СПОСОБ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ ПОЛОС Российский патент 1996 года по МПК B21B1/26 

Изобретение относится к листопрокатному производству и предназначено для использования на широкополосных станах горячей прокатки.

Поперечный профиль полосы при прокатке зависит главным образом от профиля рабочих валков. Профиль рабочего валка определяется суммой совместного прогиба рабочего и опорного валков, упругого сплющивания поверхности рабочего валка, тепловой выпуклости бочки рабочего валка и износа рабочего валка. При длительной прокатке типоразмера одной ширины идет более интенсивный износ валков на участках длиной (1/8-1/6) B соответствующих боковым кромкам данной полосы, где В ширина полосы. Величина износа этих участков валка превышает износ центральной части валка примерно на 20% Причиной такого неравномерного износа валков является неравномерность распределения эпюры давления метала на валки по ширине полосы. Неравномерность эпюры давления вызывается пониженной температурой боковых кромок полосы, а следовательно, более высоким сопротивлением деформации, а также повышенной величиной сплющивания рабочих валков на кромках полосы. Кроме того, пониженная температура кромок полосы снижает тепловое расширение валка на соответствующих кромках участках валка, т.е. этот местный дефект теплового профиля валка идентичен физическому износу. В силу этих причин общий профиль валка, являющийся суммой изношенного и теплового профиля (без учета упругих составляющих профиля), будет иметь ощутимые местные неравномерности в районах кромок полосы. Профиль прокатанной полосы получается с местными утолщениями на боковых кромках и потерей формы - краевой неплоскостностью.

Известен способ горячей прокатки с наружным охлаждением валков, при котором охладитель в процессе прокатки подается через брызгальные коллекторы на внешнюю поверхность валков равномерно по их длине (см. Целиков А.И. и др. "Теория прокатки" (справочник), М. Металлургия, 1982, с.316-317). Недостатком известного способа является невозможность регулирования местных дефектов профиля и планшетности полосы, образующихся на кромках полосы. На стане 2000 НЛМК, например, полоса имеет местные утолщения в районе боковых кромок величиной до 0,06 мм, наблюдается потеря плоской формы.

Известен способ прокатки, использующий систему охлаждения валков с регулируемым по зонам длины бочки валков расходом воды (см. материалы доклада "Управление тепловыми и размерными параметрами полосы" фирмы Davy McKee (Sheffild) Ltd. (Великобритания), Москва, 1988, с.13, 20). По данному способу с помощью математических моделей определяют величину расхода и распределение охлаждающей воды по зонам для поддержания постоянного теплового профиля валков в пределах длины полосы. Недостатком известного способа является то, что в нем отсутствует регулирование изменений профиля валков, вызванных местным износом и местным уменьшенным тепловым расширением участков валков в районе боковых кромок полосы.

Известен способ горячей прокатки полос с управлением тепловым профилем рабочих валков (см. а.с. СССР N 863039, МКИ В 21 В 37/10, заявл. 28.06.79, опубл. 15.09.81, Бюл. N 34). Он заключается в том, что отрабатывают отклонение заданного теплового профиля валка от расчетного непрерывным посекционным регулированием расхода охладителя вдоль бочки валка, при этом во время прокатки измеряют отклонения от заданной плоскостности проката и изменяют заданное начальное значение теплового профиля на величину, пропорциональную замеренному отклонению. Недостатками известного способа является необходимость наличия дорогостоящих устройства контроля плоскостности полосы и устройства непрерывного посекционного регулирования расхода охладителя вдоль бочки валка. В настоящее время на отечественных станах не существует работоспособных вышеперечисленных устройств. Кроме того, устройство контроля плоскостности полосы может контролировать плоскостность только на переднем конце полосы до захвата его в моталку, а устройство непрерывного посекционного регулирования расхода охладителя из конструктивных соображений ограничено 3-5 секциями.

Известен способ горячей прокатки, включающий охлаждение жидкостью валков и полосы в процессе прокатки, с преимущественным охлаждением краев полосы (см. а.с. СССР N 975133, МКИ В 32 В 45/02, заявл. 20.05.81, опубл. 23.11.82, Бюл. N 43). В известном способе измеряют распределение температуры по ширине полосы и, при равномерной по ширине полосы подаче охладителя, на более охлажденный участок середины полосы перед и за очагом деформации подают сжатый воздух и этим уменьшают интенсивность охлаждения середины полосы и валков. Недостатками данного способа являются необходимость дополнительной установки 4-х воздушных коллекторов с управляемыми соплами, сложное и требующего дорогостоящего оборудования измерение температуры полосы в 8-12 точках по ее ширине, отсутствие адекватного воздействия при изменении поперечного профиля полосы. Кроме того, предлагаемое повышенное охлаждение кромок полосы, с учетом более интенсивного износа участков рабочих валков соответствующих боковым кромкам полосы, приведет к местному утолщению кромок полосы.

В заявляемом способе прокатки решается задача получения прямолинейного профиля и плоской формы прокатанной полос, за счет тепловой профилировки рабочих валков, компенсирующей неравномерный температурный профиль полосы и износ валков. Данная задача решается путем отключения сопел подачи охладителя устройства охлаждения рабочих валков на участки валков, соответствующих боковым кромкам прокатываемой полосы длиной равной 1/8-1/6 ширины полосы от каждой кромки. В этом случае тепловое расширение валка на его участках, контактирующих с боковыми кромками полосы, будет увеличено, что скомпенсирует повышенный износ этих участков валка и уменьшенное тепловое расширение этих же участков из-за пониженной температуры полосы в районе боковых кромок. В результате межвалковая щель будет иметь равномерную прямолинейную форму, а прокатанная в этой щели полоса прямоугольную форму без местных утолщений.

На фиг. 1 показаны поперечный профиль полосы и профиль рабочего валка, как сумма изношенного контура валка и теплового расширения валка при обычной прокатке с равномерным охлаждением по длине рабочих валков. На фиг.2 то же при реализации предложенного способа прокатки.

Данный способ реализован в 12-й клети непрерывного широкополосного стана 2000 НЛМК. На этой клети установлено устройство охлаждения рабочих валков с управляемыми соплами дискретного типа. Оно включает в себя 4 коллектора охлаждения по два коллектора (входная и выходная сторона) на каждый рабочий валок. Все коллектора охлаждения имеют по 13 сопел, расположенных равномерно по длине валков, с возможностью управления включения или отключения любого сопла с помощью пневмоклапанов, встроенных в коллектор. Промышленная эксплуатация устройства показала его высокую надежность.

При промышленной проверке заявляемого способа, после начала кампании рабочих валков проводился их разогрев, т.е. переход в процессе прокатки к относительно стационарному состоянию теплового расширения валков. Для стана 2000 НЛМК разогрев валков завершается после прокатки 600 тонн металла. При этом во все 4 коллектора устройства охлаждения рабочих валков вода подавалась через все 13 сопел, т.е. равномерно по длине валков. Тепловой профиль валка после этого изображен на фиг.1. После разогрева валков в каждом коллекторе устройства охлаждения валков клети отключили по два сопла (фиг.2) - симметрично по одному соплу на участки валков соответствующих боковым кромкам прокатываемой полосы 4•1550 мм. Длина каждого участка валка неохлаждаемого водой равна порядка 200 мм. Тепловой профиль валка при таком охлаждении изображен на фиг.2. Получили местное тепловое расширение валка на участках кромок, которое компенсирует, во-первых, износ валков на этих же участках и, во-вторых, неравномерность теплового расширения валка из-за пониженной температуры кромок полосы. Прокатываемая полоса имела требуемый прямоугольный профиль без местных утолщений. После изменения ширины прокатываемой полосы на В=1250 мм отключенные сопла включили, но отключили подачу воды соседних сопел, которые теперь стали соответствовать боковым кромкам полосы нового типоразмера. В течение всей кампании рабочих валков аналогично изменяли положение отключенных сопел в соответствии с изменением ширины прокатываемой полосы. Поперечные сечения полученных полос не имели местных утолщений, потеря плоской формы не наблюдалась. Выход за указанные пределы интервала длины неохлаждаемых участков валка приводит, с одной стороны, к местным утонениям полосы при превышении длины в 1/6В, c другой стороны, к сохранению местных утолщений полосы при длине неохлаждаемого участка меньше, чем 1/8B.

Использование: исключение образования местных утолщений полосы на боковых кромках за счет компенсации местного износа и уменьшения теплового расширения участков валков в районе боковых кромок полосы. Сущность: способ горячей прокатки полос включает деформацию полосы валками с подачей охладителя по длине валков и ширине полосы. В процессе деформации отключают подачу охладителя на участки рабочих валков, соответствующих боковым кромкам прокатываемой полосы, на длине равной 1/8-1/6 ширины полосы от каждой боковой кромки полосы. 2 ил.

Способ горячей прокатки полос, включающий деформацию полос валками с подачей охладителя по длине валков и ширине полосы, отличающийся тем, что в процессе деформации каждой полосы отключают подачу охладителя на участки валков, соответствующие боковым кромкам прокатываемой полосы на длине, равной 1/8 1/6 ширины полосы от каждой боковой кромки.