SU1680396A1 - Комплект валков клети квартонепрерывного полосового стана холодной прокатки - Google Patents

Description

Изобретение относится к листопрокатному производству и может быть использовано в последних клетях непрерывных станов холодной прокатки для регулироваИзобретение относится к листопрокатному производству и может быть использовано в последних клетях непрерывных станов холодной прокатки для регулирования плоскостности полос.

Целью изобретения является повышение качества проката путем увеличения плоскостности и снижения поверхностных дефектов.

На фиг. 1 показано контактное взаимодействие рабочего и опорного валков комплекта в ненагруженном состоянии; на фиг. 2 - схема взаимодействия рабочего валка с параболической вогнутостью с опорным валком и с полосой; на фиг. 3 - характерная

2

ния плоскостности полос. Цель изобретения - повышение качества проката путем увеличения плоскостности и снижения поверхностных дефектов. Комплект валков клети квартонепрерывного полосового стана холодной прокатки содержит выпуклые опорные валки и профилированные рабочие валки с насеченной поверхностью бочки. Центральный участок каждого рабочего валка длиной 0,300-0,683 длины бочки выполнен по косинусоидальной кривой с наибольшей вогнутостью посередине бочки. Амплитуда косинусоида пропорциональна величине выпуклости опорного валка и квадрату отношения длины косинусоидального участка к длине бочки. Комплект позволяет повысить плоскостность

холоднокатаных полос и уменьшить вероятность сваривания витков полосы в рулоне при обжиге за счет выравнивания распределения по ширине напряжений в контакте рабочего и опорного валков и удельных натяжений на участке между последней клетью и моталкой, 6 ил. 1 табл.

эпюра удельных натяжений по ширине полосы на участке мёжду последней клетью и моталкой при использовании рабочих валков с параболической профилировкой.а также эпюра удельных натяжений, принимаемая за эталон в системе автоматического регулирования плоскостности; на фиг. 4 - схема взаимодействия рабочего валка предложенного комплекта с опорным валком и прокатываемой полосой; на фиг. 5 - расчетная схема для оценки деформации концевых участков бочки рабочих валков; на фиг. 6 - эпюра удельных натяжений, полученная при опробовании предложенного комплекта.

1680396 А1

1680396

Комплект валков клети кварто непрерывного полосового стана холодной прокатки (фиг. 1) включает два опорных валка 1 с выпуклой образующей и две профилированных рабочих валка 2 с насеченной поверхностью бочки. На центральном участке бочки рабочего валка 1 длиной ί (мм) образующая выполнена по косинусоидельной кривой:

у = А(1-С05^Ч (1)

где у - ордината профиля образующей, мм; х - текущая координата, отсчитываемая

от середины бочки, мм;

А - амиплитуда, мм.

Соотношение длины косинусоидального участка и длины бочки Ц(мм) находится в пределах [_/Ц?=0,300-0,683, а амплитуда косинусоиды определяется по зависимости:

А=К · Δοη (Ь/иг)² (2)

где Δοη - выпуклость опорного валка, мм;

К - коэффициент пропорциональности (К=0,100...0,125).

Сущность изобретения заключается в следующем.

Технология холодной прокатки полос, предназначенных для отжига в колпаковых печах, включает их прокатку в последней клети непрерывного стана с использованием насеченных рабочих валков с шероховатостью 3,0-3,5 Ка, что позволяет получить заданный микрорельеф поверхности полосы (0,9-1,5 Ка) и уменьшить вероятность сваривания витков при отжиге. В известном комплекте (фиг. 2) рабочие валки выполнены вогнутыми параболическими, а опорные выпуклыми. В течение кампании опорных валков их выпуклость уменьшается вследствие износа. Однако форма профиля образующей практически не изменяется. Исходную вогнутость устанавливаемых в клеть рабочих валков Δρ=(-0,15)-(-0,05) мм уменьшают по мере износа опорных и изменения их выпуклости в интервале Δοπ=1,6-0,4 мм. Таким образом, соотношение выпуклости опорных и вогнутых рабочих валков в известном комплекте составляет 8-10. При использовании такого комплекта в последней клети непрерывного полосового стана холодной прокатки возникает высокая неравномерность контактных напряжений ц_Конт. между рабочим и опорным валками, что приводит к локальной коробоватости полос (фиг. 2). Снижение ее путем гидроизгиба рабочих валков и увеличение усилия прокатки обуславливает появление тенденции к волнистости кромок. Эпюра удельных натяжений сматываемой в рулон полосы при этом неравномерна по ширине и имеет характерную форму с двумя максимумами, представленную на фиг, 3 (кривая 3). В условиях неравномерности удельных натяжений возникает неравномерность распределения по ширине межвитковых давлений в рулоне и при отжиге в колпаковых печах в местах пиков межвитковых давлений, соответствующих максимальной неплоскостности, происходит слипание витков рулона. При размотке полос перед дрессировкой на участках слипания витков напряжения достигают предела текучести материала полосы при отрыве, возникают перегибы полосы в местах отрыва, а в ряде случаев одновременное местное утонение профиля полосы. Возникает характерный дефект поверхности холоднокатаных полос, известный как "излом". Дефект представляет собой чередующиеся следы линий перегиба полосы шириной 2-5 мм (в зависимости от толщины полосы), имеющие либо линейную, либо подковообразную форму и не устраняемые в полной мере в процессе дрессировки. При штамповке из такого листа деталей сложной формы возникают рванины, причем зарождение микротрещин происходит в месте расположения линий "изломом". В большей степени этому дефекту подвержены тонкие полосы (толщиной 0,5-1 мм).

Участки поверхности полос, пораженные дефектом "излом", как правило находятся посередине полосы, а также вблизи ее кромок, что соответствует "провалам” эпюры натяжений (фиг. 3). При этом ширина центральных участков, пораженных "изломом", практически совпадаете протяженностью соответствующего "провала” эпюры удельных натяжений полосы.

Изменение профиля рабочих валков приводит к пропорциональному изменению эпюры распределения по ширине полосы относительной деформации. Это в случае поддержания постоянного натяжения полосы между последней клетью непрерывного стана и моталкой вызывает соответствующие изменения неплоскостности и изменение распределения по ширине натяжений.

Изменение перепада профиля на центральном участке бочки рабочих валков дает пропорциональное приращение на соответствующем участке эпюры удельных натяжений.

При прокатке в валках с вогнутой образующей характерная эпюра удельных натяжений полосы после выхода из. последней клети имеет между двумя экстремумами вид, близкий к кривой синусоидального типа. Поэтому для сглаживания на этом участке эпюры удельных натяжений и придания ей требуемой правильной параболической

5

1680396

6

формы (кривая 4 на фиг. 3) образующая рабочего валка должна быть выполнена по косинусоиде с наибольшей вогнутостью посередине бочки.

• В результате статической обработки экспериментально полученных эпюр удельных натяжений при прокатке полос различной ширины установлено, что расстояние между пиками эпюры натяжений составляет 0,60-0,75 ширины полосы. Учитывая, что наименьшее соотношение значения ширины В (мм) прокатываемых на станах холодной прокатки полос и длины бочки валков 1£ равно В/1_£=0,5, расстояние между максимум натяжения будет не меньше 0,3 IV. Полосам с наибольшим соотношением В/кГ =0,91 соответствует расстояние между пиками до 0,683 Ц/. Таким образом, оптимальные значения длины косинусоидального участка лежат в интервале 1.=(0,300-0,683)1/.

Использование рабочих валков с длиной косинусоидального участка вне рекомендуемого интервала приводит к тому, что при прокатке полос любой ширины, даже самых узких или соответственно самых широких в сортоменте стана, свойство предложенного профиля сглаживать· эпюру удельных натяжений не будет использовано в полной мере. Искажение распределения натяжений повышает вероятность сваривания витков в рулоне и образования в дальнейшем дефекте "излом".·

Для определения величины амплитуды косинусоиды (1) исследовано распределение натяжений по ширине полосы для параболических вогнутых рабочих валков известного комплекта. При прокатке в таких валках пиковые значения удельного натяжения составляют 1.3-1,4 от номинального Значения, обеспечивающего стабильный режим смотки и равного 2,0-2.5 кг/мм². Натяжение посередине полосы составляет 0,6-0,7 от номинального значения. Изменение ширины и толщины прокатываемых полос практически не сказывается на соотношении наибольшего и наименьшего удельных натяжений, равном (1,3-1,4)/(0,60.7)=1.86-2.33.

Минимальные значения данного соотношения натяжений достигаются при использовании дополнительного изгиба рабочих валков (фиг. 3).

Таким образом, перепад профиля на центральном косинусоидальном участке рабочего валка должен быть в 1,86-2,33 (принимаем 2,0) раза больше, чем на центральном участке такой же длины известного валка. Перепад профиля известного валка, спрофилированного по квадратичной

параболе, на участке длиной 1_(мм), с учетом соотношения выпуклости опорных и вогнутости рабочих валков в известном комплекте, определяется следующим образом:

^Δ=(δ-’^πιο)

где Δοπ - выпуклость опорного валка, мм:

Ц/’ - длина бочки, мм.

Тогда изменение профиля на косинусоидальном участке рабочего валка предложенного комплекта следует принять равным 2Δ . а амплитуда косинусоиды составит половину этой величины:

А=(0.10а...0.125) Δοη 0-/ν)², мм.

Меньшие значения коэффициента пропорциональности, изменяющегося в интервале 0,100 · 0,125, следует применять при больших величинах выпуклости опорных валков, и наоборот.

Предложенная профилировка рабочих валков позволяет уменьшить неравномерность контактных напряжений между опорным 1 и рабочим 2 валками (фиг. 4), уменьшить неплоскостность, снизить вероятность сваривания витков рулона на центральном по ширине участке полосы при отжиге.

Наличие системы гидравлического изгиба рабочих валков позволяет регулировать плоскостность полосы, в особенности прикромочных участков, в процессе прокатки. Для эффективного управления плоскостностью целесообразно профилировать концевые участки каждого рабочего валка выпуклыми параболами, сопряженными с косинусоидой. Чтобы оценить необходимую величину перепада профиля на концевых участках, рассмотрим деформацию рабочего валка под действием усилий дополнительного изгиба, используя расчетную схему на фиг. 5. В качестве допущений принимаем, что плоскость максимального возвышения профиля бочки является плоскостью жесткого защемления, а влияние погонной нагрузки Цоп. действующей на рабочий валок со стороны полосы, компенсируется действием погонной нагрузки со стороныопорного валка.

Величину прогиба рабочего валка, как жестко защемленной балки с постоянным поперечным сечением на краю бочки, можно рассчитать по зависимости

где х - расстояние от заделки до края бочки, мм;

I - расстояние от заделки до оси действия сосредоточенной нагрузки (оси гидроцилиндра), мм;

1680396

Ε - модуль упругости материала валка,

т/мм²;

I - момент инерции сечения валка, мм⁴:

Р - усилие дополнительного изгиба,

действующее со стороны гидроцилиндра, т,

Согласно технологии прокатки полос с последующим отжигом в колпачковых печах в последней клети предусматривается деформация в насеченных валках, при которой величину усилия прокатки Р (в тоннах) устанавливают численно равной ширине прокатываемых полос: В (мм), т.е. Р/В === 1 т/мм. Учитывая, что соотношение ширины полос и длины бочки лежит в пределах В/Ц/^О.Б0,91, получим для средней величины усилия прокатки Р/1_/ = —= 0,705 (т/мм),

Для непрерывных станов холодной прокатки оптимальная величина отношения максимального усилия гидроизгиба Р к среднему усилию прокатки составляет Р/Р =0,14, а отношение расстояния между гидроцилиндрами изгиба к длине бочки 1,43. Тогда, например, при наибольшей протяженности косинусоидального участка, равной 0,683 ЦД расстояние от гидроцилиндра до плоскости жесткого защемления будет равно

,_мзи_о*юи_=М73и,

а расстояние от плоскости жесткого.защемления до края бочки ,^1 -0.683^0,,С учетом приведенных соотношений формула (3) примет вид

_1 _г0,14-0,705 Ц-0,3731.6 -(0,159 1__б)²

^У Εΰ¹ 2

0,14-0,705 Ьб-(0,159 1_б)³ ι -----], _мм

ϋ - диаметр рабочего валка, мм. Полученный-наименьший прогиб валка

под действием усилия дополнительного изгиба, равный

_у.МЦ1°7₍оу_(мм)

является нижней границей перепада профиля концевого параболического участка бочки. Путем аналогичных рассуждений можно оценить и верхнюю границу, соответствующую наименьшей длине консинусоидального участка и составляющую:

Определение перепада профиля концевых участков рабочих валков по приведенному алгоритму обеспечивает эффективное регулирование плоскостности и удельного натяжения полосы вблизи ее кромок при прокатке,

Для того, чтобы не осуществлять перевалку рабочих валков при смене ширины прокатываемых полос, можно рекомендовать при наличии системы гидравлического изгиба выполнять длину косинусоидального участка, равной 0,492 длины бочки (т.е. средней величине из предложенного интервала) для всего сортамента.

Π р и м е р 1. Валковый комплект последней клети стана бесконечной прокатки содержит рабочие валки диаметром ϋ=615 мм и с длиной бочки 2030 мм. Модуль упругости материала валков Е=220 т/мм². Опорные валки в начале своей кампании имеют выпуклость +1,5 мм. Для прокатки полос шириной В=1000 мм центральный участок рабочих.ва/1ков длиной 0,3 1/+0.3· 2030 ~ 600 мм выполнен косинусоидальным с амплитудой согласно (2):

А=0,100 1,5 0,3²=1,35 10~² мм.

Период косинусоиды (1) равен 500 мм, а сечение с наименьшей величиной профиля находится посередине бочки.

Концевые участки рабочих валков спрофилированы выпуклыми параболами, сопряженными с косинусоидой. Величина изменения профиля на этих участках в соответствии с (3):

Для прокатки полос большей ширины параметры профиля образующей рабочих валков определяются аналогично (примеры профилировок, соответствующих наименьшей средней и наибольшей ширине полос приведены в таблице).

По мере износа опорных валков, их выпуклость уменьшается, однако форма профиля остается примерно постоянной. При очередной перевалке рабочих валков профиль вновь устанавливаемых рабочих валков должен учитывать уменьшение выпуклости опорных так, чтобы параметры установленного в-клети комплекта валков удовлетворяли соотношению (2).

В таблице приведены параметры профилировок для величины выпуклости опорных валков Δοη=+0,95 мм (в середине их кампании) и Δοπ. =+0,4 мм (в конце кампании).

Π р и м е р 2. Для прокатки полос всего

сортамента по ширине используют рабочие

валки ϋ=615 мм, к/=2030 мм и длиной ко9

1680396

10

синусоидального участка 1=0,492, 1/=983 мм,

Амплитуду косинусоиды определяют исходя из прогнозируемой выпуклости опорных валков по периодам их кампании, с тем, чтобы параметры установленного в клети комплекта соответствовали соотношению (2):А=3,47· 10~² мм в начале кампании опорных валков, А= 2,31 · 10~² мм в середине кампании и А=1,16· 10”² мм в конце кампании.

Опробование предложенного комплекта показало, что эпюра удельных натяжений приняла вид, показанный на фиг. 6, близкий 15 к эталонному для системы автоматического регулирования плоскостности (кривая 4 на фиг. 3). При этом по сравнению с известным комплектом снизилась неплоскостность прокатываемых полос с 7-9 мм до 5-7 мм 20 на погонный метр длины, а также отбраковка отожженного металла по дефекту "излом" в центральной части полосы и по кромкам.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Комплект валков клети квартонепрерывного полосового стана холодной прокатки, включающий опорные валки с 5 выпуклой образующей и рабочие валки с профилированными центральным и краевыми участками бочки, отличающийся тем, что, с целью повышения качества проката путем увеличения плоскостности и 10 снижения поверхностных дефектов, образующая каждого рабочего валка на центральном участке бочки длиной 0.300-0,683 длины бочки выполнена по косинусоидальной кривой с периодом, равным длине этого участка, наибольшей вогнутостью посередине бочки и амплитудой, определяемой по зависимости

   А = (0,100...0,125) Δοπ (ί/ΙχΟ². где Доп ^_ величина выпуклости опорного валка, мм; ⁴⁴

   Ь-длина центрального косинусоидального участка бочки, мм;

   1_/- длина бочки рабочего валка, мм.

   Величина выпуклости опорных валков, мм Коэффициент, · К Ширина полос, мм Длина центрального косинусоидального участка Амплитуда образующей косинусоиды центрального участка Величина выпуклости профиля на концевых участках мм ( Ь/Ь£ + 1,50 0,100 1000 ' 600 0,3 1,35-10² 2,98-10'² 1425 983 0,492 3,47-10² 1,51 -10² 1850 1366 0,683 7,00 Ю'² 0,44-10² +0,95 0,105 1000 ’ 600 о,з 0,90-10'² 2,98·10² 1425 983 0,492 2,31 · 10'² 1,51- Ю'^г 1850 1366 0,683 4,66· 10"² 0,44· Ю'² +0,40 0,125 1000 600 0,3 0,45· 10'² 2,98-10'² 1425 983 0,492 1,16·10'² 1,51·10² 1850 1366 0,683 2,33-10⁴ 0,44·10*

   1680396

   - 2Л5кг1пп^г

   1680396

   фи?, 5”