RU2131311C1

RU2131311C1 - Method for preparing rolls of quarto sheet rolling stand for operation

Info

Publication number: RU2131311C1
Application number: RU98106150A
Authority: RU
Inventors: Ю.В. Луканин; С.П. Ефименко; А.И. Трайно; Э.А. Гарбер; А.В. Спиричев; В.И. Абраменко; П.Б. Горелик; В.Ю. Антонов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Северсталь"; Научно-исследовательская лаборатория абразивно-порошковой очистки проката от окалины РАН
Priority date: 1998-04-03
Filing date: 1998-04-03
Publication date: 1999-06-10

Abstract

FIELD: metallurgy, namely rolled sheet production. SUBSTANCE: in order to impart necessary wear resistance to rolls of sheet rolling quarto stand, before operation rolls are subjected to idle rolling in stand at mutual compression under load exceeding rolling effort at feeding cooling and lubricating liquid onto rolls. Cooling and lubricating liquid is directed by pressurized streams to zone of contact in such a way that direction of each stream coincides with direction of peripheral velocity of rolls in respective zone of their contact. Rolls are preliminarily ground for achieving roughness of their surface according to sixth class. EFFECT: significantly increased depth of cold-hardening, enhanced surface rigidity of rolls and their service life period. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области металлургии, конкретно, к эксплуатации валков листопрокатной клети кварто. The invention relates to the field of metallurgy, in particular, to the operation of rolls of a sheet rolling mill quarto.

Одной из главных эксплуатационных характеристик как рабочих, так и опорных валков клети кварто является износостойкость. Для получения необходимых характеристик износостойкости проводят - различными методами - упрочнение поверхностного слоя валков. При этом важным фактором является глубина упрочненного слоя, определяющая в большой степени время возможной межперевалочной работы валка, до момента его износа в такой степени, что требуется восстановление его эксплуатационных свойств. One of the main operational characteristics of both working and backup rolls of the quarto stand is wear resistance. To obtain the necessary characteristics of wear resistance, hardening of the surface layer of rolls is carried out by various methods. An important factor is the depth of the hardened layer, which determines to a large extent the time of possible inter-transshipment of the roll, until it is worn to such an extent that restoration of its operational properties is required.

Известны способы подготовки к эксплуатации валков прокатной клети путем поверхностного упрочнения их средствами термической обработки (см., например, Л. И. Боровик, А.И. Добронравов. Технология подготовки и эксплуатации валков тонколистовых станов, М., Металлургия, 1984, с. 62-66). Однако эти способы достаточно трудоемки, требуют специального оборудования и дополнительных энергозатрат. При этом глубина упрочненного слоя в ряде случаев оказывается недостаточной для продолжительной межперевалочной кампании. При повторной подготовке валка к последующей эксплуатации полностью удаляется остаток упрочненного слоя, что уменьшает общий срок службы валка. Known methods of preparing for operation of rolls of rolling stands by surface hardening by heat treatment (see, for example, L.I. Borovik, A.I. Dobronravov. Technology for the preparation and operation of rolls of sheet mills, M., Metallurgy, 1984, p. 62-66). However, these methods are quite time-consuming, require special equipment and additional energy costs. Moreover, the depth of the hardened layer in some cases is insufficient for a long inter-transshipment campaign. When re-preparing the roll for subsequent operation, the remainder of the hardened layer is completely removed, which reduces the overall life of the roll.

Более практичными являются способы подготовки к эксплуатации валков прокатной клети посредством механического упрочнения поверхностного слоя за счет наклепа. More practical are the methods of preparing for operation the rolls of the rolling stand by mechanically hardening the surface layer due to hardening.

Известен способ подготовки к эксплуатации валков листопрокатной клети, в котором поверхностное упрочнение (наклеп) осуществляется посредством обработки поверхности валка с помощью дробеметной установки (см., например, авторское свидетельство СССР N 1424890, кл. B 21 B 28/02, 1988). A known method of preparation for operation of rolls of sheet rolling stands, in which surface hardening (hardening) is carried out by treating the surface of the roll using a shot blasting machine (see, for example, USSR author's certificate N 1424890, class B 21 B 28/02, 1988).

Данный способ, однако, не позволяет получить большую глубину и, что существенно, равномерность наклепа, требует опять-таки специального оборудования, в том числе для подготовки дроби. This method, however, does not allow to obtain greater depth and, which is essential, the uniformity of hardening, again requires special equipment, including for the preparation of fractions.

Известен способ подготовки к эксплуатации валков прокатной клети, в котором поверхностное упрочнение (наклеп) осуществляют посредством накатки роликом (см. , например, авторское свидетельство СССР N 1794513, кл. B 21 B 28/02, 1993). There is a method of preparing for operation of rolls of a rolling stand, in which surface hardening (hardening) is carried out by rolling with a roller (see, for example, USSR copyright certificate N 1794513, class B 21 B 28/02, 1993).

Данный способ обеспечивает более равномерное упрочнение поверхности валка, однако, усилие прижатия ролика, а следовательно, и глубина наклепа недостаточны для существенного повышения износостойкости. Кроме того, отсутствие охлаждения и смазки в зоне контакта поверхности валка и накатного ролика приводит к нежелательному нагреву валка и неблагоприятным напряжениям трения в этой зоне, что препятствует смещению максимальных контактных напряжений внутрь валков, в результате чего уменьшается глубина слоев с упрочненной структурой. Более совершенным и наиболее близким по технической сущности к настоящему изобретению является способ подготовки к эксплуатации валков листопрокатной клети кварто, описанный, например, в патенте РФ N 2096103, кл. B 21 B 28/02, 1997. This method provides a more uniform hardening of the surface of the roll, however, the pressing force of the roller, and hence the depth of hardening, are insufficient to significantly increase the wear resistance. In addition, the lack of cooling and lubrication in the contact area of the surface of the roll and the rolling roller leads to undesirable heating of the roll and adverse friction stresses in this zone, which prevents the displacement of maximum contact stresses inside the rolls, resulting in a decrease in the depth of layers with a hardened structure. More perfect and closest in technical essence to the present invention is a method of preparing for operation rolls of a sheet rolling mill quarto, described, for example, in RF patent N 2096103, class. B 21 B 28/02, 1997.

Указанный известный способ включает в себя установку опорных и рабочих валков в клеть, приложение к ним усилия взаимного прижатия в плоскости осей валков, превышающего усилие прокатки, совместное вращение валков под нагрузкой с регламентированными скоростью и временем вращения и подачу к рабочим и опорным валкам смазочно-охлаждающей жидкости. The specified known method includes the installation of backup and work rolls in the cage, the application of the forces of mutual pressure in the plane of the axes of the rolls, exceeding the rolling force, the joint rotation of the rolls under load with regulated speed and time of rotation, and the supply of lubricating-cooling to the working and backup rolls liquids.

Подача на валки смазочно-охлаждающей жидкости позволяет частично решить проблему нежелательного нагрева валков и снизить трение в зоне контакта валков, создавая тем самым более благоприятное напряженное состояние металла валков в этой зоне, способствующее смещению максимальных значений контактных напряжений внутрь валков, т. е. увеличению глубины слоев с упрочненными границами зерен микроструктуры. The supply of cutting fluid to the rolls partially solves the problem of unwanted heating of the rolls and reduces friction in the contact zone of the rolls, thereby creating a more favorable stress state of the metal of the rolls in this zone, which contributes to a shift of the maximum contact stresses inside the rolls, i.e., an increase in depth layers with hardened grain boundaries of the microstructure.

Недостатком известного способа является отсутствие регламентации условий подачи смазочно-охлаждающей жидкости на валки и недостаточно эффективное воздействие этой подачи на глубину упрочненного слоя. Дело в том, что указанная эффективность определяется не просто предупреждением разогрева всей массы валков, а температурой именно в зоне их контакта. При произвольной подаче смазочно-охлаждающей жидкости к валкам не гарантируется ее эффективное проникновение в зону контакта валков в количестве, достаточном для необходимого снижения температуры в этой зоне. Трение в зоне контакта валков при наличии жидкой смазки хотя и действительно несколько снижается в сравнении с режимом сухого трения, однако, резервы снижения трения путем создания режима гидродинамического трения остаются. Для создания же такого режима необходимы дополнительные мероприятия, в известном способе не предусмотренные. The disadvantage of this method is the lack of regulation of the conditions for the supply of cutting fluid to the rolls and the insufficient effect of this supply on the depth of the hardened layer. The fact is that the indicated efficiency is determined not just by preventing the heating of the entire mass of rolls, but by the temperature in the zone of their contact. With an arbitrary supply of cutting fluid to the rolls, its effective penetration into the contact zone of the rolls in an amount sufficient for the necessary temperature reduction in this zone is not guaranteed. Friction in the contact zone of the rolls in the presence of liquid lubricant, although it is actually somewhat reduced in comparison with the dry friction mode, however, reserves for reducing friction by creating a hydrodynamic friction mode remain. To create such a regime, additional measures are needed that are not provided for in the known method.

Задачей изобретения является устранение вышеуказанных недостатков, т.е. обеспечение более глубокого проникновения упрочнения и одновременно релаксации остаточных напряжений, предотвращающей склонность упрочненного слоя к охрупчиванию, и как результат, повышение эксплуатационной стойкости как опорных, так и рабочих валков. The objective of the invention is to eliminate the above disadvantages, i.e. providing a deeper penetration of hardening and at the same time relaxation of residual stresses, preventing the tendency of the hardened layer to embrittlement, and as a result, increasing the operational stability of both backup and work rolls.

Указанная задача решается тем, что в способе подготовки к эксплуатации валков листопрокатной клети кварто, включающем установку опорных и рабочих валков в клеть, приложение к ним усилия взаимного прижатия в плоскости осей валков, превышающего усилие прокатки, и совместное вращение валков под нагрузкой с регламентированной скоростью и временем вращения и подачу к рабочим и опорным валкам смазочно-охлаждающей жидкости, согласно изобретению, смазочно-охлаждающую жидкость направляют струями под давлением в зоны контакта вращающихся валков, при этом направление подачи каждой струи совпадает с направлением окружной скорости валков в соответствующей зоне их контакта, а перед установкой валков в клеть им придают поверхностную шероховатость по 6 классу. This problem is solved by the fact that in the method of preparing for operation the rolls of the sheet rolling mill quarto, including the installation of backup and work rolls in the stand, applying to them the forces of mutual pressing in the plane of the axes of the rolls, exceeding the rolling force, and the joint rotation of the rolls under load with a regulated speed and the rotation time and the supply to the working and backup rolls of the cutting fluid, according to the invention, the cutting fluid is directed by jets under pressure into the contact areas of the rotating roll in, wherein the feed direction of each jet coincides with the circumferential speed of the rolls in their respective contact zone, and prior to installation in roll stand they impart a surface roughness of 6 class.

Кроме того, рабочие валки при необходимости дополнительно профилируют после упрочнения. In addition, work rolls, if necessary, are additionally profiled after hardening.

Направленная подача в зоны контакта вращающихся валков струй смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) под давлением с направлением каждой струи, совпадающим с направлением окружной скорости валков в зоне их контакта (см. фиг. 1) более эффективно, чем в прототипе, обеспечивает режим жидкостного трения между валками при их обкатке, т.е. при совместном вращении под нагрузкой, поскольку струя СОЖ бьет непосредственно в зону силового контакта валков, а поверхности валков, двигаясь в направлении струи, способствуют ее захватыванию и попаданию СОЖ в зону контакта между валками. Режим жидкостного трения гораздо более эффективен в этом случае, чем при неорганизованной подаче СОЖ. Наличие на поверхности валков более высоких микронеровностей (R_a = 1,6 мкм, что соответствует 6 классу), чем при чистой шлифовке (R_a ≤ 0,8 мкм), способствует еще более эффективному захватыванию СОЖ поверхностями валков, ее проникновению во впадины микронеровностей на поверхности валков, повышая тем самым надежность создания режима жидкостного трения между валками. В свою очередь, режим жидкостного трения между валками улучшает условия напряженного состояния трехосного сжатия в поверхностном слое валков в зоне контакта, за счет резкого снижения уровня касательных напряжений трения. В этом случае нормальные сжимающие напряжения более эффективно упрочняют поверхностный слой и проникают на большую глубину, а релаксация остаточных напряжений происходит более интенсивно. Что касается микронеровностей, то они по мере обкатки постепенно сглаживаются.The directed supply of lubricating-cooling liquid (coolant) jets to the contact zones of the rotating rolls of the jets under pressure with the direction of each jet coinciding with the direction of the peripheral speed of the rolls in the contact zone (see Fig. 1) more efficiently than in the prototype provides a fluid friction mode between the rolls during their run-in, i.e. during joint rotation under load, since the coolant jet hits directly into the force contact zone of the rolls, and the roll surfaces moving in the direction of the jet contribute to its capture and coolant entering the contact zone between the rollers. The fluid friction mode is much more effective in this case than with an unorganized coolant supply. The presence of higher microroughnesses on the surface of the rolls (R _a = 1.6 μm, which corresponds to class 6) than with clean grinding (R _a ≤ 0.8 μm), contributes to even more efficient capture of coolant by the surfaces of the rolls, its penetration into the microroughness troughs on the surface of the rolls, thereby increasing the reliability of the creation of fluid friction between the rolls. In turn, the fluid friction between the rollers improves the conditions of the stress state of the triaxial compression in the surface layer of the rolls in the contact zone, due to a sharp decrease in the level of tangential friction stresses. In this case, normal compressive stresses more effectively strengthen the surface layer and penetrate to a greater depth, and the relaxation of residual stresses occurs more intensively. As for microroughnesses, they are gradually smoothed out as they are run-in.

Направленная подача СОЖ препятствует также нежелательному разогреву валков, отрицательно влияющему на процесс наклепа и упрочнения. Избыточное тепло, возникающее при обкатке, уносится смазочно-охлаждающей жидкостью, вытекающей из зоны контакта валков. The directed coolant supply also prevents unwanted heating of the rolls, which negatively affects the hardening and hardening process. Excessive heat generated during the run-in is carried away by the cutting fluid flowing out of the contact zone of the rolls.

Очевидно, что в способе согласно изобретению полностью упрочняются одновременно и опорные, и рабочие валки. В этом случае может быть предусмотрено использование цилиндрических рабочих валков. При необходимости их профилировки ее можно производить после обкатки, поскольку величина отклонения от цилиндрической образующей профилированного валка, по меньшей мере, на порядок меньше глубины наклепа (см. также авт. свид. СССР N 1235573, кл. B 21 B 28/02, 1986). Obviously, in the method according to the invention, both support and work rolls are fully hardened at the same time. In this case, the use of cylindrical work rolls may be provided. If necessary, they can be profiled after running in, since the deviation from the cylindrical generatrix of the profiled roll is at least an order of magnitude less than the depth of hardening (see also ed. Certificate of the USSR N 1235573, class B 21 B 28/02, 1986 )

Далее изобретение поясняется на конкретном примере реализации. The invention is further illustrated by a specific implementation example.

Способ опробован на 5-ти клетьевом стане 1700 холодной прокатки листа. Последовательность операций при реализации способа следующая. The method was tested on a 5 stand mill 1700 cold rolling sheet. The sequence of operations when implementing the method is as follows.

1. В рабочую клеть устанавливают комплект отшлифованных по 6-му классу опорных валков и производят завалку отшлифованных по 6-му классу рабочих валков. 1. A set of ground rolls polished according to the 6th class is installed in the working stand and the work rolls ground according to the 6th class are filled.

2. Коллектор подачи СОЖ в зону контакта двух рабочих валков устанавливают со стороны входа полосы в клеть, а коллекторы подачи СОЖ в зоны контакта рабочих валков с опорными устанавливают с противоположной стороны клети. Коллекторы разворачивают так, чтобы оси форсунок были направлены в соответствующие контактные зоны. 2. The coolant supply manifold in the contact zone of the two work rolls is installed on the side of the strip inlet to the stand, and the coolant supply collector in the contact zone of the work rolls and the support are installed on the opposite side of the stand. The collectors are deployed so that the axis of the nozzles are directed to the corresponding contact zones.

3. С помощью нажимного устройства валки сдавливают усилием, на 30-50% превышающим усилие прокатки (но не большим, чем максимально допустимое усилие для данной клети, т.е. в диапазоне 1600-2000 т, одновременно приводные рабочие валки начинают вращать с максимально возможной скоростью без прокатываемой полосы (например, 300 об/мин), а через коллекторы начинают подавать СОЖ с максимально возможными расходом и давлением (например, 120 м³/ч, 0,7 МПа).3. Using a pressure device, the rolls are squeezed by a force that is 30-50% higher than the rolling force (but not greater than the maximum allowable force for a given stand, that is, in the range of 1600-2000 t, while the drive work rolls begin to rotate with the maximum possible speed without rolling strip (for example, 300 rpm), and through the manifolds they start to supply coolant with the maximum possible flow rate and pressure (for example, 120 m ³ / h, 0.7 MPa).

4. Режим обкатки, указанный в п.З, продолжают 15-20 мин. После этого валки останавливают, усилие их сжатия снимают, прекратив с помощью нажимных и уравновешивающих устройств контакт между рабочими валками, одновременно прекращают подачу эмульсии. 4. The break-in regime indicated in paragraph 3 is continued for 15-20 minutes. After this, the rolls are stopped, their compression force is removed, having stopped using the pressure and balancing devices the contact between the work rolls, at the same time the emulsion is stopped.

5. При необходимости дополнительной профилировки рабочих валков их вываливают после обкатки и протачивают на глубину, заведомо существенно меньшую глубины наклепа. После обратной завалки валков в клеть можно проводить прокатку. 5. If necessary, additional profiling of the work rolls, they are thrown out after run-in and pumped to a depth, obviously much less than the depth of hardening. After the rolls are re-filled into the stand, rolling can be carried out.

6. При условии, что плановая прокатка должна вестись в шероховатых валках, после вывалки рабочих валков их дополнительно подвергают насечке поверхности. 6. Provided that the planned rolling should be in rough rolls, after the work rolls are dumped, they are additionally subjected to surface notching.

Характеристики полученного упрочненного слоя валков (глубина наклепа - 15 - 20 мм; твердость по Шору - 90-95; равномерность наклепа - по длине бочки) позволяют считать способ согласно изобретению более эффективным, чем известные. The characteristics of the obtained hardened layer of rolls (hardening depth - 15 - 20 mm; shore hardness - 90-95; hardening uniformity - along the length of the barrel) allow us to consider the method according to the invention more effective than the known ones.

Claims

1. The method of preparation for operation of the rolls of the sheet rolling mill quarto, including the installation of support and work rolls in the stand, applying to them the forces of mutual pressing in the plane of the axes of the rolls, exceeding the rolling force, joint rotation of the rolls under load, with a regulated speed and time of rotation and feeding to working and backup rolls of the cutting fluid, characterized in that the cutting fluid is directed by jets under pressure into the contact areas of the rotating rolls, with the feed direction of each the jet coincides with the direction of the peripheral speed of the rolls in the corresponding zone of their contact, and before installing the rolls in the crate, they are given a surface roughness of class 6.

2. The method according to claim 1, characterized in that the work rolls are additionally profiled after hardening.