Способ изготовления полосы переменной толщины и полоса переменной толщины Российский патент 2024 года по МПК B21B37/16 B21B37/26 B21B1/08 B21B1/22 B21B1/26 B21H8/00 

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к способу прокатки с получением горячекатаной стальной полосы переменной толщины (также называемой катаной специализированной размерной заготовкой).

Известен горячекатаный стальной лист для прокатанной заготовки переменной толщины, прокатанная заготовка переменной толщины и способы для их производства, включающий химический состав, который содержит C, Si, Mn,P, S, Al, N, Ti, Fe и примеси остальное и который удовлетворяет выражению [Ti]-48/14×[N]-48/32×[S]≥0, а также микроструктуру, содержащую в единицах доли площади 20% или больше бейнита, причем 50% или больше остатка в единицах доли площади составляет феррит. Внутри горячекатаного стального листа среднее значение полюсных плотностей ориентационной группы {100}<011> - {223}<110> составляет 4 или меньше, и полюсная плотность кристаллографической ориентации {332}<113> составляет 4,8 или меньше. В наружном слое горячекатаного стального листа полюсная плотность кристаллографической ориентации {110}<001> составляет 2,5 или больше. Кроме того, среди карбонитридов титана в горячекатаном стальном листе численная плотность мелких карбонитридов титана, имеющих диаметр частиц 10 нм или меньше, составляет 1,0×1017 на см3 или меньше, а величина термического упрочнения (ВН-эффект) составляет 15 МПа или больше (RU 2 661 692, МПК C21D 8/02, C22C 38/00, опубл. 19.07.2018).

Проблемой аналога является приоритизация производственного способа изготовления горячекатаного листа в направление химического состава и внутренней микроструктуры листа переменной толщины, а также зависимость процесса прокатки от температуры, которые не раскрывают интенсивность осуществления перехода, что может привести к чрезмерно быстрой прокатке участка с изменяющейся толщиной, как следствие, возникновению на нем трещин, непригодности его использования и повреждению или выходу из строя оборудования, на котором производится прокатка. Проблемой является отклонение участка с изменяющейся толщиной от заданного значения толщины по длине траектории перехода, что может привести к выходу за допуски от целевых значений толщин по траектории изменения участка с изменяющейся толщиной, как следствие, приведет к снижению качества и неприменимости получаемого проката.

Наиболее близким аналогом является способ прокатки металлической полосы в прокатном стане, причем прокатный стан содержит по меньшей мере две прокатные клети, причем металлическая полоса имеет по меньшей мере две частичные области различной толщины, которые соединены друг с другом через клиновидный или приблизительно клиновидный переходный участок, при котором скорость прокатки прокатной клети при прокатке клиновидного или приблизительно клиновидного переходного участка настраивают в зависимости от опережения прокатной клети, причем скорость прокатки прокатной клети при прокатке клиновидного или приблизительно клиновидного переходного участка настраивают также в зависимости от температуры металлической полосы (RU 2 246 998, МПК B21B 1/08, B21B 37/26, опубл. 27.02.2005).

Проблемой наиболее близкого аналога является приоритизация способа изготовления металлической полосы в направление зависимости процесса прокатки от температуры, которые не раскрывают интенсивность осуществления перехода, что может привести к чрезмерно быстрой прокатке участка с изменяющейся толщиной, как следствие, возникновение на нем трещин, непригодности его использования и повреждению или выходу из строя оборудования, на котором производится прокатка. Проблемой является отклонение участка с изменяющейся толщиной от заданного значения толщины по длине траектории перехода, что может привести к выходу за допуски от целевых значений толщин по траектории изменения участка с изменяющейся толщиной, как следствие, приведет к снижению качества и неприменимости получаемого проката.

В существующих реалиях большинство производителей, стремясь наладить технологический процесс без простоев оборудования организуют его таким образом, чтобы было возможно при прокатке заготовки в режиме реального времени переходить от одной толщине к другой для исполнения различных заказов, в которых значения целевых толщин отличное друг от друга. Основной целью такого подхода является исключение простоев оборудования и наиболее быстрый переход от одной целевой толщине к другой толщине. В описанной ситуации внимание сконцентрировано на заданных целевых толщинах, а переходной участок (участок с изменяющейся толщиной) сильно мал по длине относительно длины целевого участка такой полосы, так как после завершения прокатки переходной участок подлежит вырезанию из полосы, далее он отправляется в отход. В связи с этим в описанном подходе отсутствует контроль за осуществлением перехода от одной целевой толщины к другой, ровно как и отсутствует такое понятие, как целевая траектория перехода участка с изменяющейся толщиной, а более того отсутствует контроль за отклонением от указанного целевой траектории перехода.

Описанное не позволяет применять участок с изменяющейся толщиной при конструировании изделий, так как его характеристики не нормированы и по длине могут хаотично изменяться, что не дает возможности прогнозировать эксплуатацию изделий, в случае применения участка с изменяющейся толщиной в них.

Существуют производители, ориентирующиеся на химический состав проката и на температуру прокатки, при получение способа и полосы, включающих участок с изменяющейся толщиной, но такой подход ограничивается определенным химическим составом, причем температура тоже будет зависеть от вложенной химии, а потребности у клиентов бывают совершенны различны к механическим свойства проката, что обуславливает необходимость создания проката переменной толщины различным по химии и соответственно с разными температурными режимами при осуществлении прокатки.

Описанное не позволяет применять участок с изменяющейся толщиной при конструировании различных изделий, так как его характеристики заложены под заданные нормативы, а возможность обеспечить другие характеристики не предусматривается, что не дает возможности закладывать полосы в изготовление различных изделий.

Технической проблемой, решаемой изобретением, является устранение недостатков аналогов.

Задачей заявляемого изобретение является создание полосы переменной толщины и способа её изготовления, обеспечивающего высокую технологичность при изготовление полосы переменной толщины, предназначенной для применения вместе с участком с направленно изменяющейся толщиной по длине полосы при конструировании изделий, соответственно указанный участок должен обеспечивать высокие показатели по качеству, чтобы обеспечить его применение при дальнейшем изготовлении из него различных изделий, а также указанный способ должен обеспечивать возможность отсутствия выхода из строя технологического оборудования при его осуществлении.

Технический результат заключается в создании более технологичного способа изготовления полосы переменной толщины, обеспечивающего создание полосы переменной толщины, применимой вместе с участком изменяющимся по толщине при изготовлении изделий с различными требованиями по характеристикам надежности, при сохранности технологического оборудования при осуществлении способа.

Указанный технический результат достигается тем, что способ изготовления полосы переменной толщины включает прокатку заготовки прокатными клетями, с получением по меньшей мере одного участка с изменяющейся по длине проката толщиной, согласно изобретению изменение толщины участка с изменяющейся толщиной производят в одном направлении с заданной интенсивностью T/dt, при этом в процессе прокатки участка с изменяющейся толщиной контролируют величину отклонения ζ от заданной траектории перехода толщины участка с изменяющейся толщиной.

Технический результат достигается тем, что полоса переменной толщины включает по меньшей мере один участок с изменяющейся толщиной, согласно изобретению на длину участка с изменяющейся толщиной Lи₀ изменение толщины Ти не превышает γ, при этом величина отклонения от траектории перехода толщины участка с изменяющейся толщиной не превышает ζ.

В частности, способ и полоса включают по меньшей мере один участок с постоянной толщиной.

В частности, перед прокаткой задают длину базовой толщины Th проката, отклонения Тi в большую и меньшую сторону от базовой толщины Th.

В частности, перед началом прокатки задают длину Lи участка с изменяющейся толщиной, длину Lп по меньшей мере одного участка с постоянной толщиной, общую длину проката Lо.

В частности, заданную интенсивность T/dt изменения толщины участка с изменяющейся толщиной рассчитывают по траектории перехода от одного отклонения к другому.

В частности, заданная интенсивность T/dt участка с изменяющейся толщиной рассчитывается по формуле T/dt= (|T1|+|T2|) / ( Lи_i /Vр), где T1 и T2 – первое и второе заданные отклонения, Lи_i – длина участка с изменяющейся по его длине толщиной, Vр – расчетная скорость полосы за последней прокатной клетью.

В частности, интенсивность T/dt изменения толщины Ти_i участка с изменяющейся толщиной на длину Lи_ni участка с изменяющейся толщиной, находящуюся в диапазоне 7-13 метров, не превышает величину γ, которая не превышает 1,00 мм, предпочтительно величину γ не менее, чем 0,01 мм.

Под величиной γ понимается толщина полосы, приращиваемая за длину Lи_ni участка с изменяющейся толщиной, к толщине полосы до прохождения указанного участка.

В частности, предварительно заготовку прокатывают в группе черновых клетей.

В частности, прокатку с получением полосы с изменяющейся толщиной ведут в группе чистовых клетей.

В частности, температура прокатки в чистовой группе клетей находится в диапазоне 700-1100 °С.

В частности, прокатку с получением полосы с изменяющейся толщиной ведут в 2-15 клетях.

В частности, толщину проката изменяют в 1-14 клетях.

В частности, изменение толщины проката осуществляют изменением зазора между валками клети.

В частности, зазор изменяют по меньшей мере между валками одной клети.

В частности, на выходе из последней клети производят измерение длины, толщины, прошедшего проката.

В частности, измерения фактической толщины полосы проводят с частотой до 20 мс.

В частности, на выходе из последней клети определяют фактическое отклонение xdTh от базового значения толщины Th.

В частности, фактическое отклонение по всей длине полосы, включающей участок с изменяющейся по его длине толщиной и участок постоянной толщины определяется по формуле xdTh= Тi+Δ, где Тi – заданное отклонение от базовой толщины на участке полосы постоянной толщины или заданное расчетным путем отклонение от базовой толщины по траектории перехода участка полосы с изменяющейся по его длине толщиной, а Δ - отклонение от величины заданного отклонения по длине полосы.

В частности, отклонения от величины заданного отклонения по длине полосы Δ общее отклонение по всей длине полосы, которая в себя включает участок с изменяющейся по его длине толщиной, отклонение которого от заданной толщины ζ, то есть Δ на участке полосы с изменяющейся толщиной равна ζ.

В частности, фактическое отклонение по всей длине полосы, включающей участок с изменяющейся по его длине толщиной определяется по формуле xdTh= Тi+ ζ, где обозначения будут Тi – заданное расчетным путем отклонение от базовой толщины по траектории перехода участка полосы с изменяющейся по его длине толщиной, а ζ – отклонение от заданной траектории перехода толщины участка с изменяющейся толщиной по его длине.

В частности, величину отклонение Δ определяют на выходе из последней клети.

В частности, величина отклонения Δ не превышает 17% от заданной целевой толщины.

В частности, величина отклонения ζ не превышает 17% от заданной траектории перехода по толщине участка с изменяющейся по его длине толщиной.

В частности, при отклонении фактического отклонения xdTh от Тi изменяют зазор между валками клети, при xdTh < Тi зазор между валками клети постепенно увеличивают, при xdTh > Тi зазор между валками клети постепенно уменьшают.

В частности, отклонение фактической интенсивности xdT/dt изменения толщины Ти_i участка с изменяющейся толщиной от расчетной заданной интенсивности T/dt не превышает 15%.

В частности, фактическая интенсивность xdT/dt изменения толщины Ти_i участка с изменяющейся толщиной на длину Lи_ni участка с изменяющейся толщиной, находящуюся в диапазоне 7-13 метров, изменения толщины Ти_i не превышает величину γ, которая не превышает 1,00 мм, предпочтительно величина γ не меньше 0,01 мм,

В частности, концевой участок выполнен постоянной или переменной толщины.

В частности, участок в промежутке между концевыми участками выполнен постоянной или переменной толщины.

В частности, предел текучести материала полосы до 700 МПа.

Предложенное изобретение иллюстрируется чертежами.

На фиг. 1 – изображен участок с изменяющейся по длине участка толщиной; на фиг. 2 – изображено отклонение толщины участка с изменяющейся по длине участка толщины от заданной траектории; фиг. 3 – изображено изменение толщины участка с изменяющейся толщина по длине Lи_ni; на фиг. 4 – изображена полоса с участками постоянной толщины и участком переменной толщины; на фиг. 5 – изображены участки полосы в координатных сетках с отклонением толщины по длине полосы.

На фигурах обозначено: 1 – участок полосы с изменяющейся по его длине толщиной; 2 – участок полосы постоянной толщины.

Способ изготовления полосы переменной толщины (фиг. 1) включает прокатку заготовки прокатными клетями, с получением не менее, чем одного участка с изменяющейся по длине указанного участка толщиной. Изменение толщины участка с изменяющейся толщиной производят в одном направлении с заданной интенсивностью T/dt, при этом в процессе прокатки участка с изменяющейся толщиной контролируют величину отклонения ζ (фиг. 2) от заданной траектории перехода (Lи₀Lи₁ и Lи₂Lи₃) толщины участка с изменяющейся толщиной.

Полученная указанным способом полоса переменной толщины включает не менее, чем один участок с изменяющейся по длине указанного участка толщиной, при этом на длину Lи_ni участка с изменяющейся толщиной изменение толщины Ти_i участка с изменяющейся толщиной не превышает γ (фиг. 3), а величина отклонения от траектории перехода толщины участка с изменяющейся толщиной не превышает ζ.

Интенсивность перехода является важной величиной при выполнении прокатки с получением участка с изменяющейся по его длине толщиной. Опытным путем установлено, что даже при применении определенного химического состава с определенными температурными режимами при прокатке не при любой интенсивности представляется возможность достичь желаемого результата в виде полосы с участком с изменяющейся по его длине толщиной, обеспечивающим заданным механическим свойствам, которые обеспечат возможность его применения для дальнейшего изготовления из него изделий, при этом сохранив оборудование, на котором осуществляется способ и производится указанная полоса.

Задание интенсивности изменения толщины участка с изменяющейся толщиной обеспечивают создание способа, позволяющего получение полосы с участком с изменяющимся по его длине Lи_ni толщиной, изменение толщины Тиi которого не превышает γ, благодаря чему обеспечивается высокое качество указанного участка, возможность прогнозирования его характеристик по длине, что позволяет подстраиваться под различные заказы и выполнять изменения толщины под конкретную будущую конструкцию, при этом заданное изменение толщины осуществляется таким образом, чтобы не вызвать повреждение технологического оборудования, на котором производится полоса с участком с изменяющейся по его длине толщиной, что повышает технологичность заявленной полосы и способа её получения.

Интенсивность T/dt изменения толщины Ти_i, которая равномерно изменяется в сторону прокатки (увеличивается или уменьшается) участка с изменяющейся толщиной, при этом на длину участка с изменяющейся толщиной Lи_ni, находящуюся в диапазоне 7-13 метров, изменение толщины Ти_i не превышает величину γ, которая не превышает 1,00 мм, что обеспечивает высокую технологичность, предпочтительно величина γ не меньше 0,01 мм, чтобы обеспечить изменение толщины при прокатке участка с изменяющейся толщиной.

Интенсивность изменения, при которой изменение толщины Ти_i участка с изменяющейся толщиной на длину участка с изменяющейся толщиной Lи_ni менее 7 метров на величину γ, которая более 1,00 мм приведет к слишком высокой интенсивность при прокатке, что не позволит осуществить быструю и своевременную перестройку технологического оборудования, на котором производится прокатка, что приведет к низкому качеству получаемого участка полосы с изменяющейся по его длине толщиной, что хуже может произойти его повреждение во время прокатки, который, как следствие повредит оборудование, на котором осуществлялся способ прокатки полосы с участком с изменяющейся толщиной, которое далее выйдет из строя, что снизит технологичность способа получения полосы.

Интенсивность изменения, при которой изменение толщины Ти_i участка с изменяющейся толщиной на длину участка с изменяющейся толщиной Lи_ni более 13 метров на величину γ, которая менее 0,01 мм приведет к слишком низкой интенсивность при прокатке, что не позволит осуществить видимое изменение толщины участка полосы с изменяющейся по его длине толщиной, так как оно будет слишком растянуто по длине проката, либо приведет к необходимости получения слишком длинного участка полосы с изменяющейся по его длине толщиной, что снизит технологичность способа получения полосы.

С учетом того, что интенсивность перехода является определенной величиной при получении участка полосы с изменяющейся по его длине толщиной, то формируется траектория перехода изменения толщины участка полосы с изменяющейся толщиной для осуществления заявленного способа с получением заявленной полосы переменной толщины.

Траектория перехода в продольном сечении полосы по форме приближена к форме усеченной пирамиды, боковые грани которой постепенно сужаются навстречу друг другу (грань Lи₀Lи₁ и грань Lи₂Lи₃ на фиг. 1 сужаются на встречу друг другу), при выполнении уменьшения толщины Ти_i участка с изменяющейся по длине указанного участка толщиной; или боковые грани которой постепенно расширяются друг от друга, при выполнении увеличения толщины Ти_i участка с изменяющейся по длине указанного участка толщиной.

Заданная траектория на фиг 2 условно изображена пунктирной линией, а полученная в процессе прокатки толщина условно изображена волнистой линией, при этом отклонение фактической толщины участка с изменяющейся по его длине толлщиной, полученной после прокатки, от заданной траектории перехода устанавливается ζ. Следует понимать, что волнистость изображена с сильной амплитудой для пояснения, фактически такая картина может быть видна только при увеличении до микрон.

Контроль отклонения ζ при осуществлении способа для получения полосы переменой толщины является важным условием, в противном случае может получится не постепенное изменение толщины по длине участка, а волнообразные скачки по толщине, что приведет к низкому качеству полосы и не применимости получаемого участка полосы с изменяющейся по его длине толщиной для дальнейшего использования, а также к износу оборудования на котором посредством осуществления способа изготавливается полоса переменной толщины, что будет вызвано перепадами по толщине и чрезмерной нагрузкой на валки прокатного стана при прокатке, что снижает технологичность заявленного способа получения полосы переменной толщины.

Заданное отклонение ζ от заданной траектории перехода толщины участка с изменяющейся толщиной, контролируется при осуществления способа, позволяющего получить полосу переменной толщины, обеспечивает создание указанной полосы высокого качества, с заданными по ее длине показателями, что позволяет осуществлять её дальнейшее прогнозируемое применение при изготовлении конструкций, при этом при осуществления способа с получением полосы переменной толщина исключена вероятность перегрузок оборудования, вызванная высокой амплитудой волнистости, что позволяет обеспечить его долгую работоспособность, то есть заявленный способ и полоса, полученная им обеспечиваю более высокую технологичность при их осуществлении/изготовлении.

Опытным путем установлено, что величина отклонения ζ не должна превышать 17% от заданной толщины. Логично, что толщины различных участков полосы, получаемые заявленным способом могут быть отличными, поэтому привязка к конкретному значению отклонения не будет иметь смысла, так как у различных толщин будет отличное друг от друга отклонение, так например, у большей толщины участка отклонение ζ будет большим, нежели у толщины участка с меньшей толщиной. В связи с этим отклонение ζ выраженно в процентном эквиваленте относительно непосредственной толщины. Предел отклонения ζ более 17% не позволяет обеспечить технологичность и создать способ, который обеспечит создание полосы переменной толщиной, отвечающей заданным требованиям по качеству, что будет вызвано наличие у участка полосы с изменяющейся по его длине толщиной большой амплитуды волнистости краевого контура, которые не позволят применять указанный участок полосы для дальнейшего изготовления изделий и может привести к перезагрузке и выходу из строя оборудования, на котором осуществляется заявленный способ и изготавливается полоса, что снизит их технологичность.

В частности, способ и полоса включают по меньшей мере один участок с постоянной толщиной длиной Lп, который может быть, как в концевой части полосы (начальной и/или конечной), так и в центральной части полосы, например, как показано на фиг. 4 полоса включает два участка, расположенных в концевых частях полосы, а именно в её начале и конце. Участок полос с изменяющейся по длине толщиной может быть выполнен по всей длине полосы, в концевой части полосы (начальной и/или конечной), в центральной части полосы, например, в промежутке между концевыми участками постоянной толщины. При прокатке участка полосы постоянной толщины аналогично участку полосы с изменяющейся толщиной, контролируют отклонение Δ от заданной толщины.

Как проиллюстрировано на фиг. 4 длина начального участка постоянной толщины Lп₁, а длина конечного участка постоянной толщины Lп₂, толщина начального участка постоянной толщины Тп₁, а длина конечного участка постоянной толщины Тп₂. Между концевыми постоянными участками длиной Lп₁ и Lп₂ расположен участок с изменяющейся по его длине Lи_i толщиной Тui. В этом случае начальная толщина Ти₁ участка с изменяющейся толщиной равна толщине Тп₁ начального участка постоянной толщины, а конечная толщина Ти₂ участка с изменяющейся толщиной равна толщине Тп₂ конечного участка постоянной толщины.

Способ осуществляется следующим образом. Как показано на фиг. 5 перед началом прокатки задают длину базовой толщины Th проката, отклонения в большую T1 и меньшую T2 сторону от базовой толщины Th. Заданную интенсивность T/dt изменения толщины участка с изменяющейся толщиной рассчитывают по траектории перехода от одного отклонения к другому, например, от большего Т1 к меньшему Т2. Предпочтительно, чтобы отклонение толщины Т1 было равным или примерно равным отклонению толщины Т2, а заданная толщина Th была расположена между ними, это позволит снизить нагрузки на оборудование при осуществлении способа и получить более равномерную по механическим свойствам полосу.

Перед началом прокатки значение исходя из заданных отклонений Тi, а именно отклонения Т1 в большую сторону и отклонения Т2 в меньшую сторону относительно базовой толщины Th определяют заданную интенсивность T/dt перехода на участке с изменяющейся толщиной по формуле:

T/dt= (|T1|+|T2|) / ( Lи_i /Vр),

где T1 и T2 – первое и второе заданные отклонения, Lи_i – длина участка с изменяющейся по его длине толщиной, Vр – расчетная скорость полосы за последней прокатной клетью.

Для получения более точных значений при прокатке перед ее началом задают по меньшей мере длину Lи_i участка с изменяющейся толщиной и общую длину проката Lо, при необходимости задают по меньшей мере длину Lи_i участка с изменяющейся толщиной, длину Lп по меньшей мере одного участка с постоянной толщиной и общую длину проката Lо.

На основании предварительных расчетов перед началом прокаткой уже есть четкая картина о наличии в полосе участков постоянной и изменяющейся толщины, их длине, толщине, траектории перехода участка с изменяющейся толщиной, а также об отклонении Δ от заданной толщины участка (участков если несколько) с постоянной толщиной и отклонении ζ от заданной траектории перехода участка с изменяющейся толщиной. В процессе прокатки необходимо контролировать эти параметры, при необходимости корректировать настройку оборудования, для попадания и наибольшего приближения фактически получаемых параметров в их целевые значения.

Указанный расчет и величины приведены для пояснения осуществления способа через координатную систему, которую рассчитываю предварительно, чтобы спрогнозировать лучший вариант осуществления способа, в процессе которого фактические значения измеряют и контролируют в пределах, полученных предварительным расчетом для снижения нагрузки на оборудование, на котором будет производиться прокатка и получить полосу с равномерными механическими свойствами по ее длине.

Изменение толщины проката осуществляют изменением зазора между валками клети. Предварительно заготовку прокатывают в группе черновых, прокатку с получением полосы, включающей участок с изменяющейся по его длине толщиной ведут в группе чистовых клетей, которых может быть от 2 до 15, при этом толщину проката изменяют в 1-14 клетях чистовой группы клетей.

Температура прокатки в чистовой группе клетей находится в диапазоне 700-1100 °С для обеспечения получения равномерного изменения толщины в полосе. Пределы температуры прокатки в чистовой группе клетей менее 700 °С приводит к ухудшению микроструктуры и пластических свойства листа, что увеличивает нагрузки на оборудование при прокатке. Пределы температуры прокатки в чистовой группе клетей более 1100 °С приводит к неравномерному росту аустенитных зерен, как следствие, к снижению прочности и стабильности механических свойств полосы.

На выходе из последней клети производят измерение длины, прошедшего проката в режиме реального времени и определяют фактическое отклонение xdTh от базового значения толщины Th. Фактическое отклонение определяется по формуле:

xdTh= Тi+Δ,

где Тi – заданное отклонение от базовой толщины на участке полосы постоянной толщины или заданное расчетным путем отклонение от базовой толщины по траектории перехода участка полосы с изменяющейся по его длине толщиной, а Δ - отклонение от величины заданного отклонения по длине полосы.

Фактическое отклонение xdTh или заданное отклонение Тi от базовой толщины на участке полосы постоянной толщины или заданное расчетным путем отклонение от базовой толщины по траектории перехода участка полосы с изменяющейся по его длине толщиной совместно с отклонением Δ от величины заданного отклонения по длине полосы определяется с помощью измерительных приборов и/или датчиков толщины, расчет по формуле может быть осуществлен программным образом с учетом полученных результатов измерений.

Следует понимать, что значение отклонения от величины заданного отклонения по длине полосы Δ общее отклонение по всей длине полосы, которая в себя включает участок с изменяющейся по его длине толщиной, отклонение которого от заданной толщины ζ, то есть Δ на участке полосы с изменяющейся толщиной будет равна ζ, в случае, когда полоса полностью будет представлять из себя участок с изменяющейся по его длине толщиной значение Δ по всей длине полосы будет равна ζ, а фактическое отклонение определяется по формуле, имеющей вид:

xdTh= Тi+ ζ,

где обозначения будут Тi – заданное расчетным путем отклонение от базовой толщины по траектории перехода участка полосы с изменяющейся по его длине толщиной, а ζ – отклонение от заданной траектории перехода толщины участка с изменяющейся толщиной по его длине.

Величину отклонение Δ определяют на выходе из последней клети для наиболее точного попадания в заданную целевую толщину. При отклонении фактического отклонения xdTh от Тi изменяют зазор между валками клети, при xdTh < Тi зазор между валками клети постепенно увеличивают, при xdTh > Тi зазор между валками клети постепенно уменьшают. Зазор изменяют по меньшей мере между валками одной клети.

Измерения фактической толщины полосы проводят в режиме реального времени с частотой до 20 мс (миллисекунд). Предел измерения более 20 мс не позволяет осуществлять должный контроль за состоянием параметров, выходящей из последней клети полосы и своевременно применять меры для корректировки настроек для исключения выхода параметров полосы за заданные диапазоны, что приводит к снижению её механических свойств и вероятности возникновения повреждения оборудования. Предпочтительно не менее 1 мс, так как указанный предел не обеспечивает дополнительной точности измерений и не приводит к повышению качеству полосы, так как показания измерения в 1 мс уже достаточно для принятия мер по корректировке параметров полосы, а также измерение с частотой менее, чем 1 мс требует закупки дорогостоящего оборудования.

Фактическая толщина полосы по длине Lп участка с постоянной толщиной будет иметь вид Tп= Тh + Ti+Δ.

Фактическая толщина Tи полосы по длине Lи_i участка с изменяющейся толщиной имеет вид Tи= Tи_i + ζ_i,

где Tи_i базовое значение толщины в точке i участка с изменяющейся по его длине толщиной, соответствующей точке i по заданной траектории расчета, i – порядковый номер точки на по длине Lи_i участка с изменяющейся толщиной, имеющий вид 1, 2,…, k. , ζ_i – отклонение фактической толщины участка с изменяющейся толщиной от заданной траектории перехода в точке i.

Расчетная интенсивность T/dt контролирует при осуществлении способа посредством измерения скорости проката V за последней клетью, с помощью датчика скорости.

Фактическая интенсивность определяется по формуле:

xdT/dt = ((Σ₁…_ni (xdTи_ni + Tи_ni))/N) / ( Lи_ni /V_n) ,

где Tи_ni - базовое значение толщины в точке i области n, входящей в участок с изменяющейся по его длине толщиной, Lи_ni – длина области n, xdTи_ni фактическое отклонение от базового значения толщины Tи_ni по длине Lи_ni в точке i области n, входящей в участок с изменяющейся по его длине толщиной, а V_ni – средняя скорость полосы за последней прокатной клетью в области n, n – область участка с изменяющейся толщиной, на которой определяется интенсивность по измерениям, при этом участок n включает в себя множество точек i, в которых производятся измерения, на основании которых далее производится расчет, которые имеют вид n₁, n₂, …, n_i, i – порядковый номер точки в области n, имеющий вид 1, 2,…, k, N - количество точек i в области n.

При этом отклонение фактической интенсивности xdT/dt от расчетной заданной интенсивности T/dt не должно превышать 15% и находиться в заданных пределах изменения толщины Ти_i участка с изменяющейся толщиной, по которым на длину Lи_ni участка с изменяющейся толщиной, находящуюся в диапазоне 7-13 метров, изменения толщины Ти_i не превышает величину γ, которая не превышает 1,00 мм, что обеспечивает высокую технологичность, предпочтительно величина γ не меньше 0,01 мм, для обеспечения надежности оборудования и получения проката с заданными механическими свойствами для его дальнейшего применения при конструировании изделий.

Предпочтительным для прокатки является полоса из материала с пределом текучести, не превышающем 700 МПа, так как полоса с пределом текучести выше будет менее податлива прокатке, в связи с чем есть большой риск не попадания в заданные характеристике по отклонениям и толщине, а также она может вывести оборудование, на котором осуществляется прокатка из строя, что сделает способ менее технологичным.

Примером реализации является способ изготовления полосы переменной толщины, включающий прокатку заготовки в черновой и чистовой группах клетей, с получением полосы представляющей собой участок с изменяющейся по его длине толщиной, в котором перед прокаткой было задано базовое значение толщины полосы Тh=2 мм, отклонение Т1 в большую сторону и отклонение Т2 в меньшую сторону равные 1 мм. Расчетная заданная интенсивность T/dt определялась величиной γ = 0,5 мм изменения толщины Ти_i участка с изменяющейся толщиной на длину Lи_{ni =} 13 м, длина участка с изменяющейся по его длине толщиной Lи_i = 48 м. Температура прокатки в чистовой группе клетей равнялась 700 °С. Прокатку в чистовой группе клетей участка с изменяющейся по его длине толщиной вели в одном направлении с постепенным уменьшением толщины полосы с заданной интенсивностью T/dt, при этом в процессе прокатки измеряли длину, вышедшего из последней клети проката, и фактическую толщину участка полосы. В процессе прокатки контролировали величину отклонения ζ от заданной траектории перехода толщины участка с изменяющейся толщиной, которое по замеренным данным не превысило 7%, а также рассчитывали фактическую интенсивность xdT/dt перехода с частотой 1 мс на трех участках по 16 м, отклонение фактической интенсивности от заданной T/dt на первом участке не превысило 15%, на втором участке не превысило 10%, на третьем участке не превысило 2%, понижение обусловлено корректировкой настроек прокатки (изменением зазоров между валками/скорости прокатки) исходя из полученных значений. Таким образом была получена полоса высокого качества с заданными характеристиками, такими как предел прочности 800 МПа, пределом текучести 700 МПа и относительным удлинением 15 %.

Примером реализации является способ изготовления полосы переменной толщины, включающий прокатку заготовки в черновой и чистовой группах клетей, с получением полосы, включающей концевые участки постоянной толщины и, расположенный между ними участок с изменяющейся по его длине толщиной. Необходимая толщина начального участка постоянной толщины длиной Lп₁=80 м была Тп₁=4,4 мм, необходимая толщина конечного участка постоянной толщины длиной Lп₂=80 м была Тп₂=3,6 мм, соответственно перед прокаткой было задано базовое значение толщины полосы Тh=4 мм, отклонение в большую сторону Т1=0,4 мм и отклонение в меньшую сторону Т2=0,4 мм. Расчетная заданная интенсивность T/dt определялась величиной γ = 0,01 мм изменения толщины Ти_i участка с изменяющейся толщиной на длину Lи_{ni =} 10 м. Длина участка с изменяющейся по его длине толщиной Lи_i = 80 м, а общая длина полосы Lо=240 м. Температура прокатки в чистовой группе клетей равнялась 990 °С. Прокатку в чистовой группе клетей участка с изменяющейся по его длине толщиной вели в одном направлении с постепенным уменьшением толщины указанного участка полосы с заданной интенсивностью T/dt, при этом в процессе прокатки измеряли длину, вышедшего из последней клети проката, и фактическую толщину участка полосы. В процессе прокатки контролировали величину отклонения Δ от величины заданных отклонений Т1 и Т2, включающего отклонение ζ от заданной траектории перехода толщины участка с изменяющейся толщиной, которое по замеренным данным не превысило 5%, а также рассчитывали фактическую интенсивность xdT/dt перехода на участке с изменяющейся по его длине толщиной с частотой 9 мс на четырех выделенных участках по 20 м, отклонение фактической интенсивности от заданной T/dt не превысило 2%. В процессе прокатки полосы производили корректировку настроек прокатки (изменением зазоров между валками/скорости прокатки) исходя из полученных значений. Таким образом была получена полоса высокого качества с заданными характеристиками, такими как предел прочности 620 МПа, пределом текучести 550 МПа и относительным удлинением 20 %.

Примером реализации является способ изготовления полосы переменной толщины, включающий прокатку заготовки в черновой и чистовой группах клетей, с получением полосы, включающей начальный участок постоянной толщины и следующей за ним участок с изменяющейся по его длине толщиной. Необходимая толщина участка постоянной толщины длиной Lп=100 м была Тп=10 мм, необходимая толщина в конечной точки участка с изменяющейся по его длине толщиной была равна 20 мм, его длина Lи_i = 80 м, а общая длина полосы Lо=180 м. соответственно перед прокаткой было задано базовое значение толщины полосы Тh=15 мм, отклонение в большую сторону Т1=5 мм и отклонение в меньшую сторону Т2=5 мм. Расчетная заданная интенсивность T/dt определялась величиной γ = 1,0 мм изменения толщины Ти_i участка с изменяющейся толщиной на длину Lи_{ni =} 8 м. Температура прокатки в чистовой группе клетей равнялась 1100 °С. Прокатку в чистовой группе клетей участка с изменяющейся по его длине толщиной вели в одном направлении с постепенным увеличением толщины указанного участка полосы с заданной интенсивностью T/dt, при этом в процессе прокатки измеряли длину, вышедшего из последней клети проката, и фактическую толщину участка полосы. В процессе прокатки контролировали величину отклонения Δ от величины заданных отклонений Т1 и Т2, включающего отклонение ζ от заданной траектории перехода толщины участка с изменяющейся толщиной, которое по замеренным данным не превысило 2%, а также рассчитывали фактическую интенсивность xdT/dt перехода на участке с изменяющейся по его длине толщиной с частотой 20 мс на четырех выделенных участках по 20 м, отклонение фактической интенсивности от заданной T/dt не превысило 2%. В процессе прокатки полосы производили корректировку настроек прокатки (изменением зазоров между валками/скорости прокатки) исходя из полученных значений. Таким образом, была получена полоса высокого качества с заданными характеристиками, такими как предел прочности 380 МПа, пределом текучести 260 МПа и относительным удлинением 25 %.

Предлагаемый способ изготовления полосы переменной толщины обеспечивает получение полосы переменной толщины, включающей участок с изменяющейся по его длине толщиной, при этом полученный участок вместе с полосой обладает высокими качественными характеристиками, которые могут быть заданы под существующую потребность и реализованы в пределах контролируемых норм, что позволяет применять полосу с указанным участком для изготовления различных конструктивных изделий, надежность которых можно прогнозировать с учетом известности характеристик всей полосы.

Предлагаемая полоса переменной толщины применяется и показывает хорошие результаты, при изготовлении труб, по средством которых реализуется выполнение переходного диаметра, в котором в целях экономии средств целесообразно постепенно уменьшать или увеличивать диаметр, а соответственно и толщину стенок, выполненных из полосы с переменной толщиной, исходя из внутреннего давления создаваемого внутренним наполнением труб.

Выполнение заложенных в полосе характеристик, при осуществлении способа обеспечивает надежность технологического оборудования, на котором производится изготовление полосы переменной толщины, так как снижена вероятность непредвиденных ситуаций с полосой на 80%, тем самым практически исключена вероятность выхода из строя оборудования, вызванная повреждением самой полосы.

Таким образом, настоящим изобретением обеспечивается создание более технологичного способа изготовления полосы переменной толщины, который в свою очередь обеспечивает создание полосы переменной толщины, применимой вместе с участком изменяющимся по толщине при изготовлении изделий с различными требованиями по характеристикам надежности, при сохранности технологического оборудования при осуществлении способа.

Изобретение относится к изготовлению полосы переменной толщины. Осуществляют прокатку заготовки прокатными клетями, с получением по меньшей мере одного участка с изменяющейся по его длине толщиной. Изменение толщины участка с изменяющейся толщиной производят в одном направлении с заданной интенсивностью T/dt. В процессе прокатки участка с изменяющейся толщиной контролируют величину отклонения от заданной траектории перехода толщины участка с изменяющейся толщиной, которая не превышает 17% от заданной толщины данного участка. Заданная интенсивность T/dt участка с изменяющейся толщиной рассчитывается по формуле: T/dt = (|T1| + |T2|) / (Lи_i / Vр), где T1 и T2 – первое и второе заданные отклонения, Lи_i – длина участка с изменяющейся по его длине толщиной, Vр – расчетная скорость полосы за последней прокатной клетью. В результате обеспечивается создание более технологичного способа изготовления полосы переменной толщины. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 пр.

1. Способ изготовления полосы переменной толщины, включающий прокатку заготовки прокатными клетями, с получением по меньшей мере одного участка с изменяющейся по его длине толщиной, отличающийся тем, что изменение толщины участка с изменяющейся толщиной производят в одном направлении с заданной интенсивностью T/dt, при этом в процессе прокатки участка с изменяющейся толщиной контролируют величину отклонения ζ от заданной траектории перехода толщины участка с изменяющейся толщиной, которая не превышает 17% от заданной толщины данного участка, причем заданная интенсивность T/dt участка с изменяющейся толщиной рассчитывается по формуле: T/dt = (|T1| + |T2|) / ( Lи_i / Vр),

где T1 и T2 – первое и второе заданные отклонения, Lи_i – длина участка с изменяющейся по его длине толщиной, Vр – расчетная скорость полосы за последней прокатной клетью.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед прокаткой задают базовую толщину Th проката, отклонения Тi в большую и в меньшую сторону от базовой толщины Th, где Тi – заданное расчетным путем отклонение от базовой толщины по траектории перехода участка полосы с изменяющейся по его длине толщиной.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что заданную интенсивность T/dt изменения толщины участка с изменяющейся толщиной рассчитывают по траектории перехода от одного отклонения к другому.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на выходе из последней клети производят измерение длины, толщины, прошедшего проката.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на выходе из последней клети определяют фактическое отклонение xdTh от базового значения толщины Th, которое определяется по формуле xdTh = Тi + ζ, где Тi – заданное расчетным путем отклонение от базовой толщины по траектории перехода участка полосы с изменяющейся по его длине толщиной.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что при отклонении фактического отклонения xdTh от Тi изменяют зазор между валками клети, при xdTh < Тi зазор между валками клети постепенно увеличивают, при xdTh > Тi зазор между валками клети постепенно уменьшают.

7. Способ по п. 4, отличающийся тем, что измерения толщины, прошедшего проката, проводят с частотой до 20 мс.

8. Способ любому из пп. 5 или 6, отличающийся тем, что интенсивность T/dt и xdT/dt изменения толщины Ти_i участка с изменяющейся толщиной на длину Lи_ni участка с изменяющейся толщиной, находящуюся в диапазоне 7-13 м, не превышает величину γ, которая не превышает 1,00 мм.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что осуществляют прокатку заготовки прокатными клетями с получением по меньшей мере одного участка постоянной толщины.

10. Полоса переменной толщины, включающая по меньшей мере один участок с изменяющейся по его длине толщиной, отличающаяся тем, что на длину Lи_ni участка с изменяющейся толщиной изменение толщины Ти_i участка с изменяющейся толщиной не превышает γ, при этом величина отклонения ζ от траектории перехода толщины участка с изменяющейся толщиной не превышает 17% от заданной толщины данного участка.

11. Полоса по п. 10, отличающаяся тем, она содержит по меньшей мере один участок с постоянной толщиной.

12. Полоса по п. 10, отличающаяся тем, что длина Lи_ni участка с изменяющейся толщиной находится в диапазоне 7-13 м, а γ не превышает 1,00 мм, предпочтительно не меньше 0,01 мм.

13. Полоса по п. 10, отличающаяся тем, что предел текучести ее материала не превышает 700 МПа.