RU2195379C2

RU2195379C2 - Line for making coiled bimetal

Info

Publication number: RU2195379C2
Application number: RU2001105508/02A
Authority: RU
Inventors: Ю.В. Плужников; А.В. Колмаков; М.Н. Тюлин; В.В. Ярцев; А.П. Пудовкин
Original assignee: Плужников Юрий Владимирович
Priority date: 2001-02-26
Filing date: 2001-02-26
Publication date: 2002-12-27

Abstract

FIELD: manufacture by cold rolling of bimetallic material designed for making parts operating in friction and high-wear conditions, for example bimetallic inserts of sliding bearing assemblies of crankshafts of internal combustion engines. SUBSTANCE: line includes uncoilers for uncoiling steel and antifriction strips respectively; straightening machine; hydraulic shears; butt welding machine; two feeding roller-type apparatuses; steel strip accumulator; degreasing apparatus; device for controlling loop; two tensions apparatuses; two machines for preparing surfaces of steel and antifriction strips provided with moistened dust trap; cladding one-stand two-roll mill with hydraulic drive and with two electric drives of screwdown mechanisms; device for controlling thickness of bimetallic strip; control panel; press for cutting bimetallic strip; coiler for coiling bimetallic strip. Line also includes three contact-free thickness gages; registering unit; two subtraction units; unit for setting thickness value; two power amplifiers; electric drive units of mill. Thickness is measured by means of contact-free thickness gages along edges and mean portion of strip. Outlet of each gage is connected with inlet of registering unit. Outlets of two terminal thickness gages are connected with first inputs of subtraction units. Unit for setting strip thickness feeds to second inlet of subtraction unit voltage of apparatus for simulating value of preliminarily set strip thickness. Outlets of subtraction units through power amplifiers are connected respectively with first and second electric drive units of screwdown mechanisms of mill. Invention provides lowered cross and longitudinal thickness difference of bimetallic strip, enhanced efficiency of mill due to continuous automatic control of bimetal thickness not only along mean portion of strip but also along its edges. Using of high-power electric drive of cladding mill instead of hydraulic drive allows to make coiled bimetal with higher thickness and at higher rolling rate. EFFECT: enhanced efficiency of process, enlarged range of thickness value of bimetallic strip. 2 dwg

Description

Изобретение относится к производству биметалла методом холодной прокатки, предназначенного для изготовления деталей, работающих в условиях трения и изнашивания, в частности биметаллических вкладышей подшипников скольжения коленвалов двигателей внутреннего сгорания. The invention relates to the production of bimetal by the method of cold rolling, intended for the manufacture of parts operating under friction and wear conditions, in particular bimetal inserts of plain bearings of crankshafts of internal combustion engines.

Известна технологическая линия обработки листа (см. авт.св. 761054, В 21 В 41/00, 1980 г.), содержащая расположенные по ходу технологического процесса приеморазматывающее устройство, правильную машину, ножницы, стыкосварочную машину, подающие ролики, моталки, расположенные перед рабочими клетями, она снабжена натяжным устройством и дополнительными ножницами, последовательно установленными между подающими роликами и первой моталкой. Known technological sheet processing line (see ed. St. 761054, 21 V 41/00, 1980), containing located along the process pickup device, straightening machine, scissors, butt welding machine, feed rollers, coilers located in front working stands, it is equipped with a tensioning device and additional scissors, sequentially installed between the feed rollers and the first winder.

Недостатком данной линии является невозможность использования ее для рулонного производства биметалла. The disadvantage of this line is the inability to use it for the roll production of bimetal.

За ближайший аналог принята линия рулонного производства биметалла 04А-3-1, содержащая разматыватели стальной и антифрикционной полосы, правильную машину, гидравлические ножницы, стыкосварочную машину, два подающих роликовых устройства, накопитель полосы стальной, установку обезжиривания, устройство контроля и регулирования петли, два устройства натяжения, две машины подготовки поверхности стальной и антифрикционной полосы с влажным пылесборником, плакированный одноклетевый двухвалковый стан с гидроприводом валков и двумя электроприводами нажимных механизмов, прибор контроля толщины биметаллической полосы, пульт управления, пресс для резки биметаллической полосы, моталку для сматывания биметалла в рулоны. The closest analogue is the 04A-3-1 bimetal coiled production line containing steel and antifriction strip unwinders, a straightening machine, hydraulic shears, a butt welding machine, two feed roller devices, a steel strip drive, a degreasing unit, a loop control and regulation device, two devices tension, two machines for preparing the surface of the steel and anti-friction strip with a wet dust collector, a clad single-strand two-roll mill with a hydraulic drive of rolls and two electric waters push mechanisms thickness monitoring device bimetallic strips, control panel, the press cutting bimetallic strip coiler for coiling rolls in a bimetal.

Недостатком данной линии является контроль и ручное регулирование толщины биметалла только по середине полосы с помощью контактного роликового толщиномера. При прокатывании ролика на поверхности биметалла остается след, что снижает качество поверхности. Мощность гидропривода стана недостаточна для производства биметалла толщиной более 3,5 мм и с более высокой скоростью прокатки. The disadvantage of this line is the control and manual adjustment of the thickness of the bimetal only in the middle of the strip using a contact roller thickness gauge. When rolling a roller, a trace remains on the surface of the bimetal, which reduces the quality of the surface. The hydraulic drive power of the mill is insufficient for the production of bimetal with a thickness of more than 3.5 mm and with a higher rolling speed.

Технический результат изобретения - снижение продольной и поперечной разнотолщинности биметаллической полосы, расширение номенклатуры по толщине биметалла, повышение производительности линии рулонного производства биметалла за счет непрерывного контроля и автоматического регулирования толщины биметалла не только по середине, но и по кромкам полосы. Использование более мощного электропривода плакировочного стана вместо гидропривода дает возможность производить рулонный биметалл большей толщины и с большей скоростью прокатки. The technical result of the invention is the reduction of the longitudinal and transverse thicknesses of the bimetallic strip, the expansion of the nomenclature for the thickness of the bimetal, the increase in the productivity of the bimetal roll production line due to continuous monitoring and automatic control of the thickness of the bimetal not only in the middle, but also along the strip edges. The use of a more powerful electric drive of the cladding mill instead of the hydraulic drive makes it possible to produce rolled bimetal of greater thickness and with a higher rolling speed.

Указанный технический результат достигается тем, что линия рулонного производства биметалла, содержащая разматыватели стальной и антифрикционной полос, правильную машину, гидравлические ножницы, стыкосварочную машину, два подающих роликовых устройства, накопитель полосы стальной, установку обезжиривания, устройство контроля и регулирования петли, два устройства натяжения, две машины подготовки поверхности стальной и антифрикционной полос с влажным пылесборником, плакировочный одноклетевый двухвалковый стан с гидроприводом и двумя электроприводами нажимных механизмов, прибор контроля толщины биметаллической полосы, пульт управления, пресс для резки биметаллической полосы, моталку для сматывания биметалла в рулоны, линия снабжена тремя бесконтактными толщиномерами, регистрирующим узлом, двумя вычитающими узлами, блоком задания толщины, двумя усилителями мощности, электроприводами стана, измерение толщины полосы проводят бесконтактными толщиномерами по кромкам и по середине полосы, выход каждого из них соединен с входом регистрирующего узла, кроме того, выходы двух крайних толщиномеров соединены с первыми входами вычитающих узлов, на второй вход которых подается с блока задания толщины полосы напряжения установки, моделирующей величину наперед заданной толщины полосы, выходы вычитающих узлов через усилители мощности соединены, соответственно, с первыми и вторым электроприводами нажимных механизмов стана. The specified technical result is achieved by the fact that the bimetal roll production line containing steel and antifriction strip unwinders, a straightening machine, hydraulic shears, a butt welding machine, two feed roller devices, a steel strip drive, a degreasing unit, a loop control and regulation device, two tension devices, two machines for surface preparation of steel and anti-friction strips with a wet dust collector, a single-clad cladding twin-roll mill with hydraulic drive and two electric actuators of push mechanisms, a bimetallic strip thickness control device, a control panel, a bimetallic strip cutting press, a coiler for winding bimetal into rolls, the line is equipped with three non-contact thickness gauges, a recording unit, two subtracting units, a thickness setting unit, two power amplifiers, electric drives of the mill, strip thickness is measured by non-contact thickness gauges along the edges and in the middle of the strip, the output of each of them is connected to the input of the recording unit, in addition, the outputs the two extreme thickness gauges are connected to the first inputs of the subtracting nodes, the second input of which is supplied from the unit for setting the thickness of the voltage strip of the installation, simulating the value of the predetermined strip thickness in advance, the outputs of the subtracting nodes through power amplifiers are connected, respectively, with the first and second electric drives of the press mechanisms of the mill.

На фиг. 1 изображена схема линии рулонного производства биметалла, а на фиг.2 - схема контроля и регулирования толщины биметаллической полосы. In FIG. 1 shows a diagram of a line of coiled bimetal production, and FIG. 2 is a diagram of the control and regulation of the thickness of the bimetal strip.

Линия состоит из разматывателей 1, 12 стальной и антифрикционной полос, которые служат для установки и размещения рулонов по мере их подачи на линию, правильной машины 2 для правки полосы, обеспечения подачи нового рулона на ножницы 3 и поддержания его при сварке встык с помощью стыкосварочной машины 4. Подающее роликовое устройство 5 применяется для подачи полос в накопитель 6, остановки движения полосы во время сварки в стыкосварочной машине, подающее роликовое устройство 8 - для регулировки скорости линии, а устройство 9 контроля петли - для контроля скорости рабочих валков плакировочного стана 14 и регулировки натяжения полосы. The line consists of uncoilers 1, 12 of steel and antifriction strips, which serve to install and place rolls as they are fed to the line, a straightening machine 2 for straightening the strip, providing a new roll to the scissors 3 and supporting it when butt welding using a butt welding machine 4. The feed roller device 5 is used to feed the strips to the drive 6, stop the strip during welding in the butt welding machine, the feed roller device 8 to adjust the line speed, and the loop control device 9 warning light working roll mill speed cladding 14 and adjust the strip tension.

Устройство 7 для обезжиривания предназначено для удаления смазки и других загрязнений со стальной полосы, а устройство 10 заднего натяжения и устройство 16 переднего натяжения предназначены для обеспечения, соответственно, заднего и переднего натяжения полосы, выравнивания полосы во время операции соединения антифрикционного слоя со стальной основой, ведущее к выходу биметалла в выпрямленном состоянии. The degreasing device 7 is designed to remove grease and other contaminants from the steel strip, and the rear tension device 10 and the front tension device 16 are designed to provide, respectively, the rear and front tension of the strip, alignment of the strip during the operation of connecting the antifriction layer to the steel base, leading to the output of the bimetal in a straightened state.

Кроме того, линия состоит из машин 11 и 13 для подготовки поверхности, соответственно, стальной и антифрикционной полос с влажным пылесборником, электропривода 19, плакировочного стана 14, пульта управления 16, пресса 17 для резки биметаллической полосы, моталки 18 для сматывания прокатной полосы в рулоны. Для непрерывного контроля и автоматического регулирования толщины биметалла линия содержит бесконтактные толщиномеры 20, 21, 22, регистрирующий узел 23, блок 26 задания толщины, вычитающие узлы 24, 25, усилители 27,28 мощности. In addition, the line consists of machines 11 and 13 for preparing the surface, respectively, of steel and anti-friction strips with a wet dust collector, an electric drive 19, a cladding mill 14, a control panel 16, a press 17 for cutting a bimetallic strip, a winder 18 for winding the rolling strip into rolls . For continuous monitoring and automatic control of the thickness of the bimetal, the line contains non-contact thickness gauges 20, 21, 22, a recording unit 23, a thickness setting unit 26, subtracting units 24, 25, power amplifiers 27.28.

Линия рулонного производства биметалла работает следующим образом. Line roll production of bimetal operates as follows.

Стальная полоса с разматывателя 1 подается на входные тянущие ролики правильной машины 2 и проходит серию из семи правильных роликов. На одной раме с правильной машиной установлены гидравлические ножницы 3 для обрезки хвостовой части обрабатываемого рулона и переднего конца нового рулона. После обрезки концов двух рулонов с помощью стыкосварочной машины 4 автоматически с дистанционными кнопочным управлением с пульта 16 осуществляется операция сварки. Далее стальная полоса подающим роликовым устройством 5 подается в накопитель 6 для обеспечения запаса стальной полосы в целях поддержания рабочего цикла в период, пока конец одного рулона сваривается с началом следующего. Из накопителя 6 стальная полоса через устройство 7 обезжиривания подающим устройством 8 через устройство 10 заднего натяжения поступает в устройство 11 для зачистки верхней поверхности полосы с целью получения однородной и чистой поверхности для последующего соединения антифрикционной полосы, поступающей с разматывателя 12 и, пройдя устройство 13 зачистки, со стальной основой с помощью плакировочного одноклетевого стана 14, снабженного электроприводом 19. Плакировочный стан 14 является одним из основных механизмов линии прокатки биметалла и расположен между задним натяжным устройством 10 и передним натяжным устройством 16. Плакировочный стан тянет стальную полосу от устройства 9 контроля петли через две пары тянущих роликов заднего натяжного устройства. Устройство 9 контроля петли предназначено для контроля скорости валков стана 14 и регулировки натяжения стальной полосы, устройство 10 заднего натяжения и устройство 16 переднего натяжения для обеспечения заднего и переднего натяжения, выравнивания стальной полосы во время операции соединения антифрикционной полосы со стальной основой. После выхода из валков стана биметаллическую полосу сматывают на намоточный барабан моталки 18, по мере заполнения которого с помощью пресса 17 биметаллическая полоса режется по длине. The steel strip from the unwinder 1 is fed to the input pulling rollers of the leveling machine 2 and passes a series of seven straightening rollers. Hydraulic scissors 3 are installed on one frame with the correct machine to trim the tail of the work roll and the front end of the new roll. After trimming the ends of two rolls using a butt welding machine 4, a welding operation is automatically performed with remote push-button control from the remote control 16. Next, the steel strip feed roller device 5 is fed into the drive 6 to ensure the supply of steel strip in order to maintain a working cycle in the period until the end of one roll is welded with the beginning of the next. From the drive 6, the steel strip through the degreasing device 7 by the feeding device 8 through the back tension device 10 enters the device 11 for stripping the upper surface of the strip in order to obtain a uniform and clean surface for subsequent connection of the antifriction strip coming from the uncoiler 12 and passing the stripping device 13, with a steel base using a single-clad cladding mill 14, equipped with an electric drive 19. Cladding mill 14 is one of the main mechanisms of the bimetal rolling line and located between the rear tensioner 10 and the front tensioner 16. A plating mill pulls the steel strip from the loop control device 9 through two pairs of pulling rollers of the rear tensioner. The loop control device 9 is designed to control the speed of the rolls of the mill 14 and adjust the tension of the steel strip, the rear tension device 10 and the front tension device 16 to provide rear and front tension, alignment of the steel strip during the operation of connecting the anti-friction strip to the steel base. After exiting the mill rolls, the bimetallic strip is wound onto the winding drum of the coiler 18, as it is filled with a press 17, the bimetallic strip is cut in length.

Непрерывный контроль и автоматическое регулирование толщины биметаллической полосы (см. фиг.2) осуществляется следующим образом. Continuous monitoring and automatic regulation of the thickness of the bimetallic strip (see figure 2) is as follows.

Информация о толщине полосы с трех бесконтактных толщиномеров 20, 21, 22, расположенных над полосой, поступает на регистрирующий узел 23, где осуществляется запись и показания толщины по середине и по кромкам полосы. Кроме того, информация с двух крайних толщиномеров 20, 22 поступает на вычитающие узлы 24 и 25, на второй вход которых подается с блока 26 задания толщины напряжения уставки, моделирующей величину заданной толщины. Разностные сигналы с выхода вычитающих узлов 24 и 25 через усилители 27, 28 мощности поступают, соответственно, на электроприводы 29 и 30 нажимных механизмов стана 14, которые в зависимости от знака и величины рассогласования перемещают верхний валок стана относительно нижнего валка. Изменение расстояния между валками стана осуществляется до тех пор, пока контролируемая толщина полосы станет равной заданному значению. Information about the thickness of the strip from three non-contact thickness gauges 20, 21, 22 located above the strip is sent to the recording unit 23, where the thickness is recorded and readings are shown in the middle and at the edges of the strip. In addition, information from the two extreme thickness gauges 20, 22 is fed to subtracting nodes 24 and 25, the second input of which is supplied from the unit 26 for setting the thickness of the setpoint voltage, simulating the value of the specified thickness. The differential signals from the output of the subtracting nodes 24 and 25 through the power amplifiers 27, 28 are supplied, respectively, to the electric drives 29 and 30 of the pressing mechanisms of the mill 14, which, depending on the sign and the magnitude of the mismatch, move the upper roll of the mill relative to the lower roll. The distance between the mill rolls is changed until the controlled strip thickness becomes equal to the set value.

На линии-прототипе используется гидропривод мощностью 67 кВт. Параметры биметалла: максимальная толщина стальной основы 4,2 мм, толщина антифрикционного сплава 1,2 мм, суммарное обжатие 41-43%, максимальная толщина биметалла 3,1 мм, разнотолщинность по ширине полосы 0,075 мм, ширина биметалла 105-180 мм. Максимальная скорость прокатки 9 м/мин. Диаметр валков 406 мм и длина бочки 508 мм. On the prototype line, a hydraulic drive with a power of 67 kW is used. Bimetal parameters: the maximum thickness of the steel base is 4.2 mm, the thickness of the antifriction alloy is 1.2 mm, the total compression is 41-43%, the maximum thickness of the bimetal is 3.1 mm, the thickness difference is 0.075 mm across the width of the strip, the width of the bimetal is 105-180 mm. Maximum rolling speed 9 m / min. The diameter of the rolls is 406 mm and the barrel length is 508 mm.

В предлагаемом техническом решении используется электропривод ЭПУ1М-2-4347М мощностью 80 кВт с регулируемой скоростью вращения. Параметры биметалла: максимальная толщина стальной основы 6,3 мм, толщина антифрикционного сплава 1,6 мм, суммарное обжатие 41-43%, максимальная толщина биметалла 5 мм, ширина биметалла 105-210 мм. Максимальная скорость прокатки 20 м/мин. Диаметр валков 406 мм и длина бочки 508 мм. The proposed technical solution uses an electric drive EPU1M-2-4347M with a capacity of 80 kW with an adjustable speed of rotation. Bimetal parameters: the maximum thickness of the steel base is 6.3 mm, the thickness of the antifriction alloy is 1.6 mm, the total compression is 41-43%, the maximum thickness of the bimetal is 5 mm, the width of the bimetal is 105-210 mm. Maximum rolling speed 20 m / min. The diameter of the rolls is 406 mm and the barrel length is 508 mm.

Для непрерывного контроля толщины биметалла используются бесконтактные токовихревые толщиномеры. Контроль и регулирование толщины биметалла по центру и по кромкам полосы позволили уменьшить разнотолщинность биметаллической полосы до 0,05-0,03 мм. For continuous monitoring of the thickness of the bimetal, non-contact eddy current thickness gauges are used. The control and regulation of the thickness of the bimetal in the center and along the edges of the strip allowed to reduce the thickness difference of the bimetal strip to 0.05-0.03 mm.

Технико-экономические преимущества предлагаемого технического решения в сравнении с прототипом обусловлены увеличением производительности рулонного производства биметалла в 2 раза, значительным расширением по толщине и ширине номенклатуры биметалла на основе сплава А0-6-1, А0-12-1, А0-20-1 и существенным снижением разнотолщинности по длине и ширине биметаллической полосы. The technical and economic advantages of the proposed technical solution in comparison with the prototype are due to a 2-fold increase in the productivity of bimetal roll production, a significant expansion in thickness and width of the range of bimetal based on alloy A0-6-1, A0-12-1, A0-20-1 and a significant reduction in thickness variation along the length and width of the bimetallic strip.

Claims

Линия рулонного производства биметалла, содержащая разматыватели стальной и антифрикционной полос, правильную машину, гидравлические ножницы, стыкосварочную машину, два подающих роликовых устройства, накопитель полосы стальной, установку обезжиривания, устройство контроля и регулирования петли, два устройства натяжения, две машины подготовки поверхности стальной и антифрикционной полос с влажным пылесборником, плакировочный одноклетевый двухвалковый стан с гидроприводом и двумя электроприводами нажимных механизмов, приборов контроля толщины биметаллической полосы, пульт управления, пресс для резки биметаллической полосы, моталку для сматывания биметалла в рулоны, отличающаяся тем, что она снабжена тремя бесконтактными толщиномерами, регистрирующим узлом, двумя вычитающими узлами, блоком задания толщины, двумя усилителями мощности, электроприводом стана, измерение толщины полосы проводят бесконтактными толщиномерами по кромкам и по середине полосы, выход каждого из них соединен с входом регистрирующего узла, кроме того, выходы двух крайних толщиномеров соединены с первыми входами вычитающих узлов, на второй вход которых подается с блока задания толщины полосы напряжения установки, моделирующей величину наперед заданной толщины полосы, выходы вычитающих узлов через усилители мощности соединены соответственно с первыми и вторым электроприводами нажимных механизмов стана. A bimetal roll production line containing steel and antifriction strip unwinders, a straightening machine, hydraulic shears, a butt welding machine, two feed roller devices, a steel strip accumulator, a degreasing unit, a loop control and adjustment device, two tension devices, two steel and antifriction surface preparation machines strips with a wet dust collector, single-clad cladding double-roll mill with hydraulic drive and two electric drives of push mechanisms, control devices the role of the thickness of the bimetallic strip, a control panel, a press for cutting the bimetallic strip, a coiler for winding bimetal into rolls, characterized in that it is equipped with three non-contact thickness gauges, a recording unit, two subtracting units, a thickness setting unit, two power amplifiers, a mill electric drive, measurement strip thicknesses are carried out by contactless thickness gauges along the edges and in the middle of the strip, the output of each of them is connected to the input of the recording unit, in addition, the outputs of the two extreme thickness gauges are connected enes with the first inputs of the subtracting node, the second input of which is supplied with the reference block strip thickness setting voltage simulating value preassigned strip thickness, the outputs of the subtracting node through power amplifiers connected respectively with the first and second electric push mill mechanisms.