Способ регулирования процесса холодной прокатки полос на непрерывном стане в валках с шероховатой поверхностью Советский патент 1992 года по МПК B21B1/28 

1

(21)4932022/27 (22)29.04.91 (46)15.12.92. Бюл Ms 46

(71)Институт черной металлургии

(72)С.А.Сорокин, В.А.Добромилов, A.M.Сафьян, В Л.Мазур, В.И Куликов и П.Б.Горелик

(56)Дружинин Н.Н. Непрерывныестаны как объект автоматизации. М Металлургия, 1975, с. 30.

Авторское свидетельство СССР № 969339, кл. В 21 В 1/26, 1980. (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ ПОЛОС НА НЕПРЕРЫВНОМ СТАНЕ

(57)Использование1 автоматизация прокатного производства холоднокатаной тонколистовой стали и жести. Сущность изобретения: соотношение величин обжатия в паре смежных клетей, имеющих в предыдущей клети шероховатость валков в 2-10 раз больше, чем в последующей, устанавливают в соответствии с изменением величины шероховатости в предыдущей клети, исходя из выражения En/Ec K(Ra0/Rak)n, где En и ЕС - относительные обжатия в предыдущей и последующей смежных клегях, Rao и Rak начальная и конечная величины шероховатости валков в предыдущей клети, К - коэффициент пропорциональности 0,5 К 2,6, п - показатель степени влияния величины шероховатости - 1,5 п 1,5. 2 табл.

Изобретение относится к обработке ме таллов давлением, в частности к автоматизации прокатного производства холоднокатаной тонколистовой стали и жести.

Известны способы регулирования процесса холодней прокатки полос на непрерывном стане, включающие варьирование величины обжатия в процессе прокатки путем изменения величины зазора между прокатными валками или натяжения полосы.

Основными недостатками известных способов является то, что они не учитывают изменения режима обжатия в смежных клетях стана, из-за чего нарушается стабильность процесса прокатки и ухудшается качество прокатываемых полос. Кроме того, эти способы не учитывают изменения величины шероховатости валков в процессе их эксплуатации.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является известный способ регулирования процесса холодной прокатки в валках с шероховатой поверхностью, включающий варьирование величины обжатия В процессе прокатки изменяют величину шероховатости поверхности валков, а варьирование величиной обжатия осуществляют прямо пропорционально изменению величины шероховатости, исходя из следующей зависимости:

( Л R)n,(1)

где А Е - величина изменения относительного обжатия;

A Ra - величина изменения шероховатости поверхности валков;

а - коэффициент пропорциональности 0,01 а 400:

п - показатель степени влияния величины шероховатости, 1 п 3

Недостатком известного способа регулирования является то что он не учитывает изменения режима обжатия в других клетях

со

С

XI 00

о

00 00

ел

непрерывного стана при варьировании величины обжатия в клети с шероховатыми валками. При прокатке по известному способу изменения обжатия в клети с шероховатыми валками может достигать 7-10%.

Эта величина должна быть перераспределена в другие клети непрерывного стана с таким расчетом, чтобы суммарная степень деформации соответствовала требованиям прокатываемого сортамента.

В результате высокая эффективность регулирования не достигается, а изменение усилия прокатки в других клетях стана ведет к ухудшению качества прокатываемого металла из-за образования дефектов волнистость или коробоватость. Кроме того, снижается стабильность процесса прокатки из-за увеличения вероятности обрыва полосы,что приводит к повреждениям валков и необходимости снижения скорости прокатки.

Целью предлагаемого технического решения является повышение стабильности процесса прокатки и улучшения качества прокатываемого металла.

Поставленная цель достигается тем, чт о варьирование величины обжатия осуществляет в двух смежных клетях шероховатостью валков в предыдущей клети в 2-10 раз больше шероховатости в последующей клети в диапазоне отношений обжатий предыдущей клети Јп к последующей Е с в пределах 0,5 S e n/fc 2,6 исходя из выражения

Јп v ( °ао ч fn

.-K( Ф

где Ra0 и Rak соответственно величина шероховатости валков в предыдущей клети начальная и конечная;

К - коэффициент пропорциональности, 0,5 К 2,6;

п - показатель степени влияния величины шероховатости,-1.5S п 1,5.

Способ регулирования процесса холодной прокатки полос на непрерывном стане в валках с шероховатой поверхностью включает измерение величины шероховатости поверхности валков и варьирование величины обжатия прямо пропорционально изменению величины шероховатости валков.

Анализ известных технических решений и предлагаемого способа сходных признаков у них не обнаружил. Следовательно, заявляемое техническое решение обладает существенными отличиями.

Сущность предлагаемого способа регулирования процесса холодной прокатки на непрерывном стане состоит в следующем.

При прокатке полос на непрерывных станах наряду со шлифованными валками, имеющими шероховатость поверхности ,5-1,0 мм, в ряде случаев, в одной или

нескольких клетях используются насеченные рабочие валки, шероховатость которых в 2-10 раз превышает шероховатость шлифованных валков и составляет ,0-5,0 мкм. Известно, что в клетях со шлифованными валками в течение кампании валков шероховатость практически не изменяется, в то время как в клетях с насеченными валками по мере выработки шероховатость уменьшается в четыре и более раз. При изменении шероховатости насеченных валков по мере их выработки изменяется усилие прокатки, а также прогиб и сплющивание валков, что приводит к образованию волнистости или коробоватости прокатываемых

полос. Возрастает количество порывов прокатываемых полос. В этом случае стабилизацию усилия прокатки в клети с насеченными валками осуществляют регулированием величины обжатия. Однако изменение величины обжатия в данной клети приводит к необходимости перераспределения обжатия в других клетях, что, в свою очередь, нарушает стабильность прокатки в этих клетях, приводя к изменению усилия

прокатки, а следовательно, и плоскостности прокатываемых полос. Этот фактор необходимо учитывать при регулировании процесса прокатки с целью его стабилизации. Известно, что полоса, прокатанная в насеченных валках, в отличие от полосы после прокатки на шлифованных валках, имеет шероховатость поверхности соответственно выше. В результате количество смазоч- но-охлаждающей жидкости (СОЖ),

скапливающейся в микровпадинах на поверхности такой полосы, увеличивается, что способствует поступлению СОЖ в очаг деформации и может приводить к снижению коэффициента трения, а следовательно, и

усилия прокатки. Наибольшее влияние изменение шероховатости полосы оказывает на усилие прокатки смежной клети, непосредствен но следующей за клетью с насеченными валками. С увеличением

шероховатости поступающей полосы, как правило, происходит снижение усилия прокатки в клети и наоборот. Следовательно, при изменении шероховатости насеченных валков, происходящем в процессе их экс5 плуатации, будут изменяться условия прокатки в обоих смежных клетях, как в клети с насечеными валками, так и в последующей клети стана. В результате прокатываемая полоса будет выходить из валкое с отклонениями от плоскостности - волнистой или коробоватой.

Для устранения отрицательного влияния отмеченного эффекта целесообразно осуществлять регулирование процесса прокатки с тем, чтобы компенсировать влияние изменения шероховатости валков на усилие прокатки в обоих смежных клетях. Наиболее существенным влиянием на стабильность процесса прокатки обладает регулирование путем изменения величины обжатия. Так, если в предыдущей клети стана изменение величины шероховатости валков привело к уменьшению усилия прокатки, то обжатие полосы необходимо увеличить. При этом перераспределение обжатия следует осуществлять в первую очередь за счет уменьшения обжатия в последующей смежной клети и только затем из других клетей непрерывного стана. И наоборот, если измерение величины шероховатости насеченных валков привело к увеличению усилия прокатки, то степень деформации полосы в предыдущей клети следует уменьшить. При этом избыточное обжатие в первую очередь необходимо перераспределить в последующую смежную клеть. В результате усилия прокатки в обеих клетях стабилизируются даже при изменении величины шероховатости валков, чем и будет обеспечено производство высококачественной продукции.

Предложенный диапазон соотношения обжатий 0,5 ЕП/ЕО 2,6 определен из экспериментальных исследований (табл. 1 и 2) и обусловлен оптимальными условиями для повышения стабильности процесса прокатки и производства качественной продукции, Уменьшение соотношения ЕП/ЕС менее 0,5 не позволяет обеспечить существенного повышения устойчивости процесса прокатки в результате,чрезмерного уменьшения шероховатости полосы, выходящей из предыдущей клети. Увеличение соотношения ЕП/ЕС более 2,6 приводит к снижению эффективности регулирования процесса, так как при малых обжатиях в последующей клети снижается восприимчивость усилия прокатки к изменению шероховатости поверхности входящей полосы.

Для обеспечения условия постоянства усилия прокатки в предыдущей и последующей клетях и получения полос высокой плоскостности требуется регулирование соотношения обжатий в смежных клетях в функции изменения величины шероховатости валков в предыдущей клети. Эту зависимость можно представить в следующем виде

СП/ЕС K(Ra0/Rak )

Коэффициент пропорциональности К из выражения (2) можно представить в виде

Јn/gc

( Rao/Rak )

откуда, для случая Rai Ra0 получим К ЕПО/ЈСО Таким образом, величина коэффициента К зависит от соотношения началь ных относительных обжатий в предыдущей ЕПО и последующей епо смежных клетях, А так как соотношение обжатий ЕП/ЕС ограничено пределами диапазона от 0,5 до 2,6,то и

с величина К может принимать значения в интервале 0,5 К 2,6.

Показатель п в формуле ЕП/ЕС K(Rao/Rak )n показывает степень зависимости требуемого изменения соотношения об0 жатий в смежных клетях от величины изменения относительной шероховатости прокатных валков.

Величину показателя п определяли следующим путем. Изменения величины отно5 шения Rao/Rak принимаем в диапазоне от 3,0 до 6,0. Эти ограничения основаны на следующих соображениях. Минимальная величина шероховатости насеченных валков, используемых на станах холодной про0 катки, не превышает 6,0 мкм, а минимальная 3,0 мкм. В процессе длительной эксплуатации величина шероховатости прокатываемой полосы и, как правило, эта величина перед перевалкой валков состав5 ляет примерно 1,0 мкм. На основании этого отношение Rao/Rak Для изношенных валков может принимать значения от 3,0 до 6,0.

Исходя из выражения, максимальное значение показатель п принимает при

0- ЕП/ЕС 2,6; ,5; Rao/Rak 3,0.

Тогда, для диапазона получим 2,,5(3,0)п, откуда следует, что ,5. Минимальное значение (в области ) показатель п принимает при ЕП/ЕС 0,5; ,6

и Rao/Rak 3,0. Откуда из выражения (2) 0,,6-(3,0)п получим, что ,5.

Таким образом, показатель п находится в пределах от -1,5 до 1.5, т.е. -1,5 п 1,5.

Предлагаемый способ опробовали в промышленных условиях КарМК. В четвертую и первую клеть пятиклетьевого стана холодной прокатки 1700 заваливали насе- ченные рабочие валки с шероховатостью соответственно 3,25 и 5,0 мкм. В первом случае прокатывали относительно тонкий и наклепанный металл, во втором - толстый и мягкий. После настройки клетей на прокатку планшетных полос конечной толщиной 0,5

0

мм из подката 2,5 мм усилие в первой и во второй клетях составило соответственно 6,0 и 8,0 МН, а в четвертой и пятой клетях по 10,0 МН.

Режимы прокатки, осуществляемой по предлагаемому способу, в смежных клетях 1-2 и 4-5 с учетом изменения шероховатости насеченных валков в процессе их износа представлены в табл. 1 и 2,

В первом случае, в процессе эксплуатации валков в пятой клети их шероховатость уменьшается до 1,25 мкм. При этом, по известному способу, с уменьшением шероховатости на 2,0 мкм согласно зависимости

) получаем

14,5 , 2,0 чп

Јо v Ra0 17 где ,33,усилие прокатки в четвертой клети останется равным 10 МН при изменении обжатия с 17,0 до 31,5%. При этом, перераспределение 14,5% обжатия производится из других клетей непрерывного стана, что не обеспечивает стабильность усилия в этих клетях.;

При регулировании процесса по предлагаемому способу для соблюдения условия постоянства усилия во всех клетях стана (т.е. МН const) при увеличении обжатия в предыдущей (четвертой) клети с 17,0 до 31,5% необходимо уменьшить обжатие в следующей (пятой) клети с 26,0 до 12,0%, т.е. на 14,0%. При этом, перераспределение обжатий происходит практически между двумя смежными клетями, а усилие прокатки остается неизменным МН. Тогда для смежных клетей 4 и 5 согласно зависиЈпо

мости (2) с учетом того, чтоК Со

§ 0,65,

получим

31,5

п ее / 3,25 0,65 (w

) , откуда следу

12,0 ет, что ,46.

Таким образом, полученное значение коэффициента ,65 и показателя ,46 находится в пределах диапазона, указанного в формуле изобретения.

Во втором случае при эксплуатации насеченных валков в первой клети их шероховатость в процессе износа изменилась на 2,4 мкм, что по известному способу приводит к необходимости изменения обжатия с 15 до 25% для стабилизации усилия прокатки в этой клети на уровне 6 МН. Согласно

10 2 4 п выражению (1) - (п ) i где ,55.

При этом недостающее обжатие (10%) пере- распределяется из других клетей непрерывного стана, что приводит к изменению существующей настройки клетей по усилию прокатки.

При регулировании процесса по предлагаемому способу необходимая величина обжатия восполняется за счет снижения обжатия в последующей смежной клети.

В результате во второй клети стана обжатие изменится с 32 до 23%, а усилие прокатки сохранится на том же уровне в обеих клетях. При этом, для смежных клетей 1 и 2 согласно

If 0,50

Q выражению (2) с учетом получим § 0,50(Ц-)П

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ЈСО

где ,2.

Таким образом, для конкретного листового стана при регулировании процесса прокатки по предлагаемому способу коэффициент К принимает значение 0,50-0,65, а показатель ,2-Н,46.

При этом осуществление способа регулирования процесса прокатки по прототипу, для стабилизации усилия прокатки в одной клети, предполагает перераспределение 10,0-14,5% обжатия в другие клети стана. В случае использования предлагаемого технического решения эта величина может быть уменьшена до 1,0-2,0%, что практически не сказывается на изменении усилия прокатки в других клетях стана, чем достигается повышение стабильности прокатки и улучшения качества прокатываемого металла.

В процессе опытной прокатки было прокатано 2600 т холоднокатаного металла, причем по известному способу 1200 т и 1400 т - по предлагаемому способу,

Результаты отсортировки показали, что с использованием предлагаемого способа количество дефектов по плоскости снизилось на 3,0%, а производительность стана увеличилась на 0,, В итоге улучшается качество прокатываемого металла и повышается эффектионость процесса прокатки. Таким образом, предлагаемый способ имеет существенные преимущества перед известным.

Формула изобретения

Способ регулирования процесса холодной прокати полос на непрерывном стане в валках с шероховатой поверхностью, включающий измерение величины шероховатости поверхности валков и варьирование величины обжатия прямо пропорционально изменению величины шероховатости валков, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности процесса прокатки и улучшения качества прокатываемого металла, варьирование величины обжатия осуществляют в двух смежных клетях с шероховатостью валков в предыдущей клети в 2-10 раз большей шероховатости в последующей клети в диапазоне отношений обжатий предыдущей клети еп к последующей ЕС в пределах 0,5 е0/Јс 2,6, исходя из выражения

4tvСп |/ ( °ар

& TW

Параметры холодной прокатки для смежных клетей 4 и 5 стана 1700.

Параметры холодной прокатки для смежных клетей 1 и 2 стана 1700.

где Ra0wRak начальная и конечная величины шероховатости валков в предыдущей клети;

К - коэффициент пропорциональности, 0,5 К 2,6;

п - показатель степени влияния величины шероховатости, -1,5 п 1,5.

Таблица

Таблица2