СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЛИТЕЛЬНОСТИ РАБОЧЕЙ КАМПАНИИ ПРОФИЛЕГИБОЧНЫХ ВАЛКОВ Российский патент 2006 года по МПК B21B28/02 

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при изготовлении гнутых профилей проката.

Основным инструментом для профилирования являются калиброванные валки, изготавливаемые обычно из хромосодержащих марок сталей, таких как 9Х. Конструкции профилегибочных валков достаточно подробно описаны, например, в книге под ред. И.С.Тришевского. «Производство гнутых профилей (оборудование технология)», М. Металлургия, 1982, с.356-367.

Важным показателем при эксплуатации валков является их износостойкость (или длительность рабочей кампании), знание которой позволяет определить оптимальное количество валков, потребных для производства конкретного сортамента гнутых профилей на данном стане.

Известен способ определения формы калибров для непрерывного профилирования путем замера образцов из эластичного материала, что позволяет оптимизировать форму калибров валков в аспекте их износостойкости и качества профилей (см. а.с. СССР №527226, кл. В 21 С 37/15, В 21 D 7/00 от 12.07.77 г.). Однако этот способ непригоден для прогнозирования потребного объема валков, необходимых в производстве нового сортамента.

Известен также способ (методика) определения стойкости и расхода валков станов холодной прокатки для разных условий их работы, при котором необходимо знание катающих диаметров валков и других их параметров (см. книгу Л.И.Боровика. «Эксплуатация валков станов холодной прокатки», М. Металлургия, 1968, с.214-217). Этот способ неприемлем для профилегибочных валков.

Наиболее близким к заявляемому объекту является способ определения длительности рабочей кампании профилегибочных валков, описанный в книге А.П.Чекмарева и В.Б.Калужского. «Гнутые профили проката», М., Металлургия, 1974, С.84-87.

Этот способ заключается в фиксировании количества прокатанного металла от момента завалки новых валков (с максимальным катающим диаметром) до момента вывалки валков (с минимальным диаметром) и характеризуется периодическим замером величины радиального износа рабочих элементов с определением показателя износа на различных профилеразмерах.

Известный способ не позволяет определить длительность рабочей кампании валков, например, для вновь проектируемого стана, а также для различных профилей в начале их производства.

Технической задачей настоящего изобретения является оптимизация требуемого количества (объема, например, в тоннах) профилегибочных валков для производства нового сортамента проката.

Для решения этой задачи в способе определения длительности рабочей кампании профилегибочных валков, заключающемся в подсчете количества прокатанного металла от момента завалки новых валков с максимальным катающим диаметром до момента вывалки изношенных валков с минимальным диаметром, это количество C₁ подсчитывают для профиля из заготовки толщиной h₁ и шириной в₁, формуемого в валках с катающим диаметром d₁ при наибольшем давлении металла на валки P₁, а для профиля из заготовки толщиной h₂ и шириной в₂, формуемого в валках с катающим диаметром d₂ при наибольшем давлении металла Р₂, величину С₂ определяют из зависимости:

тонн

Приведенная математическая зависимость получена при обработке опытных данных и является эмпирической.

Сущность заявляемого технического решения заключается в определении объема валков, потребного для производства ранее не изготовлявшегося на данном стане профилеразмера, т.е. того количества (тоннажа) валков, которое в результате последовательных переточек по износу станет непригодным для дальнейшей работы. Этот объем несложно определить, зная продолжительность работы валков.

Кроме того, как показали проведенные опыты (см. ниже), предлагаемый способ приемлем и для прогноза требуемого для нового профилегибочного стана объема валков при знании некоторых основных параметров этого стана и используемой заготовки (при условии, что валки эксплуатируемого стана и нового выполнены из одного материала).

Теоретическое определение оптимального потребного объема валков в настоящее время не представляется возможным, так как износостойкость профилегибочных валков определяется многими факторами. Предлагаемая же эмпирическая зависимость, полученная в результате длительных экспериментов и при обработке фактических данных по износостойкости валков на сортовых и листовых профилегибочных станах, дает удовлетворительную сходимость (в пределах до 10%) при прогнозе для нового сортамента, близкого по своим характеристикам к уже выпускаемому: например, разнообразные уголковые профили, корытные и швеллерного типа и т.д., т.е. с близкой конфигурацией металла, и достаточно хорошие результаты (отклонения в пределах 3...5%) для «усредненного» прогноза, т.е. для всего стана в целом.

Величины P₁ и P₂ для конкретных профилеразмеров замеряются в тех клетях, где их давление максимально. Допустимо также расчетное определение этих величин по апробированным для данного стана теоретическим формулам (например, по зависимостям, приведенным в справочнике под ред. И.С.Тришевского. «Производство и применение гнутых профилей проката», М. Металлургия, 1975, с.123-130).

При определении необходимого для нового стана объема валков за величины P₁ и Р₂ принимаются максимально допустимые (паспортные) величины давлений двух сравниваемых станов.

Опытную проверку заявляемого способа осуществляли на сортовых станах 1÷4×50÷300 и 2÷8×100÷600 и на листовых (производящих гофрированные листовые профили) станах 0,5÷2,5×300÷1500 и 1÷5×300÷1650 ОАО «Магнитогорский меткомбинат».

С этой целью проводились две серии опытов: первая - определение длительности кампании валков одного и того же стана для профилей сходной конфигурации (уголковых, корытных, швеллерных и т.д.) с разным и одинаковым числом мест изгиба; вторая - определение этой кампании для «нового» (условно) стана по усредненным характеристикам эксплуатируемого стана, причем отдельно для сортовых и листовых станов.

Такими характеристиками, например, для стана «1÷4» были: h₁=2,5 мм (т.е. средняя величина между минимально и максимально допустимой толщиной заготовки), в₁=175 мм (то же для ее ширины), d₁=477 мм и P₁=15 тс (максимально допустимое давление металла на валки по паспорту стана).

Фактические величины длительности рабочей кампании валков для отдельных групп профилей отличались от расчетных, в среднем, на 5%, а для стана в целом - на 2-3%. Опыты также показали, что все гофрированные листовые профили можно разделить на две группы: с прямолинейными гранями гофров (треугольные, трапециевидные и прямоугольные гофры) и с дугообразными (в т.ч. - волнистые профили).

Опытная проверка способа, взятого в качестве ближайшего аналога (см. выше) показала, что прогнозирование с его помощью длительности рабочей кампании валков весьма трудоемко и, практически, непригодно применительно ко всему стану (т.е. к усредненному сортаменту).

Таким образом, опыты подтвердили приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущества перед известным объектом.

По данным листопрокатного цеха №7 ОАО «ММК» использование заявляемого способа при прогнозировании длительности рабочей кампании профилегибочных валков позволяет с достаточной точностью определить потребность в валках (и дорогостоящей заготовки для них) как для отдельных, вновь осваиваемых на данном стане профилей, так и для нового устанавливаемого стана. При этом уменьшаются трудозатраты, во-первых, за счет отсутствия «лишних» валков и, во-вторых, - отсутствия необходимости изготовления валков требуемого диаметра из заготовки, предназначенной для другого инструмента; суммарное уменьшение затрат, ориентировочно, составляет не менее 10%.

Примеры конкретного выполнения

1. Длительность рабочей кампании валков диаметром d₁ при изготовлении гнутого равнополочного швеллера из заготовки с h₁=3 мм и в₁=150 мм; C₁=500 т проката. Для неравнополочного швеллера с h₂=6 мм и b₂=250 мм при d₂=d₁, P₁=4 тс P₂=9 тс:

2. Средняя длительность кампании валков стана «1÷4» C₁=350 т, а h₁=2,5 мм, в₁=175 мм и P₁=15 тс. У стана «2÷8»: h₂=5 мм, в₂=350 мм и P₂=30 тс. При величине d₂/d₁=1,47 имеем:

Таким образом, длительность работы одного комплекта валков стана «2÷8» равна 1000 т, а при годовом производстве 200 тыс.т потребуется 200 комплектов валков. Если средний вес одного комплекта 15 т, то годовая потребность валков для этого стана составит: 15×200=3000 т.

Изобретение относится к прокатному производству и к производству гнутых профилей, в частности к области определения износостойкости инструмента для профилирования. Задача, решаемая изобретением, - оптимизация требуемого количества профилегибочных валков для производства нового сортамента проката. Способ заключается в подсчете количества C₁ прокатываемого металла от момента завалки новых валков с максимальным диаметром до момента вывалки валков с минимальным диаметром. Это количество C₁ подсчитывают для профиля из заготовки толщиной h₁ и шириной в₁, формуемого в валках с катающим диаметром d₁ при наибольшем давлении металла на валки P₁. Для профиля из заготовки толщиной h₂ и шириной в₂, формуемого в валках с катающим диаметром d₂ при наибольшем давлении металла P₂, величина C₂ регламентируется математической зависимостью. Изобретение обеспечивает уменьшение трудозатрат на изготовление валков, экономию дорогостоящего материала.

Способ определения длительности рабочей кампании профилегибочных валков, включающий подсчет количества прокатанного металла С₁, С₂ от момента завалки новых валков с максимальным катающим диаметром до момента вывалки изношенных валков с минимальным диаметром, отличающийся тем, что количество С₁ подсчитывают для профиля из заготовки толщиной h₁ и шириной в₁, формуемого в валках эксплуатируемого стана с катающим диаметром d₁ при наибольшем давлении металла на валки P₁, а для профиля из заготовки толщиной h₂ и шириной в₂, формуемого в валках с катающим диаметром d₂ при наибольшем давлении металла Р₂, величину С₂ определяют из зависимости