СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ ПОЛОСЫ С НАТЯЖЕНИЕМ Российский патент 2002 года по МПК B21B37/48 

Описание патента на изобретение RU2189876C2

Изобретение относится к прокатному производству и может быть применено на непрерывных широкополосных станах холодной прокатки.

Из уровня техники известен способ непрерывной холодной прокатки полосы с натяжением [1] , при котором величину удельного натяжения σн в межклетевых промежутках назначают с постепенным увеличением от первой к последней клети в пределах σн = (0,35-0,7)σт. Применение данного способа прокатки позволяет снизить вероятность пробуксовки и повысить плоскостность проката.

Недостатком указанного способа прокатки является высокая вероятность порывов полосы при существовании неметаллических включений и наличии концентраторов напряжения на кромках полосы.

Известен способ непрерывной холодной прокатки полосы с натяжением [2], включающий определение σт в каждом межклетевом промежутке для разных марок стали, и в котором величину удельного натяжения σн поддерживают путем задания коэффициента kσ, представляющего собой отношение σн к σт. Величину коэффициента kσ за первой клетью поддерживают равной 0,2, а в последнем межклетевом промежутке - равной 0,16. Величину удельного натяжения полосы в отдельных межклетевых промежутках назначают исходя из убывания величины коэффициента kσ, от первой к последней клети. Применение известного способа прокатки позволяет снизить порывность полос в межклетевых промежутках и сгладить исходную разнотолщинность подката.

Этот способ может быть принят за прототип изобретения.

Недостатком указанного способа является наличие возможности неустойчивого положения рабочих валков при прокатке, что отрицательно сказывается на качестве поверхности прокатываемой полосы (появление дефектов типа "ребристость").

Неустойчивое положение рабочих валков при прокатке возможно в случае, когда полуразность натяжений близка по значению к величине горизонтальной проекции усилия, действующего между рабочим и опорным валками. В этом случае при колебаниях натяжения и усилия прокатки, а также во время ускорения и замедления стана возможно перемещение рабочего валка в горизонтальной плоскости в направлении от моталки к разматывателю и наоборот, в пределах зазоров между шейками, подшипниками, подушками и их направляющими плоскостями. Такие перемещения сопровождаются изменением межвалкового зазора, что ухудшает качество поверхности холоднокатаных полос.

В то же время радиальная нагрузка, действующая на подшипниковые узлы рабочих валков, является функцией переднего и заднего натяжений; ее значительная величина служит причиной снижения долговечности подшипников.

Задачей изобретения является обеспечение устойчивого положения рабочих валков при колебаниях натяжений и усилий прокатки, а также во время ускорения и замедления стана и тем самым повышение качества поверхности холоднокатаной полосы и одновременно сохранение низкой вероятности порывов полосы при существовании неметаллических включений и наличии концентраторов напряжения на кромках полосы.

Указанная задача решается тем, что в способе непрерывной холодной прокатки полосы с натяжением, включающем определение предела текучести полосы σт в каждом межклетевом промежутке для разных марок стали и поддержание величины удельного натяжения σн путем задания величины коэффициента kσ, представляющего собой отношение σн к σт, согласно изобретению задают предельно допустимое значение кσ = кσ, дополнительно для каждой клети определяют коэффициент kТ нестабильности натяжений как отношение наибольшего отклонения среди переднего и заднего натяжений от номинальной технологически заданной их величины - к этой номинальной величине натяжения, угол γ между линией, соединяющей центры рабочего и опорного валков, и вертикалью, угол β3 между линией, соединяющей центры рабочего и опорного валков, и линией действия межвалкового усилия при замедлении стана, измеряют толщину полосы и усилия прокатки в каждой клети, после чего величину удельных натяжений в отдельных межклетевых промежутках поддерживают, исходя из следующих соотношений:

σi = kσnpσT при σi>kσnpσT,
где σi - величина удельного натяжения перед i-й клетью, Па; σi+1 - величина удельного натяжения за i-й клетью, Па; Рпр - усилие прокатки, Н; b - ширина полосы, м; hi - толщина полосы перед i-й клетью, м; hi+1 - толщина полосы за i-ой клетью, м; γ - [рад]; β3 - [рад].

Для пояснения сущности изобретения на чертеже показана схема действия сил на полосу и валки при прокатке.

Радиальное усилие, действующее на подушки рабочего валка со стороны опорных плоскостей и представляющее собой сумму опорных реакций, уравновешивающих полуразность заднего и переднего натяжений полосы и горизонтальную проекцию межвалкового усилия, равно (см. чертеж):

где Т0 - среднее (номинальное) значение заднего натяжения, Н; Т1 - среднее (номинальное) значение переднего натяжения, Н; Pon - усилие, действующее между рабочим и опорным валками (межвалковое усилие), Н; γ - угол между линией, соединяющей центры валков, и вертикалью, рад; β - угол между линией, соединяющей центры валков, и линией действия силы Pon, рад.

Усилие, действующее между валками:

Величину угла β можно определить по следующим формулам:
- при постоянной скорости прокатки (сила Pon направлена по касательной к кругу трения в подшипниках опорных валков, этот случай на чертеже не показан):

- при ускорении стана:

- при замедлении стана:

где m - плечо трения качения, м; ρon - радиус круга трения подшипников опорного валка, м; Ron - радиус опорного валка, м; Рпр - усилие прокатки, Н; Мин.оп - момент инерции вращающегося опорного валка, Н•м.

В свою очередь, величину угла γ можно определить из выражения:

где Rраб - радиус рабочего валка, м; е - расстояние между вертикальными осевыми плоскостями рабочего и опорного валков, м.

Как видно из чертежа и выражения (1), если полуразность натяжений полосы больше горизонтальной проекции межвалкового усилия, радиальное усилие действует по направлению прокатки; если полуразность натяжений меньше горизонтальной проекции межвалкового усилия, радиальное усилие направлено в противоположную сторону.

В процессе прокатки натяжение полосы не является постоянным, под воздействием колебаний режимов прокатки имеют место колебания натяжений, которые в зависимости от типа стана могут составлять до 20% от номинальных величин. Установив максимальное для стана отклонение величин натяжений от соответствующего номинального, величины максимального, минимального и среднего (номинального) натяжений можно связать между собой следующими соотношениями:

где kT - коэффициент нестабильности натяжений; Т0max0min - максимальная и минимальная величина заднего натяжения, Н; Т1max1min - максимальная и минимальная величина переднего натяжения, Н; Т01 - средние (номинальные) значения натяжений, установленные технологической инструкцией, Н.

При колебаниях натяжения, а также во время ускорения и замедления стана возможно изменение направления действия радиального усилия, что приводит к снижению качества поверхности прокатываемой полосы за счет неустойчивого положения рабочих валков в клети и колебаний межвалкового зазора.

Величины удельных натяжений, обеспечивающих стабильное положение валка в клети, определены из условия, что при ускорении и замедлении стана радиальные усилия не изменяют своего направления, причем расчет произведен для наиболее неблагоприятных вариантов.

1. Если полуразность натяжений больше горизонтальной проекции межвалкового усилия, то радиальное усилие действует на подшипники по направлению прокатки, и наименьшая возможная разность натяжений при ускорении стана будет равна (T0min-T1max); в этом случае условие устойчивости рабочего валка имеет вид:

2. Если полуразность натяжений меньше горизонтальной проекции межвалкового усилия, то радиальное усилие действует на подшипники против направления прокатки, и наибольшая возможная разность натяжений при замедлении стана будет равна (T0max-T1min); в этом случае условие устойчивости рабочего валка имеет вид:

Если технологической инструкцией стана задана номинальная величина переднего натяжения Т1, то номинальную величину заднего натяжения Т0, гарантирующую устойчивое положение рабочего валка в клети, можно определить из следующих неравенств, полученных путем преобразования выражений (1), (2), (7), (8), (9):


Учитывая, что βy3, с целью недопущения порывов полосы при прокатке из-за высокого уровня удельных межклетевых натяжений величину заднего натяжения для каждой клети назначают исходя из условия (11). В этом случае, используя зависимость σi = Ti/(b•hi), получаем указанное в формуле изобретения выражение для определения величины удельного заднего натяжения.

Задавая предельно допустимое значение kσ = kσпр, ограничиваем возможность порывов полосы при существовании неметаллических включений и наличии концентраторов напряжения на кромках полосы. В случае, если определяемое удельное натяжение не превышает произведения коэффициента kσпр на предел текучести полосы σт, опасность порывов полосы отсутствует. В случае, если определяемое удельное натяжение больше произведения коэффициента kσпр на предел текучести полосы σт, опасность порывов полосы существует, в этом случае для предотвращения порывов принимаем удельное натяжение равным произведению коэффициента kσпр на предел текучести полосы σт.
Конкретный пример реализации способа непрерывной холодной прокатки полосы с натяжением приведен ниже, в таблице.

Как видно из таблицы, описанный способ позволяет обеспечить устойчивое положение рабочих валков при колебаниях натяжений и усилий прокатки, а также во время ускорения и замедления стана, что обеспечивает высокое качество поверхности холоднокатаной полосы и низкую вероятности порывов полосы при существовании неметаллических включений и наличии концентраторов напряжения на кромках полосы.

Источники информации
1. Конструкция и расчет машин и механизмов прокатных станов. - М.: Металлургия. 1985. С. 51-52.

2. А. Ф. Пименов, О.Н. Сосковец, А.И. Трайно и др. Холодная прокатка и отделка жести. - М.: Металлургия. 1990. С.104-105 (прототип).

Похожие патенты RU2189876C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ НАСТРОЙКИ КЛЕТИ "КВАРТО" НЕПРЕРЫВНОГО СТАНА 2001
  • Гарбер Э.А.
  • Наумченко В.П.
  • Степанов А.А.
  • Абраменко В.И.
  • Горелик П.Б.
  • Трайно А.И.
  • Антонов В.Ю.
RU2218222C2
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОФИЛЕМ ВАЛКОВ ЛИСТОПРОКАТНОГО СТАНА 2000
  • Гарбер Э.А.
  • Гончарский А.А.
  • Петров С.В.
  • Абраменко В.И.
  • Горелик П.Б.
  • Кузнецов В.В.
  • Антонов В.Ю.
RU2184004C2
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ К ЭКСПЛУАТАЦИИ ВАЛКОВ ЛИСТОПРОКАТНОЙ КЛЕТИ КВАРТО 1998
  • Луканин Ю.В.
  • Ефименко С.П.
  • Трайно А.И.
  • Гарбер Э.А.
  • Спиричев А.В.
  • Абраменко В.И.
  • Горелик П.Б.
  • Антонов В.Ю.
RU2131311C1
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ К ЭКСПЛУАТАЦИИ ВАЛКОВ ЛИСТОПРОКАТНОЙ КЛЕТИ КВАРТО 2000
  • Гарбер Э.А.
  • Спиричев А.В.
  • Румянцев В.В.
  • Луканин Ю.В.
  • Абраменко В.И.
  • Горелик П.Б.
  • Антонов В.Ю.
  • Трайно А.И.
RU2185258C2
СПОСОБ ОПТИМИЗАЦИИ РЕЖИМА ОХЛАЖДЕНИЯ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ ЛИСТОВОГО СТАНА 2000
  • Гарбер Э.А.
  • Гончарский А.А.
  • Петров С.В.
  • Тишков В.Я.
  • Чурюлин В.А.
  • Кондратьев К.В.
  • Копытов С.Д.
  • Глухов В.В.
RU2186642C2
СПОСОБ КОМПЛЕКТАЦИИ ОБОРОТНОГО ПАРКА ВАЛКОВ СТАНА ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ ЛИСТА 2000
  • Гарбер Э.А.
  • Спиричев А.В.
  • Гончарский А.А.
  • Абраменко В.И.
  • Горелик П.Б.
  • Загреков В.П.
  • Кузнецов В.В.
  • Трайно А.И.
RU2183519C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ АБРАЗИВНО-ПОРОШКОВОЙ ОЧИСТКИ ПОЛОСЫ ОТ ОКАЛИНЫ 1994
  • Гарбер Э.А.
  • Тишков В.Я.
  • Румянцев В.В.
RU2073573C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ХОДЬБЫ 1993
  • Гарбер Э.А.
  • Казанцев А.А.
RU2050885C1
ТЯГОВОЕ УСТРОЙСТВО ВОЛОЧИЛЬНОГО СТАНА 1993
  • Гарбер Э.А.
  • Казанцев А.А.
  • Кузнецов С.А.
  • Гарбер К.Э.
RU2029643C1
УСТРОЙСТВО АБРАЗИВНО-ПОРОШКОВОЙ ОЧИСТКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО ПРОКАТА ОТ ОКАЛИНЫ 1995
  • Гарбер Э.А.
  • Константинов А.В.
RU2087221C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 189 876 C2

Реферат патента 2002 года СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ ПОЛОСЫ С НАТЯЖЕНИЕМ

Изобретение относится к прокатному производству и может быть применено на непрерывных широкополосных станах холодной прокатки. Технический результат - обеспечение устойчивого положения рабочих валков при колебаниях натяжений и усилий прокатки. Способ включает определение предела текучести полосы σт в каждом межклетевом промежутке для разных марок стали в поддержание величины удельного натяжения σн путем задания величины коэффициента кσ, представляющего собой отношение σн к σT. Новым в способе является то, что задают предельно допустимое значение кσ = кσnр, дополнительно для каждой клети определяют коэффициент кТ нестабильности натяжений как отношение наибольшего отклонения среди переднего и заднего натяжений от номинальной технологически заданной их величины к этой номинальной величине натяжения, угол γ между линией, соединяющей центры рабочего и опорного валков, и вертикалью, угол β3 между линией, соединяющей центры рабочего и опорного валков, и линией действия межвалкового усилия при замедлении стана, измеряют толщину полосы и усилия прокатки в каждой клети. После чего величину удельных натяжений в отдельных межклетевых промежутках поддерживают исходя из следующих соотношений:
величина удельного натяжения перед i-й клетью, Па; σi+1 - величина удельного натяжения за i-й клетью, Па; Рпр - усилие прокатки, Н; b - ширина полосы, м; hi - толщина полосы перед i-й клетью, м; hi+1 - толщина полосы за i-й клетью, м; γ- [рад]; β3- [рад]. 1 ил., 1 табл.

Формула изобретения RU 2 189 876 C2

Способ непрерывной холодной прокатки полосы с натяжением, включающий определение предела текучести полосы σт в каждом межклетевом промежутке для разных марок стали и поддержание величины удельного натяжения σн путем задания величины коэффициента кσ, представляющего собой отношение σн к σт, отличающийся тем, что задают предельно допустимое значение кσ = кσ, дополнительно для каждой клети определяют коэффициент кт нестабильности натяжений как отношение наибольшего отклонения среди переднего и заднего натяжений от номинальной технологически заданной их величины к номинальной величине натяжения, угол γ между линией, соединяющей центры рабочего и опорного валков, и вертикалью, угол β3 между линией, соединяющей центры рабочего и опорного валков, и линией действия межвалкового усилия при замедлении стана, измеряют толщину полосы и усилия прокатки в каждой клети, после чего величину удельных натяжений в отдельных межклетевых промежутках поддерживают, исходя из следующих соотношений:

σi = kσnpσT при σi>kσnpσT,
где σi - величина удельного натяжения перед i-й клетью, Па;
σi+1 - величина удельного натяжения за i-й клетью, Па;
Рпр - усилие прокатки, Н;
b - ширина полосы, м;
hi - толщина полосы перед i-й клетью, м;
hi+1 - толщина полосы за i-й клетью, м;
γ - [рад] ;
β3 - [рад] .

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2002 года RU2189876C2

ПИМЕНОВ А.Ф
и др
Холодная прокатка и отделка жести
- М.: Металлургия, 1990, с
Счетная таблица 1919
  • Замятин Б.Р.
SU104A1
Способ регулирования натяжения полосы на непрерывном прокатном стане 1983
  • Перов Борис Петрович
  • Васичкин Валерий Иванович
  • Дмитренко Анатолий Петрович
  • Калашников Анатолий Константинович
  • Овчаров Иван Гаврилович
  • Симонов Анатолий Иванович
  • Филипьев Виталий Васильевич
SU1466825A1
DE 19849068 A1, 11.05.2000
EP 0756906 A1, 05.02.1997
US 5809817 A, 22.09.1998.

RU 2 189 876 C2

Авторы

Гарбер Э.А.

Наумченко В.П.

Абраменко В.И.

Горелик П.Б.

Кузнецов В.В.

Трайно А.И.

Даты

2002-09-27Публикация

2000-09-05Подача