SU1688953A1 - Способ прокатки полос - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к прокатному производству и может найти применение на черновых клет х обжимных станов при прокатке полос. Целью изобретени   вл етс  i повышение производительности процесса прокатки и качества проката. Сущность способа заключаетс  в том, что обжатие осуществл ют в граненных валках, каждую грань которых по периметру окружности определ ют из приведенного соотношени . Прокатку ведут плоской гранью одного валка и ребром и двум  гран ми другого валка. Прокатку осуществл ют плоскими гран ми обоих валков. Способ позвол ет улучшить проработку внутренних слоев заготовки. 2 з.п.ф-лы, 4 ил., 2 табл.

Description

Изобретение относитс  к прокатному производству и может найти применение на черновых клет х обжимных станов при прокатке полос.

Известен способ периодической прокатки в овальных валках, который не нашел широкого распространени  в промышленности из-за того, что при захвате металла овальными валками имеют место пробуксовки вследствие срыва обжимаемого металла на контактных поверхност х. Кроме того, изготовление и планова  переточка поверхностей овальных валков представл ет из себ  трудоемкий дорогосто щий технологический процесс.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ обжати  заготовки в зазоре между парой граненых валков малой вогнутости , имеющей плоские грани, ограниченные по периметру валка, максимально

допустимой величиной, не превышающей длину дуги контакта металла с валками (т.е. длину дуги захвата). Увеличение рассто ни  между выпуклост ми, а следовательно, и размера грани свыше длины дуги захвата может вызвать срывы прокатки с пробуксовкой валков и возникновением больших динамических толчков в детал х стана,

Однако ограничение длины каждой плоско 1 грани по периметру бочки валка в пределах длины дуги захвата как раз и  вл етс  основным преп тствием, не позвол ющим обеспечить необходимую величину скольжени  обжимаемого металла по контактной поверхности валков в очаге деформации. Длина грани менее дуги захвата создает услови  возможного взаимодействи  в отдельные периоды процесса прокатки с обжимаемым в очаге деформации металлом одновременно двух и более ребер, раздел о оо

00

ю ел ы

ющих соседние грани, со стороны каждой бочки рабочих валков. Создаетс  ситуаци , когда одновременно два и более ребра одного валка взаимодействуют с обжимаемым металлом по длине дуги контакта, поэтому возникают даже более жесткие услови  на контактных поверхност х обжимаемого металла с валками, нежели, если бы валки имели бочки цилиндрической формы. Каждое ребро между гран ми  вл етс  существенным барьером дл  скольжени  металла вдоль оси прокатки. Поэтому кажда  пара ребер на заключенной между ребрами грани создает услови , снижающие скольжение и повышающие прилипание металла к валкам. Тем самым, одновременное взаимодействие в очаге деформации со стороны любого из валков двух и более ребер между гран ми затрудн ет пластическое истечение обжимаемого валками металла в направлении оси прокатки, что соответственно снижает допускаемые величины выт жки и обжати  раската за проход, значительно увеличивает потери по энергосило: вым параметрам и, в целом, не позвол ете достигнуть высокого уровн  производительности . Жесткое обьемно-напр женное состо ние деформируемого в межвалковом зазоре металла, достигаемое за счет жестких условий на границах контакта металла с валками, позвол ет повысить интенсивность проработки внутренних слоев раската и устранить раст гивающие напр жени  в очаге деформации. Однако при выдаче раската из валков вследствие изменени  условий на границах контакта металла с валками раскат продолжает подвергатьс  пластической выт жке в направлении оси прокатки под воздействием внутренних напр жений. При этом со стороны жестких граничных условий ребер валков, наход щихс  в контакте с металлом, возбуждаетс  нат гивающее усилие в поверхностных сло х заготовки . Внутренние слои вследствии обжати  заготовки валками создают распирающее усилие вдоль оси прокатки, которое экспоненциально падает по мере удалени  от межвалкового зазора. Поэтому избыточное напр женное состо ние объемного сжати  внутренних слоев раската при его выдаче из валков вызывает раст жение наружной поверхности с образованием дефектов на поверхности в виде трещин, что ухудшает качество поверхности готового проката.

Согласно известному способу прокатки взаимодействие граней обоих валков в очаге деформации осуществл етс  попарно, при расположении напротив каждого ребра одного валка соответствующего ребра другого валка симметрично относительно оси

прокатки, что способствует возбуждению детонационных автоколебаний в приводе и  вл етс  причиной разнотолщинности выдаваемого из валков раската.

Целью изобретени   вл етс  повышение производительности процесса прокатки и качества проката за счет увеличени  выт жки за один межвалковый проход заготовки .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу прокатки полос, включающему черновую прокатку заготовки обжатием в граненых валках, обжатие осуществл ют в валках, длину каждой грани которых

по периметру окружности определ ют из соотношени 

DK sin arctg (м) lr Ьк A h/2, где DK - катающий диаметр между противоположными ребрами, м;

/и - коэффициент трени  на поверхности контакта обжимаемой заготовки с валками; Ah - обжатие заготовки в валках за один проход, м.

Обжатие заготовки осуществл ют взаимодействием в контактной зоне очага деформации плоской грани одного валка с ребром и двум  гран ми другого валка.

Обжатие заготовки в очаге можно осуществл ть также симметричным относительно оси прокатки взаимодействием плоских граней обеих валков по длине дуги контакта валков с металлом.

По сравнению с известным по предлагаемому способу прокатки в очаге деформации в контакт с обжимаемой заготовкой со стороны каждого из валков могут вступить или по одной грани без участи  ребер, или по две с одним раздел ющим ребром, но не более двух. Кажда  из плоских граней рабочих бочек валков имеет длину по периметру бочки всегда большую, чем длина дуги захвата , что позвол ет обеспечить наиболее благопри тные услови  скольжени  обжимаемого валками металла в направлении

оси прокатки и, тем самым, повысить выт жку за проход. Каждое ребро,  вл ющеес  границей между соседними плоскими гран ми , при взаимодействии с обжимаемым металлом обеспечивает клиновую осадку в

очаге деформации, раздел ет последний на зону опережени  и отставани  и повышает выт жку за счет клинового пластического сдвига этих зон в противоположные стороны . При этом другие ребра бочки валка в

контакт с металлом не вступают и поэтому не могут создать барьеры дл  скольжени  металла в направлении оси прокатки по гладким плоским гран м бочки рабочего валка, так как это происходит при осуществлении процесса прокатки по известному способу.

Кроме того, по известному способу прокатки взаимодействие ребер обеих валков в процессе прокатки рассматриваетс  только при их симметричном расположении (фиг. 3 и 4) относительно оси прокатки. Така  ориентировка плоских граней обеих валков и ребер между ,-ран ми приводит к увеличению жесткости граничных условий на контакте валков с металлом, что негативно отражаетс  на энергосиловых параметрах процесса прокатки и приводит к снижению производительности.

Таким образом, предлагаемый способ прокатки отличаетс  от известного способа высокой степенью свободы на контактных поверхност х валков к пластическому истечению обжимаемого валками металла в направлении оси прокатки, а следовательно, и выт жкой за проход. При этом сам процесс пластической деформации в очаге между парой граненых валков приобретает принципиально новый характер, который сводитс  не к увеличению коэффициента трени  с улучшением условий захвата и прот жки через межвалковый зазор, а к осадке металла в очаге деформации раздвигающим клином, образованным ребром и двум  гран ми рабочей бочки одного из валков, с раздачей металла в противоположные стороны и разгрузкой очага на энергосиловым параметрам .

На фиг. 1 представлена схема,иллюстрирующа  процесс прокатки при симметричном взаимодействии со стороны обеих валков в очаге деформации по одной плоской грани; на фиг. 2 - схема, иллюстрирующа  процесс прокатки при симметричном относительно оси прокатки взаимодействии со стороны каждого из валков по одной клиновой поверхности в очаге деформации, об- разованные парой плоских граней и ребром; на фиг. 3 и 4 - схема, изображающа  очаг деформации в период ассиметрич- ного взаимодействи  с металлом по одной плоской грани от каждого из валков.

Способ прокатки может осуществл тьс  или при симметричном взаимодействии относительно оси прокатки граней синхронно вращаемых валков, или при асимметричном взаимодействии плоских граней обеих валков , В обоих режимах осуществление процесса прокатки начинаетс  с захвата металла валками, который обеспечиваетс  за счет вдавливани  в поверхность задаваемой заготовки ребра плоских граней, или обоих, или одного из валков. При этом обеспечиваетс  надежный клещевой захват заготовки , позвол ющий производить прокатку с высокой степенью деформации без пробуксовок. В процессе прокатки при вращении валков в контакт с поверхностью обжимаемой заготовки периодически вступают или одна, или две грани, со стороны каждого из рабочих валков. Наибольший эффект в обжатии заготовки валками приходитс  на тот период, когда в контакт с поверхностью раската вступает клинооб0 разный участок, образованный плоскими гран ми и ребром между ними. Клинообразный профиль поверхности бочки одного из рабочих валков при взаимодействии с поверхностью заготовки в контактной зоне

5 обеспечивает четкое разделение очага деформации на зону опережени  и отставани . При этом граница нейтрального сечени  в очаге деформации формируетс  ребром, раздел ющим две плоские грани

0 рабочего валка. Объем металла заготовки, сопр женный с плоскими гран ми валков на входе в очаг деформации, образует зону отставани  AiBi52A2, а часть металла, наход ща с  в контакте с плоскими гран ми со

5 стороны выхода металла из валков BiBi52B2, образует зону опережени  (фиг. 2 и 3). Объем металла, наход щийс  в зоне очага деформации, раздвигаетс  клиновым профилем валка на две части, кажда  из

0 которых имеет достаточно высокую степень возможности скольжени  по поверхност м плоских граней во взаимно противоположные направлени  вдоль оси прокатки. По мере поворота валков происходит смеще5 ние делительного ребра клиновой поверхности валка в сторону выдачи раската, что приводит к смещению нейтрального сечени  в сторону выдачи заготовки из валков. Така  периодическа  прогонка нейтрально0 го сечени  через очаг деформации от его входа до выхода гребнем клиновой поверхности каждого из рабочих валков сопровождаетс  соответствующим периодическим изменением величины зоны опережени  и

5 отставани  в очаге деформации. Периодическа  подвижность нейтрального сечени  в направлении оси прокатки, соответствующа  гребным движени м ребер плоских гра- неь- валков, обеспечивает вибрационный

0 характер пластического деформировани  металла, который заключаетс  в разделении обьема металла, наход щегос  в очаге на две зоны с последующим их поочередным .продвижением в направлении хода прокат5 ки при непрерывно измен ющейс  долевой составл ющей этих зон по объему. Кажда  из зон расчленного объема очага деформации имеет достаточную высокую степень возможности скольжени  по гладким поверхност м плоских граней валков во взаимно

противоположные стороны, что соответствует интенсификации выт жки раската в межвалковом зазоре. Коэффициент трени  на контактных поверхност х бойков (и) с обжимаемым материалом взаимосв зан с углом трени  $3) между образцом и коническими бойками пропорци ми

// tg/3 или, наоборот,

/ агс1д/г,(1)

где/а - коэффициент трени  на поверхности бойков в контакте с обжимаемым материалом;

/ - угол трени  между поверхностью образца и коническим бойком,

Воспользовавшись выражением (1), можно определить центральный угол Q дл  каждого из валков, который опираетс  на дугу, образованную делением периметрической окружности на грани. Этот центральный угол дл  каждого из валков равен удвоенному углу трени , т.е. Q 2 Д При этом максимальную длину плоских граней по периметру валка через угол трени  можно выразить соотношением

1Г 2 RK sin уЗ DK sin anctg /г. (2)

Полученна  через соотношение (2) длина грани валка по периметру окружности  вл етс  максимально допустимой величиной , при которой еще обеспечиваетс  нормальное осуществление процесса прокатки. Дальнейшее увеличение длины граней приводит к тому, что угол трени  между гран ми и поверхностью обжимаемого металла увеличитс , а число граней по периметру валка уменьшитс , и процесс прокатки заменитс  на процесс резки клиновидными поверхност ми . Иначе говор , процесс прокатки заменен на периодическое гильотенирование раската гранеными ребрами валков. Это вызовет сильную детонацию привода, что сведет практически к нулю положительный эффект от предлагаемого способа. Кроме того, выдаваемый раскат имеет настолько высокую разнотолщинность и столь глубокие вм тины на поверхности, что весьма сложно осуществл ть дальнейшую обработку в обычных прокатных клет х с гладкими бочками валков.

Минимальна  величина длины граней на рабочей поверхности валков определ етс  длиной дуги контакта между валком и обжимаемым металлом. При этом длина грани не должна быть меньше или равной длине дуги контакта, поскольку, в этом случае, произойдет взаимодействие с металлом со стороны одного валка двух или более-ребер в контактной зоне по длине дуги захвата. Если со стороны одного валка в контакт с

обжимаемым металлом вступ т сразу хот  бы два ребра, то на плоской грани между этими ребрами будет прилипание, что, в свою очередь, ухудшит энергосиловые параметры процесса прокатки и сведет к нулю положительный эффект от предлагаемого способа прокатки. Поэтому минимальное значение величины длины плоской грани на рабочих валках должно соответствовать выражению

или 1Г VDK А h/2 (3) Способ прокатки может осуществл тьс  как при синхронном, так и при асинхронном вращении обеих рабочих валков. Тем не менее , при синхронном вращении валков, и при таком взаимодействии поверхностей рабочих валков, когда в очаге деформации напротив плоской грани одного валка противодействует ребро двух граней противоположного валка, достигаетс  наибольший эффект. При этом разнотолщинность выдаваемого раската имеет минимальную величину , энергетические затраты на осуществление процесса прокатки - относительно

пониженные величины, а структура металла на выдаче - меньшую степень наклепа, что обеспечивает дальнейшую прокатку (фиг. 3 и 4).

Однако осуществить такой режим возможно не на всех существующих прокатных станах. Р д прокатных станов имеет конструкцию рабочих валков с весьма ограниченными прочностными характеристиками привс,., шх хвостовиков, что не позвол ет

передавать на них даже полную величину момента прокатки. Дл  таких.станов, не допускающих осуществление передачи крут щего момента от привода через хвостовик одного из валков, необходимо осуществл ть

прокатку при синхронности вращени  валков и при взаимодействии в очаге деформации напротив каждой плоской грани одного валка, аналогичной грани другого и, напротив , каждого ребра одного валка аналогичного ребра другого валка. При этом энергосиловой эффект от применени  предлагаемого способа будет немного меньше однако , нагрузки на привод будут иметь более равномерно-распределенную величину

(фиг. 1 и 2).

Клинообразна  форма поверхности рабочих валков в зоне очага деформации позвол ет не только улучшить режим работы прокатного стана по энергосиловым параметрам , но еще и существенно облегчает процесс захвата металла валками, что в совокупности позвол ет увеличить обжатие заготовки за каждый проход через межвалковый зазор, и, соответственно, увеличить

производительность. Ребра на поверхност х рабочих валков практически полностью исключают веро тность пробуксовок при прокатке, что повышает стойкость валков, снижает количество ремонтов и повышает производительность, при этом исключает веро тность образовани  дефектов на раскате (закаты, рванины). Кроме того, при обжатии заготовки в валках, имеющих длину грани, соответствующую регламентируемо- му диапазону, обеспечиваютс  услови  равномерного пластического истечени  металла в глубинных сло х раската в направлении оси прокатки, что позвол ет получить эффективное диспергирование структуры с бо- лее мелким зерном.

Предлагаемый способ прокатки может быть применен на черновой клети ДУО-850 листостана Кузметкомбината, рабочие валки которой провод тс  в синхронное враще- ние через шестеренную клеть. При прокатке сл ба высотой И0 195 мм и длиной 1300 мм из углеродистых сталей необходимо установить в клеть рабочие валки диаметром 850 мм, дл  которых длина плоских граней по периметру окружности валка, в соответствии с регламентируемым диапазоном величин , должна находитьс  в пределах

Ir 92 - 370 мм

при количестве граней по периметру окруж- ности валка, соответственно, равном п 29-7. Минимальное и максимальное допустимое число граней (п) на валке определ етс  предельно допустимой величиной каждой грани из соотношени  (2) по выра- жению

n 180°arsin(lr/2RK);

2RK DK.

При прокатке сл бов высотой ho 195 мм и длиной L 1140 мм из углеродистой стали в раскат высотой h i 35 мм и шириной 1500 мм на черновой клети 850 листостана пластическое обжатие осуществл етс  при существенной технологии прокатки на гладких бочках за одиннадцать пропусков.

Внедрение предлагаемого способа прокатки с 12-ти гранными валками позволит осуществл ть процесс обжати  сл ба в валках при более интенсифицированном режиме за дев ть пропусков, что, в свою очередь, позволит сэкономить 15-20 с на каждом обрабатываемом сл бе.

Дл  сравнени  эффективности предлагаемого способа прокатки с базовым объектом в табл. 1 приводитс  режим прокатки сл ба за 11 пропусков по известной технологии , а в табл. 2 - по предлагаемому способу (h0 - начальна  высота заготовки перед пропуском; Ah - обжатие заготовки за проход; hi - высота раската после пропуска; е- степень информации за один проход).

Как видно из приведенных в табл. 1 и 2 сравнительных данных, предлагаемый способ прокатки по сравнению с известным позвол ет за счет разгрузки очага деформации повысить степень обжати  и интенсифицировать процесс.

Claims (3)

1.Способ прокатки полос, включающий черновую прокатку заготовки в граненых валках, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  качества проката и повышени  производительности, обжатие осуществл ют в валках с длиной каждой грани, определ емой из соотношени 

DK sin arctg (и) lr vDt -Ah/2, где lr - длина грани по периметру валка, м;

DK - катающий диаметр по ребру валка, м;

/г - коэффициент трени ;

Ah- максимальное обжатие заготовки за один проход, м.

2.Способ по п. 1,отличающийс  тем, что обжатие осуществл ют плоской гранью одного валка и ребром и двум  гран ми другого валка.

3.Способ по п. 1,отличающийс  тем, что обжатие заготовки осуществл ют плоскими гран ми обоих валков.

Таблица 1

Таблица 2

VUt,Ј

Фм,гЗ

Фиг f