СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ БОЧЕК ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ Российский патент 2012 года по МПК B21B28/02 

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения прокатных валков с поверхностью бочек сверхзеркальной чистоты (вплоть до наивысшего класса чистоты, который характеризуется среднеарифметической шероховатостью поверхности R_a=0,01 микрона и менее).

Известен способ обработки цилиндрических деталей с получением зеркальной поверхности. Он состоит в скоростном точении детали на токарном станке со сверхвысокой частотой ее вращения (со скоростью резания - до 1000 м/мин) и с использованием керамических накладок на токарном резце, имеющем специальную заточку под получение зеркальной поверхности (см. книгу В.В.Архипова и др. Технология металлов. Машгиз, 1958, стр.567).

Достоинством известного способа является исключительно высокая производительность процесса обработки цилиндрической поверхности, намного (в десятки раз) превышающая производительность других известных способов получения зеркальной поверхности детали (см. там же, стр.619).

Недостатки известного способа:

- из более чем 10-ти тысяч групп известных металлических сплавов способностью образовывать зеркальную поверхность из-под токарного резца обладают лишь немногие из них; одной из таких групп являются автоматные стали, у которых зеркальность поверхности из-под резца обусловлена повышенным содержанием серы и фосфора, а также добавкой в них свинца (до 0,25%) - см. книгу Б.В.Кнорозова и др. Технология металлов и материаловедение. М., Металлургия, 1987 г., стр.269;

- чистота поверхности (R_a=0,63…0,16 мкм), полученной таким образом, не позволяет достигнуть заданной сверхзеркальности;

- механические свойства упомянутых сплавов не всегда позволяют обеспечить нужную прочность шеек листопрокатных валков, которые воспринимают усилия прокатки, а также требуемую твердость поверхности бочек валков;

- токарная обработка на сверхвысоких частотах вращения детали, особенно если она обладает массой в десятки и даже сотни килограммов, сопряжена с опасностью создания аварийных ситуаций.

Известен способ получения зеркальной поверхности цилиндрических деталей, который включает чистовую токарную обработку цилиндрической поверхности, ее черновое шлифование, чистовое шлифование, полирование, а также доводочные операции.

В зависимости от принципа работы отделочные (доводочные) станки подразделяют на притирочные, хонинговальные и суперфинишные. Достоинством известного способа является возможность получения более высокой чистоты, вплоть до R_a=0,08…0,04 мкм, а в отдельных случаях - до чистоты R_a=0,02 мкм (см. книгу А.М.Кучера. Технология металлов. Л., Машиностроение, 1987, стр.214).

Недостатки известного способа:

- исключительно высокая продолжительность цикла всей технологической цепи, вплоть до нескольких суток;

- сравнительно небольшая величина показателя эффективности выравнивания шероховатости поверхности: обычно за один передел (связанный со сменой инструмента) удается понизить шероховатость в среднем на более чем вдвое;

- неустойчивые результаты в области высоких классов чистоты,

например при попытке получить высокую чистоту (до 0,02 мкм) нередки «срывы» на более низкую чистоту (до 0,04 мкм);

- невозможность получить в промышленных условиях класс чистоты, самый высокий из ныне существующих.

Технический эффект предлагаемого изобретения - обеспечение устойчивых результатов при получении в промышленных масштабах прокатных валков с чистотой поверхности их бочек, соответствующих наивысшему классу чистоты, с практически приемлемой продолжительностью полного цикла обработки валков, получаемой за счет повышения показателя эффективности выравнивания шероховатости поверхности и, как следствие, сокращения числа переделов.

Для получения указанного технического эффекта используется способ обработки поверхности бочек прокатных валков, включающий их профилирование, шлифование, полирование и окончательную доводку до заданного класса чистоты поверхности, при котором доводка осуществляется путем многократного нагружения бочки валка со стороны прикатывающего инструмента; а усилие прижатия прикатывающего инструмента, в качестве которого используют прикаточный ролик, рассчитывают по эмпирической формуле

P₁=0,5(L_кD_э)/(1+D_э/D_и),

где

Р₁ - усилие прижатия прикатывающего инструмента к прикатываемому валку в кгс,

Dэ и D_и - диаметры прикатываемого элемента (валка) и прикатываемого инструмента (ролика) в мм;

L_K - длина контакта между прикатываемым элементом и прикатывающим инструментом в мм,

а также средний в поперечном сечении диаметр бочки не должен по длине бочки колебаться больше, чем на величину 0,5×10^-5 D_э.

Класс (К_ш)_э чистоты поверхности валка, получаемой после прикатки, определяют по формуле

где

С_Б=0,333 - базовая постоянная процесса прикатки,

(К_ш)_м - максимально достижимый класс чистоты поверхности,

(К_ш)_э0 - класс чистоты прикатываемого валка до начала прикатки,

(К_ш)_э - то же, но после окончания прикатки,

(К_ш)_и - класс чистоты поверхности прикатывающего инструмента,

(НS)_и и (НS)_э - твердость поверхности соответственно прикатывающего инструмента и прикатываемого валка соответственно в единицах твердости по Шору.

Параметры процесса прикатки валка корректируют по формулам

1,11tg[0,5(y_J-2,8)]=10 1n(x_J)-1

x_J=(К_ш)_и/(К_ш)_э0 и y_J=(R_а)_э0/(R_а)_э,

где

J - номер точки на графике процесса прикатки,

(R_а)_э0 и (R_а)_э - среднеарифметическая высота в микронах шероховатости поверхности валка до и после прикатки соответственно, а длительность прикатки регулируют формулами

(К_ш)_эn=(K_ш)_э0+(n/6)[2-(n/6)](ΔК_ш)_э и

(ΔК_ш)_э=(К_ш)_э-(К_ш)_э0,

где

n - показатель степени в формуле для определения числа циклов N=10ⁿ.

Для пояснения предлагаемого способа, обладающего особой физической сущностью и требующего для своего пояснения теоретического и экспериментального обоснования, приведены графические материалы на следующих фигурах.

Фиг.1, схема верхней пирамиды валковой системы 6-валкового стана с указанием точек замера чистоты поверхности валков.

Фиг.2, схема для определения основных параметров процесса прикатки валков в диапазоне показателей низкой чистоты; прикатка опорного ролика; опорного валка и рабочего валка проводилась на 6-валковом стане; треугольные точки - экспериментальные данные.

Фиг.3, схема для определения основных параметров процесса прикатки рабочих валков в диапазоне показателей высокой чистоты; прикатка производилась на 6-валковом стане (штриховые линии) и на двухвалковом стане (сплошная линия); треугольные точки - экспериментальные данные.

- Фиг.4, схема для корректировки основных параметров прикатки валков путем перевода процесса прикатки из одной зоны его существования в другую.

Класс чистоты поверхности валка, которую она получает после процесса прикатки (или класс шероховатости), можно рассчитать по формуле:

где

(К_ш)_э0 - класс чистоты прикатываемого элемента, в данном случае валка, до начала прикатки;

(К_ш)_э - класс чистоты прикатываемого элемента после прикатки;

С_Б=0,333 - базовая постоянная процесса прикатки;

(К_ш)_m - максимально достижимый класс чистоты поверхности;

(НS)_и и (НS)_э - твердость поверхностей прикатывающего инструмента и прикатываемого элемента в единицах по Шору.

Формула (1) получена для простейшей одноконтактной схемы прикатки, когда прикатываемый элемент подвергается воздействию прикатывающего инструмента лишь в одной зоне. Для многоконтактной схемы прикатки формула (1) существенно усложняется; но эта ее модификация (1а) не представлена, так как расчеты по данному случаю рассматриваются только в виде результатов расчета.

Обоснованность формулы (1) проверена на экспериментальном материале, полученном на 6-валковом стане «1350» Дмитровского алюминиевого завода «ДОЗАКЛ». Схема стана, использованная для этого эксперимента, показана на фиг.1. На ней прикатываемый лист 1 на ширине листа «в» контактирует с рабочим валком 2. Так на длине бочки валков «L» контактирует с опорным валком 3, который, в свою очередь, на длине «L_p» контактирует с опорным роликом 4, эти же элементы указаны на фиг.2.

Замеры чистоты поверхности элементов валковой пирамиды

производились в 5-ти точках (см. фиг.1):

на опорном ролике 4 - в точке α; на опорном валке 3 - в 2-х точках β; и на рабочем валке 2 - в 2-х точках γ.

Так как ширина листа «в» меньше длины бочки «L», то по краям рабочего 1 и опорного 2 валка образовались свободные концы ΔL, на которых отсутствует заалюминиевание их поверхности от прокатываемого листа 1, поэтому для замеров чистоты поверхности были избраны точки β и γ. При этом дополнительно в точке δ производился замер чистоты поверхности середины опорного валка 3 после прикатки ее опорным роликом 4.

В процессе эксперимента определялся параметр R_a - средняя арифметическая высота шероховатости поверхности. До начала прикатки были получены следующие значения параметра R_a:α₀=1,50 мкм; β₀=0,30 мкм и γ₀=0,03 мкм, что при переводе в классы чистоты составило (К_ш)₀₁=6,746; (К_ш)₀₂=9,077 и (К_ш)₀₃=12,409 соответственно.

После окончания процесса прикатки замеры чистоты поверхности повторили и получили следующие экспериментальные результаты: α₁=0,30 мкм; β₁=0,10 мкм; γ=0,03 мкм и δ₁=0,04 мкм, что при переводе в классы чистоты составило (К_ш)₁₁=9,077; (К_ш)₁₂=11,993 и (К_ш)₁₃=12,409 и (К_ш)_12(с)=10,667 соответственно (последнее - след опорного ролика на опорном валке).

Все эти значения классов чистоты поверхности определили повторно, но уже расчетным путем, с использованием формул (1) и (1а). Оказалось, что с принятием исходных значений: (К_ш)₀₁=6,7; (К_ш)₀₂=9,3 и (К_ш)₀₃=12,4, расчетные значения классов чистоты после прикатки валков получились следующие: (К_ш)₁₁=9,080; (К_ш)₁₂=11,685; (К_ш)₁₃=12,150 и (К_ш)_12(с)=10,718 (последнее - середина опорного валка по формуле (1а)).

Взяв за основу экспериментальные данные, получили, что среднеквадратичное отклонение расчетных данных от экспериментальных составило:

что вполне допустимо и позволяет эту математическую модель рекомендовать как основу при разработке предлагаемого способа.

Вышеприведенные расчетные значения классов чистоты до и после прикатки валковой системы даны в систематизированном виде, при этом математическое выражение (1), ранее представленное в общем виде, было преобразовано в три рабочие формулы для определения классов чистоты после прикатки ((К_ш)₁₁; (К_ш)₁₂ и (К_ш)₁₃ соответственно для опорного ролика 4, опорного валка 3 и рабочего валка 2.

Кроме тех параметров, которые уже были задействованы в формуле (1), класс чистоты поверхности существенно зависит также от числа циклов N нагружения в процессе прикатки. Эта зависимость описывается следующим математическим выражением

где

n - показатель степени в формуле для определения числа циклов N=10ⁿ;

(ΔК_ш)_э - приращение класса чистоты за период прикатки; определяется по формуле

Расчетные значения классов чистоты, полученные по формулам (1); (2) и (3), представлены также графически - на фиг.2; на ней же показаны и экспериментальные значения в виде треугольных точек.

Согласно фиг.2, параметры чистоты прикатываемого элемента могут не только возрастать, но и снижаться (ухудшаться), как это имело место для рабочего валка 2; при этом следует также иметь в виду, что все три элемента валковой системы (опорный ролик, опорный и рабочий валки) при расчете параметров чистоты поочередно являются то прикатываемым элементом, то прикатывающим инструментом.

Процесс прикатки валков, при определенных условиях, отличается очень высокой эффективностью, по сравнению с другими известными способами повышения класса чистоты поверхности.

В частности, пользуясь схемой на фиг.2, и для рабочих валков можно создать такие условия, при которых получают такую же высокую эффективность прикатки, как ранее и для опорных валков. В числе названных условий является обязательное отсутствие контакта рабочего валка с какими-либо опорными элементами, воздействующими на поверхность бочки валка.

Наилучшим способом такие условия соблюдаются в двухвалковом стане типа «Дуо». Это наглядно видно из графика на фиг.3, где два рабочих валка, имеющие исходный класс чистоты (К_ш)_э0=12,4 (полная аналогия с описанным выше 6-валковым станом на фиг.2), после прикатки могут, согласно расчету, получить повышение класса чистоты до (К_ш)_э=14,6, что, на сегодняшний день, превышает предельный класс чистоты (см. область, покрытую штриховкой, на графике фиг.3) Поэтому (как следует из этой фигуры) прикатку следует прекращать после совершения N=1000 циклов нагружения.

Для наглядной иллюстрации эффективности выравнивания шероховатости на фиг.4 были сведены воедино данные, которые взяты по фиг.2 и 3.

График на фиг.4 проведен через семь точек, которые на нем пронумерованы: индекс j при x и y - это номера точек, а также на графике фиг.4 по оси абсцисс отложено соотношение x_j=(К_ш)_и/(К_ш)_э0 параметров чистоты прикатывающего инструмента (К_ш)_и и прикатываемого элемента (К_ш)_э0, который он имел до прикатки; при этом имеется в виду, что класс чистоты прикатывающего инструмента на протяжении всего процесса прикатки остается неизменным.

По оси координат отложен показатель эффективности y_j=(R_а)_э0/(R_а)_э, который показывает во сколько раз изменилась (понизилась или возросла) высота шероховатости поверхности после прикатки.

Первые две точки: №5 и №6 получены для опорного ролика как отношение класса чистоты прикатывающего инструмента (К_ш)_и=(К_ш)_12(c)=10,718 (которым является середина бочки опорного валка) к исходному классу чистоты ролика (К_ш)_э0=(К_ш)₀₁=6,7, который он имел до прикатки, составляет x₅=10,718/6,7=1,6; а для опорного валка, по аналогии, имеем (К_ш)_и=(К_ш)₁₃=12,150 (т.к. прикатывающим инструментом является рабочий валок) и (К_ш)_э0=(К_ш)₀₂=9,3; тогда x₆=12,150/9,3=1,3.

На ординате им соответствуют следующие значения:

- для опорного ролика y₅=(R_a)₀₂/(R_a)₁₂=1,55/0,30=5,17;

- для опорного валка y₆=(R_а)_э0/(R_а)=(R_a)₀₁/(R_a)₁₁=0,2560/0,0495=5,17.

Из этой же таблицы получаем данные по точке №10 - по прикатке рабочего валка: x₁₀=(K_ш)₁₂/(К_ш)₀₃=11,685/12,4=0,94; по оси ординат y₁₀=(R_а)₀₃/(R_a)₁₃=0,030/0,036=0,83.

Точку №7 получили из фиг.3, где x₇=(K_ш)_и/(К_ш)_э0=14,6/12,4=1,177 (т.к., например, для верхнего рабочего валка прикатывающим инструментом является нижний рабочий валок, получивший в конце прикатки (К_ш)_и=14,6); y=(R_а)_э0/(R_а)_э=0,0300/0,0066=4,55.

Точка №8 является весьма характерной точкой, и для ее получения снова воспользуемся математическим выражением (1).

Поскольку в этой точке x₈=(K_ш)_и/(К_ш)_э0=1, то (K_ш)_и=(К_ш)_э0, и в этом случае выражение (1) превращается в простую рабочую формулу

(К_ш)_э=(К_ш)_э0+C_Б=(К_ш)_э0+0,333.

Нетрудно показать, что в данном конкретном случае для любого значения (К_ш)_э0 показатель эффективности всегда будет равен y₈=(R_а)_э0/(R_a)_э=1,256.

Базовыми для проведения графика на фиг.4 являются точки 5, 6, 7, 8 и 10. Точка №9 получена путем графической интерполяции, а точка №11 - путем графической экстраполяции.

В результате все поле графика можно разбить на 3 принципиально различающиеся зоны:

- зона I - это зона постоянства величины показателя эффективности выравнивания шероховатости; в ней несмотря на снижение параметра x_j с 1,6 до 1,3, т.е. на 23%, показатель эффективности сохраняется неизменным;

- зона II - это зона интенсивного падения показателя эффективности; так, при снижении параметра x_j с 1,3 до 0,96, т.е. на 35%, показатель эффективности снижается на 417% и в точке №9 достигает единицы, что свидетельствует о полном отсутствии положительного эффекта от прикатки;

- зона III - это зона возрастания высоты шероховатости; так с изменением параметра x_j с 0,96 до 0,90, т.е. всего на 7%, высота шероховатости, по сравнению с этим параметром до начала прикатки, возрастает в 1/0,6=1,67 раза или на 67%; поэтому зона III не представляет собой никакого практического интереса.

Таким образом, имея график на фиг.4, всегда можно создать необходимые условия для обеспечения более высокого показателя эффективности процесса прикатки валков.

Для наглядности, рассмотрим численный пример пользования графиком на фиг.4. Возвращаясь к ранее показанным данным видим, что для получения заданной чистоты поверхности опорного ролика после прикатки, которая характеризуется классом чистоты (К_ш)₁₁=9,080, необходимо, при исходном классе чистоты (К_ш)₀₂=6,7=(К_ш)_э0, иметь чистоту прикатывающего инструмента, равную не менее чем (K_ш)_и=(К_ш)_12(c)=10,718. Тогда имеем соотношение x₅=(K_ш)_и/(К_ш)_э0=1,6. Это показывает и точка №5 на графике фиг.4; полученный при этом показатель эффективности оказался равным y₅=(R_a)_э0/(R_a)_э=5,17.

Однако как видим, из того же графика, при движении влево к точке №2 показатель у остается неизменным, и в точке №6 он тоже равен y₆=5,17.

А это значит, что, не теряя в эффективности прикатки, можно класс чистоты поверхности прикатывающего инструмента понизить на (1,6/1,3-1)100=23%; и в результате, удается изготовить инструмент быстрее, дешевле и проще. Для этой же цели можно воспользоваться и математическими уравнениями

где j - номера точек на расчетном графике фиг.4;

(R_a)_э0 и (R_a)_э - среднеарифметическая высота в микронах шероховатости поверхности валка до и после прикатки соответственно.

Данное уравнение является аппроксимацией графика (сплошная кривая), приведенного на фиг.4; причем среднеарифметическая погрешность аппроксимации не превышает 5%.

Пользуясь уравнением (4), можно находить пути перехода из одной зоны в другую - см. фиг.4; например из зоны II - в более благоприятную зону I и даже из практически бесполезной зоны III - в действенную зону II.

Имея вышеприведенные исходные экспериментальные и расчетные данные, можем разработать предлагаемый способ обработки прокатных валков.

Этот способ включает профилирование бочки прокатного валка, его шлифование, полирование и окончательную доводку поверхности валка путем многократного нагружения ее со стороны прикатывающего инструмента. При этом важно отметить, что прикатку прокатного валка можно осуществлять только до профилирования его бочки; в противном случае неизбежно проскальзывание поверхности валка относительно поверхности прикатывающего инструмента, что приведет к ухудшению поверхности прикатываемого валка.

В отличие от всех известных суперфинишных операций, прикатка понижает выступы шероховатости поверхности валка не снятием с нее некоторого поверхностного слоя, а прикаткой этих выступов за счет их пластической деформации. По этой причине удельные контактные давления в зоне нагружения прикатываемого валка прикатывающим инструментом должны быть в пределах 65…75 кгс²/мм (в качестве прикатывающего инструмента в определенных случаях может быть использован второй валок, работающий в паре с прикатываемым валком).

Для обеспечения указанного требования прикатывающий инструмент следует прижимать к прикатываемому валку с усилием:

, где

D_э и D_и - диаметры в мм прикатываемого валка и прикатывающего инструмента;

L_к - длина контакта в мм между прикатываемым валком и прикатывающим инструментом.

В процессе прикатки в зоне контакта валков с инструментом происходит выделение тепла, как следствие трения качения между этими элементами. В результате появляется так называемая тепловая выпуклость бочек валков, которая так же, как и обычная (станочная) выпуклость, может приводить к взаимному проскальзыванию валка и инструмента и к порче поверхности прикатываемого валка.

Во избежание этого явления валок, который предназначен к прикатке, должен быть выполнен с очень высокой точностью. В частности, перепад диаметров по длине бочки не должен превышать 0,5·10^-5 D_э; так, например, при диаметре бочки D_э=200 мм указанный перепад не должен быть больше одного микрона. Важно отметить, что в данном случае речь идет лишь о среднем значении диаметра, взятом в каждом данном поперечном сечении бочки на длине всей окружности поперечного сечения, и потому все другие отклонения размеров бочки валка не регламентируются (например, если овальность бочки составит даже Δ D=0,05 мм, т.е. 50 мкм, то это никак не отразится на качестве процесса прикатки).

Для предотвращения появления тепловой выпуклости перепад температур бочки по всей ее длине не должен превышать 1°С, а это можно обеспечить, лишь если превышение средней температуры бочки валка над температурой окружающей среды находится в диапазоне Δt=8…13°C и не выходит за его пределы в верхнюю сторону. Для этого частота вращения прикатываемого валка определена величиной 25…60 об/мин или, в среднем, 42 об/мин.

Для того чтобы обеспечить заданный класс (К_ш)_э чистоты поверхности валка, который он должен получить после прикатки, необходимо оптимальным способом подобрать в комплексе такие параметры:

- класс чистоты (К_ш)_э0 поверхности прикатываемого валка до начала прикатки;

- класс чистоты (К_ш)_и поверхности прикатывающего инструмента;

- твердость поверхностей прикатывающего инструмента (HS)_и и прикатываемого валка (HS)_э;

- число циклов нагружения N=10ⁿ прикатываемого валка со стороны прикатывающего инструмента.

Для решения поставленной задачи была составлена многоплановая эмпирическая математическая модель с системой следующих уравнений: (1), (2), (3), (4), (5), (6) и (7).

В вышеприведенных примерах было показано, что, решая данную систему уравнений, получили:

- во-первых, понижение более чем на 20% требуемого класса чистоты прикатывающего инструмента;

- во-вторых, совершили вместо обычных N=10⁶ циклов, всего N=10³=1000 циклов, т.е. прикатали валок в 1000 раз быстрее.

Как показали вышеприведенные элементы осуществления способа, окончательную доводку валка осуществляют путем многократного нагружения его бочки со стороны прикатывающего инструмента, при этом усилие прижатия прикатывающего инструмента к прикатываемому валку рассчитывают по формуле:

P₁=0,5(L_K D_э):(1+D_э/D_и), где P₁ - усилие прижатия прикатывающего инструмента к прикатываемому валку в кгс, D_э и D_и - диаметры прикатываемого элемента (валка) и прикатываемого инструмента (ролика) в мм; L_K - длина контакта между прикатываемым элементом и прикатывающим инструментом в мм, а также средний в поперечном сечении диаметр бочки не должен по длине бочки колебаться больше, чем на величину 0,5×10^-5 D_э. Класс (К_ш)_э чистоты поверхности валка, получаемой после прикатки, определяют по формуле

где

C_Б=0,333 - базовая постоянная процесса прикатки, (К_ш)_м - максимально достижимый класс чистоты поверхности, (К_ш)_э0 - класс чистоты прикатываемого валка до начала прикатки, (К_ш)_э - то же, но после окончания прикатки, (К_ш)_и - класс чистоты поверхности прикатывающего инструмента, (HS)_и и (HS)_э - твердость поверхности соответственно прикатывающего инструмента и прикатываемого валка соответственно в единицах твердости по Шору, при этом параметры процесса прикатки валка корректируют по формулам

1,11tg[0,5(y_j-2,8)]=10 ln(x_J)-1

x_J=(К_ш)_и/(К_ш)_э0 и y_J=(R_a)_э0/(R_a)_э,

где J - номер точки на графике процесса прикатки, (R_a)_э0 и (R_a)_э - среднеарифметическая высота в микронах шероховатости поверхности валка до и после прикатки соответственно, а длительность прикатки регулируют формулами (К_ш)_эn=(K_ш)_э0+(n/6)[2-(n/6)](ΔК_ш)_э и (ΔК_ш)_э=(К_ш)_э-(К_ш)_э0,

где n - показатель степени в формуле для определения числа циклов N=10ⁿ.

Предложенный способ обработки поверхности бочек прокатных валков обладает показателем эффективности выравнивания шероховатости поверхности, который в несколько раз превышает этот показатель для любого известного способа, при практически приемлемой продолжительности полного цикла обработки валков. Он обеспечивает устойчивые результаты получения в промышленных масштабах чистоту поверхности бочек валков, соответствующих наивысшему достигнутому на сегодня классу чистоты.

Приложение - таблица 1 с расчетными данными.

Табл.1 Расчет классов чистоты табличным способом Наименование элемента Твердость ед. Шора Классы чистоты до прикатки после прикатки Опорный ролик (HS)₁=75 (K_ш)₀₁=6,7000 (K_ш)₁₁=9,080 Опорный валок (края) (НS)₂=85 (K_ш)₀₂=9,300 (K_ш)₁₂=11,685 Рабочий валок (края) (HS)₃=100 (K_ш)₀₃=12,400 (K_ш)₁₃=12,150 Середина опорного валка*¹ (K_ш)_12(с)=10,718 Система расчетных уравнений Решение системы уравнений методом итераций Примечание: *1) в системе расчетных уравнений отсутствует 4-е уравнение, необходимое для расчета класса чистоты по середине опорного валка, т.к. оно достаточно сложное, и поэтому поиск его решения (K_ш)_12(с)=10,718 был здесь опущен.

Изобретение предназначено для получения прокатных валков с поверхностью бочек сверхзеркальной чистоты. Способ обработки поверхности бочек прокатных валков включает их профилирование, шлифование, полирование и окончательную доводку до заданного класса чистоты поверхности. Сокращение цикла обработки и повышение эффективности выравнивания шероховатости поверхности валков обеспечивается за счет того, что доводку осуществляют путем многократного нагружения бочки валка прикатывающим инструментом с регламентированными удельным контактным давлением, усилием прижатия, средней частотой вращения валка и другими параметрами. Средний по длине окружности поперечного сечения диаметр бочки не должен по длине бочки колебаться больше, чем установленная величина этого колебания. Заданный класс чистоты поверхности валка после прикатки регламентируется математическими зависимостями. 3 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

1. Способ обработки поверхности бочек прокатных валков, включающий их профилирование, шлифование, полирование, окончательную доводку до заданного класса чистоты поверхности и установку прокатных валков в прокатную клеть, отличающийся тем, что окончательную доводку осуществляют путем многократного нагружения бочки валка со стороны прикатывающего инструмента с усилием прижатия прикатывающего инструмента к прикатываемому валку, рассчитываемым по формуле:
Р₁=0,5(L_КD_э)/(1+D_э/D_и),
где Р₁ - усилие прижатия прикатывающего инструмента к прикатываемому валку, кгс;
D_э и D_и - диаметры прикатываемого валка и прикатывающего инструмента, мм;
L_K - длина контакта между прикатываемым валком и прикатывающим инструментом, мм, при этом разница значений среднего в поперечном сечении диаметра бочки валка по ее длине не превышает 0,5·10^-5 D_э.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что класс (К_ш)_Э чистоты поверхности бочки валка после прикатки определяют по формуле

где С_Б=0,333 - базовая постоянная процесса прикатки;
(К_ш)_м - максимально достижимый класс чистоты поверхности;
(К_ш)_эо - класс чистоты прикатываемого валка до начала прикатки;
(К_ш)_э - класс чистоты прикатываемого валка после окончания прикатки;
(К_ш)_и - класс чистоты поверхности прикатывающего инструмента;
(НS)_и и (НS)_э - твердость поверхности соответственно прикатывающего инструмента и прикатываемого валка в единицах твердости по Шору.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс прикатки валка осуществляют при условии;


где (R_а)_эо и (R_а)_э - среднеарифметическая высота шероховатости поверхности валка соответственно до и после прикатки, мкм;
J - номер точки на графике процесса прикатки.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что длительность прикатки регулируют в соответствии с формулами N=10ⁿ и

где N - число циклов прикатки;
n - показатель степени.