СПОСОБ ПРОКАТКИ ЗАГОТОВОК Российский патент 1997 года по МПК B21B1/02 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, более конкретно к прокатному производству, и может быть применено для скручивания-кантовки раската между пропусками (проходами) в клетях непрерывного стана.

Известен способ прокатки заготовок, преимущественно в непрерывных группах клетей, включающий формирование раската в калибрах прокатных валков по меньшей мере за два последовательных прохода со скручиванием раската вокруг продольной оси между проходами путем приложения в поперечном сечении раската двух противоположно направленных пар сил [1]
Недостатком известного способа является необходимость использования, кроме основных валков прокатных клетей, осуществляющих обжатие раската, еще и дополнительных кантующих валков. Причем количество пар кантующих валков должно соответствовать количеству кантовок полосы в межклетевых промежутках. Кроме того, необходимость преодоления момента сопротивления поперечного сечения раската при его скручивании путем заталкивания раската в кантующие валки прокатными валками существенно увеличивает момент прокатки и, следовательно, энергетические затраты.

Известен также способ прокатки заготовок, преимущественно в непрерывных группах клетей, включающий формирование раската в калибрах прокатных валков по меньшей мере за два последовательных прохода со скручиванием раската между проходами путем приложения к раскату скручивающих пар сил непосредственно в очаге деформации одновременно с формированием раската за счет поворота валков друг относительно друга в противоположных направлениях в горизонтальных плоскостях [2]
Недостаток известного технического решения [2] состоит в том, что его реализация связана со значительными капиталовложениями, необходимыми для изготовления и оснащения штатных прокатных клетей устройствами для взаимного поворота противорасположенных валков.

Наиболее близким к предлагаемому является способ прокатки заготовок, преимущественно в непрерывных группах клетей, включающий формирование раската в калибрах прокатных валков по меньшей мере за два последовательных прохода со скручиванием раската между проходами за счет приложения к раскату скручивающих пар сил непосредственно в очаге деформации одновременно с формированием раската путем осуществления прокатки в калибрах, врезанных с наклоном относительно горизонтальных осей валков в сторону скручивания раската [3]
Использование известного технического решения, например, для кантовки полосы в процессе ее формоизменения в ребровом прямоугольном калибре, врезанном с наклоном относительно горизонтальных осей валков в сторону скручивания раската, сопровождается следующими недостатками.

Согласно опытному опробованию способа [3] и как показывают экспериментальные исследования, надежная кантовка раската в существующих межклетевых промежутках в известных пластовых [3] и прямоугольных ребровых калибрах достигается при их наклоне к горизонтальным осям валков на 6-8^o и 82-84^o соответственно.

С другой стороны, конструктивное исполнение кантующих как ребровых, так и пластовых калибров, идентично обычным [4] у которых угол наклона боковых стенок ручьев калибра к горизонтальным осям валков обычно выполняют в пределах 82-88^o (2-10^o), что соответствует углу между боковыми стенками каждого из ручьев 4-20^o. При этом меньший угол между боковыми стенками ручья обеспечивает увеличение вытяжной способности калибра, но уменьшает стойкость валков (более интенсивный износ и увеличенная величина разовой переточки), а увеличение угла между боковыми ручьями калибра приводит к противоположным результатам и, кроме того, при значении угла между боковыми стенками больше 20^o наблюдается потеря устойчивости раската при его обжатии в ребровом калибре. Поэтому оптимальным с этих точек зрения является некоторое промежуточное значение угла наклона, и, как показывает практика, наилучшие результаты получаются при угле между боковыми стенками ручья калибра, равном 12^o. Однако при врезании и ребрового, и пластового калибров под углом к осям валков [3] значение угла между боковыми стенками ручья калибра определяется из соотношения 2γ₁+2γ₂, где γ₁ угол наклона вертикальной оси кантующего калибра, равен 6-8^o, γ₂ угол наклона боковой стенки калибра к осям валков (определяется по аналогии с обычным ребровым калибром и равен 2-8^o). Отсюда диапазон углов между боковыми стенками ручьев кантующих калибров соответствует 16-32^o, что существенно превышает аналогичный показатель калибров, и, следовательно, использование известного технического решения [3] для производства заготовок связано со снижением производительности и сокращением срока службы калибров.

Необходимо также отметить, что при изменении условий деформации в кантующих калибрах [3] (температуры раската, размеров поперечного сечения, износа калибров, состояния поверхности деформируемого раската и т.д.) корректировка угла кантовки раската может быть обеспечена только за счет переточки калибра, что ограничивает технологические возможности способа [3] и приводит к увеличению себестоимости горячекатаных профилей и снижению производительности.

Цель изобретения повышение производительности путем увеличения вытяжной способности калибров, увеличение срока службы последних и расширение технологических возможностей способа за счет осуществления корректировки угла кантовки раската в процессе производства заготовок без выполнения переточек калибров.

Цель достигается тем, что в известном способе прокатки заготовок, преимущественно в непрерывных группах клетей, включающем формирование раската в калибрах прокатных валков по меньшей мере за два последовательных прохода со скручиванием раската между проходами путем приложения к раскату скручивающих пар сил непосредственно в очаге деформации одновременно с формированием раската, согласно изобретению, прокатку со скручиванием осуществляют в калибрах, боковые стенки противоположных ручьев которых расположены кососимметрично относительно оси прокатки, при этом боковые грани раската с большим углом наклона к вертикальной оси упомянутых калибров формируют на выходе из последних в направлении скручивания раската, а величину угла наклона одной из пар граней раската к вертикальной оси калибра выдерживают в пределах 3-6^o, а другой 9-15^o, кроме того, корректировку величины скручивания раската производят смещением одного валка относительно другого в осевом направлении.

Осуществление прокатки со скручиванием в калибрах, боковые стенки противоположных ручьев которых расположены кососимметрично относительно оси прокатки, в сочетании с формированием на выходе из упомянутых калибров боковых граней раската с большим углом наклона к вертикальной оси в направлении скручивания раската, обеспечивает возникновение в очаге деформации пар сил, результирующие которых способствуют скручиванию полосы вокруг оси прокатки в заданном положении.

Это объясняется тем, что при обжатии осесимметричной полосы в кососимметричном калибре равнодействующие нормальных сил, возникающих на боковых стенках любого из ручьев предлагаемого калибра, не равны между собой, но кососимметрично равны равнодействующим нормальных сил, возникающих на боковых стенках другого ручья, при этом каждая из этих равнодействующих не проходит через ось прокатки.

Формирование величины угла наклона одной из пар граней раската к вертикальной оси калибра в пределах 3-6^o, а другой 9-15^o, как показали экспериментальные исследования, позволяет существенно, по сравнению с известными техническими решениями, повысить производительность за счет увеличения вытяжной способности калибра и увеличить его срок службы путем уменьшения величины разовой переточки. При этом нарушение указанных пределов приводит:
при формировании угла наклона граней раската соответственно меньше 3^o и 9^o к уменьшению срока службы калибра, к снижению пределов регулировки угла кантовки и качества прокатанных заготовок (подрезание раската);
при формировании угла наклона граней раската соответственно больше 6^o и 15^o к уменьшению способности калибра вследствие увеличения площади его поперечного сечения и нарушения устойчивости полосы при ее обжатии.

Выполнение корректировки величины скручивания раската путем осевого смещения одного валка относительно другого обеспечивает расширение технологических возможностей способа за счет осуществления корректировки угла кантовки раската без выполнения переточек калибров с помощью штатных устройств осевой регулировки валков.

Таким образом, осуществление способа прокатки заготовок предлагаемым образом обеспечивает повышение производительности, увеличение срока службы калибра и расширение его технологических возможностей.

На фиг.1 изображена схема скручивания раската; на фиг.2 ребровой калибр, боковые стенки противоположных ручьев которого расположены кососимметрично относительно оси прокатки.

Способ реализуют следующим образом.

Раскат 1 (фиг.1, 2) с помощью привалковой арматуры (не показана) задается в ребровой калибр 2, образованный горизонтальными валками 3, 4. Боковые стенки противоположных ручьев калибра 2 имеют попарно равные по величине, но противоположные по знаку углы наклона α и β (фиг.2) к вертикальной оси калибра Y-Y и расположены кососимметрично относительно оси прокатки. При этом боковые стенки ручьев с меньшим по абсолютной величине углом наклона a выдержаны в пределах 3-6^o, а боковые стенки ручьев с большим по абсолютной величине углом наклона b 9-15^o и ориентированы в направлении скручивания раската 1.

При обжатии осесимметричного рската 1 в кососимметричном ребровом калибре 2 равнодействующие нормальных сил F₁ и F₂ (фиг.2), возникающие на боковых стенках любого из ручьев калибра 2, не равны между собой, но кососимметрично равны равнодействующим нормальных сил F₃ и F₄, возникающих на боковых стенках другого ручья, при этом каждая из этих равнодействующих не проходит через ось прокатки, а результирующие от упомянутых равнодействующих составляют пару сил, способствующую скручиванию раската 1 в направлении боковых стенок ручьев калибра 2 с большим углом наклона b.

Величины углов наклона a и β стенок ручьев калибра 2 внутри регламентированных диапазонов (3-6^o и 9-15^o), обеспечивающие кантовку проката на заданный угол (45^o или 90^o) на длине, равной расстоянию между осями смежных клетей, определяются экспериментально, а корректировку величины скручивания раската ( в случае ошибки или изменения условий деформации раската 1 в калибре 2) производят взаимным осевым смещением рабочих валков 3, 4 с помощью штатного устройства осевой регулировки валков (на чертежах не показано). При этом в случае перекантовки раската перемещают любой из валков 3, 4 в направлении его боковой стенки с меньшим углом a, а в случае недокантовки -в противоположном направлении.

Для определения эффективности предлагаемого способа и предельных углов наклона боковых стенок ручьев калибра к его вертикальной оси, обеспечивающих стабильное кантование раската, была выполнена прокатка опытно-промышленных партий медных шин размерами 10х53 мм и 10х43 мм на стане 250 Каменск-Уральского завода по обработке цветных металлов с использованием следующих типоразмеров ребровых калибров клети 2-300:
кантующие ребровые калибры с равными друг другу углами наклона боковых стенок ручьев калибра к его вертикальной оси, которая в свою очередь наклонена к осям валков на 98, 96, 94, 92, 90^o, при этом углы между боковыми стенками ручьев для этих калибров были соответственно выполнены равными 10, 14, 18, 22, 26^o;
предлагаемые кососимметричные кантующие ребровые калибры со следующими сочетаниями углов наклона боковых стенок 1-5^o; 2-6^o; 2-9^o; 2-15^o; 2-17^o; 3-9^o; 3-12^o; 3-15^o; 3-17^o; 4-12^o; 4-15^o; 4-17^o; 5-9^o; 6-9^o; 6-12^o; 6-15^o; 6-17^o; 7-12^o; 7-15^o; 7-17^o;
кантующий ребровой калибр, углы наклона боковых стенок ручьев которого были равны 3, 6, 9, 15^o.

Ширина калибров по дну его ручьев для всех типоразмеров была выполнена равной толщине задаваемой полосы, а коэффициент высотной деформации полос 1/η = H/h (где H, h высота полосы до и после прокатки в ребровом калибре) не превышал значения 1,20.

Анализ результатов, полученных при прокатке опытно-промышленных партий профилей в рассмотренных выше калибрах, показал следующее.

При прокатке полос в кантующих ребровых калибрах с равными друг другу углами наклона боковых стенок ручьев калибра к его вертикальной оси, которая в свою очередь наклонена к осям валков, наилучшие результаты по обеспечению заданного угла кантования получены при эксплуатации калибров, вертикальные оси которых наклонены к осям валков на 94 и 92^o (угол между боковыми стенками ручьев калибров равен соответственно 18 и 22^o). Однако, при появлении признаков износа (сетки разгара) на поверхности калибра и в том и в другом случаях наблюдалось невыполнение заданного угла кантования, что устранялось либо переточкой валков, либо использованием для последующего прохода специальных быстроизнашиваемых втулок, монтируемых в привалковую арматуру, а, следовательно, в обоих случаях имели место простои стана, что отрицательно сказывалось на производительности.

При прокатке полос в предлагаемых кососимметричных кантующих ребровых калибрах заданный угол кантования обеспечивался при эксплуатации калибров до полного износа за счет того, что боковые стенки ручьев были выполнены с углом наклона к осям валков: малым пределах 3-6^o, большим в пределах 9-15^o. При обжатии полос в калибрах, больший выпуск которых превышал 15^o, имело место сваливание полосы; если же он был меньше 9^o - наблюдалась неустранимая осевым перемещением валков недокантовка раската. Деформация раската в калибрах, малый выпуск которых был больше или меньше соответствующих значений регламентированного диапазона значений углов наклона боковых стенок, не дала положительных результатов.

В первом случае угол кантования был меньше заданного, при этом использованием осевого перемещения валков устранить этот недостаток не удалось, а во втором случае наблюдалось уменьшение возможности регулировки угла кантования путем осевого перемещения валков и подрезание прокатываемого раската.

Следует отметить, что наилучшие результаты, с точки зрения вытяжной способности калибров, их срока службы и стабильности угла кантования (вплоть до полного износа калибров) были получены при эксплуатации калибра, боковые стенки которого с малым углом наклона к осям валков были выполнены в пределах 4-5^o, а с большим 12^o. При этом величина вытяжки при обкатке в этом калибре в среднем на 11% превышала величину вытяжки при прокатке раската в кантующих ребровых калибрах с углом наклона боковых стенок ручьев калибра к его вертикальной оси, равным 94^o (92^o), которая в свою очередь наклонена к осям валков под углом 18^o (22^o).

При прокатке полосы в ребровом калибре, углы наклона боковых стенок ручьев которого были равны 3, 6, 9, 15^o, помимо нестабильности угла кантования раската, был обнаружен повышенный износ выводной привалковой арматуры последующей прокатной клети. Это объясняется тем, что при обжатии раската в последующем проходе из-за неравенства вытяжек по кромкам полосы наблюдается ее серпение.

Таким образом, положительный эффект, достигаемый использованием предлагаемого изобретения по сравнению с известным технологическим решением, состоит в повышении производительности, увеличении срока службы калибра и расширении технологических возможностей способа.

Повышение производительности достигается увеличением вытяжной способности калибра и сокращением простоев стана по перевалкам валков и установке кантующей арматуры.

Увеличение срока службы валков обеспечивается: во-первых, за счет сохранения кантующей способности калибра до полного его износа, а во-вторых, путем уменьшения, при прочих равных условиях с известным техническим решением, величины разовой переточки.

Расширение технологических возможностей способа обеспечивается за счет осуществления корректировки угла кантовки раската без выполнения переточек калибров с помощью штатных устройств осевой регулировки валков.

Изобретение может быть использовано для производства горячекатаных прямоугольных профилей из черных и цветных металлов на непрерывных и полунепрерывных мелкосортных и заготовочных станах.

Использование: в прокатном производстве для скручивания и кантовки раската между проходами преимущественно в клетях непрерывного стана. Сущность изобретения: способ прокатки заготовок включает формирование раската в калибрах валков по меньшей мере за два последовательных прохода со скручиванием раската между проходами. Скручивание осуществляют приложением пар сил к раскату непосредственно в очаге деформации одновременно с формированием раската в калибрах. Боковые стенки противоположных ручьев калибров расположены кососимметрично относительно оси прокатки. Боковые грани раската с большим углом наклона к вертикальной оси калибров формируют на выходе из них в направлении скручивания раската. Величину угла наклона одной из пар граней раската к вертикальной оси калибра выдерживают в пределах 3-6^o, а другой - 9-15^o, корректировку величины скручивания раската производят смещением одного валка относительно другого в осевом направлении. 2 ил.

Способ прокатки заготовок преимущественно в непрерывных группах клетей, включающий формирование раската в калибрах прокатных валков по меньшей мере за два последовательных прохода со скручиванием раската между проходами путем приложения к раскату скручивающих пар сил непосредственно в очаге деформации одновременно с формированием раската, отличающийся тем, что прокатку со скручиванием осуществляют в калибрах, боковые стенки противоположных ручьев которых расположены кососимметрично относительно оси прокатки, при этом боковые грани раската с большим углом наклона к вертикальной оси упомянутых калибров формируют на выходе из последних в направлении скручивания раската, а величину угла наклона одной из пар граней раската в вертикальной оси калибра выдерживают в пределах 3 6^o, а другой 9 15^o, кроме того, корректировку величины скручивания раската производят смещением одного валка относительно другого в осевом направлении.