СИСТЕМА КАЛИБРОВ ДЛЯ ПРОКАТКИ СОРТОВОЙ КРУГЛОЙ СТАЛИ Российский патент 2009 года по МПК B21B1/16 

Изобретение относится к инструменту для обработки металлов давлением и может быть использовано при прокатке сортовой круглой стали.

Сортовые профили прокатываются на специализированных многоклетевых сортовых станах, содержащих клети дуо с калиброванными валками. Совокупность калибров различной конфигурации называется системой калибров.

Системы калибров (калибровки валков) для прокатки квадратной, круглой и шестигранной стали достаточно подробно рассмотрены, например, в книге П.И.Полухина и др. «Прокатное производство». М.: «Металлургия», 1982, с.277-291.

Широкое распространение при прокатке круглой стали получила система калибров круг-овал, которая обеспечивает удовлетворительное удаление окалины с прокатываемой полосы, меньший износ предчистовых овальных и чистовых круглых калибров, а прокатываемые профили не имеют острых углов, что обеспечивает более равномерное распределение температуры по сечению, способствуя повышению качества проката.

Известна система калибров для прокатки круглых профилей, у которых чистовой калибр - круглый двухвалковый, а один из черновых калибров - четырехвалковый с выпуклыми рабочими поверхностями горизонтальных валиков (см. а.с. СССР №1475742, кл. В21В 1/16, опубл. в БИ №16, 1989 г.). Однако эта система предназначена для прокатки катанки (проволоки) из круглой заготовки на проволочном стане.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является система калибров для прокатки сортовой круглой стали, описанная в книге В.Б.Бахтинова «Прокатное производство». М.: «Металлургия», 1987, с.177-179 (рис.98.VII).

Эта система содержит выполненные в валках клетей дуо сортового стана овальные калибры, чередующиеся с круглыми калибрами, и характеризуется тем, что чистовой (последний) калибр - круглый, диаметр которого принимается равным 1,011...1,015 от диаметра круглого профиля в холодном состоянии. Недостатком известной системы калибров является неустойчивость круглой полосы при прокатке ее в овальном калибре, что снижает точность геометрических размеров готового профиля.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение качества круглого проката за счет стабилизации его геометрических размеров.

Для решения этой задачи предлагаемая система калибров для прокатки сортовой круглой стали содержит выполненные в валках клетей дуо сортового стана овальные калибры заданных размеров, чередующиеся с калибрами другой формы, и в предчистовом овальном калибре, предпоследней клети стана соотношение ширины В этого калибра к его высоте Н выбрано в пределах К=1,20...1,85, а в следующих овальных калибрах, в направлении против хода прокатки, величина соотношения их ширины к высоте Bi/Hi=К(0,880...0,885)·е^0,12i, где i - порядковый номер овального калибра в указанном направлении, и количество таких калибров в системе равно 4...6; между клетями с овальными калибрами могут быть расположены клети с круглыми или с квадратными «на диагональ» калибрами.

Приведенные параметры калибров получены при обработке опытных данных и являются эмпирическими.

Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации основных размеров овальных калибров и выборе оптимального их количества в системе в результате чего достигается минимальное отклонение размеров готового круглого профиля от заданных. Это позволяет получать прокат повышенной точности.

Заявляемая система калибров схематично показана на чертеже (стрелка - направление прокатки).

Система содержит десять калибров (нумерация - римскими цифрами по ходу прокатки): пять овальных 1 и пять круглых 2 (d - диаметр круглого калибра). Ширина предчистового (IX) овального калибра - B₁, его высота - H₁, причем величина Bi/Hi=К=1,20...1,85. Для других овальных калибров (VII...I) величина Bi/Hi=К(0,880...0,885)·е^0,12i, где е=2,718... - основание натуральных логарифмов.

Все калибры образованы верхними 3 и нижним 4 валками рабочих клетей стана. Так как величина Bi/Hi возрастает в направлении против хода прокатки, то возрастает и «вытянутость» овальных калибров в том же направлении.

Опытную проверку предлагаемой системы калибров осуществляли на сортовом стане 170 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».

В этой целью при прокатке круглой стали по ГОСТ 2590 диаметром 8...20 мм опробовались овальные калибры с различным соотношением их ширины и высоты при различном числе этих калибров. Результаты опытов оценивали по выходу сортового проката повышенной точности.

Наилучшие показатели (выход круглой стали повышенной точности до 98%) достигнуты при реализации заявляемой системы калибров; отклонения от рекомендуемых ее параметров ухудшали достигнутые показатели. Так, при прокатке в системе с пятью овальными калибрами при К=1,20...1,85, но при Bi/Hi≠К(0,880...0,885)·е^0,12i выход проката повышенной точности был в пределах 52...96%, причем этот выход был тем меньше, чем больше отклонялись значения Bi/Hi от оптимальных.

Уменьшился выход проката повышенной точности и при использовании только трех (i=1...2) овальных калибров (и общем числе калибров в системе, равном шести), причем наблюдались значительные колебания геометрических размеров круглой стали в прокатанном ее объеме. Увеличение же числа овальных калибров свыше шести не повысило стабильность размеров проката, но привело к росту производственных затрат.

Была также опробована система калибров, содержащая пять овальных и четыре квадратных («на диагональ») калибров с чистовым круглым калибром. Выход круглой стали повышенной точности составил при этом 97,5%.

Контрольная прокатка в системе калибров, выбранной в качестве ближайшего аналога, дала выход круглой стали повышенной точности размеров не более 83%. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.

Технико-экономический анализ, проведенный в ОАО «ММК», показал, что использование настоящего изобретения на комбинате позволит увеличить выход круглой сортовой стали повышенной точности не менее чем на 12% с соответствующим ростом прибыли от реализации проката. Использование такой стали потребителями даст определенное снижение трудозатрат.

Пример конкретного выполнения

Система калибров для прокатки сортовой круглой стали с =10 мм имеет вид, показанный на чертеже и содержит десять калибров, из которых пять - овальные.

Размеры предчистового овального калибра: В=13,1 мм и Н=8,6 мм, т.е. В/Н=К=1,52.

Величина соотношения Bi/Hi и размеры последующих овальных калибров в направлении против прокатки:

i=2; Bi/Hi=К 0,883·е^0,12i=1,52·0,883·е^0,24=1,71, Bi=17,6 мм, Hi=10,3 мм (IV калибр);

i=3; Bi/Hi=1,52·0,883·е^0,36=1,92, Bi=24,4 мм, Hi=12,7 мм (VI калибр);

i=4; Bi/Hi=1,52·0,883·е^0,48=2,16, Bi=2,16, Bi=36,3, Hi=16,8 мм (VIII калибр);

i=5; Bi/Hi=1,52·0,883·е^0,6=2,44, Bi=55,6, Hi=22,8 мм (Х калибр).

Величины диаметров круглых калибров (в том же направлении):

d₁=10, d₃=12,3, d₅=15,6, d₇=20,6, d₉=28,9 мм (соответственно, I, III, V, VII и IX калибры).

Изобретение предназначено для повышения качества круглого проката за счет стабилизации его геометрических размеров. Система калибров содержит выполненные в валках клетей дуо сортового стана овальные калибры заданных размеров, чередующиеся с калибрами другой формы. Устойчивость заготовки в калибрах при прокатке обеспечивается за счет того, что в предчистовом овальном калибре предпоследней клети соотношение ширины В этого калибра и его высоты Н составляет К=1,20...1,85, а в следующих овальных калибрах, в направлении против хода прокатки, величина соотношения Bi/Hi=К(0,880...0,885)·e^0,12i, где i - порядковый номер овального калибра в указанном направлении, при этом количество овальных калибров равно 4...6; между клетями с овальными калибрами могут быть расположены клети с круглыми или с квадратными «на диагональ» калибрами. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Система калибров для прокатки сортовой стали круглого профиля, содержащая выполненные в валках клетей дуо сортового стана овальные калибры заданных размеров, чередующиеся с калибрами другой формы, отличающаяся тем, что количество овальных калибров равно 4...6, при этом в предчистовом овальном калибре предпоследней клети стана соотношение ширины В калибра и его высоты Н составляет К=1,20...1,85, а в направлении следующих против хода прокатки овальных калибров Bi/Hi=К(0,880...0,885)·е^0,12i, где i - порядковый номер овального калибра в указанном направлении, е=2,718... - основание натуральных логарифмов.2. Система калибров по п.1, отличающаяся тем, что овальные калибры чередуются с круглыми калибрами.3. Система калибров по п.1, отличающаяся тем, что овальные калибры чередуются с квадратными диагональными калибрами.