SU1755978A1 - Прокатный валок - Google Patents

Abstract

Использование: в прокатном производстве на заготовочных станах при производстве блюмов и заготовок. Сущность изобретени : прокатный валок содержит ручей , износостойкость которого измен етс  по боковой стенке, счита  от дна ручь  по соответствующему уравнению. 7 ил

Description

Изобретение относитс  к прокатному производству и может быть использовано на заготовочных станах при производстве блюмов и заготовок.

Известны прокатные валки, у которых бочка имеет многослойный рабочий слой из материалов с различным модулем упругости , а образующа  бочки выполнена в виде синусоиды,

Однако эти валки предназначены дл  повышени  ресурса работы инструмента путем увеличени  сопротивлени  термическим ударам улучшени  эффективности удалени  окалины. Эти валки не учитывают услови  формоизменени  боковых (необжимаемых ) участков полосы и вли ние распределени  твердости (износостойкости) по контуру калибра на услови  трени  между прокатываемым материалом и инструментом .

Известен прокатный валок, на поверхность бочки которого нанесен рабочий слой с измен ющейс  по сечению износостойкостью . Применение такого прокатного валка

позвол ет1 уменьшить износ и повысить производительность стана.

Это достигаетс  тем, что рабочий слой по окружности и длине бочки валка выполнен в виде чередующихс  участков по меньшей мере из двух материалов с разным уровнем износостойкости, при последовательном чередовании в шахматном пор дке участков с большей износостойкостью с участками с меньшей износостойкостью, причем длина участков равна 0,1...0,7 длины дуги захвата, а наплавленные участки выполнены наклонными к радиусу бочки валка под углом 5...75°.

Однако этот валок имеет гладкую бочку и дл  прокатки блюмов и заготовок не может быть использован, Рабочий слой у него располагаетс  по цилиндрической поверхности и не учитываютс  особенности неравномерного распределени  твердости (износостойкости ) по контуру криволинейной поверхности, образованной ручь ми калибров.

Увеличение коэффициента трени  между полосой и поверхностью ручь  калибра

сл

СП

сл ю

Ч 00

приводит к росту уширени , тогда как гладка  поверхность способствует понижению уширени . При прокатке происходит значительное трение, развивающеес  в калибрах, при относительном скольжении реборд ручьев и полосы. Это трение - значительное , поэтому калибры в промежутке между переточками существенно вырабатываютс  по ширине. Это трение сторон полосы неблагопри тно вли  ёт на конфигурацию боковых участков раската и чистоту его поверхности. При прокатке в калибрах со стесненной поперечной деформацией ограничение уширени  вблизи контактной поверхности способствует уширению средних слоев. Существенна  неравномерность уширени  средних слоев вызывает переполнение калибров и приводит к по влению морщин на боковых поверхност х раската. На участках разъема калибра с большим коэффициентом трени  по контуру образуютс  острые кромки, тогда как в калибре с меньшим коэффициентом трени  по контуру эти кромки имеют форму этих участков близкую пр молинейной, за счет менее интенсивного течени  металла в поперечном направлении.

Это объ сн етс  тем, что сопротивление течени  металла в продольном и поперечном направлени х определ етс  силами трени  и формой очага деформации. Кроме того, при увеличении сил трений- продольные подпирающие силы возрастают более интенсивно, чем поперечные. Этим и объ сн етс  увеличение уширени . Однако это присуще прокатке в калибрах с одинаковыми услови ми максимального или минимального трени  по ширине вреза ручь .

Целью изобретени   вл етс  снижение износа, повышение качества проката путем исключени  искажени  боковой кромки раската .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что на прокатном валке, содержащем бочку с измен ющейс  по сечению износостойкостью , бочка с ручьем, износостойкость которого измен етс  по боковой стенке, счита  от дна ручь  по выражению:

,76+98,30

. -ЗД5-15- LBt-БНк

+ (-3.52 10 3+6,14 10/4 H

1-1 ,19 10

-2 РБ U

+ 4,66 10 4-|r- )+(-2,07 ,25 10 -p5-1

HKLB

+ 5,6210-7- 2,51 ), 0)

где Нк - высота ручь  калибра; LS - длина бочки валка; ОБ - диаметр бочки валка; В« - ширина ручь  калибра;

X - текуща  координата по высоте боковой стенки ручь .

За вл емый прокатный валок отличаетс  от прототипа тем, что твердость (износостойкость ) рабочих поверхностей калибров

простой формы непрерывно измен етс  по направлению от дна к основанию по уравнению параболы.

Это обеспечивает рациональное распределение трени  между полосой и рабочей поверхностью калибра, в случае прокатки в услови х стесненной поперечной деформации. Така  схема ограничивает уширение и способствует более равномерному формоизменению боковых поверхностей полосы.

Наличие этих признаков позвол ет классифицировать за вл емое изобретение , как соответствующее критерию новизна .

В других известных технических решени х не обнаружены отличительные признаки , характеризующие за вл емое изобретение.

На основании проведенного анализа

можно сделать вывод, что за вл емый прокатный валок обладает существенными отличи ми , а указанна  совокупность признаков позвол ет обеспечить необходимую форму поперечного сечени  раската и

повысить качество блюмов и заготовок. С учетом распределени  условий трени  на рабочих поверхност х калибров простой формы по уравнению биквадратной параболы снижаетс  неравномерность деформации .

На фиг.1 изображен прокатный валок с измен ющейс  твердостью (износостойкостью ) по сечению бочки; на фиг.2 -  щичный калибр, рабоча  поверхность которого имеет различную твердость (износостойкость); на фиг.З - то же, дл  овального калибра; на фиг.4 - вид кривой, описывающей характер изменени  твердости (износостойкости) от основани  к дну калибра; на фиг.5 - кривые,

описывающие форму боковой поверхности раската при прокатке в  щичных калибрах; на фиг.б - рабочий валок черновой клети крупносортного стана 850; на фиг.7 - схема прокатки круглого профил  160 мм.

С целью воздействи  на характер формоизменени  боковых (необжимаемых) участков раската при прокатке в калибрах простой формы предложено изменение твердости (износостойкости) рабочих поверхностей описывать уравнением биквадратной параболы:

Y A+BX2+CX4.(2)

где X, Y - координаты кривой;

А.В.С - коэффициенты регрессии, кото- рые отражают перемещение металла в направлении оси X, искривление боковой поверхности в направлении оси Y, общее искривление боковых поверхностей, начина  с наиболее отдаленных друг от друга точек. Величины коэффициентов определ ли в зависимости от отношени 

Нк

LB

ОБ Вк

1Б Нк

При составлении аналитического уравнени  было прин то допущение, что форма поперечного сечени  раската после прокатки  вл етс  симметричной, ось Y делит боковую поверхность на две равные части, а ось X перпендикул рна оси Y. Расчеты выполнили на ЭВМ и получили регрессионные уравнени  вида

Y Ai+Bi

LB

J3,

Нк

при ,2,3... (номер сло  металла по высоте сечени )

.

После подстановки вычисленных значений коэффициентов в формулу (1) получили уравнение формы контура боковой поверхности раската.

Реализаци  формулы 1 выполнена по схеме прокатки слитка массой 5,25 т сечением 660x660 мм в  щичных калибрах на блюм сечением 195x220 мм на крупносортном стане 850 метзавода им. Серова. Расчетна  форма боковой поверхности раската по проходам представлена на фиг.5. Установили, что за счет недостаточного проникновени  формоизменени  металла в случае высокого очага деформации имеет место уширение приконтактных слоев (до 20 мм) и ут жка в пределах(10... 100) мм срединных (фиг,5; позици  1...6).

По мере возрастани  интенсивности проникновени  деформации (фиг.5, позици  7...15) и стесненного уширени  металла при прокатке с защемлением происходит уширение приконтактных слоев (5...15) мм срединных (35...90) мм.

Дл  обеспечени  равномерности деформации по боковым гран м раската предлагаетс  твердость (износостойкость) рабочих поверхностей калибров измен ть в

5 10 15

20

25

30

35

40 45 50 55

соответствии с законом, описываемым формой кривых, представленных на фиг,5.

Дл  экспериментальной проверки на лабораторном стане 200 прокатывали свинцовые полосы в  щичных и овальных калибрах . В зависимости от распределени  твердости (износостойкости) услови  трени  измен лись и форма боковой поверхности раската принимала вид, близкий форме биквадратной параболы (фиг.2, 3, позици  7). Использу  экспериментальные данные прокатки свинцовых полос, геометрию калибра и очага деформации расчетным путем определили зависимость, в соответствии с которой предусмотрено осуществл ть изменение твердости(износостойкости) рабочих поверхностей калибра.

Дл  определени  характера формоизменени  боковых граней раската при прокатке в калибрах простой формы собрали рабочий валок стана 200 (фиг.1), бочка которого состо ла из бандажированных частей толщиной 10 мм каждый (позиции 1...5), и оси диаметром 100 мм. В качестве материала бандажей использовали сталь марок ЗОХГСА. 65 Г, 40Х, 40ХН, 20Х с твердостью по Роквеллу 35..56 ед.

Было опробовано три варианта расположени  бандажей на оси: первый - наиболее твердый (износостойкий) слой из стали марки 20Х, далее из стали марок 40 ХН, 40Х, 65Г, ЗОХГСА (фиг.1 позиции 1...5); второй - наоборот, т.е. из стали марки ЗОХГСА наружный бандаж, а дальше 65Г, 40Х, 40ХН, 20Х; третий - наиболее твердый бандаж (сталь 20Х) располагали по середине сечени  бочки, а остальные четыре бандажа по обе стороны от наиболее твердого, т.е. из стали ЗОХГСА и 40Х, с одной стороны, а иэ стали 65Г и 40ХН, с другой.

На подготовленных таким образом валках нарезали  щичные и овальные калибры. Такое расположение бандажей позволило измен ть твердость (износостойкость) слоев бочки рабочих валков, а в ходе прокатки варьировать коэффициентом трени  между полосой, стенками и контуром калибра.

Установили, что в случае расположени  бандажей по первому варианту форма боковой поверхности раската принимает вид (фиг.2,3, позици  6), по второму варианту такую как на позиции 8. По третьему варианту форма боковой поверхности раската представлена позицией 7 на фиг.2 и 3.

Исход  из полученных результатов наиболее рациональной формой боковых поверхностей полосы  вл етс  позици  б на фиг.2 и 3. Пр молинейна  форма боковых граней обеспечивает устойчивость полосы на рольганге при ее кантовке и задаче в

последующий калибр (овальный или круглый ) и более равномерное обжатие.

Предлагаемый прокатный валок крупносортного с;тана готовитс  следующим образом; центробежным литьем изготовл етс  бочка из многослойного материала диаметром мм и длиной мм с толщиной каждого сло  22 мм; слои из марок стали 20Х, 40ХН, 40Х, 65 Г, ЗОХГСА располагаютс  в этой последовательности; на бочке нарезают калибры  щичной и овальной формы (фиг.6). Всего готовитс  5 овальных и 4  щичных калибра, которые служат дл  прокатки сортамента круглых профилей 150,160, 250 и 275 мм. Характер изменени  твердости (износостойкости) представлен на фиг.4 и соответствует виду биквадратной параболы.

Прокатный валок работает следующим образом. В черновую клеть крупносортного стана 850 метзавода им. Серова заваливаютс  рабочие валки, имеющие распределе- ние твердости (износостойкости) по сечению в соответствии с уравнением (1).

Слиток спокойной стали массой 5,25к т прокатывают на блюм сечением 195x220 мм в обжимной клети стана 900. Далее подкат подаетс  на черновую клеть 850 и прокатываетс  по схеме на заготовку 160 мм (фиг.7). Вначале подкат 195x220 мм обжимаетс  в 3 калибре (фиг.6, позици  6) до сечени  160x215 мм, затем в 5 калибре (фиг.6, позици  6) до сечени  167x182 мм и далее во 2 калибре (фиг.6, позици  2) др сечени  149x200 мм. После этого овальный раскат подаетс  на чистовую клеть 850 и прокатываетс  на готовый профиль & 160 мм (фиг.7).

Распределение твердости (износостойкости ) материала валков по рабочим поверхност м калибров в соответствии с законом, описываемым уравнением 1 обеспечивает

0

5

0

конфигурацию боковых граней в соответствии с фиг.2,3, позици  6.

Использование предлагаемого прокатного валка позвол ет исключить получение раскатов с искаженными боковыми поверхност ми и неустойчивую их прокатку, сопровождающуюс  сваливанием в калибре и по влением подрезов и закатов на готовом профиле, снизить брак проката на 30%. увеличить выход годного.

Годовой экономический эффект при внедрении составит 335 тыс. руб.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Прокатный валок, содержащий бочку с измен ющейс  по сечению износостойкостью , отличающийс  тем, что, с целью снижени  износа, повышени  качества проката путем исключени  искажени  боковой кромки раската, бочка валка выполнена с ручьем, износостойкость которого по боковой стене измен етс , счита  от дна ручь , по выражению

   Н

   .76+98,30 ,68 ,9( +

   ОБ

   В,

   r I I «. Ч/ W,WV i

   + (-3,52 ,14 10

   LB

   H,

   Нк-1,19 102 DB

   LB

   LB

   + 4,66 ) ,25 HKLB

   + 5,62 Ш7 ,51 )4, LBHK

   где Нк - высота ручь  калибра; LB - длина бочки валка; ОБ - диаметр бочки валка; Вк - ширина ручь  калибра; X - текуща  координата по высоте боковой стенки ручь .

   Фиа.1

   s

   1 гпф

   8i6SSit