СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЛИСТОВОГО ПРОКАТА НА РЕВЕРСИВНОМ ТОЛСТОЛИСТОВОМ СТАНЕ Российский патент 2011 года по МПК B21B1/34 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к технологии листовой прокатки на реверсивном толстолистовом стане.

Известен способ производства толстолистового проката, в соответствии с которым заготовку сначала подвергают продольной протяжке путем обжатия в горизонтальных валках, при которой направление прокатки совпадает с длиной этой заготовки, а затем ее кантуют на 90° в плане и производят уширительные пропуски (разбивку ширины). После этого производят обратную кантовку на 90° в плане и дальнейшая прокатка заготовки ведется в горизонтальных валках в продольном направлении до размеров готового листа [1].

Недостатки известного способа состоят в том, что при его использовании возможно образование «закатов» на боковых кромках изделия во время прокатки. Их появление связано с «двойным бочкообразованием» на поверхности этих боковых кромок при обжатии исходной «высокой» заготовки (Н₀>300 мм) в ходе поперечной и продольной прокатки. В случае потери боковой кромкой устойчивости на ранних стадиях прокатки в горизонтальных валках, каждое последующее обжатие по толщине, как правило, приводит к нарастанию кривизны этой «двойной бочки», т.е. к увеличению глубины потенциального «заката». Появление «закатов» приводит к увеличению объема боковой обрези и, соответственно, росту расходного коэффициента.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому изобретению является способ производства толстолистового проката, предусматривающий нагрев заготовки, ее прокатку в поперечном направлении для разбивки ширины и прокатку в продольном направлении с обжатием в горизонтальных и вертикальных валках [2]. Использование обжатия в вертикальных валках позволяет уменьшить величину торцевой и боковой обрези на готовом прокате за счет выравнивания конфигурации боковых граней и торцов заготовки. При этом имеет место некоторое снижение расходного коэффициента.

Однако на практике рассмотренная технология не всегда обеспечивает получение минимальной величины боковой и концевой обрези. Это связано с тем, что отсутствие боковых закатов должно обеспечиваться определенной методикой распределения обжатий в вертикальных и горизонтальных валках реверсивного стана. Очевидно, что существует необходимость дальнейшего снижения расходного коэффициента при производстве толстолистового проката на реверсивном стане, которая обуславливает целесообразность разработки соответствующих технических решений.

Ожидаемый технический результат предлагаемого изобретения - повышение качества за счет устранения искажения конфигурации концов и отсутствия боковых закатов на готовой продукции после завершения прокатки и снижение за счет этого расходного коэффициента при производстве толстолистового проката на реверсивном стане. Он основан на использовании оптимальной схемы обжатий заготовки в горизонтальных и вертикальных валках, обеспечивающей уменьшение концевой и боковой обрези.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе производства листового проката на реверсивном толстолистовом стане, предусматривающем нагрев заготовки, ее прокатку в поперечном направлении для разбивки ширины и прокатку в продольном направлении с обжатием в горизонтальных и вертикальных валках, согласно предложению, прокатку заготовки в поперечном направлении в горизонтальных валках производят на ширину, составляющую 1,005-1,03 от ширины готового листа, определяемой с учетом величины припуска на боковую обрезь, причем в ходе этой поперечной прокатки производят не менее двух обжатий промежуточной заготовки в вертикальных валках по торцевым граням, а при прокатке в продольном направлении после разбивки ширины производят не менее двух проглаживающих обжатий промежуточной заготовки в вертикальных валках по боковым граням, которые осуществляют попеременно с обжатиями в горизонтальных валках, причем каждое обжатие промежуточной заготовки в вертикальных валках по боковым граням производят после 2-4 обжатий в горизонтальных валках по толщине, и для одного прохода величина относительного обжатия в вертикальных валках не превышает 1,5%, а последнее продольное обжатие промежуточной заготовки в вертикальных валках по боковым граням производят на ширину готового проката.

Сущность изобретения состоит в следующем.

Прокатку заготовки в поперечном направлении в горизонтальных валках производят на ширину, составляющую 1,005-1,03 от ширины готового проката B_n, определяемой с учетом величины припуска на боковую обрезь. При этом B_n=В₀+2δ₁, где В₀ - сдаточная ширина готового проката после резки в меру, мм, а δ₁ - величина одностороннего припуска на боковую обрезь для данного сортамента готового проката, мм. Указанная величина припуска устанавливается опытным путем для различных толщин и материалов листа. Наличие припуска обусловлено тем, что на лицевую поверхность промежуточной заготовки при продольной прокатке смещается металл с боковых граней, содержащий поверхностные дефекты. Зона вдоль боковых ребер прокатанного листа, в которой сконцентрированы указанные дефекты, обрезается и удаляется в отходы.

Увеличение ширины заготовки относительно ее номинальных значений B_n необходимо, чтобы обеспечить возможность обжатия подката в вертикальных валках по боковым граням при последующих продольных проходах в рамках этого увеличения, получая габаритные размеры готового проката в пределах допуска.

Кроме того, в ходе этой поперечной прокатки (разбивки ширины) производят не менее двух обжатий промежуточной заготовки в вертикальных валках по торцевым граням. Это обусловлено необходимостью выравнивания конфигурации переднего и заднего концов листа в плане. Обжатие торцов промежуточной заготовки в вертикальных валках в процессе разбивки ширины обеспечивает их прямолинейность и снижение концевой обрези на готовом прокате.

При прокатке промежуточной заготовки в продольном направлении, осуществляемом после разбивки ширины, производят не менее двух проглаживающих обжатий в вертикальных валках по ее боковым граням, причем эти обжатия осуществляют попеременно с обжатиями в горизонтальных валках. На этой стадии деформации боковые грани данной заготовки склонны к потере устойчивости, т.е. утрате плоскостности при обжатии в горизонтальных валках по толщине. Каждое последующее обжатие указанной заготовки по толщине в горизонтальных валках способно привести к началу формирования боковых закатов. Однако обжатие боковых граней промежуточной заготовки по ширине в гладких вертикальных валках позволяет сгладить выпуклости (наплывы), появляющиеся на этих гранях вблизи ребер. В то же время после обжатия данной заготовки по ширине в вертикальных валках на ее лицевых поверхностях также могут появляться наплывы в зоне ребер. Таким образом, попеременно сглаживая выпуклости (наплывы) на боковых гранях и лицевых поверхностях этой заготовки, пока они еще не достигли значительной величины, можно обеспечить отсутствие боковых закатов.

При этом в ходе прокатки промежуточной заготовки в продольном направлении после разбивки ширины каждое обжатие в вертикальных валках по боковым граням производят после 2-4 обжатий в горизонтальных валках по толщине. Это обусловлено тем, что наплывы в зоне ребер на боковых гранях указанной заготовки появляются значительно медленнее, чем наплывы в зоне ребер на лицевых поверхностях. Хотя оба вида наплывов связаны с уширением при продольной прокатке, однако при обжатии подката по относительно узкой боковой грани этой заготовки уширение после каждого прохода будет значительно больше, чем при его обжатии по широкой лицевой поверхности. При этом наплывы на боковых гранях данной заготовки, соответствующие наплывам на ее лицевых поверхностях после одного прохода в вертикальных валках, формируются только после 2-4 проходов в горизонтальных валках. Иначе говоря, если при обжатии в вертикальных валках критическая величина наплывов на лицевой поверхности промежуточной заготовки достигается за один проход, то при обжатии в горизонтальных валках для получения таких же наплывов на боковой грани необходимо от двух до четырех проходов. Однако увеличение этого соотношения может привести к появлению боковых закатов на готовом прокате, т.к. профиль боковой грани к моменту обжатия в вертикальных валках уже будет слишком искажен и его нельзя будет выровнять.

При прокатке промежуточной заготовки в вертикальных валках с обжатием по боковым граням величина ее относительного обжатия по ширине для одного прохода не превышает 1,5%. Такой величины деформации достаточно, чтобы устранить кривизну, возникающую по высоте боковых граней вследствие появления наплывов после нескольких продольных обжатий этой заготовки в горизонтальных валках. В то же время слишком большие обжатия в вертикальных валках могут сопровождаться появлением наплывов на лицевой поверхности данной заготовки, которые при последующей прокатке в горизонтальных валках могут приводить к вытягиванию этих зон подката и формированию концов готового проката с конфигурацией «рыбий хвост», т.е. к увеличению концевой обрези.

При этом последнее продольное обжатие в вертикальных валках по боковым граням промежуточной заготовки производят на ширину готового проката. Этим проходом окончательно формируется ширина готового листа, получаемая после прокатки.

Таким образом, применение предложенного способа прокатки обеспечивает достижение требуемого результата - минимизацию расходного коэффициента при производстве толстолистового проката на реверсивном стане за счет уменьшения величины боковой и торцевой обрези. Иначе говоря, предложенное техническое решение позволяет использовать обжатие заготовки в вертикальных валках для того, чтобы избежать появления поверхностных дефектов в зоне боковых граней полосы, избежать искривления концов полосы и минимизировать таким образом величину боковой и торцевой обрези. Отсутствие боковых закатов и прямолинейная конфигурация торцов на листовом прокате при реализации предлагаемого способа прокатки достигается за счет благоприятного характера течения металла. Технологически это обеспечивается использованием вертикальных валков для обжатия подката по боковым граням и торцам в соответствии с установленным режимом.

Применение способа поясняется примером его реализации при производстве товарного штрипса (отгружаемого заказчику), с размерами 33,4×4525×11500 мм (после резки в меру), категории прочности К60. Для такого штрипса величина одностороннего припуска на боковую обрезь δ₁=80 мм, при этом ширина готового проката на выходе из клети стана составляет B_n=4525+2*80=4685 мм. Односторонний припуск на концевую обрезь равен δ₂=1000 мм. Таким образом, габаритные размеры готового проката составляют 33,4×4685×13500 мм.

Сначала, после кантовки на 90° в плане, производят поперечную реверсивную прокатку заготовки размером 300×1850×3805 мм до получения требуемой ширины (разбивка ширины). Прокатку в поперечном направлении в горизонтальных валках производят до получения ширины, составляющей 1,01 от ширины готового проката, т.е. до размера 4685×1,01=4732 мм, при этом толщина уменьшается до 117 мм, а длина заготовки остается прежней и составляет 3805 мм.

В ходе разбивки ширины заготовки, производят два обжатия заготовки в вертикальных валках по торцевым граням. Первое обжатие осуществляют после второго прохода поперечной прокатки, а второе - после последнего прохода. Такие обжатия помогают обеспечить прямоугольную конфигурацию подката в плане и получить более точные габаритные размеры на промежуточных этапах прокатки, что способствует уменьшению величины концевой обрези.

После завершения поперечной прокатки (разбивки ширины) производят обратную кантовку промежуточной заготовки на 90° в плане и осуществляют ее прокатку в продольном направлении до получения толщины 33,4 мм при ширине 4685 мм и длине 13500 мм, т.е. размеров готового штрипса (с припуском на обрезь). В продольных проходах металл катают в горизонтальных валках с максимальными обжатиями, чтобы обеспечить высокую прорабатываемость центральных слоев металла. В ходе прокатки данной заготовки в продольном направлении после третьего, шестого и девятого проходов в горизонтальных валках производят проглаживающее обжатие в вертикальных валках по боковым граням. Для каждого из первых двух проглаживающих обжатий величина относительного обжатия составляет 0,3%. Третье проглаживающее обжатие производят на ширину готового проката B_n=4685 мм.

После проведения правки проката и его остывания в штабеле до комнатной температуры производят резку проката в меру (удаление боковой и торцевой обрези) и отгрузку заказчику.

Анализ наличия боковых закатов и качества поверхности в зоне удаления боковой и концевой обрези на полученных листах показал, что достигнутый уровень качества (отсутствие боковых закатов и поверхностных дефектов на краях листов) полностью соответствует требованиям, предъявляемым к штрипсу данного сортамента. При этом расходный коэффициент составляет 1,215 кг/тн. В то же время базовый вариант прокатки без обжатия в вертикальных валках на размеры 33,4×4705×13700 мм, т.е. предусматривающий большую величину боковой и концевой обрези, характеризуется расходным коэффициентом 1,238 кг/тн. Таким образом, предложенное техническое решение обеспечивает снижение расходного коэффициента на 0,023 кг/тн.

Оптимальные параметры реализации способа были определены эмпирическим путем. Анализ экспериментальных данных показывает, что если прокатку в поперечном направлении в горизонтальных валках производят на ширину, составляющую менее 1,005 от ширины готового проката, то при последующем обжатии в вертикальных валках по боковым граням ширина готового листа может выйти за пределы допуска, что приведет к появлению брака. В то же время, если при поперечной прокатке получают ширину, составляющую более 1,03 от ширины готового проката, то число обжатий в вертикальных валках по боковым граням неоправданно увеличивается, и производительность стана снижается.

Практика показывает, что одного обжатия заготовки в вертикальных валках по торцевым граням при поперечной прокатке недостаточно для получения прямолинейных концов готового проката. Таких обжатий должно быть не менее двух.

Экспериментально установлено, что если при прокатке промежуточной заготовки в продольном направлении после разбивки ширины производят только одно проглаживающее обжатие в вертикальных валках по боковым граням, то сохраняется высокая вероятность появления боковых закатов, для ликвидации которых необходимо увеличить размер боковой обрези. Иначе говоря, не удается решить поставленную задачу снижения расходного коэффициента.

Опытным путем установлено, что если обжатие в вертикальных валках по боковым граням производят после каждого обжатия в горизонтальных валках по толщине, то на лицевой поверхности промежуточной заготовки могут возникать наплывы. При дальнейшей прокатке в горизонтальных валках они могут сопровождаться появлением на концах листа конфигурации типа «рыбий хвост» и, соответственно, увеличением концевой обрези. В то же время, если между обжатиями в вертикальных валках по боковым граням производят пять и более обжатий в горизонтальных валках по толщине, то на боковых гранях успевают образоваться закаты, приводящие к увеличению боковой обрези.

Анализ опытных данных показывает, что в случае использования проглаживающих обжатий в вертикальных валках по боковым граням с величиной относительного обжатия для одного прохода более 1,5% возможно образование наплывов на лицевых поверхностях промежуточной заготовки в краевой зоне. При последующей прокатке в горизонтальных валках такие наплывы способны привести к появлению на концах готового проката дефектов типа «рыбий хвост», наличие которых сопровождается увеличением концевой обрези и повышением расходного коэффициента.

Как следует из приведенных данных, при реализации предложенного технического решения достигается требуемое снижение расходного коэффициента за счет устранения боковых закатов и минимизации боковой обрези на толстолистовом прокате. Однако в случае выхода варьируемых технологических параметров за установленные для этого способа границы не всегда удается обеспечить получение требуемого результата. Таким образом, подтверждается правильность рекомендаций по выбору допустимых значений технологических параметров предложенного способа производства листового проката на реверсивном толстолистовом стане.

Технико-экономические преимущества предложенного способа заключаются в том, что прокатка на реверсивном толстолистовом стане по установленным режимам обеспечивает существенное снижение расходного коэффициента за счет уменьшения боковой и торцевой обрези готовых листов. Использование предложенного способа для производства штрипсового проката категории прочности К60, толщиной 15-30 мм из низколегированной стали позволит снизить расходный коэффициент на 0,01-0,02 кГ/тн.

Источники информации

1. А.И.Рудской, В.А.Лунев. Теория и технология прокатного производства: Учеб. пособие. - СПб.: Наука, 2008. - с.388-392.

2. Ю.В.Коновалов, Г.И.Налча, К.Н.Савранский. Справочник прокатчика. М.: Металлургия, 1977. с.63-67.

Изобретение предназначено для повышения качества толстолистового проката и снижения расходного коэффициента при его производстве на реверсивном стане. Способ включает нагрев заготовки, ее прокатку в поперечном направлении для разбивки ширины и прокатку в продольном направлении с обжатием в горизонтальных и вертикальных валках. Устранение искажения конфигурации концов и исключение боковых закатов на готовой продукции обеспечивается за счет того, что прокатку заготовки в поперечном направлении в горизонтальных валках производят на ширину, составляющую 1,005-1,03 от ширины готового листа, определяемой с учетом величины припуска на боковую обрезь, при этом в ходе поперечной прокатки производят не менее двух обжатий промежуточной заготовки в вертикальных валках по торцевым граням, а при прокатке в продольном направлении после разбивки ширины производят не менее двух проглаживающих обжатий промежуточной заготовки в вертикальных валках по боковым граням, которые осуществляют попеременно с обжатиями в горизонтальных валках. Каждое обжатие промежуточной заготовки в вертикальных валках по боковым граням производят после 2-4 обжатий в горизонтальных валках по толщине, а для одного прохода величина относительного обжатия в вертикальных валках не превышает 1,5%.

Способ производства листового проката на реверсивном толстолистовом стане, включающий нагрев заготовки, ее прокатку в поперечном направлении для разбивки ширины и прокатку в продольном направлении с обжатием в горизонтальных и вертикальных валках, отличающийся тем, что прокатку заготовки в поперечном направлении производят в горизонтальных валках на ширину, составляющую 1,005-1,03 от ширины готового листа, определяемой с учетом величины припуска на боковую обрезь, в ходе поперечной прокатки производят не менее двух обжатий промежуточной заготовки в вертикальных валках по торцевым граням, а прокатку в продольном направлении производят после разбивки ширины посредством не менее двух проглаживающих обжатий промежуточной заготовки в вертикальных валках по боковым граням, которые осуществляют попеременно с обжатиями в горизонтальных валках, причем каждое обжатие промежуточной заготовки в вертикальных валках по боковым граням производят после 2-4 обжатий в горизонтальных валках по толщине заготовки, при этом для одного прохода в вертикальных валках величина относительного обжатия не превышает 1,5%, а последнее продольное обжатие промежуточной заготовки в вертикальных валках по боковым граням производят на ширину готового проката.