Способ прокатки слитков

 

Изобретение относится к металлургии и используется в прокатном производстве. Слиток прокатывают на блюминге в несколько пропусков в первом калибре (бочке). Последующую прокатку раската после кантования на 90^o в следующем ящичном калибре осуществляют при отношении высоты раската к катающему диаметру по дну ящичного калибра 0,45. Предусматривается деформацию в первом калибре блюминга осуществлять при наличии в нем кольцевых выступов на поверхности, симметрично расположенных относительно его вертикальной и горизонтальной осей. При этом ширину, высоту и расстояние между двумя выступами одного ручья принимают по выведенным зависимостям. 3 ил.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в прокатном производстве при прокатке слитков на блюминге.

Известен способ прокатки слитков. Прокатку слитка на блюминге ведут сначала в первом, а затем в следующих калибрах и по мере уменьшения сечения слиток кантуют, чтобы обжимать поочередно одну и другую стороны. В зависимости от качества металла, т.е. от склонности стали давать трещины от геометрических соотношений размеров раската, а также от ширины калибра кантовку производят через два, четыре и даже шесть проходов. Материалы заявки в основном предназначены для случаев, когда кантовку раската осуществляют после шести проходов слитка в первом калибре, а затем осуществляют прокатку в ящичном калибре [1] В каждом конкретном случае, базируясь на надежные практические режимы прокатки, устанавливают число проходов до первой кантовки. Необходимо отметить, что на ряде предприятий, в том числе и на нашем до первой кантовки осуществляют шесть пропусков не только на мягком металле, но и на рельсовом. Если раскат будет задаваться в следующий калибр, то отношение b/h может достигать значений 1,7-1,8, так как в этом случае стенки калибра надежно удерживают раскат. В табл.9 на с.67 этой книги приведены основные схемы прокатки (способы) на блюминге. Из рассмотрения этих схем видим, что наиболее загруженным калибром оказывается ящичный калибр 2, в котором осуществляются четыре пропуска без промежуточного кантования, особенно после шести пропусков в калибре 1. Такими схемами оказываются схемы II,IX,XII, из которых схема II оказывается самой загруженной.

Наиболее близким для материалов нашей заявки (прототипом) является способ прокатки слитков, соответствующий схеме II в табл.9.

Рассматривая вопрос последующей прокатки раската из калибра 1 в калибре 2, необходимо отметить, что в этой же книге А.П. Чекмарева и др. "Калибровка прокатных валков" на стр.241, 4-8 строка сверху сказано: "При расчете прямоугольных калибров следует обращать внимание на устойчивость раската в валках. Для хорошей устойчивости и меньшего износа боковых стенок калибра необходимо, чтобы раскат в момент входа в калибр касался его дна и боковых стенок".

В этой же книге сказано о развитии уширения на блюминге, так на стр.70, 11-7 строка снизу отмечено "при Н/Дк 0,45 наблюдается двойное бочкообразование боковых поверхностей раската, причем максимальное уширение приходится примерно на 0,9 Δh от контактной поверхности (рис.46). Чем больше высота слитка, тем сильнее проявляется двойное бочкообразование раската".

Таким образом, по условиям устойчивости желательно раскат после кантовки из калибра 1 иметь как можно более широким, чтобы он касался дна и боковых стенок калибра, но тогда не остается места для вынужденного уширения металла, развивающегося в районе боковых стенок калибра при прокатке в четырех пропусках. В этих условиях вынужденное уширение очень интенсивно вырабатывает боковые стенки ящичного калибра II, ограничивая его стойкость, а следовательно, и стойкость всего комплекта валков.

К недостаткам способа прокатки слитков по прототипу можно отнести: недостаточную долговечность следующего по ходу прокатки после калибра I калибра II и комплекта в целом; недостаточное высокое качество прокатанных блюмов ввиду быстрой выработки боковых стенок ящичного калибра; снижение производительности стана ввиду частой замены прокатных валков из-за выработки ящичного калибра II; заявленное изобретение направлено на улучшение устойчивости прокатки в ящичном калибре II, повышение стойкости его буртов, а также повышение качества выпускаемой продукции и производительности стана.

Для достижения поставленной задачи предложено осуществлять деформацию слитка в первом калибре блюминга, в котором предусмотрены кольцевые выступы на поверхности ручьев, симметрично расположенные относительно его вертикальной и горизонтальной осей, имеющих ширину (k) и высоту (а), определяемые соответственно по зависимостям: k 0,5 Σ Δh_2-(n-1) + 0,9Δh_n 0,4Δh₁; a (0,01-0,02) Σ Δh_1-n, при этом дальние стенки каждых двух выступов одного ручья расположены на расстоянии f, определенном как разность между величиной, М, равной сумме исходной ширины слитка Б и уширения в первом калибре (ΔB), и величиной 2l, в которой l определяется по зависимости l 0,9 Δh₁, где Δh₁.Δ h_n соответственно величины обжатия в первом и последнем проходах калибра N 2, в которых соблюдаются условия > 0,45 При такой подготовке калибра N 2, после кантовки раската из данного калибра на 90^о и прокатки его в следующем ящичном калибре полученные на боковых гранях, возле угловых закруглений раската, выемки самым благоприятным образом сказываются на уменьшении сработки буртов без ухудшения устойчивости процесса прокатки, так как ширина раската по угловым закруглениям при этом не меняется.

Полученные на раскате выемки оказываются приблизительно в зоне развития наибольшего (вынужденного) уширения во всех четырех проходах в ящичном калибре, определяемого на блюмингах, как было отмечено выше, величиной около 0,9 Δh от поверхности контакта с дном калибра.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ прокатки слитков отличается от известного тем, что первые пропуски делаются в первом калибре (бочка) блюминга, имеющем дополнительные выпуклости дна и после кантовки раската из данного калибра на 90^о и прокатки его в следующем ящичном калибре, полученные на боковых гранях выемки оказываются приблизительно в зоне развития наибольшего (вынужденного) уширения во всех проходах в ящичном калибре.

Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию "новизна".

При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, не были выявлены и потому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия".

На фиг.1 изображены валки блюминга с калибром 1, имеющем дополнительные выпуклости дна, а также с калибром 2, куда раскат поступает после прокатки в калибре 1. Показан также следующий по ходу прокатки калибр 3, являющийся последним калибром при прокатке блюмсов. На фиг.2 в несколько утрированном и увеличенном виде представлен первый калибр с дополнительными выпуклостями дна (показан толстой сплошной линией). На поверхности дна ручьев калибра показаны расположенные друг против друга выступы шириной k, высотой а.

Расстояние между дальними стенками двух выступов одного ручья обозначено f. Толщина раската, подготовленного для прокатки в калибре 2, обозначена N. Прокатываемый в калибре слиток показан пунктирной линией и имеет размеры АхБ.

На фиг.3 толстой сплошной линией показан в скантованном на 90^о виде раскат из калибра 1 с наложением на него контура калибра 2, который показан тонкой сплошной линией в процессе осуществления в нем четырех проходов при обжатии раската с размера (m) до размера (h_n). При этом ширина раската N соизмерима с шириной калибра (B2).

На фиг.3 наглядно показана величина l, которая определяется от величины обжатия в первом проходе в калибре N 2 уравнением l 0,9 Δh₁. Величина (К) определяется по ниже приведенной методике.

Определение величины К (фиг.2 и 3).

k m l, l 0,9 Δh₁ m + P,
P 0,9 Δh_n-
m + 0,9 Δh_n
K + 0,9 Δh_n- 0,9 Δh₁
K=0,5 Δh₂+0,5 Δh_n-1+0,9 Δh_n-0,4 Δh₁
В общем виде равенство (1) приобретает вид
K 0,5 Σ Δh₂-(n-1) + 0,9Δ h_n 0,4Δ h₁. При равенстве обжатий в каждом проходе (Δh₁ Δh₂ Δh_n Δh). Формула (1) и (2) имеет вид:
k 0,5 x (n 1) x Δh, где n количество проходов в калибре с одинаковыми обжатиями раската Δh, в которых соблюдаются условия > 0,45
П р и м е р. Заготовка для прокатки рельсов "на стане "1100" нашего предприятия прокатывается из слитка весом 8,5 т, имеющего максимальные размеры сечения по высоте А 810 мм, по ширине Б 710 мм. Схемой прокатки предусмотрено получение заготовки 320 х 330 мм за 13 проходов и 3 кантовки.

Первые 6 проходов делаются в первом калибре блюминга (бочка), где слиток обжимается до высоты 420 мм, ширина его становится равной 760 мм, уширение составляет ΔB 50 мм. После кантовки раската его прокатывают во втором (ящичном) калибре за 4 прохода до высоты 430 мм. Средний катающий диаметр в этом калибре равен 1000 мм, обжатия по проходам составляют: Δh₁ 90 мм; Δh₂ 85 мм; Δh₃ 80 мм; Δh₄ 75 мм. Отношение H/Dк в каждом проходе в этом калибре составит:
1 пр. 0,76; 2 пр. 0,67, 3 пр. 0,585
4 пр. 0,505 таким образом, отношение в каждом проходе больше чем 0,45, следовательно, имеем двойное бочкообразование боковых поверхностей раската, а максимальное уширение приходится примерно на 0,9 Δh от контактной поверхности во всех проходах.

Первый калибр блюминга имеет кольцевые выступы, размеры и положение которых в ручьях определяются величинами f,k,a и соответственно равны:
f (Б + ΔB) 1,8Δh₁ 760 1,8 х 90 598 мс Величины К определим по формуле (1)
k 0,5Δh₂ + 0,5Δh₃ + 0,9Δh₄ 0,4Δh₁ 0,5 х 85 + 0,5 х 80 + 0,9 х 75 0,4 х 90 114 мм Величину (а) определяем из условия
а (0,001-0,02) Σ Δh_1-n
Σ Δh_1-n 90 + 85 + 80 + 75 330 мм
а 0,015 х 330 4,95 ≈ 5,0 мм. Построение первого калибра производится следующим образом.

Общая ширина первого калибра равна L 1150 мм, делится пополам. Относительно оси, делящей пополам первый калибр, по обе стороны откладываются отрезки, равные f/2. От краев этих отрезков откладывается величина К. На отрезке К делаются выпуклости в ручьях калибра высотой 5 мм, которые сопрягаются с дном калибра высотой 5 мм радиусами или наклонными отрезками, чтобы в процессе деформации в калибре N 2 не образовывались складки на боковой стороне раската. По этой причине не рекомендуется применять значения величины (а), превышающие значения а 0,02 Σ Δh_1-n.

Принятие значений (а) менее а 0,01 Σ Δh_1-n считаем также нерациональным ввиду малой эффективности таких значений.

Полученные в конкретном примере расчетные данные в определенном масштабе с некоторой степенью утрированности изображены на фиг.2 и 3.

Использование предлагаемого способа прокатки слитков обеспечит по сравнению с существующим способом следующие преимущества. Повышение износостойкости следующего по ходу прокатки после первого калибра (бочки) ящичного калибра и комплекта валков в целом достигается за счет того, что для всех проходов раската в этом калибре с отношением H/D_к > 45 предусматривается дополнительное пространство для вынужденного уширения металла. Улучшение качества поверхности заготовок достигается за счет меньшей выработки боковых стенок ящичного калибра и ликвидации всевозможных поднутрений металла в этом районе калибра.

Повышение производительности достигается за счет уменьшения числа перевалок валков при лучшей сохранности наиболее загруженного ящичного калибра, а также за счет расширения возможностей прокатного производства в деле повышения эффективности производства блюмингов и других заготовочных станов.

Формула изобретения

СПОСОБ ПРОКАТКИ СЛИТКОВ, включающий деформацию слитка в несколько пропусков в первом калибре, кантовку раската на 90^o и последующую прокатку его в ящичном калибре при отношении высоты раската к катающему диаметру по дну ящичного калибра больше 0,45, отличающийся тем, что деформацию заготовки в первом калибре осуществляют при наличии в нем кольцевых выступов на поверхности, симметрично расположенных относительно его вертикальной и горизонтальной осей, имеющих ширину
K = 0,5ΣΔh_2÷(n-1)+0,9Δh_n+0,4Δh₁,
и высоту,
a = (0,01÷0,02)ΣΔh_1÷n,
при этом дальние стенки каждых выступов одного ручья расположены на расстоянии, определяемом, как разность величины, равной сумме исходной ширины слитка и уширения в первом калибре, и 2l = 1,8Δh₁, где Δh₁...Δh_n- - соответственно величины обжатия в первом и последнем проходам калибра N 2, в которых соблюдаются условия

где H - высота раската;
D_к - катающий диаметр дна ящичного калибра N 2;
l - расстояние от боковой стенки раската в последнем пропуске калибра N 1 до начала выступа ручья.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3