Способ продольной прокатки Советский патент 1991 года по МПК B21B1/26 

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для получения полосового и сортового проката из литых заготовок, поступающих с машин непрерывного литья заготовок.

Цель изобретения - повышение качества проката и интенсификация процесса прокатки посредством дробления исходной литой структуры, выравнивания износа по длине бочек валков и осуществления последовательного обжатия заготовок независимо от чередования их ширины.

На фиг. 1 представлена схема осуществления способа с осевым перемещением перекрещивающихся рабочих валков при обжатии прокатываемых полос; на фиг. 2 - то же, после изменения направления угла скрещивания осей рабочих валков, на фиг. 3 и 4 - схемы сдвиговых попутных деформаций по сечению прокатываемых полос.

В способе, включающем обжатие полос симметрично перекрещивающихся гладих рабочих валках и их осевое перемещеие навстречу друг друга, валки еремещают в процессе обжатия полос. Это озволяет создавать в прокатываемой полое дополнительную поперечно сдвиговую еформацию металла. Реализация сдвигоых поперечных деформаций металла осоенно важна в первых проходах на аготовках, поступающих на стан после МНЛЗ.

По мере развития длины проката за счет уменьшения его поперечного сечения полезный эффект поперечных сдвиговых деформаций в части разрушения литой структуры снижается, однако их наличие позволяет расширить возможность беспрограммной прокатки на листовых и полосовых станах благодаря непрерывному участию практически всей длины бочки валка в деформации каждой штуки металла, равномерному износу всей бочки валка (размытому износу), снижению негативного влияния теплового разогрева бочки валка на профиль и форму готовой полосы. Это улучшает качество полос, уменьшает продолжительность действия, а в ряде случаев полностью устраняет осевые нагрузки на подшипники рабочих валков, обусловленные прокаткой в перекошенных рабочих валках, в результате значительно увеличиваются углы перекоса рабочих валков, что необходимо для лучшего разрушения литой структуры деформируемого металла. Кроме того, снижаются энергетические затраты на деформацию металла примерно на 4-8%. так как устраняются потери на трение при течении металла в поперечном направлении.

Рабочие валки с гладкими бочками - верхний 1 и нижний 2 - имеют привод вращения и установлены в прокатной клети с симметричным перекосом один относительно другого под углом а от вертикальной плоскости. Валки 1 и 2 могут быть установлены в двухвалковой или четырехвалковой клети, реверсивной или нереверсивной. В процессе деформации полосы 3 валки 1 и 2 установлены с возможностью последовательно занимать положения QI - Gi, где i -1,2, одновременно или порознь перемещаясь в осевом направлении под действием осевых усилий QI и Qa соответственно. Валки 1 и 2 снабжены механизмом регулируемого перемещения из положения QI в GI (электромеханическим или гидравлическим) или имеют возможность свободного осевого перемещения (выбега), механизмом ускоренного осевого перемещения из

положения GI в QI, механизмом ускоренного углового поворота из положения GI в QI (фиг. 2) с сохранением величины угла перекоса а и механизмом регулируемого изменения угла перекоса а . Конструкция этих механизмов не имеет принципиального значения при реализации предлагаемого способа важно наличие этих механизмов. Валки могут быть снабжены всем комплектом указанных механизмов или некоторыми из них, последнее зависит от места и назначения рабочей клети в технологической линии обжатия полосы 3. Число положений QrGi, которые занимает рабочий валок в

процессе осевого перемещения, может быть конечным (при прерывистом перемещении) и бесконечным (при непрерывном перемещении). В любом случае осевого перемещения валков ограничением является

допустимая величина д, являющаяся характеристикой соответствующей клети.

Способ поштучной продольной прокатки реализуют следующим образом.

Полоса 3 (отношение ширины В к толщине Н равно от 1:1 до 1000:1) поступает в гладкие (некалиброванные) приводные рабочие валки 1 и 2, установленные с симметричным перекосом один относительного другого под углом 2 а Исходное положение валков 1 и 2 соответствует обозначенным на фиг, 1 положениям QI и QJ. В процессе прокатки осуществляют продольную деформацию металла и одновременно с ней поперечную сдвиговую деформацию

металла. При этом на валки действуют осевые усилия QI на валок 1 и QZ на валок 2, обусловленные установкой каждого из этих валков под углом а. С начала деформации металла и до ее конца (это можно регулировать) валки 1 и 2 перемещают в осевом направлении под действием осевых усилий Qi и Оз так, что, начав с положения Qi,2 в начале перемещения, валки занимают положение Gi,2 в конце перемещения, переместившись на равные величины

дмлбг . Из-за проскальзываний в очаге деформаций и других явлений, присущих процессу прокатки, возможно нарушение равенства д) &i . что вполне допустимо при 1-2 проходах, но в целом нежелательно,

0 поэтому в основном контролируют и поддерживают указанное равенство перемещений верхнего и нижнего рабочих валков. При реализации способа имеются ограничения на величину осевого перемещения каж5 дого рабочего валка, обусловленные конструктивными особенностями соответствующей клети. Таким образом, рабочие валки могут сместиться на величину

5i & , где д- допустимое осевое смещение рабочего валка.

Перемещения валков 1 и 2 в процессе деформации металла могут быть одновременными и поочередными, так как вначале один валок перемещается из положения Qi в GI, затем другой - из положения Q2 и G2. Перемещения валков 1 и 2 в процессе деформации металла могут быть непрерывными, при этом свободными и регулируемыми. При свободном перемещении рабочему валу предоставлена возможность свободного выбега под действием осевой нагрузки. Величина перемещения валка при свободном его перемещении равна 5i 62 U sin a . где U - длина металла, прокатанная на соответствующий момент времени от начала деформации. Величина перемещения валка при регулируемом его перемещении равна 5i дг kLTsin a , где k 1, и отражает степень воздействия на осевое перемещение валка механизма регулируемого перемещения.

Перемещения валков 1 и 2 в процессе деформации могут быть прерывистыми и ре- гулируемыми. При этом после свободного или управляемого осевого перемещения валка на какую-либо ненормированную величину его стопорят, затем дают возможность вновь свободно или управляемо переме- ститься и вновь стопорят и т.д. вплоть до выбора величины 6, обусловленной конструктивными особенностями клети.

Благодаря взаимному перекосу рабочих валков и любому из рассмотренных видов из осевого перемещения в процессе деформации металла сечение металла подвергают продольной деформации и наряду с ней дополнительно поперечной сдвиговой дефор

мации.

При выборе вида перемещения рабочего валка руководствуются следующими соображениями.

Осуществляют прокатку заготовки (сляб, блюм, тонкий сляб), полученной с МНЛЗ. Необходимо осуществить максимальное разрушение литой структуры металла за счет сдвиговой поперечной деформации сечения. На первом проходе, когда длина металла незначительна

Li |ng и В/Н от 1:1 до 50:1 (последняя цифра - тонкие слябы с МНЛЗ), обоим рабочим валкам предоставляют возможность осевого выбега. При этом попереч- ное сечение металла получает максимальные сдвиговые поперечные деформации, симметричные относительно продольной оси сечения (см. фиг. 3). На втором или последующем

5 10 15 0

5 0

5

, сначала сво0

5 0

5

ну Да arcsin j-- arcsin

где

проходах, когда Ln sjn g

бодно перемещают, например, верхний рабочий валок 1 на величину д- д, затем нижний на величину 4z (5 . При этом поперечное сечение металла получает поперечные сдвиговые деформации, ассиметричные относительно продольной оси сечения (см. фиг. 4). Так как в последнем случае в сдвиговых деформациях участвуют центральные слои сечения, что дополнительно усиливает эффект разрушения литой структуры, то этот вид перемещений рабочих валков может применять также

при Li -: . Ограничением к его применению является возможность подшипникового узла соответствующей клети воспринимать осевые нагрузки.

Поскольку свободное перемещение рабочих валков является предпочтительным, то для расширения возможностей его использования в паузах (от прохода к проходу) угол перекоса валков уменьшают на величи 5 д

T+KL

д - допустимое осевое смещение рабочего валка, обусловленное конструктивными особенностями клети; A L - удлинение проката длиной L в предыдущем проходе. В результате предотвращают свободное перемещение рабочего валка на величину 5i дг 6 . По мере уменьшения поперечного сечения полосового проката его длина возрастает настолько, что даже при малых углах а перекоса рабочих валков осевые перемещения их 5t 62 Lsintt могут стать такими, что нарушается условие и Й2 (5 .В этом случае реализуют регулируемое (управляемое) перемещение каждого рабочего валка. Оно может быть непрерывным и дискретным (прерывистым),

Непрерывное регулируемое осевое перемещение рабочего валка является предпочтительным, так как позволяет более полно использовать достоинства способа по беспрограммной прокатке: бочка рабочего валка равномерно изнашивается по всей его длине, негативные влияния теплового профилирования валка меньше успевают проявиться.

Прерывистое регулируемое перемещение рабочего валка осуществляют при деформации существенно развитого в длину полосового проката. В этом случае используют в сравнении с непрерывным перемещением значительно более простой в конструктивном исполнении механизм осевого перемещения рабочего валка. Прерывистое регулируемое перемещение применяют также так, что постепенно при прокатке нескольких штук металла выбирают величину 6 допустимого осевого перемещения рабочего валка, обусловленную конструктивными особенностями клети. Однако и в этом случае осевое прерывистое перемещение рабочих валков осуществляют в процессе деформации металла под действием осевых нагрузок. Отмеченный вид осевого перемещения применяют в основном при прокатке полосового металла.

По окончании прохода рабочая клеть должна быть подготовлена к деформации следующей штуки металла, т.е. к следующему проходу. Перекошенные рабочие валки располагают так, чтобы при начале деформации металла по меньшей мере один рабочий валок вновь мог быть перемещен в осевом направлении под действием осевой нагрузки. Для этого в паузах между штуками проката смещенный рабочий валок ускоренно возвращают в исходное положение, т.е. ускоренно перемещают из положения GI в 0|(на фиг. 1), например рабочий валок 1 - из положения Gi в QI, а рабочий валок 2 - из G2 в О.2. В паузах между полосами смещенный рабочий валок поворачивают, меняя угол перекоса на противоположный, как показано на фиг. 2. При этом значение угла перекоса валков либо сохраняют равным исходному, либо уменьшают, руководствуясь необходимостью управления поперечным профилем прокатываемой полосы.

При реверсивной прокатке в первом проходе (это зависит от длины исходной заготовки) осуществляют свободное осевое перемещение одновременно обоих рабочих валков, во втором и третьем проходах (число проходов зависит от степени развития длины проката) по окончании свободного осевого перемещения одного рабочего валка осуществляют свободное осевое перемещение другого рабочего валка, в последующих проходах переходят на регулируемое непрерывное или прерывистое перемещение рабочих валков.

При осуществлении предлагаемого способа в технологической линии широкополосового стана горячей прокатки в черновых проходах используют большие углы перекоса рабочих валков (например, а - 7...10) и сдвиговыми деформациями металла в поперечном направлении максимально разрушают литую структуру. В последних черновых проходах используют меньшие углы перекоса рабочих валков, наряду с попе- речными сдвиговыми деформациями металла основное внимание уделяют формированию поперечного профиля подката. По мере развития длины раската от прохода к проходу переходят от одновременного свободного осевого перемещения обоих рабочих валков к свободному поочередному их осевому перемещению, а от него - к регулируемым видам их перемещения.

В чистовых проходах используют малые углы перекоса рабочих валков (например,

CL 1°...5) и в основном регулируемые виды их осевого перемещения. Износ бочки рабочих валков размывают по всей ее длине, что равнозначно расширению возможности беспрограммной прокатки: прокатка полос

5 становится полностью беспрограммной. Основное внимание уделяют регулированию поперечного профиля и формы полосы, для чего максимально используют возможности прокатки в перекошенных рабочих валках

0 по воздействию на профиль и форму полосы. В первых 2-3 чистовых проходах используют большие углы перекоса рабочих валков (например, а 1°...30) и благодаря поперечным сдвиговым деформациям усиливают

5 возможности металла к поперечному течению, чем максимально воздействуют на поперечный профиль полосы. В последних чистовых проходах используют малые углы перекоса рабочих валков

0 (например, а 30...5), тем самым при наличии малых поперечных деформаций воздействуют на форму готовых полос. Осевым перемещением рабочих валков под действием осевых нагрузок усиливают эф5 фект воздействия на эти показатели качества проката, так как устраняется негативное влияние на них износа и теплового расширения бочки рабочих валков.

При этом максимально используют до0 стоинство таких известных приемов воздействия на процесс деформации металла, как асимметрия очага деформации (за счет асимметрии скоростей или условий трения), оперативное воздействие на прокат путем

5 противоизгиба или изменения угла перекоса валков и др.

Применение предлагаемого способа позволяет расширить возможности продольной прокатки разрушать, литую структуру

0 металла, широко применять беспрограммную прокатку, воздействовать на поперечный профиль и форму полосы. Все эти задачи решают благодаря наличию одновременно с продольной деформацией попе5 речной сдвиговой деформации металла.

Пример1.На лабораторном прокатном стане из литых заготовок прокатывали свинцовые и свинец + сурьма (3%) образцы толщиной 4 и 8 см, шириной 8, 12, 16, 20, 30

7.5 12

5 14

2 20

и 40 мм (В/Н от 1 до 10) и длиной 200 мм. Стан имеет диаметр рабочих валков 44 мм, диаметр опорных валков 88 мм, валки шлифованные, материал валков - сталь 9ХВ. Валки цилиндрические. Конструкция стана позволяет осуществлять перекос рабочих и опорных валков в горизонтальной плоскости, предоставляет возможность свободного выбега рабочих валков.

При угле перекоса рабочих валков 2 и 06°, одновременном свободном осевом перемещении рабочих валков на 5i 62- 10 мм и обжатии 50% получают следующие соотношения между поперечной и продольной деформациями:

В/Н10

Чистый сей-10

нец.%

Свимец+сурьма6101216

0%).%

Реализация этих режимов прокатки при указанных углах перекоса валков с использованием известного способа приводит к разрушению подшипникового узла. Благодаря одновременно с продольной деформацией поперечной сдвиговой деформации металла в процессе прокатки получают лучшее разрушение литой структуры.

Пример 2. В черновой клети полунепрерывного широкополосового стана горячей прокатки осуществляют не- прерывно-литогосляба250х ЮООх 10000 мм на подкат 50 х 1000 х 50000 мм за 5 проходов по следующей схеме: 250-200- 150-100-80-50 мм, длина раската равна 10- 12, 5-16, 7-25, 25-50 м. Прокатку начинают при 1200°С.

Прокатная клеть снабжена механизмом перекоса рабочих валков и осевого их перемещения на величину д 500 мм.

В первом проходе, начиная с момента захвата металла валками, обоим рабочим валкам предоставляют возможность свободного осевого перемещения (выбега). Угол перекоса рабочих валков устанавливают 2 а - 6°. Величина осевого перемещения рабочих валков д 62 500 мм, осевые нагрузки на подшипниковый узел отсутствуют. Поперечные сдвиговые деформации металла достигают 12-14% от продольных сдвиговых деформаций, что улучшает разрушение литой структуры.

Перед вторым проходом угол перекоса валков устанавливают равным 2 а 4°40 и деформацию металла осуществляют также при свободном осевом перемещении (выбеге) одновременно обоих валков. Величина осевого перемещения рабочих валков д дг -500 мм, осевые нагрузки на подшипниковый узел отсутствуют. Поперечные

сдвиговые деформации металла достигают 10-12% от продольных сдвиговых деформаций, но направлены в противоположную от первого прохода сторону. 5Перед третьим проходом угол перекоса

валков вновь уменьшают и делают равным 2 а 3°, а деформацию металла осуществляют также при свободном осевом перемещении (выбеге) одновременно обоих

0 валков. Величина осевого перемещения рабочих валков д 5 500 мм, осевые нагрузки на подшипниках отсутствуют. Поперечные сдвиговые деформации достигают 6-8% от продольных сдвиговых дефор5 маций и направлены в противоположную от второго прохода сторону.

Перед четвертым проходом угол перекоса рабочих валков вновь уменьшают и делают равным 2(7 2°. Деформацию раската

0 осуществляют при свободном осевом перемещении одновременно обоих рабочих валков на величину д 62 500 мм. Осевые нагрузки на подшипниковый узел отсутствуют.

5 в паузу рабочие валки возвращаются в исходное положение, угол перекоса валков меняется на противоположный, но величина его сохраняется неизменной, т.е. равной .

0 в пятом проходе создают возможность для развития поперечных сдвиговых деформаций, полученных в четвертом проходе. Этим компенсируют неравенство поперечных сдвиговых деформаций между прохода5 ми из-за изменения температуры деформации, величины обжатий, отношения В/Н. В процессе деформации в пятом проходе рабочие валки в осевом направлении перемещаются свободно, но поочередно,

0 т.е. вначале верхний валок на величину д -д - 500 мм при стационарном нижнем валке, затем нижний рабочий валок на величину дг 500 мм при стационарном верхнем рабочем валке. В процессе прокатки на подшипниковые узлы поочередно нижнего и верхнего рабочего валков действуют осевые нагрузки 3-5% от усилия прокатки. По окончании прокатки получают подкат с хорошо разрушенной литой структурой и

0 минимальной поперечной разнотолщин- ностью.

Пример 3. В чистовой группе из шести клетей FI-FG широкополосового стана горячей прокатки осуществляют прокатку полос

5 толщиной 3 мм из подката 50 х 1000 х 50000 мм при температуре начала прокатки 1000°С. Режим обжатий принимает следующим: 50-25-12,5-7-5-3,8-3 мм. Все клети рассчитаны на осевое перемещение рабо5

чих вэлков д - 500 мм, По клетям рабочие валки установлены с углами перекоса в FI -2 а 2°, в F2 - 2 а 2° в Рз - 2 а ЗГ/ в F4-2 eFs-2 а 40 ивРб-2 а 30. Кроме того, углы перекоса в FI, F2 и Fa взаимно противоположны, в F-j, Fs и Ре - совпадают с Fa.

В первом и втором проходах в процессе продольной деформации металла осуществляют поперечную его деформацию. Появляются осевые нагрузки на валки, под действием которых сначала свободно перемещается верхний рабочий валок, затем также свободно -.нижний рабочий валок, В третьем, четвертом, пятом и шестом проходах также благодаря сдвиговым деформациям металла и наличию осевых нагрузок на валки в процессе деформации осуществляют регулируемое непрерывное осевое перемещение одновременно обоих рабочих валков с коэффициентом воздействия на это перемещение, равным соответственно по клетям Кр„ 0,208; Кр„ 0,233; ,166 и KFS 0.168. В паузу между проходами рабочие валки всех клетей возвращают в исходное положение. Переходят на прокатку полос шириной 1500 мм, т.е. осуществляют беспрограммную прокатку.

П р и м е р 4. На стане холодной прокатки, содержащем четыре клети, осуществляют прокатку листового металла толщиной 0,8 мм из подката толщиной 3 мм и длиной 830 мм так. что по клетям имеют следующий режим обжатий 3-2-1,4-1-0.8 мм.

Во всех клетях рабочие валки установлены с углом перекоса 2 а 40, с противоположным направлением от клети к клети максимальное осевое смещение рабочих валков в каждой клети равно д 500 мм. Во всех клетях в процессе деформации осуществляют продольную и поперечную деформации. Под действием осевых нагрузок после свободного перемещения на некоторую величину, например 25 мм, одновременно обоих валков их стопорят, затем после прокатки части полосы вновь дают возможность свободно переместиться под действием осевых нагрузок и т.д. пока не закончится процесс прокатки. В процессе прокатки обеспечивают поперечную разно- толщинность, равную нулю (за исключением околокромочных участков), Благодаря осевому смещению валков износ по длине их бочки происходит равномерный, поэтому осуществляют беспрограммную прокатку.

Пример 5. В отдельно стоящей клети осуществляют реверсивную холодную прокатку полосового металла из подката толщиной 0,25 мм и длиной 10000 м на полосу толщиной 0,18 мм за три прохода. Рабочие

валки установлены с перекосом 2а 30 . Максимальное осевое перемещение рабочих валков в клети допускается равным 300 мм.

Организуют осевое перемещение рабочих валков под действием осевой нагрузки, обусловленной приложением к металлу поперечных сдвиговых деформаций. Весь процесс прокатки разделяют на 10 частей.

После прокатки каждой 10-й части длины полосы обоим рабочим валкам предоставляют возможность свободного осевого перемещения на 30 мм, после чего их стопорят и т.д. до конца. После первого

прохода валки реверсируют, сохраняя угол перекоса и их исходное положение. Во втором проходе также после прокатки каждой 10-й длины полосы обоим рабочим валкам предоставляют возможность свободного

осевого перемещения на 30 мм, после чего их стопорят. Аналогично выполняют третий проход.

Благодаря такой прокатке имеет место равномерный износ подлине бочки рабочих

валков, получают полосы с практически прямоугольным сечением (за исключением при- кромочного участка) и ведут беспрограммную прокатку, обеспечивающую чередование широких и узких полос

непосредственно друг за другом.

Формула из обретения 1. Способ продольной прокатки, преимущественно литых заготовок, включающий их раздельную задачу и обжатие в

перекрещивающихся рабочих валках с гладкими бочками, ориентированных симметрично относительно вертикальной плоскости, и осевое перемещение рабочих валков навстречу друг другу, отличаю щи и с и тем, что, с целью повышения качества проката и интенсификации процесса прокатки посредством дробления исходной литой структуры, выравнивания износа по длине бочек валков и осуществления последовательного обжатия заготовок независимо от чередования их ширины, осевое перемещение рабочих валков проводят при обжатии заготовок.

0 2. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в осевом направлении перемещают один из рабочих валков.

3.Способ по пп. 1и2,отличающий- с я тем, что рабочие валки перемещают ди5 скретно.

4.Способ по пп. 1и2,отличающий- с я тем, что рабочие валки устанавливают с возможностью свободного осевого перемещения.

5. Способ по пп. 1и 2, отличающий с я тем, что один из рабочих валков перемещают в осевом направлении после прекращения осевого перемещения смежного рабочего валка.

6. Способ по пп. 1 и 2, отличающий с я тем, что обжатие по мере утонения исходных заготовок ведут с удлинением угла перекрещивания между осями рабочих валков.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для получения полосового и сортового проката из литых заготовок, поступающих с машин непрерывного литья заготовок. Цель изобретения - повышение качества проката и интенсификация процесса прокатки посредством дробления исходной литой структуры, выравнивания износа по длине бочек валков и осуществления последовательного обжатия заготовок независимо от чередования их ширины. Способ заключается в продольной прокатке штучных литых заготовок в симметрично перекрещивающихся гладких рабочих валках. Посредством осевого перемещения рабочих валков во время обжатия раскатов одновременно с продольной деформацией в прокатываемых полосах создают дополнительную поперечную сдвиговую деформацию металла. Осуществление осевого перемещения перекрещивающихся рабочих валков многократно расширяет возможности продольной прокатки в валках с гладкими бочками на непрерывных заготовочных станах, в отдельно стоящих клетях листовых станов, на широкополосовых и полосовых станах горячей и холодной прокатки, т.к. позволяет создавать значительные сдвиговые поперечные деформации металла, обеспечивая одновременно возможность беспрограммной прокатки и улучшая поперечный профиль и форму прокатываемых полос. Способ повышает качество проката, а также снижает энергосиловые параметры прокатки. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

фиг. /

Фиг. г

Фиг. J