Способ прокатки на непрерывных станах

 

Использование: прокатка сортового металла в черновых группах непрерывных станов с чередованием пар вертикальных и горизонтальных гладких валков и редуцирование в каждом пропуске большего размера заготовки на меньший, Сущность изобретения: на выходе из каждой пары гладких валков на выпуклой стороне раската формируют плоскую грань обжатием, равным 0,1-0,3 уширения раската в гладких валках, преимущественно путем пропуска раската через неприводной универсальный калибр. 1 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ ,СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 21 В 1/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ С В ИДЕТЕ Л ЬСТВУ (21) 4815625/27 (22) 22.01,90 (46) 30.05.92. Бюл, N. 20 (71) Институт черной металлургии (72) Г.Ф.Онушкевич, M.Ä.Êóöûãèí, В.И.Назаренко, Е.Я,Подковырин, С.M,Æó÷êîâ, В,А.Токарев, Ю.M.Áåêëåìåøåâ, В;С.Емченко, А.Т.Филиппов и В.Г.Логинов (53) 621,771,26.04 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 871724, кл. В 21 В 1/08, 1980. (54) СПОСОБ ПРОКАТКИ НА НЕПРЕРЫВНЫХ СТАНАХ

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к способам прокатки сортового металла, и может быть реализовано на непрерывных прокатных станах, осуществляющих вытяжку раската в рабочих клетях с гладкими валками.

Известен способ прокатки сортового металла, в котором вытяжку раската производят редуцированием его в гладких валках . по большему размеру с обжатием, при котором соотношение его сторон меняется на обратное, оставаясь в пределах 1,5-2,5.

При таких соотношениях сторон раската естественная его устойчивость. в процессе прокатки полностью отсутствует, что вынуждает применять соответствующие меры. В данном случае для обеспечения устойчивого положения при задаче раската в положении "на ребро" применены вводные центрирующие роликовые проводки c профилированными роликами, охватывающими раскат по контуру.

Редуцировэние большего размера заготовки с обжатием, при котором соотноше5U„„1736647A1 (57) Использование: прокатка сортового металла в черновых группах непрерывных станов с чередованием пар вертикальных и горизонтальных гладких валков и редуцирование в каждом пропуске большего размера заготовки на меньший. Суы 91ость изобретения: на выходе из каждой пары гладких валков на выпуклой стороне раската формируют плоскую грань обжатием, равным 0,1 — 0,3 уширения раската в гладких валках, преимущественно путем пропуска раската через неприводной универсальный калибр. 1 з.п. ф-лы, 6 ил„1 табл, ние ее сторон меняется на обратное, оставаясь после каждого прохода, в пределах

1,5 — 2,5, сопровождается развитым внеконтактным уширением, способствующим образованию на боковых поверхностях нелинейных контуров с малым радиусом а кривизны. Поскольку встреча полосы с валками рабочих клетей практически всегда происходит под некоторым углом (строго вертикальный вход полосы в валки — это чисто теоретический случай), то в начальный момент захвата большего размера заготов- Ф ки валками реализуется схема, показанная 4 на фиг.1а, где линия А характеризует касание с валками заготовки при строго вертикальной задаче, а линии  — при задаче ее . под углом у.

В начальный момент захвата со стороны валков на металл действует сила Р, приложенная на расстоянии с от вертикальной оси у и под углом а(угол захвата) к нелинейному контуру боковой поверхности заготовки. Вертикальная составляющая силы Р создает скручивающий момент Mc = Рх с

1736647 вокруг точки О, всегда действующий в сторону сваливания заготовки, т.е; увеличения угла, Ему противодействует реактивный момент Мр, имеющий две составляющие

Мр> и Мр2, отражающие величину и характер 5 противодействия скручиванию со стороны валков и роликов удерживающей арматуры соответственно. Для прямоугольной заготовки можно записать следующее выражение для Мрг. 10

М,2= tphb, где т- напряжение. сдвига (кручения) в заготов.ке; 15

b, h — размеры короткой и длинной сторон заготовки;

Р коэффициент формы сечения.

Из условия равновесия моментов вытекает, что напряжение скручивания заготов- 20 ки равно с -M 2

Ph Ь2

Поскольку в момент захвата заготовки валками по схеме, приведенной на фиг,1б, она вообще не обладает естественной устойчивостью, то в формуле (1) можно npuHsTs Мр1 = О.

Напряжения скручивания t производны от силы прокатки Р и смещения центра ее приложения с. С увеличением обжатия полосы при заполнении металлом очага деформации увеличивается как сила прокатки

Р, так и смещение с, что приводит к быстрому нарастанию напряжения скручивания г .

В зависимости от геометрических размеров заготовки и.физических параметров прокат- . ки к окончанию процесса захвата реализуются следующие условия для напряжения T ..

Напряжения скручивания не достигают предела текучести на сдвиг ют даже на по- 45 верхности граней заготовки, т.е. т < r», в связи с чем величина угла у не меняется и искажение формы заготовки обусловлено лишь величиной угла у. Этот случай характерен для крупных сечений (прокатка в пер- 50 вых клетях непрерывных заготовочных станов).

Напряжения скручивания достигают предела текучести на сдвиг на поверхности, незначительно распространяясь вглубь се- 5 чения заготовки, т.е. t - тп. В результате развитой пластической деформации при прокатке в этих случаях происходит дополнительное увеличение угла у. и параметра с, что приводит к искажению формы заготовки и снижает эффективность последующей ее (заготовки) вытяжки из-за необходимости снижения параметра h/b. Эти случаи характерны для прокатки на непрерывных заготовочных станах и в первых клетях черновых групп непрерывных сортовых станов.

Напряжения скручивания достигают критических значений т„р, при которых. происходит потеря сечением несущей способности, т.е. т > т»= т р, что приводит к полному сваливанию полосы и окончательному браку, Эти случаи характерны для промежуточных и чистовых групп непрерывных сортовых и проволочных станов.

Следовательно, при прокатке в реальных условиях существенно снижается эффективность удерживающей арматуры (проводки), что отрицательно сказывается на устойчивости процесса прокатки в целом и может приводить к ухудшению качества проката, Причем вероятность возникновения случаев потери устойчивости раскатов в процессе прокатки возрастает во времени за счет увеличения износа проводковой арматур.ы.

При прокатке раскатов с отношением сторон < 1,5 основным параметром, определяющим форму боковой поверхности, является отношение Iä/h, . Причем уменьшение этого отношения до 0,8 приводит к трансформации выпуклой поверхности в плоскую или близкую к плоской, что сопровождается увеличением ее радиуса до бесконечно больших значений, Отношение

1д/hcp 0,8 определяет границу одинарной выпуклости и двойного бочкообразования, а при !д/hcp < 0,8 однозначно указывает область существования двойного бочкообразования.

С увеличением радиуса кривизны боковой поверхности точка приложения силы P смещается по образующей рабочего валка в сторону центра тяжести, проходит его, образуя плечо вертикальной составляющей силы Р, момент .которой, меняет знак, препятствуя сваливанию заготовки, т.е. уменьшения угла у. (фиг.1а), Однако неравномерность механических свойств и температуры прокатываемого металла по длине, нарастающий износ рабочих валков и проводковой арматуры приводит к возникновению ассиметрии поперечного сечения, что снижает естественную устойчивость раскатов и не исключает организацию дополнительных мероприятий, направленных на повышение поперечной устойчивости раскатов в очаге деформации и тем самым улучшению качества проката, 1736647

25

35

Целью изобретения является повышение качества проката эа счет предотвращения скручивания раската в процессе прокатки.

Поставленная цель достигается тем, что при прокатке, на выходе из каждой пары гладких валков, на выпуклой боковой поверхности раската формируют плоскую грань обжатием, равным 0,1 —,0,3 уширения в гладких валках.

Предлагаемый способ обеспечивает схему захвата раската валками рабочей клети при редуцировании его большего размера на меньший, при котором соотношение его сторон меняется на обратное, оставаясь в пределах 1,5 — 2,5, как показано на фиг.1в.

При любом отклонении сечения раската от вертикальнОго положения, сила Р всегда способствует возвращению сечения раската в равновесное состояние, т.е. уменьшению угла ) . При этом, когда y= О, начинает действовать реактивный момент М» со стороны валков, который также частично компенсирует скручивание .заготовки, т.е. раскат в определенной мере реализует естественную устойчивость, На фиг.2 представлена схема, послужившая основой при определении пределов обжатий, и согласно которой достаточная величина обжатий обусловлена превращением путем локальной пластической деформации сечения сегмента ACB высотой hc u шириной Ь в равновеликий ему поямоугольник той же ширины и высоты h>, При такой локальной деформации сила. деформирования недостаточна, чтобы произвести редуцирование большего размера полосы, в связи с чем заготовка не испытвает вытяжки, а ее ширина b (раэмер АВ) в процессе формирования плоской грани остается неизменной. Поскольку 2hc в этом случае и есть неконтактное уширение hbq, à 2hc 2hn — величина обжатия при формировании плоской грани hhcp, то при условии, что боковая поверхность описывается уравнением окружности, отношение hhcp/ hb< находится в пределах 0,21-0,33 при изменении

hc/Ь от 0,05 до 0,50, в связи с чем в формулу изобретения следовало бы ввести, строго говоря, следующее определение: "...формируют плоскую грань обжатием равным 0,21—

0,33 неконтактного уширения раската в гладких валках".

На практике измерить неконтактное уширение затруднительно, В связи с этим обжатие Allcp лучше отнести к полномууширению ЬЬ, учтя при этом, что ЛЬ/Л Ь =

=.0,31-1,00. Кроме того, для компенсации влияния технологических особенностей при формировании плоской грани, — перекоса валков и полосы, износа валков и др. целесообразно обжатие боковой поверхности назначать с максимальным коэффициентом cp/ ЬЬн 0,33, Тогда — д Р -кд.— = 0.33 (0,31-1,00).

Ьн

hhcp/ hb = 0,1;0,3 и, следовательно, cp = (0 1-0,3) ЬЬ, что и отражено вформуле изобретения.

При назначении обжатий cp < 0,1 ЛЬ отсутствуют условия образования плоской грани по всей высоте заготовки (фиг,З), что не обеспечивает возникновения восстанавливающего момента при прокатке в рабочих клетях и не препятствует сваливанию и скручиванию раската, т,е, не исключает возможного ухудшения качества проката.

Обжатие больше О,З ЬЬ приводит к образованию наплывов в углах раската эа счет смещения объемом металла, превышающих необходимые значения, что при прокатке в последующей рабочей клети вызовет образование закатов по всей длине раската,.т.е. ухудшит качество продукции;

Второе отличие способа состоит в том, что плоскую грань на боковой стороне раската формируют путем пропуска его через неприводной универсальный калибр.

На фиг.4 представлен фрагмент технологической схемы предлагаемого способа прокатки; на фиг.5 — сечения А — А (а) —,схема формоиэменения металла при прокатке в валках с гладкой бочкой в горизонтальной клети; Б-Б (б) — схема неприводного универсального калибра, формирующего плоские боковые грани раската, вышедшего иэ горизонтальной клети; 8 — 8 (в) — сечение раската после пропуска через неприводной универсальный калибр, установленный после горизонтальной клети; на фиг.б представлены сечения: à — Г (a) — схема формоизменения металла при прокатке в валках с гладкой бочкой в вертикальной клети; Д-Д (б) — схема неприводного универсального калибра, формирующего плоские боковые грани раската, вышедшего из вертикальной клети; EЕ (в) — сечение раската после пропуска через неприводной универсальный калибр, установленный за вертикальной клетью.

Способ осуществляют следующим образом, Исходную заготовку 1 задают в первую клеть 2 непрерывного прокатного стана. Посредством усилия, развиваемого этой рабо-.. чей клетью, раскат проталкивается через неприводной универсальный калибр 3 за счет резервных сил трения, возникающих в.1 736647

20

35

50 процессе деформации в рабочей клети 2 до захвата переднего конца полосы валками следующей клети 4, которая, в свою очередь, проталкивает раскат 1 через следующий неприводной универсальный калибр 5, а после выхода заднего конца раската из предыдущей клети 2, извлекает его иэ неприводного универсального калибра 3.

В процессе деформации при интенсивном обжатии в валках с гладкой бочкой roризонтальной клети 2 боковая поверхность раската 1 вследствие. поперечного перетекания металла приобретает выпуклую форму (фиг,5а). Если раскат l такого сечения сразу задать в вертикальную клеть 4, возможно сваливание раската в процессе деформации в этой клети в искажение его формы и размеров. Чтобы не допустить этого по выходу раската из горизонтальной клети 2, его пропускают через неприводной универсальный калибр 3, выполненный в виде двух пар (горизонтальной 7 и вертикальной 8, фиг.5б) роликов.с регулируемым зазором, оси которых расположены в одной плоскости.

После деформации в неприводном универсальном калибре 3 раскат 1 (фиг.4 и 5б) с поперечным сечением в виде прямоугольника со скругленными углами поступает в рабочую вертикальную клеть 4, где обжимается в противоположном направлении. Кроме того, эта клеть 4 после выхода заднего конца раската 1 из предыдущей приводной клети 2 извлекает его иэ неприводного универсального калибра 3, расположенного на выходе из предыдущей горизонтальной клети 2, а также проталкивает раскат 1 через установленный на ее выходной стороне неприводной универсальный калибр 5. Деформацию в этом калибре 5 также ведут с обжатием, равным 0,1 — 0,3 уширения в предыдущей вертикальной клети 4.

Поперечное сечение выходящего из неприводного универсального 5 раската 1, как и в предыдущем случае, представляет собой прямоугольник со скругленными углами.

Таким образом, с применением неприводных универсальных калибров, раскат 1 прокатывается во всех подготовительных клетях непрерывного стана, эа исключением клетей, в калибрах которых формируется необходимое сечение готового профиля, Пример. Предлагаемый способ опробован на универсальном лабораторном стане 280, состоящем из горизонтальной и вертикальной клетей. 8 промежутке между ними, на выходной стороне горизонтальной клети устанавливался неприводной универсальный калибр с диаметром валков 120 мм (горизонтальные) и 100 мм (вертикальные), Нагретая до температуры 1100 С прямоугольная заготовка сечением 35-80х40х800 мм поступала в первую по ходу прокатки горизонтальную клеть.

Для определения технологичности разработанного способа проведено десять серий экспериментов при различных отношениях высоты полос к ширине, задаваемых в вертикальную клеть стана. Варьирование степени деформации осуществлялось за счет поддержания одинакового и равного 30 MM зазора между валками рабочих клетей. Зазор между горизонтальными (направляющими) валками неприводного. универсального калибра также поддерживался постоянным. Зазор между вертикальными (деформирующими) валками неприводнога универсального калибра в каждой серии опытов устанавливали в полном соответствии с формулой изобретения.

Кроме того, в каждой серии опытов прокатывали образцы без использования неприводного универсального калибра.

Изменение основных параметров процесса прокатки представлено в таблице.

Как видно из приведенных в таблице данных, режим деформации металла в горизонтальной клети выбран таким образом, что во всех сериях обеспечивается получение одинарной выпуклости боковой поверхности прокатываемых полос, причем неконтактное уширение последовательно растет, Тем не менее, трансформация выпуклой боковой грани раската в плоскую обеспечивает устойчивый процесс прокатки в рабочих валках вертикальной клети без сваливания раската, в том числе и при высоких отношениях высоты полосы к ее ширине.

Формула изобретения

1. Способ прокатки на непрерывных станах, включающий деформацию раската в гладких валках с редуцированием в каждом пропуске большего размера заготовки на меньший размер, отличающийся тем, что, с целью повышения качества проката эа счет предотвращения скручивания раската при прокатке, на выходе из каждой пары, гладких валков на выпуклой боковой поверхности раската формируют плоскую грань обжатием, равным 0,1-0,3 уширения раската в гладких валках, 2. Способ по и 1, о т и и ч а ю шийся тем, что формируют плоскую грань на боковой стороне раската путем пропуска его через неприводной универсальный калибр.

1736647

10!

СЙ

Ф о о х

I ф

Ф с

" lO е Ф

S !»

z v, Ф

m v

s v

J Ф л «с а О х а

LJ C»

Y

m о ! о

X а

Э! ! !

1 бб

° 1

1 I

ЪЭ Я л а

Ф о а а

СЧ ъО

О\ м

В СО

-Ф о с м м

ОЪ с л

СЧ л

С! м а

СЧ

СЧ

lA м х

С!

Г Ъ

tO

1о о

1

1

1

t !

t

1

1

I

1

J) t

I- 1 е 1

I Þ

1

à — -1 .44 1

4 I 1

441 ССб, 1.

Y -. l

S I ! I 1 а г-с ф I 1

ССЪ t

1 1

1 . l

1 1

1 1

1 ф 1

1 1

«Ъ ъО а

-э а

ЪС м о м

ОЪ

lA к м о м о с о

lA к. м о м

СО а

СЧ

lA к м о м

CV СЧ с»

«Г Ф

Y Ê мм а с о о м м м л м

СЧ с

4D м

4D

ОЪ м х

4 ГЪ с ь м

«б с

° л м С о с

4 Ъ м

«

OO м к

СЧ о м

СС

У

Ф

Z о х

СЧ

4D OO с

СЧ

lA СЧ

Г .Ъ М, 4

- СЧ о со

СЧ

czt a о со

° с

СЧ. «О 4ч лоъ аа ОО

СО! ° л! с «

» с

° 4й Ф а а оо

Г« Ъ М

tC Х а « сч а ъО а мм а с ь о м м к ъС

О м а О а LA мм

« оо мм с х. ао.

° а

Оъ а аа аа со мм х .т -ю. а а м ъО

Оа -4

° а со

М СЪ

ЪС К

C«I N а а

° а ъо а

Y

Ф

С

I0

CU

C4I мм оо м м х Y

СО CO а м 4A а

СЧ СЧ

4D CD мм х х

C«t СО с ° ла

- и - мм а ь о мм х Х ъо ОЪ с со а-т мм с о о

ГЪ М х

0 -

° ° мм

-б

« ь о мм х х

ГЧ о с

1 I « 1

С5

s а

1 Е 1

0o.al

mz cL0

Щ S еоис

Фаф

t-S9Y

Фаа мсхх

409?О

c Z > z0z

Ф

О.

tO

Iл

1 ЪО а со с

1=! .ба о! л

СЧ СО о о ь м

1 СЧ 1 СЧ

° СГ "

СЧ

СЧ с м

СЧ м с

СЧ

СЧ л о

cD с

C«I с! л м!

i4 1 Р !

» 1,С! е 1 с м

Y 1

СО сО о с о

CD CD

СЧ м

ЪО

ОЪ

Г Ъ О

СЧ

1 СО

m 1 W .

ttt !,. I

Z 1 .44 с

Ф 1 !

,1

Z 1 1 о 1

Ф 1 1

s р!

1

1

I

1

I

1 а. CA с м

-Ф к

Г"Ъ о м

LA а

ОЪ а х м с

Сб

Г«Ъ

СЧ

«.О э ° с о м а м ъО

ЪС

lA о м

ЪО

»

ЪО

lA х м Cl м

СС м

lA х м

Cl м ъо

Cl а

ЪС м

С! м

СЧ л

«: к

СЧ с

cD м

СЧ

И х ь м

СЧ

«О бС ,.а а о м

a t

О 1 Х 1 б= 1 Р I!

1

1

1

ССб 1

ЪС I

1 а

S I

Y 1! е 1

7 Ф

Ф о

O Iо ф to Ф

Е5

С о х е

v s

OO

О\ м к

ОЪ

-м ъО

СО

ОЪ . м к

Cl с

С! л

СЧ о

«3 к а о

OO с

О Ъ м

«а

1 4 Ъ

»

Ъф\ л

СО

ОЪ

4 ГЪ к

Cl

С!

О о

С! .« к

СЧ

»

О1

ОЪ м к

Сб

СО с

ОЪ м х

CD

С!

-!.

X бх х

ОЪ м к

СЧ а а

4бб >Х и о .V Z ф Л

=Г о Ф а х

C S

lФ а х е

X Ф

o m

a s

9 Y бУ. Ф

4tt Y а о

to a

Х С

1

I

l

1

1

1

1

l

I !

1

1

1

1

s бе 1

Y

Ф о

Z о ф с

Ф X

C4t tD е l

s v х

4O V

m v

s e

С, Ф о

m a о с:

Y о.

1о

t» Z

Ф е

Гб ъо ф 40 х х о

Ф и ус о л

С1 О х а

41 С

У о

lo х

9 Ф l

ГЪ !

О е Ф

S IХ О

Щ

Ф О

* v

9 л с о х а

411=

X о

4о z

4 Ф

Ф с

Гб

40 е Ф

S i х и

tg

В V

X V

У ф л а О х а

4!С=

X х о !

0 Z ! е

Ф

4«б бо

9 Ф

X 1z u

Ig

m u

X Ч

J e а о х а

4 Э х х !

О о !

» о х

L 9

tlI С

Гб X

IO

Ф Ф

S Iz v

Щ

m o

X О

3 9

Л О" а О

Y а

Ф о о х, и

* v ф

m o

x u х е

М а о х а

С.б С:

Y о б" ох

I .9

4Il C

C4I X бо

9 Ю

* Iz v

4бб

m u

x v

У 9 л =г а о х а ос

Ю !Z о х

1- Z

0 4бб

I» Ф

ttt X

441 л е а

z u в и

X u .У Э

М а оа

I

1 М

I Z

I 9

1 C

1 ф

1 11 О

1 I

1 Л бб

1

° °

I.

1 о э зи л б Ф 1

tC Р

I Ф х

° « ож х и

1 X X

I X

1 С

1 CD Л а

l r.3

° °

1 C

1 X

1 Z

1 Е з

1 Ф

1 C«t о

1736647

1736647

Фиг.4

4-4

0- 0

1736647

Г-Г

Е-Е

Составитель Г. Онушкевич

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Т, Палий

Редактор Ю. Середа

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1852 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рэушская наб., 4/5