Спосіб безперервного прокатування довгомірних виробів

1. Спосіб безперервного прокатування виробу, послідовно в першій та другій кліті прокатного стана, причому виріб виходить з першої кліті прокатного стана зі швидкістю V1, більшою за швидкість V3 входження в другу кліть прокатного стана, в якому: спрямовують виріб, який виходить з першої кліті прокатного стана, вздовж осі до накопичувача, розташованого між згаданими клітями прокатного стана, при цьому згаданий накопичувач містить криволінійний намотувальний пристрій, вхідний кінець якого орієнтований вздовж згаданої осі для приймання виробу, а вихідний кінець розташований радіально на відстані від згаданої осі для подачі згаданого виробу в напрямку подачі, орієнтованому упоперек до згаданої осі; протягом першого часового проміжку утримують намотувальний пристрій нерухомим, причому його вихідний кінець розташований співвісно з напрямною, яка веде до другої кліті прокатного стана, для подачі виробу по напрямній для прокатування у згаданій другій кліті прокатного стана з вхідною швидкістю V3, тоді як надлишковий виріб, який є наслідком різниці швидкостей V1-V3, продовжує подаватися зі згаданої першої кліті прокатного стана; тимчасово зберігають надлишковий виріб у виткоутворювачі, розташованому між згаданим накопичувачем та однією зі згаданих клітей прокатного стана; 2 (19) 1 3 94414 4 першою кліттю прокатного стана, при цьому використовують згадані перші тягнучі ролики зі швидкістю V3 і згадані другі тягнучі ролики зі швидкістю V3 протягом згаданого першого часового проміжку та прискорюють згадані перші тягнучі ролики протя гом другого часового проміжку для прискорення згаданого виробу зі зміною швидкості з V3 на V1 з тим же темпом прискорення, що й у випадку згаданої криволінійної напрямної. Посилання на споріднені заявки Представлена заявка заявляє пріоритет заявкою US 11/375,448, поданою 14 березня 2006 року. Галузь застосування винаходу 1. Галузь Винаходу Цей винахід відноситься головним чином до прокатних станів, які виробляють гарячекатані довгі вироби, такі, як прутки, катанка, і подібне, і, зокрема, стосується способу безперервного прокатування виробу між першою і другою кліттю прокатного стану, причому виріб виходить з першої кліті прокатного стану зі швидкістю, більшою за швидкість входження в другу кліть прокатного стану. 2. Опис Попереднього Рівня Техніки В звичайному прокатному стані заготовки нагріваються в печі до високої температури прокатування. Нагріті заготовки в процесі безперервного прокатування послідовно проходять секції чорнової, проміжної та остаточної обробки, при цьому кожна секція прокатного стану складається з певної кількості клітей. Для великих виробів весь прокатний стан зазвичай працює в режимі максимального або близького до максимального завантаження печі. Проте, при виробництві менших виробів пропускну здатність секції остаточної обробки часто зменшують так, що вона виявляється нижчою, ніж у печі та секцій чорнової та проміжної обробки. За таких обставин, секції чорнової та проміжної обробки можуть бути уповільнені відповідно до пропускної здатності секції остаточної обробки, проте існують значення, за якими такі обмеження стають непрактичними. Це відбувається тому, що допустима процедура прокатування передбачає подачу нагрітих заготовок до першої кліті секції чорнової обробки з мінімальною швидкістю подачі, нижче якої може відбуватися процес розтріскування прокату від нагрівання. В інших випадках, наприклад, при прокатуванні швидкоріжучих інструментальних сталей або сплавів на основі нікелю, потрібна вища швидкість подачі для того, щоб уникнути переохолодження заготовки, тоді як нижчі швидкості остаточної обробки потрібні для запобігання генерування надлишкової теплоти, що може викликати плавлення внутрішньої частини та розтріскування поверхневі виробу. Цих проблем можна уникнути шляхом безперервного прокатування продукту в послідовно розташованій першій та другій кліті прокатного стану, наприклад, в останній кліті секції проміжної обробки та першій кліті секції остаточної обробки, причому швидкість виходу виробу з першої кліті більша за швидкість подачі в другу кліть, а надлишковий виріб внаслідок такої зміни швидкос ті тимчасово зберігається між двома прокатними клітями. Одна з попередніх спроб досягання такої мети розкрита в патенті США № 3486359 (Хейн), де виткоутворювач тимчасово накопичує гарячекатані вироби, що надходять з секції проміжної обробки, на подавальній котушці. Накопичений виріб потім розмотується з подавальної котушки з меншою швидкістю для подальшого прокатування в секції остаточної обробки. Проте, підхід Хейна містить ряд недоліків. Наприклад, рух виробу не уповільнюється до намотування на подавальну котушку. Це, а також відсутність контролю за розподілом намотування на поверхню котушки, може викликати налягання витків один на інший, що, у свою чергу, може викликати збій в процесі розмотування. В опублікованій заявці США US20040250590A1 (Шор), описана інша система для зниження швидкості і тимчасового накопичення гарячекатаного виробу, що рухається вздовж вісі приймання з першою швидкістю V1. Система Шора включає намотувальний пристрій, що постійно обертається та має вхідний кінець, розташований на вісі приймання, для приймання виробу. Намотувальний пристрій має криву проміжну секцію, що веде до вихідного кінця, який розташований радіально по відношенню до вісі приймання і орієнтований для подачі виробу в напрямку виходу виробів, поперечному до вісі приймання. Кривизна намотувального пристрою та орієнтація його вихідного кінця є такими, що з вихідного виробу формують спіраль. Спіраль приймають і тимчасово зберігають на циліндричному барабані, розташованому на вісі приймання. Барабан безперервно обертається навколо вісі приймання в напрямку, протилежному до напрямку обертання намотувального пристрою зі швидкістю, обраною для розмотування утримуваної спіралі зі швидкістю V3. Розмотування виробу здійснюється в напрямі від барабана за допомогою уловлювача, який може бути зміщений в напрямку, паралельному до вісі приймання. Протягом часу "Т", необхідного для намотування усієї заготовки, виріб довжиною "L", яка дорівнює TxV2, тимчасово зберігається на барабані. В системі Шора подача виробу уповільнюється і він завивається в упорядковану спіраль до поміщення на барабан. Уповільнення подачі виробу зменшує необхідну місткість барабана, а впорядкована спіраль забезпечує рівне та безпроблемне розмотування виробу з барабану. Суттєвою вимогою системи Шора є точне передбачення часу надходження переднього кінця виробу до вихідного кінця намотувального пристрою, який безперервно обертається, та точна синхронізація намотувального пристрою, який 5 обертається, з нерухомим уловлювачем для забезпечення рівної подачі переднього кінця виробу з намотувального пристрою до уловлювача. Задачею представленого винаходу є надання альтернативного способу експлуатації системи Шора, у якому намотувальний пристрій є нерухомим під час подачі передніх кінців виробу до уловлювача. Короткий опис винаходу Згідно з представленим винаходом, виріб прокатується в послідовно розташованих першій та другій кліті прокатного стану, де виріб подається з першої кліті прокатного стану зі швидкістю V1, вищою за швидкість V3 подачі в другу кліть прокатного стану. Виріб, який надходить з першої кліті прокатного стану, спрямовується вздовж вісі подачі до накопичувача, розташованого між клітями прокатного стану. Накопичувач має кривий намотувальний пристрій з вхідним кінцем, орієнтованим вздовж вісі подачі, для приймання виробу, і вихідним кінцем, розташованим на відстані радіально відносно вісі подачі, для подачі виробу в поперечному напрямі. Протягом першого часового проміжку намотувальний пристрій утримується нерухомим, його вихідний кінець розташований співвісно з уловлювачем, що направляє виріб в другу кліть прокатного стану з вхідною швидкістю V3, тоді як надлишковий виріб, що отримується внаслідок різниці швидкостей V1-V3, продовжує подаватися з першої кліті прокатного стану. Надлишковий виріб тимчасово зберігається у виткоутворювачі, розташованому між накопичувачем і однією з клітей прокатного стану. Протягом другого часового проміжку, обертальний рух намотувального пристрою навколо вісі подачі прискорюється для досягання робочої швидкості, завдяки якій його вихідний кінець має швидкість V2, що дорівнює V1-V3, таким чином уповільнюючи подачу виробу з його вихідного кінця до швидкості V3. Протягом третього часового проміжку, намотувальний пристрій продовжує обертатися з його робочою швидкістю, причому кривизна намотувального пристрою і орієнтація його вихідного кінця є такими, що з виробу, який подається з нього на додаток до виробу, який прокатується в другій кліті прокатного стану, формують спіраль. Спіраль намотується та зберігається на циліндричному барабані, що обертається навколо вісі подачі в напрямку, протилежному до напрямку обертання намотувального пристрою, для, таки чином, розмотування спіралі через уловлювач з подачею до другої кліті прокатного стану зі швидкістю V3. Переважно, швидкість надходження та подачі виробу з накопичувача контролюються відповідно першим та другим протягувальними роликами. У відповідності з одним із аспектів винаходу, виткоутворювач розташований між другим протягувальним роликом і другою кліттю прокатного стану. Перший та другий протягувальний ролик використовуються для утримування швидкості виробу, рівною V1, протягом першого часового проміжку. Протягом другого часового проміжку, другий протягувальний ролик використовується для уповільнення подачі виробу із зміною швидкості з V1 на V3 94414 6 з темпом прискорення, оберненим до темпу прискорення кривої напрямної для досягання швидкості V2. У відповідності з іншим аспектом винаходу, виткоутворювач розташований між першим протягувальним роликом та першою кліттю прокатного стану. Протягом першого часового проміжку, перший протягувальний ролик працює зі швидкістю V3 і другий протягувальний ролик працює зі швидкістю V3. Протягом другого часового проміжку, перший протягувальний ролик використовується для прискорення подачі виробу із зміною швидкості V3 на швидкість V1 з темпом, який відповідає темпу прискорення кривої напрямної для досягання швидкості V2. Ці та інші ознаки та супутні переваги представленого винаходу будуть тепер описуватися з посиланням на супровідні креслення. Короткий опис креслень Фіг.1 зображає схематичний вид розташування клітей прокатного стану у відповідності з одним із аспектів представленого винаходу; Фіг.2 зображає вид в перспективі накопичувана, зображеного на фіг. 1; Фіг.3 зображає вид зверху накопичувача; Фіг.4 зображає збільшений вид зверху частини накопичувача; Фіг.5 зображає вид в перерізі частини накопичувача, проведеного вздовж лінії 5-5 на фіг.4: Фіг.6 зображає схему підключення; Фіг.7 зображає схему відносного руху компонентів накопичувача; Фіг.8 зображає вид, подібний до виду фіг.1, який показує інший аспект представленого винаходу. Детальний опис переважних варіантів виконання Звертаючи спочатку увагу на фіг.1, бачимо, що накопичувач 10 встановлений для прийому гарячекатаної пруткової заготовки вздовж вісі подачі "А" з першої кліті RS1 прокатного стану і для подачі виробу до другої кліті RS2 прокатного стану вздовж напрямку "В", орієнтованого упоперек до вісі А. Додатково звертаючи увагу на фіг.2-5, бачимо, що накопичувач 10 містить ведучий вал 14, що кріпиться в підшипниках для обертання навколо вісі А. Один кінець ведучого валу з'єднаний з вихідним валом коробки передач 16, яку приводить в дію двигун 18. Як можна найкраще побачити на фіг.4, протилежний кінець ведучого валу 14 виконаний і встановлений таким чином, щоб підтримувати кривий намотувальний пристрій LA, який має намотувальну трубу 22 та спіральний жолоб 24. Намотувальна труба 22а має вхідний кінець, який орієнтований вздовж вісі А, для приймання гарячекатаного виробу та криву проміжну секцію, яка веде до вихідного кінця 22b, сполученого з вхідним кінцем 24а спірального жолобу. Вихідний кінець 24 жолобу розташований радіально на відстані відносно вісі А і орієнтований для подачі виробу у напрямі вихідного кінця вздовж вісі В. Хоча це й не показано на кресленнях, фахівцям у цій галузі зрозуміло, що замість намотувальної труби 22 і/або спірального жолобу 24 для 7 задання шляху в кривому намотувальному пристрої може бути використаний набір роликів. Як це найкраще видно на фіг.3 та 4, циліндричний барабан DR встановлений на ведучому валі 14 з можливістю вільного обертання. Один кінець барабана частково перекривається виходом кривого намотувального пристрою LA. Ведуче зубчасте колесо 28 на протилежному кінці барабана DR механічно з'єднане за допомогою ланцюгової передачі 30 з ведучим зубчастим колесом на вихідному валі другого двигуна 32. Спіральний жолоб 24 обертається разом з намотувальною трубою 22 та взаємодіє з поверхнею барабана 26 для забезпечення подовження шляху, який задається намотувальною трубою. Таке подовження достатнє для забезпечення формування з вихідного виробу спіральних кілець. Уловлювач "СА" встановлений для приймання виробу, що надходить з вихідного кінця 24b жолоба 24 та для спрямовування виробу в напрямку В. Перший протягувальний ролик PR1, який обертається за допомогою двигуна 38, контролює швидкість подачі виробу до накопичувача 10, а другий протягувальний ролик PR2, який обертається за допомогою двигуна 42, контролює швидкість виходу виробу з накопичувана. Уловлювач СА та другий протягувальний ролик PR2 розташовані на супорті 44, здатному рухатися вздовж рейок 46 паралельно до вісі А. Супорт 44 за допомогою різі з'єднаний з ходовим гвинтом 48, що приводиться в дію двигуном 50. Уловлювач СА та з'єднаний з ним другий протягувальний ролик PR2 встановлені для спрямування виробу, що надходить з вихідного кінця 24b жолоба 24, до поворотного напрямного вивідного жолобу 52. Жолоб встановлений з можливістю повертання для узгодження з рухом супорта 44 вздовж рейок 46. Двигун 50 використовується для утримування уловлювача СА співвісно з виробом, який розмотується зі спіралі, яка тимчасово зберігається на барабані DR. Таким чином, на початковому етапі циклу розмотування, двигун 50 буде переміщати супорт 44 в сторону від жолобу 24, а на заключному етапі циклу розмотування, двигун 50 буде переміщати супорт назад до жолобу. На кресленні, зображеному на фіг.1, поворотний вивідний жолоб 52 веде до виткоутворювача 54, розташованого між другим протягувальним роликом PR2 та другою кліттю прокатного стану RS2. Менший виткоутворювач 56 може також встановлюватися вздовж вісі А між верхнім протягувальним роликом PR1 та верхньою кліттю RS1 прокатного стану. Детектор 58 гарячого металу виявляє вихід переднього кінця виробу з першої кліті RS1 прокатного стану, а датчик 60 швидкості визначає швидкість подачі виробу. Кодувальники 62, 64 надають сигнали про положення при повертанні вихідного кінця 24b спірального жолобу 24 і положення супорту 44, на якому знаходиться уловлювач СА та другі протягувальні ролики PR2. Другий датчик 66 швидкості вимірює швидкість подачі виробу, який подається до другої кліті RS2 прокатного стану, а детектор 68 гарячого металу визначає вихід переднього кінця продукту з кліті RS2 прокатного 94414 8 стану. Як показано на фіг.6, контролер 70 отримує сигнали з датчиків 60, 66 швидкості, детекторів 58, 68 гарячого металу та кодувальників 62, 64 і працює для контролю швидкості двигунів 18, 32, 38, 42 та 50. В ілюстративній послідовності прокатування, яка зображена на фіг.1, гарячекатаний пруток надходить з першої кліті RS1 прокатного стану зі швидкістю V1. Друга кліть RS2 прокатного стану працює з меншою вхідною швидкістю V3. Протягом першого часового інтервалу, кривий намотувальний пристрій LA є нерухомим з вихідним кінцем 24b жолобу 24, співвісним з уловлювачем СА, також нерухомим, як це показано на фіг.4. Кодувальник 62 посилає контролеру 70 контрольний сигнал про кутове положення вихідного кінця 24b жолобу. Аналогічно, кодувальник 64 надає контрольний сигнал про положення супорту 44 та уловлювача СА вздовж рейок 46. Контролер використовує ці контрольні сигнали для керування двигунами 18 та 50 для досягання вищевказаної нерухомої співвісності. Протягувальні ролики PR1 та PR2 працюють кожен зі швидкістю V1, а надлишковий виріб, який є наслідком різниці швидкостей V2, що дорівнює V1-V3, тимчасово зберігається у виткоутворювачі 54. Барабан DR безперервно обертається з коловою швидкістю V3 проти годинникової стрілки, як показано на фіг.7. Після того, як передній кінець виробу вийшов з другої кліті RS2 прокатного стану і протягом другого часового проміжку, одночасно відбуваються наступні події: (a) обертальний рух намотувального пристрою LA прискорюється з досяганням швидкості V2, наслідком чого є уповільнення подачі виробу, що надходить з вихідного кінця 24а жолобу 24, з досяганням меншої швидкості V3, що дорівнює швидкості входження в другу кліть RS2 прокатного стану; (b) протягувальний ролик PR2 уповільнюється із зміною швидкості V1 на швидкість V3 з темпом прискорення, оберненим до темпу прискорення намотувального пристрою LA, a надлишковий виріб, що є наслідком різниці швидкостей V1 та V3, зберігається у вигляді спіралі на барабані DR; та (c) двигун 50 вмикається для пересування супорту 44, на якому розташований протягувальний ролик PR2 та уловлювач СА, вдовж рейок 46, таким чином узгоджуючи уловлювач з процесом розмотування спіралі. Протягом третього часового проміжку, після завершення прискорювання намотувального пристрою та уповільнення протягувального ролика PR2, і протягом часу, необхідного для обробки усієї довжини прутка, система залишається в рівновазі, при цьому різні її компоненти працюють наступним чином: PR1 зі швидкістю V1 PR2 зі швидкістю V3 LA зі швидкістю V2 DR зі швидкістю V3 СА (рухається) На кресленні, зображеному на фіг. 8, положення виткоутворювачів 54 та 56 є протилежними, та потребують трохи іншого способу використання. 9 94414 Конкретніше, протягом першого часового проміжку, кривий намотувальний пристрій LA знову є нерухомим, а вихідний кінець 24b жолобу 24 розташований співвісно з нерухомим уловлювачем СА. Протягувальний ролик PR1 працює зі швидкістю V3 і протягувальний ролик PR2 працює зі швидкістю V3. Надлишковий виріб, який є наслідком різниці швидкостей V1-V3, знову тимчасово зберігається у виткоутворювачі 54. Протягом другого часового проміжку, протягувальний ролик PR1 прискорюється із зміною швид 10 кості з V3 на V1, обертальний рух намотувального пристрою прискорюється з аналогічним темпом з досяганням швидкості V2, а двигун 50 знову вмикається для збереження узгодженості роботи уловлювача СА та протягувального ролика PR2 з процесом розмотування виробу з барабана DR. Робота системи протягом третього часового проміжку є такою ж, як та, що описана вище для креслень фіг.1. Обидва робочі режими коротко проілюстровані в наступній таблиці: Таблиця ФІГ. 1 ФІГ. 2 ПЕРШИЙ PR1=V1 PR2=V1 LA=0 DR=V3 CA (нерухомий) PR1=V3 PR2=V3 LA=0 DR=V3 CA (нерухомий) ЧАСОВІ ІНТЕРВАЛИ ДРУГИЙ PR1=V1 PR2=V1-V3 LA=0-V2 DR=V3 CA (рухомий) PR1=V3 -V1 PR2=V3 LA=0-V2 DR=V3 CA (рухомий) У світлі вищезазначеного, буде видно, що при використанні виткоутворювача 54 перед або за накопичувачем 10 для тимчасового зберігання надлишкового виробу, що є наслідком різниці швидкостей V1 та V3, намотувальний пристрій LA ТРЕТІЙ PR1=V1 PR2=V3 LA=V2 DR=V3 CA (рухомий) PR1=V1 PR2=V3 LA=V2 DR=V3 CA (рухомий) може залишатися нерухомим, а вихідний кінець 24а жолоба 24 встановлений співвісно з нерухомим уловлювачем СА доки не пройде і не буде прийнятим другою кліттю RS2 прокатного стану передній кінець виробу. 11 94414 12 13 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 94414 Підписне 14 Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601