СПОСОБ ПРОКАТКИ ШИРОКИХ ПОЛОС И ЛИСТОВ Советский патент 1994 года по МПК B21B1/38 

Изобретение относится к металлургии, а именно к технологии листовой прокатки, и является усовершенствованием основного изобретения по авт. св. N 839625.

Цель изобретения - повышение выхода годного проката при неравномерном нагреве рабочих валков.

При горячей прокатке широких полос наряду с разностью скоростей верхнего и нижнего валков при различии их диаметра и профилировок изгиб переднего конца раската возникает также из-за неравномерности температуры раската на верхней и нижней контактной поверхностях. Неравномерность температуры раската возникает вследствие различных условий охлаждения верхнего и нижнего рабочих валков, а также различных условий теплоотдачи верхней и нижней поверхностей раската в паузах между проходами. В результате нижний рабочий валок имеет на 30-40^оС меньшую температуру по сравнению с верхним, что приводит к дополнительному фактору неравномерного течения металла по высоте раската в зоне деформации. Профилировка нижнего валка с большей выпуклостью по сравнению с верхним рабочим валком несколько компенсирует температурную неравномерность деформации. Однако, это является статистическим методом, не позволяющим реагировать на изменение температурных условий деформации как в процессе обжатия, так и во время пауз между проходами. В результате из-за температурного фактора появляются дополнительная коробоватость и загиб переднего конца тонких широких полос, как правило, в сторону нижнего валка при уменьшенной его температуре по сравнению с верхним валком.

Выполнение нижнего валка с большой выпуклостью по сравнению с верхним по известному способу частично компенсирует указанную температурную неравномерность. Однако профилировка валков одинакова для периода перевалок валков и не учитывает изменяющиеся температурные условия в процессе горячей прокатки. Так, при охлаждении рабочих валков подачей смазочно-охлаждающей жидкости на нижний валок попадает большее ее количество, в результате чего нижний рабочий валок имеет температуру на 20-40^оС меньше верхнего. Конкретное значение разницы температур зависит от паузы между проходами, времени и интенсивности охлаждения, толщины раската.

Предлагаемый способ компенсирует полностью влияние температурной неравномерности охлаждения валков при горячей прокатке на изгибы переднего конца раската, особенно в последних проходах для тонких широких полос и листов. Если нижний рабочий валок имеет более низкую температуру по сравнению с верхним, а исходная температура раската одинакова на верхней и нижней поверхностях, то после захвата переднего конца раската условия деформации и контактного трения в валках для этих поверхностей различны, в результате чего нижняя поверхность раската на выходе из валков имеет более низкую температуру, чем верхняя. Более пластичные верхние слои раската в контакте с более нагретым верхним валком загибают передний конец на выходе из валков, как правило, в сторону нижнего валка, что приводит к застреванию раската в стане.

По предлагаемому способу перед входом раската в валки подстуживают верхнюю поверхность раската по сравнению с нижней на величину температурного перепада валков, который можно замерить датчиками или установить статистически. В этом случае тепловые и деформационные условия контакта на верхней и нижней поверхностях валков и раската изменяются таким образом, что на выходе из валков температура нижней и верхней поверхностей раската становится примерно одинаковой. В результате условия контактного трения и пластичность верхних и нижних слоев выравниваются, что исключает загибы концов раската или обеспечивает гарантированный загиб переднего конца раската в сторону верхнего валка. Это исключает застревание раската в стане. Время охлаждения верхней поверхности переднего конца раската является переменным и зависит от толщины раската, разницы температур верхнего и нижнего валков, температуры раската и смазочно-охлаждающей жидкости. Изменяя время охлаждения по предложенной зависимости, можно исключить загибы концов полос в дополнение к статическому методу задания различных профилировок верхнего и нижнего валков.

Способ осуществляют следующим образом.

По экспериментальным статистическим данным зависимости разности диаметров валков (разности окружных скоростей валков) от разности крутящих моментов и разности выпуклостей валков от разности их температур до прокатки назначают диаметры и профилировки верхнего и нижнего рабочих валков для обеспечения минимального изгиба переднего конца раската. В процессе прокатки по мере уменьшения толщины раската и изменения температурных условий деформации к шейкам рабочих валков прикладывают базовое усилие противоизгиба. В последних проходах по прохождении в валках передним концом раската расстояния, равного 0,2-2,0 длины очага деформации, регулируют усилие противоизгиба рабочих валков от сигнала разности моментов прокатки верхнего и нижнего рабочих валков. Кроме того, согласно предлагаемому способу, перед входом переднего конца раската в рабочие валки при последних проходах определяют разность температур середины бочек верхнего и нижнего рабочих валков с учетом их охлаждения, например, датчиками температуры или статистически. По измеренной разности температур валков задают разность температур нижней и верхней поверхностей раската путем подачи смазочно-охлаждающей жидкости на верхнюю поверхность переднего конца раската. Подачу охладителя можно осуществлять от системы охлаждения валков, при этом нижние форсунки подают смазочно-охлаждающую жидкость только на нижние валки, а верхние форсунки одновременно на верхние валки и верхнюю поверхность переднего конца раската, который расположен перед зоной деформации. Переменное время охлаждения до задачи переднего конца раската в валки определяется по предложенной зависимости, полученной на основании закона Ньютона конвективного теплообмена. Согласно этому закону потеря тепла от охлаждения ΔQ равна
ΔQ = α_см F (T_p - T_см) Δt_охл, (1) где F - площадь поверхности охлаждения;
α_см - коэффициент теплоотдачи смазочно-охлаждающей жидкости;
Δt_охл - промежуток времени охлаждения;
Т_р - переменная температура раската;
Т_см - температура смазочно-охлаждающей жидкости.

Потеря тепла равна разности энтальпий тела массой G.

ΔQ = C ˙G˙ ΔT_p, (2) где ΔТ_р - падение температуры раската за время охлаждения Δt;
C - удельная теплоемкость раската.

Приравнивая выражения (1) и (2), получаем
Δt_охл = .

(3)
Учитывая, что охлаждается только верхняя поверхность раската на глубину, примерно равную половине толщины раската, имеем
= , (4) где ρ - плотность раската;
h - толщина раската.

Подставляя (4) в (3), переходя к пределу и интегрируя в пределах от исходной температуры раската Т_р^о до температуры верхней поверхности раската после охлаждения Т_р^в, имеем
t_охл = = ln
Согласно изобретению, нижнюю поверхность раската не охлаждают подачей смазочно-охлаждающей жидкости, поэтому исходная температура раската равна температуре нижней поверхности перед захватом раската валками. Разность температур нижней и верхней поверхностей должна быть равна разности температуры Т_в^в и Т_в^н середины бочек верхнего и нижнего валков соответственно:
Т_р^о - Т_р^в = Т_в^в - Т_в^н . (6)
Подставляя (6) в (5), окончательно получаем
t_охл= ln 1 +
Таким образом, по измеренной или полученной статистически разности температур бочек верхнего и нижнего рабочих валков согласно (6) задают разность температур нижней и верхней поверхностей раската путем охлаждения смазочно-охлаждающей жидкости в течение времени по зависимости (7). При этом компенсируется температурная неравномерность деформации в очаге и исключаются изгибы переднего конца раската после выхода из валков. Как видно, предложенный прием и режим его использования позволяют регулировать устойчивость процесса прокатки и дополняют статистический прием несимметричных профилировок с противоизгибом рабочих валков.

П р и м е р. Для реверсивного стана 2800 горячей прокатки алюминиевых сплавов распределение моментов между рабочими валками одинаково при разнице диаметров 1,5 мм с нижним валком большего диаметра.

Кроме того, нижнему валку задают большую выпуклость на 0,15-0,2 мм, чем верхнему для частичной статистической компенсации разности температур нижнего и верхнего валков.

В процессе прокатки под действием усилия противоизгиба по прохождению передним концом раската расстояния, равного 0,2-2,0 длины очага деформации, кривизна выпуклости валков изменяется неодинаково из-за различных профилировок валков. В результате, изменяя усилие противоизгиба в зависимости от разности моментов прокатки верхнего и нижнего валков, осуществляют требуемое воздействие на деформационные и кинематические условия течения слоев раската по высоте очага деформации.

В случае возникновения температурной неравномерности верхнего и нижнего рабочих валков, что характерно для процесса горячей прокатки с подачей смазочно-охлаждающей жидкости на валки, согласно предлагаемому способу задают разность температур нижней и верхней поверхностей раската, равной разности температур бочек верхнего и нижнего валков. Эта разность для стана 2800 горячей прокатки на практике составляет 20-50^оС.

Рассмотрим последний проход с толщиной раската 10 мм, когда наиболее возможны загибы концов раската.

Исходная температура раската (нижняя поверхность) равна 410^оС согласно серийной технологии прокатки алюминиевых сплавов типа Д16. Температура эмульсии составляет 50^оС. Справочные теплофизические параметры следующие: С = 0,28 ккал/кг˙^оС, С/ρ = 2750 кг/м³, α _см = 0,05 ккал/м² ˙с ˙ ^оС. Принимая разницу температур валков Т_в^в - Т_в^н = 30^оС, задаем эту разницу нижней и верхней поверхностей раската. Согласно (6) температура верхней поверхности раската после охлаждения смазочно-охлаждающей жидкостью перед захватом валками составляет Т_р^в = 410-30 = 380^оС.

Необходимое время охлаждения верхней поверхности раската составляет согласно (7) t_охл 6,7 с. Если задавать разницу температур валков 50^оС, то температура верхней поверхности раската после охлаждения составляет 360^оС, необходимое время охлаждения 11,5 с. Реальные отклонения процесса прокатки, а также неточности измерения и расчета параметров согласно данному способу можно компенсировать путем регулирования усилий противоизгиба валков после захвата переднего конца раската в валки на расстояние 0,2-2,0 длины очага деформации.

Способ за счет равномерной деформации позволяет практически полностью исключить изгибы передних концов полос в процессе прокатки и уменьшить тем самым количество обрези передних концов готовых полос. Это обеспечит повышение выхода годной продукции и снижение расходного коэффициента металла.

Исключение изгибов передних концов полос увеличивает производительность стана при прокатке.

Изобретение относится к металлургии, а именно к технологии листовой прокатки . Цель изобретения - повышение выхода годного проката при неравномерном нагреве рабочих валков. При подаче полосы в валки на ее верхней и нижней поверхностях создают разность температур, равную разности температур бочек противоположных валков, путем охлаждения верхней поверхности полосы в течение расчетного времени. За счет этого деформационные условия на полосе сближаются и изгиб переднего конца полосы уменьшается.

СПОСОБ ПРОКАТКИ ШИРОКИХ ПОЛОС И ЛИСТОВ по авт. св. N 839625, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода годного проката при неравномерном нагреве рабочих валков и увеличения производительности на нижней и верхней поверхностях переднего конца раската, перед входом его в рабочие валки создают разность температур, равную разности температур середин бочек верхнего и нижнего рабочих валков, для чего на верхнюю поверхность переднего конца раската подают смазочно-охлаждающую жидкость в течение времени
t_охл = ln1 + ,
где t_охл - время подачи смазочно-охлаждающей жидкости;
T_см - температура смазочно-охлаждающей жидкости;
T_p^в - температура верхней поверхности раската после охлаждения, равная
T_p^в=T_p^н-(T_в^в-T_в^н)
T_p^н - заданная температура нижней поверхности раската;
C - удельная теплоемкость раската;
ρ - плотность раската;
h - толщина раската;
α_см - коэффициент теплоотдачи смазочно-охлаждающей жидкости;
T_в^в - температура середины бочки верхнего рабочего валка;
T_в^н - температура середины бочки нижнего рабочего валка.