбзд. При.отсутствии витков радиусом больше Гд и меньше г напр жени  в слое рулона толщиной Г( - rg не было бы совсем. Однако слой витков радиусами от г до г где г - наружный радиус рулона, .оказывает давление на слой ХЬ е и создает в нем определенный уровень напр жений. Тем не менее, давление на слой внутренних витков Гд - Гццбудет небольшим , поскольку слой витков Г - Гр

воспринимает основную долю нагрузки от сло  Го - Гц и не передает ее на нижележащие витки. В результате ежатие внутренних витков рулонаЛ дет меньше критической величины Л Синусоидальный закон изменени  нат жени  в процессе намотки рулона может быть записан .в следующей форме га .в.п(,.Ч,) (4) Н S9H где б - удельное нат жение полосы при намотке рулона; Он удельноеНоминальное нат  жение; А - амплитуда; U) часюта; Зо начальна  фаза.ч Выражение (1) описывает синусоид ный закон изменени  нат жени  в фун ции длины наматываемой полосы. При синусоидальном изменении нат жени  функции от количества намотанных витков эта зависимость имеет такой вид: Ьо-бо„& А.з.п(.хш::.ч„)(2) При регулировании изменени  нат жени  намотки может быть использован люба  из приведенных зависимостей. При выборе рациональных величин параметров, вход щих в зависимости (1-2), следует исходить из следующих соображений. Нат жение намотки стальных полос прокатанных на листовых и жестепрокатных станах, рекомендуетс  выбират равным„ бон {0,33-0,14h+0,02h )6-г, 3) где h - толщина наматываелюй полосы; 0 - условный предел текучести металла полосы. С другой стороны опыт эксплуатаци стана 1200 Магнитогорского металлургического комбината показал, что нат жение полосы, выход щей из каждой последующей клети, должно выбиратьс  исход  из принципа уменьшени  величи ны отношени  5ti , где бц - уде бв ное нат жение полосы; D - временное сопротивление стали. На выходе из ст на между п той клетью и моталкой это отношение должно составл ть 0,15. Дл  углеродистой стали, деформирован ной .на 70-80%, величиныбт иб отличаютс  незначительно. Поэтому дл  тонких полос, например, жести, и рулонов которой опасность потери усто чивости внутренних витков и образовани  дефекта птичка особенно велика, нат жение намотки должно вы биратьс  в пределах от 0,156 ДО О,30 6ц(расчет по формуле 3).Средне значение О, 225 6 в . Принимаем это значение за номинальную величину нат жени  при изменении 3го по сикусоидальному закону. Тогда получаем, что нат жение намотки будет находитьс  в пределах (0,150 ,30)0в , если его отклонени  от номинальной величины не будут превышать + О, 3 б(уц. --Теоретические и экспериментальные исследовани  показали , что эффект от изменени  нат жени  намотки по синусоидальной зависимости про вл етс  уже при амплитуде , равной 0,1 бон- Таким образомр наиболее благопри тные значени  амплитуды лежат в пределах (0,1О , 3)бон. При изменении нат жени  намотки по синусоидальной зависимости (1-11) начальна  фаза 0 может принимать любые значени  в интервале от О до 2 :7г. Расчеты показывают, что величины межвитковых давлений и сжимающих тангенциальных напр жений во внутренних витках рулона получаютс  меньшими , если 3 равно 0. в этом случае внутренние витки рулона наматываютс  с нат жением, превышающим номинальную величину. Удлинение их больше, чем при намотке с нат жением, равным или меньшим б(зц, а следовательно, после сн ти  рулона с барабана моталки сжатие внутренних витков получаетс  меньшим. При выботе частоты изменени  нат жени  tu. следует иметь в виду, что величинами не должна совпадать или быть кратной частоте собственных колебаний приводной линии барабана и двигател  моталки. В противном случае в электромеханической системе привода моталки возможно возникновение резонансных  влений. 13 этих условий определ етс  верхнее значение частоты синусоидального изменени  нат жени  намотки. Нижнее значение этой частоты равно -2 , где t - врем  намотки всего рулона. В этом случае период синусоидального изменени  нат жени  равен времени намотки рулона. При частоте ц) т одна половина полосы сматываетс  при нат жении, большем ноишнального , друга  половина полосы при нат жении, меньшем номинального (фиг. 2), Обща  же потенциальна  энерги , запасенна  полосой, будет такой же, как и при намотке полосы с посто нным нат жением, равным номинальному . Выбор основных параметров намотки: величины номинального (технологического ) нат жени , амплитуды, частоты и начальнойфазы в синусоидальной зависимости изменени  нат жени  производитс  расчетным путем. Дл  этого необходимо задатьс  режимом нат жени  бо,-AUj-tJ и определить напр жени  в витках рулона после сн ти  его с барабана моталки. - Величина напр жений во .внутрз-; витках рулона  вл етс  исходнс:

проверки их на устойчивость Увеличение амплитуды и частоты синусоидального изменени  нат жени  в указанных выше пределах производ т до тех пор, пока результаты расчета покажут , что потери устойчивости не происход т.

При мер. Процесс намотки рулона моделируют эда ЭВМ Минск 32 . Напр женно-деформированное состо ние рулонов определ ю по специально разработанному алгоритму. Расчеты выполн ют дл  следующего примера. На барабан диаметром 300 мм наматываетс  280 витков полосы толщиной 0,15 мм. Во врем  намотки полосы нат жение измен етс  по синусоидальной зависимости с амплитудой, равной 0,2 номинальной величины нат жени , частотой 4Ш1 при угленачальной фазы , равном нулю (t - врем  намотки всего рулона в сек).

В результате изменени  нат жени  в процессе намотки по синусоидальному закону давление рулона на барабан моталки получаетс  примерно на 10% меньшим, чем при намотке рулона с посто нной величиной нат жени , равной номинальной величине нат жени . После сн ти  с барабана моталки рулона , смотанного при изменении нат жени  по синусоидальному закону, давление между некоторыми витками в середине толоданы намотки практически вообще отсутствует. Максимальна  же величина межвитковог.о давлени на 15-20% меньше, чем в случае намотки рулона е посто нным нат жением или с изменением нат жени  намотки

по прототипу. Снижение межвиткового давлени  уменьшит сваривание витков Ёг рулоне при отжиге и по вление из-з этого дефектов типа излом.

Экономические расчеты показывают , что внедрение изобретени  только в цехе холодной прокатки Карагандинского металлургического комбината даст эффект не менее 50 тыс. рублей в год.

Claims (2)

1.Бедн ковский М.А. и др. Сталь, 12, 1973, с. 1105-1107.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 332883, кл. В 21 С 47/00, 972 (прототип ) .

г Г S