Способ профилирования валковпРОКАТНОгО CTAHA Советский патент 1981 года по МПК B21B27/02 

(54) СПОСОБ ПРОФИЛИРОВАНИЯ ВАЛКОВ ПРОКАТНОГО СТАНА

1

Изобретение относится к прокатному производству и совершенствует профилировку в-алков станов горячей и холодной прокатки.

Известно профилирование образующей бочки валка l , которое состоит в том, что форма образующей бочки валка описывается параболой П.-ой степени .

у - с(2х) /L, где у - расстояние по радиусу от

бочки до образующей фаски; X - расстояние от средины бочки валка до точки на поверхности валка; с - максимальная высота фаски

на торце бочки; L - длина бочки; Л - показатель степени. Недостаток известного способа профилирования валков состоит в том, что он не учитывает эффекта микрорел ефа поверхности на необходимую величину выпуклостиИ форму профиля образующей бочки валка.

Известен также способ профилирования рабочих валков стана холодной прокатки, предусматривающий профилирование образующей бочки валка по параболе путем придания его поверхности выпуклости и нанесение на поверхность бочки шероховатости. В зависимости от сопротивления деформации прокатываемого металла форма профиля валка может быть различной. По одному из вариантов средней части валка придается меньшая кривизна, чем на концевых участках, т.е. профиль обра0зующей бочки валка выполняется по параболе высокой степени, которая характеризуется переменной кривизной в различных точках. По другому - средняя часть бочки выполняется с дву5горбым профилем, либо цилиндрической

Недостаток известного способа сос тоит в том, что он также не позволяет учесть в профилировке валков влияние их шероховатости на форму образующей бочки непосредственно в очаге деформации при прокатке, что в результате ухудшает качество прокатываемого металла и снижает эффективность процесса производства листов и полос. Например, при плохо выбранной профилировке валков ухудшаются такие показатели качества проката, как его

0 планшетность и равиоморность толщины.

Цель изобретения - улучшение качества прокатываемого металла и повышение эффективности процесса прокатки.

Поставленная цель достигается тем, что перед профилированием образующей бочки валка устанавливают величину и направленность шероховатости а величину выпуклости определяют пропорционально величине и направленности шероховатости в соответствии со следующим уравнением;-,-,

К-п

где С - величина выпуклости;

CQ- базовая величина выпуклости RQ- величина шероховатости;. RQQ- базовая величина шероховатости;

К - коэффициент влияния направленности шероховатости К-+1 при произвольном и перпендикулярном типе шероховатости при параллельном типе шероховатости;

h - показатель степени влияния величины шероховатости ( 0,02 П 0,5) . Сущность предлагаемого способа профилировки валков состоит в следующем.

Профилирование валков выполняется для обеспечения максимального соответствия формы активной образующей валков профилю и форме прокатываемой полосы. Основным методом профилирования валков является предварительное шлифование их бочки на заданную ведичину выпуклости или вогнутости.

Величину шлифованной выпуклости валков, которую определяют обычно как разность диаметров в середине и у края бочки, т.е. начальную профилировку, подбирают из условия обеспечения плоской формы и заданного поперечного профиля полосы. При этом учитывают поперечный профиль подката, прогиб, сплюшивание, износ и . тепловое расширение валков во время прокатки. Величина шлифовочной выпуклости должна компенсировать ту часть прогиба, износа и сплюшивания валков которая не компенсируется при прокатке из-за их теплового расширения. В свою очередь прогиб, износ и сплюшивание валков зависят от шероховатости их рабочей поверхности, поскольку коэффициент трения в очаге деформации и усилие прокатки существенно завис-ят от величины и характера {направленности) расположения микронеровностей поверхности валка. Следовательно шлифовочная выпуклость всшков должна устанавливаться в зависимости от их шероховатости.

В соответствии с ГОСТом 2789-73 шероховатость поверхности может иметь различный тип направления микронеровностей. Применительно к прокатным валкам при шероховатости параллельного типа направление микронеровностей должно быть параллельным образующей бочки валка, при шероховатости перпендикулярного типа . перпендикулярно образующей бочки валка, произвольного типа - направление микронеровностей различное по отношению нию к образующей бочки валка.

Предлагаемый способ предусматривает, что величину выпуклости устанавливают в прямой пропорциональной

зависимости от величины шероховатости в соответствии с уравнением

С С

ао

в этом уравнении величина выпуклости CQ является базовой, т.е. сдужит масштабом и соответствует базовой величине шероховатости Рдд. Например, при шероховатости валков стана, равной ROO 1 мкм шлифовочная выпуклость бочки валка равна С, 0,1 мкм.

Смысл коэффициента К влияния на-, правленности шероховатости состоит в том, что характер зависимости величины выпуклости от шероховатости разный для параллельного типа шероховатости, произвольного и перпендикулярного типов.

Процесс прокатки полос на промышленных станах ведется с применением технологической смазки (эмульсии, водомасляной смеси, масла в чистом

виде и др.) В этих условиях при произвольном и перпендикулярном типе микронеровностей валка с ростом величины шероховатости уменьшается толщиная слоя смазки в очаге деформации

и повышается коэффициент трения.Влияние продольного типа шероховатости (микронеровности ориентировачы параллельно образующей бочки валка, а значит перпендикулярно оси прокатки)

проявляется противоположным образом - с увеличением такой шероховатости растет толщина смазочной пленки в очаге деформации, и как следствие этого, понижается коэффициент трения

в зоне пластической деформации и усилие прокатки.

Поскольку при произвольном и перпендикулярном типе неровностей на

поверхности бочки валка с увеличением высоты микронеровностей возрастает усилие прокатки, а следовательно изгиб и сплющивание валка, то для компенсации этого изгиба и сплющивания выпуклость следует устанавливать тем

большей, чем больше величина шероховатости. Это условие прямой пропорциональной зависимости между выпуклостью валка и величиной произвольной и перпендикулярной шероховатости отражено

в знаке коэффициента К, который в данном случае должен быть положитель ным {К + 1) . При параллельном типе неровностей с увеличением высоты микронеровносте усилие прокатки понижается. Уменьшается соответственно изгиб и сплющивание валка. Следовательно в этом случае выпуклость валка следует уста навливать тем меньшей, чем больше величина шероховатости параллельного типа. Т.е. здесь уже имеет место пропорциональная зависимость между величиной параллельной шероховатости и выпуклостью валка. Следовательно знак коэффициента К должен быть отрицательным () . Коэффициент П в формуле показывае степень зависимости величины выпук(лости валка от величины шероховатоети. В условиях прокатки, в условиях конкретных станов, когда величина ше роховатости сильно влияет не величину коэффициента трения, на величину усилия прокатки, коэффициент И должен принимать значения существенно большие нуля. В тех случаях, когда это влияние слабое, коэффициент должен принимать значения близкие к нулю. Диапазон возможных значений П выбирается исходя из следующих соображений. Способ предполагается в основном использовать применительно к рабочим валкам листовых станов холодной прокатки и дрессировки. На непрерывных станах во всех клетях кроме первой и последней, а также реверсивных листовых станах применяют, как прави ло,шлифованые валки,шероховатость по верхности которых равна примерно 1мк В первой и последней клетях непре рывных станов, а также при последних пропусках на реверсивных станах применяют насеченные валки с шероховатостью до 10 мкм RCI Шероховатость большей величины на применяемом в настоящее время оборудовании для насечи валков получить затруднительно. В случаях когда, производят листовой металл с гладкой поверхностью, валки после шлифовки полируют. При этом класс шероховатости поверхности дости 2 ЛСХиЯ ШЧ: М ХЭ d JL « - А и IJJ4Ca4JV- i п .n гает 11-го по ГОСТ 2789-73,а величина шероховатости превышает примерно 0,1 мкм.Таким образом,величина шероховатости валков в реальных условиях промышленных станов может отличаться в 100 раз от минимсшьного значения, равного 0,1 мкм RQ, до максимального равного 10 мкм Rg. За масштабную величину шероховатости принимают минимальное значение, равное 0,1 мкм, т.е. Rg О , 1 мкм. Максимальная величина выпуклости валков, применяемая, как правило, на листовых станах холодной прокатки, не превышает 0,5-0,6 мм. За масштабную величину выпуклости можно принять ее минимальное значение. Следовательно в зависимости от величины шероховатости валков их выпуклость (Сд,) может изменяться от 0,05 до 0,5 мм т.е. в10 раз. Поскольку максимальной величине шероховатости должна соответствовать максимальная выпуклость, то для Ktr+1 можно записать, 4ToRcio-0,l мкм. Со-0,05 мм МКМ, С, 0,5 мм и по уравнению - о(р- ) определить 0,5 0,05 откуда ,5. Таким образом, верхнее предельное значение п равно единице. Нижнее предельное значение п определим из условия, согласно которому максимально возможное изменение величины шероховатости валка потребует изменения его выпуклости не более, чем на 10%. Изменение величины выпуклости менее, на 10% нецелесообразно из-за незначительности достигаемого эффекта, 0,055/10 11 Следовательно С 0,055 и-pr-r-F I - f Откуда п- О , 0207. Округленно п О,02. Следовательно значение показателя степени влияния шероховатости должно находиться в диапазоне 0,02-0,05, т.е. О,026П О, 5. Этот диапазон значений выбран применительно к нынешней технологии ХОЛОДНОЙ прокатки полос на : непрерывных и реверсивных станах и возможностей оборудования для отделки поверхности валков. При существенном изменении этих условий названный диапазон может быть расширен в сторону больших или меньших величин. Пределы изменения п соответствуют как положительному, так и отрицательному значению коэффициента К. Так, если при К- -1.увеличение продольной шероховатости от 0,1 мкм до 10,0 мкм RC( требует уменьшения выпуклости валков и в десять раз, например от i 0,5 мм до 0,05 мм, то из вычисления 0,05. 0,5(g) t1 равно 0,0207. Здесь следует иметь в виду, что минимальному значению величины продольной шероховатости Rо, f 0,1 мкм соответствует - - максимальная величина выпуклости С О, 5. Пример . Предлагаемый способ моделировсши путем расчета профилировок валков по методике, изложенной в книге Третьякова А.в. и др. Расчет и исследование прокатных валков. М., Металлургия 1976, с. 261-1217. асчеты выполнили для примера прокатки полос из стали 08кп толщиной 3,0 мм, шириной 1000 мм в первой клеи непрерывного стана с рабочими валками диаметром 600 мМ. Относительное бжатие составляло 20%. Шероховатость рокатываемых полос составляла 1,5мкм RQ Заднее натяжение принимали равным 2 тс, переднее - 36 тс. Прокатка велась с подачей на валки эмульсии. Предел текучести стали перед прокаткой равен 28 кгс/см,В этих условиях при величине произвольного типа шеро ховатости поверхности валковRQ 1, Омк коэффициент трения равен 0,07, а усилие прокатки получается равным примерно 750 тс. Для компенсации прогиба валков от действия такого усилия величина выпуклости должна составлять Сс О,1 мм. При применении валков с шероховатостью , О мкм в тех же условиях коэффициент трения возрастает до 0,18 а усилие прокатки увеличивается до 1180 тс. Расчеты показывают, что с учетом изменения температуры в оча ге деформации теплового расширения валков выпуклость их бочки должна составлять примерно с 0,2 мм. Поскольку при шероховатости произвольного типа К + 1, то 0,2 . 0,1(-0 ) , откуда п О, 385 , Таким образом, нейденное значение |.-0;385 попадает в указанный диапазо возможных величин этого показателя степени 0,02-0,5, Технико-экономическая эффективнос предлагаемого способа состоит в том, что его применение обеспечив&ет максимальное соответствие формы акти ной образующей валков профилю и форме прокатываемой полосы при любой величине и направленности шероховатости валков, В настоящее время на листовых станах прокатывают (дрессируют) металл с различной, в зависимости от его назначения, шероховатостью. Предлагаемый способ позволи при любой шероховатости валков, а значит при любой заданной шероховатости полосы, вести стабильный про цесс прокатки с равномерным обжатием по ширине полосы на максимальной скорости, исключающей неплоскостност полосы, обрыв д1, складки, повреждени валков и другие; отклонения от нормальной технологии. Повышение плоскости и уменьшение разнотолщинности лучшает качество прокатываемого меалла. Уменьшение порывов полосы, бразования складок, повреждения валков обеспечивает повышение эффек-, тивности процесса производства листов и полос. Причем повышение эффективности проявляется не только на прокатном стане, но и на последующих переделах. Например, улучшение плоскости полос, достигаемое за счет применения предлагаемого способа, уменьшит сваривание витков полосы в рулонах при отжиге, что снизит количество брака из-за дефектов излом Формула изобретения Способ профилирования валков прокатного стана, включающий профилирование образующей бочки по параболе путем придания ее рабочей поверхности выпуклости и нанесение на поверхность бочки шероховатости, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества прокатываемого металла и повышения эффективности процесса прокатки, перед профилированием образующей бочки валка устанавливаиот величину и направленность шероховатости, а величину выпуклости определяют пропорционально величине и направленности шероховатости в соответствии со следующим уравнением Со (г) где С величина выпуклости; базовая величина выпуклости; величина шероховатости; RQQ- базовая величина шероховатости;К - коэффициент влияния направленности шероховатости; П - показатель степени влияния величины шероховатости. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 373878,кл,72-201, 1975. № 47-32907, 2. Патент Японии кл. 12С211,4, 1972.