СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЧУГУННЫХ РАБОЧИХ ВАЛКОВ Российский патент 2014 года по МПК B21B28/02 

Описание патента на изобретение RU2533471C1

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при эксплуатации чугунных рабочих валков диаметром 750-950 мм в непрерывных чистовых группах клетей кварто листовой горячей прокатки.

Известен способ эксплуатации S-образных рабочих валков листовых клетей кварто горячей прокатки, включающий их вывалку из клети, измерение температуры поверхности по длине бочки валка не менее чем в трех точках, шлифование бочки по плавной вогнутой образующей с учетом поправки, определяемой по результатам измерения температуры [1].

Известен также способ эксплуатации чугунных рабочих листопрокатной клети кварто горячей прокатки, включающий их вывалку из клети, охлаждение, черновое шлифование, чистовое шлифование по плавной вогнутой образующей с учетом тепловой поправки, с подачей к валкам смазочно-охлаждающей жидкости, и последующую завалку в клеть [2].

Недостатки известных способов состоят в том, что они не пригодны для подготовки к работе валков с условно цилиндрической формой бочки. Кроме того, только измерение температуры на поверхности бочки не позволяет точно определить текущее значение тепловой выпуклости валка, которая в процессе его шлифования изменяется. Это снижает качество полос, приводит к увеличению их неплоскостности и искажениям формы поперечного сечения.

Ближайшим аналогом к предлагаемому изобретению является способ подготовки рабочих валков широкополосного стана горячей прокатки, включающий их вывалку из клети, измерение температуры по длине бочки валка, шлифование с профилированием по плавной вогнутой образующей с учетом тепловой поправки на расчетный профиль, с подачей к валкам смазочно-охлаждающей жидкости, и последующую завалку в клеть, причем величину тепловой поправки устанавливают по математическим зависимостям с учетом средневзвешенной ширины проката и времени между перевалкой и шлифовкой [3].

Недостатки известного способа состоят в следующем. Охлаждение чугунных рабочих валков диаметром 750-900 мм листопрокатной клети кварто до начала шлифования происходит в течение 10-18 ч. По этой причине для бесперебойной подготовки перешлифованных рабочих валков в эксплуатации одновременно необходимо иметь их 3÷4-кратный запас. Это приводит к «замораживанию» средств, израсходованных на их приобретение, следствием чего является повышение себестоимости производства листового проката. Кроме того, не учет постоянного изменения температуры рабочих валков в процессе шлифования приводит к нарушению оптимальной формы вогнутой образующей бочки. В результате искажается профиль поперечного сечения полос, появляется неплоскостность, ухудшается их качество.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в снижении количества рабочих валков, находящихся в эксплуатации, при одновременном повышении качества горячекатаных полос.

Для решения технической задачи в известном способе эксплуатации рабочих валков чистовой группы листопрокатных клетей кварто горячей прокатки, включающем вывалку валка из клети, измерение температуры по длине бочки валка, шлифование с профилированием по плавной вогнутой образующей с учетом тепловой поправки к заданному значению вогнутости образующей линии, с подачей к валкам смазочно-охлаждающей жидкости, и последующую завалку в клеть, согласно изобретению тепловую поправку устанавливают по соотношению:

δ=(k1·947,2·Δt-k2·4,486·Δt2-k3·876,4)·10-5 (мм),

где k1=1,0-1,4 (мм/°C); k2=1,0-1,4 (мм/°C2); k3=1,0-1,4 (мм) - коэффициенты, зависящие от номера клети чистовой группы, в которой установлен рабочий валок;

Δ t = t c t 1 + t 2 2

tc - температура поверхности на середине бочки валка, °C,

t1 и t2 - температура поверхности на концевых участках бочки валка, °C,

при этом удельный расход смазочно-охлаждающей жидкости устанавливают равным 1-8 л/мин.

Сущность изобретения состоит в следующем. Сокращение в 1,5-2 раза количества чугунных рабочих валков, вовлеченных в производственный процесс, может быть достигнуто за счет их шлифования в горячем состоянии. Причем для определения температурной поправки имеет значение не само значение температуры, а разность температур на краю бочки и в ее середине, что характеризует величину тепловой выпуклости образующей линии.

Исходный тепловой профиль рабочего валка перед шлифованием существенно зависит от порядкового номера клети чистовой группы, в которой он эксплуатировался. Кроме того, в процессе шлифования, проводимого с подачей смазочно-охлаждающей жидкости, происходит непрерывное изменение температурного поля валка, обусловленное его разогревом от трения с абразивным кругом и охлаждением при поливе смазочно-охлаждающей жидкостью. Учесть все факторы, влияющие на профиль рабочего валка в процессе его шлифования в нагретом состоянии, с достаточной для практического использования точностью, оказалось возможным путем экспериментальных исследований влияния перечисленных параметров на фактическую форму образующей линии после охлаждения валка до комнатной температуры.

Исходя из экспериментальных исследований параметров состояния и шлифования горячих чугунных рабочих валков диаметром 750-950 мм, вываленных из различных клетей чистовой группы (номер клети чистовой группы, продолжительность паузы перед шлифованием, исходное распределение температуры по поверхности бочки, обобщенный режим шлифования с подачей смазочно-охлаждающей жидкости, ее удельный расход), опытным путем было определено значение тепловой поправки, величина которой определяется эмпирическим уравнением:

δ=(k1·947,2·Δt-k2·4,486·Δt2-k3·876,4)·10-5.

При этом, как показали эксперименты, для предпоследней и последней клетей чистовой группы эмпирические коэффициенты k1; k2; k3 принимают минимальное значение k1=1,0 (мм/°C); k2=1,0 (мм/°C2); k3=1,0 (мм), а для первой и второй клетей - максимальное значение k1=1,4 (мм/°C); k2=1,4 (мм/°C); k3=1,4 (мм). Для промежуточных клетей чистовой группы k1=1,2 (мм/°C); k2=1,2 (мм/°C2); k3=1,2 (мм).

Экспериментально установлено, что при снижении удельного расхода смазочно-охлаждающей жидкости менее 1 л/мин при шлифовании горячего чугунного валка на его бочке образуются дефекты в виде прижогов, сопровождающихся локальным разупрочнением и разрушением поверхности бочки. Валки с прижогами перешлифовывают, что увеличивает их расход. Увеличение удельного расхода более 8 л/мин приводит к дополнительному локальному охлаждению и искажению формы образующей бочки. Это увеличивает неплоскостность горячекатаных полос.

Примеры реализации способа

1. На непрерывном широкополосном стане 2000 горячей прокатки для обеспечения высокой плоскостности полос при минимальной поперечной разнотолщинности в последней, 7-й клети чистовой группы, используют чугунные рабочие валки диаметром Dн=800 мм, которые в холодном состоянии, т.е. при температуре +20°C, профилируют по оптимизированной плавной вогнутой образующей линии в виде ветви параболы с амплитудой вогнутости δз=0,50 мм.

На вываленном из 7-й клети рабочем валке производят измерение температуры поверхности бочки в трех точках: на левом краю бочки t1=61°C; в средней части tc=80°C; на правом краю бочки t2=59°C.

По результатам измерений рассчитывают разность температур:

Δ t = t c t 1 + t 2 2 = 80 59 + 61 2 = 20 ( C ) .

С учетом того, что для чугунных рабочих валков последней клети чистовой группы эмпирические коэффициенты k1=1,0 (мм/°C); k2=1,0 (мм/°C); k3=1,0 (мм), производят расчет тепловой поправки:

δ=(1·947,2·Δt-1·4,486·Δt2-1·876,4)·10-5=(1·947,2·20-1·4,486·202-1·876,4)·105=0,16 (мм).

Вываленный из клети горячий рабочий валок без охлаждения до комнатной температуры устанавливают на вальце-шлифовальном станке и производят его черновое шлифование (обдирку) и чистовое шлифование (профилирование) вращающимся абразивным кругом. В процессе шлифования в зону резания подают смазочно-охлаждающую жидкость с удельным расходом q=4,5 л/мин, в качестве которой используют 0,5-1,7%-ный раствор кальцинированной соды в воде. Профилирование бочки неостывшего валка производят по плавной вогнутой образующей в виде ветви параболы с амплитудой вогнутости δг, с учетом тепловой поправки δ, учитывающей увеличение вогнутости до ее оптимального заданного значения δз по мере остывания валка:

δгз-δ=0,50-0,16=0,34 (мм).

После полного охлаждения рабочего валка производят контрольное измерение максимального значения вогнутости, которая в результате термического сужения снижается до заданного значения δз=0,50 мм.

Отшлифованный валок заваливают в паре с таким же рабочим валком в 12-ю клеть стана и осуществляют горячую прокатку полос из углеродистых сталей толщиной от 1,0 до 12,0 мм.

При промышленной реализации предложенного способа в экспериментах осуществляли варьирование удельного расхода смазочно-охлаждающей жидкости, подаваемой в зону резания при шлифовании, и оценивали его эффективность. Результаты представлены в таблице. Из данных, представленных в таблице, следует, что при удельном расходе смазочно-охлаждающей жидкости q=1-8 л/мин достигаются наилучшие показатели стойкости валков и качества горячекатаных полос.

Таблица №п/п q, л/мин Наличие прижогов бочки Неплоскостность полос, мм/м 1 0,9 есть 6-15 2 1,0 нет 5 3 4,5 нет 4 4 8,0 нет 5 5 9,0 нет 7-17

2. Изношенный чугунный рабочий валок вываливают из 1-й клети чистовой непрерывной группы и производят измерение температуры в трех точках на его бочке: на левом краю t1=69°C, в средней части tc=90°C и на правом краю t2=71°C. Затем рассчитывают усредненную разность температур на краях бочки и в середине:

Δ t = t c t 1 + t 2 2 = 90 69 + 71 2 = 20 ( C ) .

Для шлифования горячего валка по предложенной формуле производят расчет тепловой поправки δ, принимая во внимания, что для первых клетей чистовой группы эмпирические коэффициенты k1=1,4 (мм/°C); k2=1,4 (мм/°C2); k3=1,4 (мм):

δ=k·(947,2·Δt-4,486·Δt2-876,4)·10-5=

=1,4·(947,2·20-4,486·202-876,4)·10-5=0,23 мм.

Вываленный из клети неостывший рабочий валок устанавливают на вальце-шлифовальном станке и производят его черновое шлифование (обдирку) и чистовое шлифование (профилирование) вращающимся абразивным кругом с подачей смазочно-охлаждающей жидкости при ее удельном расходе q=6,0 л/мин.

Для получения прокатываемых полос с высокой плоскостностью чугунный рабочий валок 1-й клети чистовой группы при комнатной температуре +20°C должен иметь оптимальный профиль в виде плавной вогнутой образующей линии (параболы) с амплитудой вогнутости δз=0,60 мм.

Профилирование бочки неостывшего рабочего валка производят с учетом тепловой поправки δ по плавной вогнутой образующей в виде ветви параболы с амплитудой вогнутости δг, учитывающей увеличение вогнутости до ее оптимального значения 53 по мере остывания валка:

δгз-δ=0,60-0,23=0,37 (мм).

После завершения шлифования рабочий валок вновь заваливают в 1-ю клеть непрерывной чистовой группы и производят горячую прокатку полос. Благодаря тому что рабочий валок в результате шлифования приобретает оптимальную профилировку, прокатанные полосы имеют минимальную неплоскостность.

Технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в том, что измерение фактической температуры бочки валка в трех точках перед шлифованием и расчет тепловой поправки к заданному значению вогнутости образующей линии по предложенной эмпирической формуле позволяет реализовать шлифование чугунных рабочих валков непрерывной чистовой группы клетей в горячем состоянии, не дожидаясь их охлаждения до комнатной температуры. Благодаря этому общий оборотный парк рабочих валков стана 2000, одновременно находящихся в эксплуатации, может быть сокращен на 15-20%. Это позволяет экономить «замороженные» оборотные средства предприятия и обеспечивает повышение рентабельности производства горячекатаной листовой стали на ~3%.

Литература

1. Патент Российской Федерации №2301123, МПК B21B 28/00, 2007 г.;

2. Л.И. Боровик, А.И. Добронравов. Технология подготовки к эксплуатации валков тонколистовых станов. М., Металлургия, 1984 г., с.40-44, 86-87;

3. Авт. свид. СССР №1600881, МПК B21B 28/02, 1990 г.

Похожие патенты RU2533471C1

название год авторы номер документа
ПРОКАТНЫЙ ВАЛОК И СПОСОБ ЕГО ЭКСПЛУАТАЦИИ 2009
  • Гостев Кирилл Александрович
  • Лебедев Сергей Александрович
  • Боровков Игорь Всеволодович
  • Исмагилов Рамиль Равкатович
  • Роберов Илья Георгиевич
RU2420365C1
СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ РАБОЧИХ ВАЛКОВ 2007
  • Торопов Сергей Сергеевич
  • Смирнов Владимир Сергеевич
  • Синев Олег Валентинович
  • Трайно Александр Иванович
  • Русаков Андрей Дмитриевич
RU2354469C1
Комплекты рабочих валков чистовой группы листового стана кварто и способ подготовки и эксплуатации комплектов рабочих валков чистовой группы листового стана кварто в течение кампании 1989
  • Приходько Валерий Павлович
  • Вишнякова Елена Николаевна
  • Пефтиев Владимир Михайлович
  • Налча Георгий Иванович
  • Дубинский Борис Евгеньевич
  • Климанчук Владислав Владиславович
  • Щербак Владимир Михайлович
SU1678473A1
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ РАБОЧИХ ВАЛКОВ ПРОКАТНОГО СТАНА 2005
  • Третьяков Владимир Аркадьевич
  • Мазур Сергей Иванович
  • Барышев Вадим Владимирович
  • Варшавский Евгений Александрович
  • Савочкин Андрей Геннадьевич
  • Тищенко Дмитрий Александрович
RU2301123C1
СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРОКАТНОГО ВАЛКА 1999
  • Настич В.П.
  • Угаров А.А.
  • Виноградов В.П.
  • Харин А.В.
  • Пименов А.Ф.
  • Трайно А.И.
RU2147944C1
СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЦЕНТРОБЕЖНО-ЛИТОГО РАБОЧЕГО ВАЛКА В КЛЕТЯХ КВАРТО ЧЕРНОВОЙ ГРУППЫ СТАНА ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ 2006
  • Скорохватов Николай Борисович
  • Савиных Анатолий Федорович
  • Смирнов Владимир Сергеевич
  • Митюшов Сергей Николаевич
  • Трайно Александр Иванович
  • Тяпаев Олег Вячеславович
  • Чикинова Ольга Евгеньевна
RU2328355C2
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ ШИРОКОПОЛОСОВЫХ СТАНОВ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ 2004
  • Попов В.А.
  • Скорохватов Н.Б.
  • Глухов В.В.
  • Смирнов В.С.
  • Синев О.В.
  • Сычев С.Ю.
  • Панкратов А.В.
RU2254180C1
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ РАБОЧИХ ВАЛКОВ КЛЕТЕЙ С ОСЕВОЙ СДВИЖКОЙ 2008
  • Бельский Сергей Михайлович
  • Долгих Павел Петрович
  • Ляшенко Виталий Васильевич
  • Шамрин Александр Владимирович
RU2370330C1
ИНСТРУМЕНТ НЕПРЕРЫВНОГО ШИРОКОПОЛОСНОГО СТАНА ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ 2009
  • Лисичкина Клавдия Андреевна
  • Казаков Игорь Владимирович
  • Казаков Олег Владимирович
  • Кочнева Татьяна Ивановна
  • Полецков Петр Петрович
  • Салганик Виктор Матвеевич
  • Антипанов Вадим Григорьевич
RU2397034C1
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ К ЭКСПЛУАТАЦИИ 1993
  • Белянский А.Д.
  • Ботштейн В.А.
  • Каретный З.П.
  • Самохвалов Н.И.
  • Перельман Р.О.
RU2021048C1

Реферат патента 2014 года СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЧУГУННЫХ РАБОЧИХ ВАЛКОВ

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при эксплуатации чугунных рабочих валков непрерывных и реверсивных клетей кварто горячей прокатки. Способ включает вывалку валка из клети, измерение температуры, шлифование с профилированием по плавной вогнутой образующей с учетом тепловой поправки к заданному значению вогнутости образующей линии, с подачей к валкам смазочно-охлаждающей жидкости, и последующую завалку в клеть. Снижение количества рабочих валков, находящихся в эксплуатации, и повышение качества проката обеспечиваются за счет того, что тепловую поправку перед шлифованием регламентируют математической зависимостью, учитывающей номер клети чистовой группы, в которой установлен рабочий валок, при этом удельный расход смазочно-охлаждающей жидкости устанавливают равным 1-8 л/мин. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 533 471 C1

Способ шлифования чугунных рабочих валков чистовой группы листопрокатных клетей кварто горячей прокатки в процессе эксплуатации, включающий измерение температуры по длине бочки валка между вывалками валков из клети и завалками в клеть и шлифование с профилированием по плавной вогнутой образующей с учетом тепловой поправки к заданному значению вогнутости образующей линии, с подачей к валкам смазочно-охлаждающей жидкости, отличающийся тем, что тепловую поправку перед шлифованием устанавливают в зависимости от номера клети в группе по соотношению
δ=(k1·947,2·Δt-k2·4,486·Δt2-k3·876,4)·10-5, мм;
где k1=1,0-1,4, мм/°C; k2=1,0-1,4, мм/°C2; k3=1,0-1,4, мм - коэффициенты, зависящие от номера клети чистовой группы, в которой установлен рабочий валок, минимальные значения которых соответствуют последним, максимальные - первым клетям группы,
Δ t = t c t 1 + t 2 2
tc - температура поверхности в середине бочки валка, °C,
t1 и t2 - температура поверхности на концевых участках бочки валка, °C, при этом удельный расход смазочно-охлаждающей жидкости устанавливают равным 1-8 л/мин.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2014 года RU2533471C1

Способ подготовки рабочих валков широкополосного стана горячей прокатки 1988
  • Тимошенко Леонид Васильевич
  • Володин Александр Григорьевич
  • Бурлаков Сергей Александрович
  • Свичинский Александр Григорьевич
  • Кукель Андрей Эдуардович
SU1600881A1
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ РАБОЧИХ ВАЛКОВ КЛЕТЕЙ С ОСЕВОЙ СДВИЖКОЙ 2008
  • Бельский Сергей Михайлович
  • Долгих Павел Петрович
  • Ляшенко Виталий Васильевич
  • Шамрин Александр Владимирович
RU2370330C1
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ РАБОЧИХ ВАЛКОВ ПРОКАТНОГО СТАНА 2005
  • Третьяков Владимир Аркадьевич
  • Мазур Сергей Иванович
  • Барышев Вадим Владимирович
  • Варшавский Евгений Александрович
  • Савочкин Андрей Геннадьевич
  • Тищенко Дмитрий Александрович
RU2301123C1
DE 10039035 A1, 21.02.2002

RU 2 533 471 C1

Авторы

Мишнев Петр Александрович

Чикинова Ольга Евгеньевна

Огольцов Алексей Андреевич

Палигин Роман Борисович

Смирнов Владимир Сергеевич

Савиных Анатолий Федорович

Трайно Александр Иванович

Русаков Андрей Дмитриевич

Даты

2014-11-20Публикация

2013-05-06Подача