Способ профилирования валков прокатного стана Советский патент 1981 года по МПК B21B27/02 

(54) СПОСОБ ПРОФИЛИРОВАНИЯ ВАЛКОВ ПРОКАТНОГО СТАНА

1

Изобретение относится к прокатному производству и совершенствует профилировку валков станов горячей и холодной прокатки.

Известно, что основным условием получения ровных листов без волнистости и коробоватости является равномерность вытяжек или относительных обжатий по ширине листа. Правильно подобранная профилировка валков станов горячей и холодной прокатки обеспечивает получение планшетного и равномерного по толшине листового проката.

Известно применение на широкополосных станах горячей прокатки опорных валков с выпуклым (по квадратической параболе) профилем бочки, что обеспечивает устойчивость процесса прокатки 1.

Недостаток известного способа состоит в том, что он не позволяет учесть в профилировке валков влияние их эксцентриситета на форму образуюшей 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 также показатели качества проката, как его планшетность и равномерность толщины. Неравномерность распределения натяжения по ширине полосы при прокатке на непрерывном стане, обусловленная плохой профилировкой валков, часто является причиной порыва полос и связанных с этим простоев стана, повреждением валков и т. д., т. е. снижает эффективность процесса прокатки. Причем эти недостатки проявляются не

.j только при прокатке, но и на последуюших переделах. Например, из-за поперечной разнотолшинности и коробоватости (волнистости) полос усиливается сваривание контактирующих витков полосы в рулонах при обжиге, повышается количество брака металла из-за дефектов; сваривание, излом.

Цель изобретения - улучшение качества прокатываемого металла за счет повышения его плоскостности и уменьшения поперечной разнотолщинности.

Поставленная цель достигается тем, что перед профилированием валка определяют величины катаюшего радиуса, а выпуклость рабочей поверхности валка выполняют переменной по окружности бочки и ее текущую величину устанавливают пропорциональной величине текущего катающегося радиуса, обусловленного эксцентриситетом бочки. 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 величину выпуклости или вогнутости. Поскольку вогнутость можно рассматривать как выпуклость со знаком минус, то далее будем употреблять лишь термин -«выпуклость, понимая под этим как вогнутость, так и выпуклость. При этом будем иметь в виду, что профиль образующей бочки валка может описываться в общем случае любой монотонной или немонотонной функцией. Величину шлифовочной 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, сплющивание, износ и тепловое расширение валков во время прокатки. Величина шлифовочной выпуклости должна компенсировать ту часть прогиба, износа и сплющивания валков, которая не компенсируется при прокатке из-за их теплового расширения. Известно, что величина прогиба и сплющивания валка тем больше, чем больше усилие прокатки - давление металла на валки. Это относится как к рабочим, так и к опорным валкам. Со своей стороны, усилие прокатки (давление металла на валки) является функцией величины обжатия. При наличии эксцентриситета валков величина обжатия периодически изменяется в соответствии с изменением величины радиуса. Следствием этого является периодическое изменение усилия прокатки. Колебания усилия прокатки, вызванные эксцентриситетом валков, могут достигать 15-20% среднего значения усилия.

На чертеже показан профилированный валок и обозначено: е - эксцентриситет валка, rmin - минимальный катающий радиус валка; максимальный катающий радиус валка; с,- - минимальная величина выпуклости валка; максимальная величина выпуклости бочки валка.

При вращении одного эксцентричного валка при условии отсутствия эксцентриситета у другого валка величина раствора валков отклоняется от среднего значения на величину ±е. При установке в клеть двух эксцентричных валков так, что положения катающих радиусов обоих валков относительно очага деформации совпадают (в кажПредлагаемый способ профилирования бочки прокатных валков обеспечивает высокую равномерность деформации по ширине полосы даже при колебаниях усилия, а следовательно, прогиба и сплющивания валков. За счет этого улучшается плоскостность прокатываемого металла и уменьшается его поперечная разнотолщинность, а значит повышается качество прокатной продукции.

Предлагаемый способ профилирования может быть,использован применительно к рабочим валкам станов для компенсации влияния их эксцентриситета, овальности на планщетность и поперечную разнотолщинность прокатываемого металла; применительдом сечении очага деформации катающие радиусы верхнего и нижнего валков равны, т. е. если, например, какому-либо сечению очага деформации в какой-то момент времени соответствует . верхнего валка, то в тот же момент времени тому же сечению очага деформации соответствует нижнего валка), величина раствора между валками отклоняется от среднего значения на ± 2е. Поскольку периодические изменения раствора валков, обусловленные их эксцентриситетом, вызывают колебания величин обжатия и усилия прокатки, то следствием этого является периодическое изменение прогиба и сплющивания валка. Выпуклость же валка, предназначенная для компенсации прогиба и сплющивания, которая согласно известным способам профилирования выполняется постоянной по окружности валка, не позволяет учесть названные изменения прогиба и сплющивания валка. Для устранения этого недостатка известных способов профилирования валков и обеспечения возможности компенсации колебаний их прогиба и сплющивания выпуклость бочки валков следует устанавливать переменной по окружности валка. Таким образом, в данном способе предлагается выпуклость рабочей поверхности бочки валка устанавливать переменной по окружности бочки в зависимости от величины катающего радиуса. В частности. участок рабочей поверхности бочки с максимальным катающим радиусом Гтах Должен выполняться с максимальной величиной выпуклости , участок рабочей поверхности с минимальным катающим радиусом Гг„-,п - выполняться с минимальной выпуклостью с miti . а участки рабочей поверхности между максимальными катающими радиусами - с выпуклостью, изменяющейся по величине прямо пропорционально величине катающего радиуса. Тогда во время прокатки увеличение катающего радиуса и, как результат обжатия, усилия прокатки и прогиба валка компенсируются увеличением выпуклости бочки валка. но к опорным валкам станов кварто для достижения тех же целей; применительно к рабочим валкам станов кварто для компенсации влияния их овальности, а также может быть использован для валков листовых станов горячей, холодной и теплой прокатки и дрессировки, станов для прокатки-волочения, а также прокатных станов другого назначения. Способ может быть реализован на шлифовальных станках, оборудованных системами автоматического управления процессом шлифования валков. Наиболее просто предлагаемый способ может быть реализован при профилировании валков непосредственно в прокатной клети. Пример конкретной реализации способа. Способ профилирования валков прокатного стана моделируют путем проведения расчетов выпуклости по известной методике в сочетании с прямыми экспериментами на промышленном стане. В частности, на пятиклетевом стане холодной прокатки 1700 прокатывают полосы из стали 08 кп, Ш1 риной 1015 мм. Исходная толщина подката 2,5 мм, толщина полос после прокатки 0,5 мм. Прокатку ведут с подачей в очаг деформации 3-5% эмульсии эмульсола ЭТ-2У. Относительное обжатие полосы в пятой клети находится в пределах 15- 20% . При прокатке осциллографируют энергосиловые и кинематические параметры процесса, а также толщину полосы за 2-й и 5-й клетями. Установлено, что в названных условиях усилие прокатки в 5-й клети периодически изменяется от 1416 т до 1606 т. Анализ частотного спектра колебаний показал, что период колебаний усилия прокатки соответствует периоду вращения опорных валков. Следовательно, источником возмущений, вносимых в процесс прокатки, является эксцентриситет опорных валков. Величина эксцентриситета опорных валков составляет 0,055-0,06 мм. Абсолютные периодические отклонения толщины полосы достигают 0,04 мм. Опорные валки имеют постоянную по периметру выпуклость величиной 0,1 мм. По краям бочки опорных валков выполнены скосы глубиной примерно 2 мм, длиной 150 мм. Наблюдения за процессом прокатки, а также измерения поперечной разнотолщинности и планщетности листов показали, что величина разнотолщинности полос изменяется по их длине с периодом, равным периоду колебаний усилия прокатки. Величина этих колебаний поперечной разнотолщинности соетавляет примерно 0,01-0,015 мм. Таким же периодом характеризуется и изменение степени плоскостности полос. Следовательно, в результате того, что постоянная по периметру бочки валка выпуклость не может компенсировать периодического изменения прогиба валков, вызванного периодическими колебаниями обжатия и усилия прокатки, обусловленными эксцентриситетом валков, ухудшается качество прокатываемого металла (планшетность, точность на толщине). Для исключения названных отрицательных явлений выпуклость рабочей поверхности опорного валка следует выполнять согласно предлагаемому способу переменной по окружности валка и установить ее величину прямо пропоцрионально величине катающего радиуса валка. Под катающим радиусом понимается радиус поверхности опорного валка, контактирующей с поверхностью рабочего валка. А именно, участок рабочей поверхности с максимальным катающим радиусом Гтах должен быть выполнен с максимальной выпуклостью, равной ОЛ мм, участок рабочей поверхности с минимальным катающим радиусом . должен быть выполнев с минимальной выпуклостью, равной примерно с,п-, 0,05 мм, а участки рабочей поверхности между максимальным и минимальным катающими радиусами должны быть выполнены с выпуклостью, изменяющейся по величине в диапазоне 0,1 - 0,05 мм прямо пропоцрионально величине катающего радиуса. Такая переменная по окружности валка выпуклость обеспечивает вне зависимости колебаний обжатия и усилия прокатки постоянства формы очага деформации и, как результат, приводит к улучшению качества прокатываемого металла за счет повышения его плоскостности и уменьшения продольной разнотолщинности. Формула изобретения Способ профилирования валков прокатного стана, включающий профилирование образующей его бочки по параболе путем придания ее рабочей поверхности выпуклости, отличающийся тем, что, с целью повыщения плоскостности и уменьщения поперечной разнотолщинности проката за счет умень шения влияния эксцентриситета бочки валков, выпуклость рабочей поверхности валка выполняют переменной по окружности бочки и ее текущую величину устанавливают пропорциональной величине текущего катающегося радиуса, обусловленного эксцентриситетом бочки, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Ткалич К. Н. и др. Точная прокатка тонких полос. М., «Металлургия, 1972, с. 170.

.-v.:.