Способ полосовой горячей прокатки и широкополосовой стан горячей прокатки для его осуществления

 

Изобретение относится к производству горячекатаных полос из непрерывнолитых слябов на широкополосовых станах в черной и цветной металлургии. Задача, решаемая изобретением, - сокращение потерь металла с обрезью. Способ полосовой горячей прокатки включает многократную пластическую деформацию сляба по толщине и ширине. При обработке изделий осуществляют местный поперечный пластический изгиб отдельных участков раската. Сечение раската отклоняют вверх от положения, полученного раскатом после деформации горизонтальными валками. Широкополосовой стан горячей прокатки содержит по меньшей мере одну прокатную клеть с вертикальными валками и одну прокатную клеть с горизонтальными валками, образующими черновую группу клетей, чистовую группу клетей и моталки. Стан имеет устройство для местного поперечного пластического изгиба раската, расположенное на стороне подачи раската на деформацию вертикальными валками. Изобретение обеспечивает повышение обжатия вертикальными валками без потери раскатом устойчивости. 2 с. и 3 з.п.ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к производству горячекатаных полос из непрерывнолитых слябов на широкополосовых станах в черной и цветной металлургии.

В процессе производства горячекатаных полос на широкополосовых станах горячий сляб толщиной порядка 200...250 мм, шириной 1000...1850 мм и длиной до 10000. . . 12000 мм вначале обжимают в черновой группе клетей до подката толщиной 22. . . 50 мм, который затем передают в чистовую группу клетей для получения готовой полосы. Перед чистовой прокаткой на летучих ножницах обрезают передний и задний концы подката.

Черновая группа клетей стана может содержать по меньшей мере одну реверсивную универсальную клеть (с вертикальными и горизонтальными валками), а по большей мере несколько универсальных клетей, в том числе, возможно хотя бы одну клеть реверсивную. Составной частью черновой группы клетей может быть пресс, устанавливаемый в ее начале и предназначенный для существенного изменения ширины сляба.

При любой компоновке оборудования черновой группы клетей ширикополосового стана на ней осуществляют процесс, включающий уменьшение толщины сляба путем многократной пластической деформации горизонтальными валками и уменьшение ширины раскатов путем многократной пластической деформации вертикальными валками.

В зависимости от соотношения размеров ширин исходного сляба и подката и реализации процесса пластической деформации металла по ширине существенно меняются потери металла с обрезью при удалении переднего и заднего концов подкатов перед прокаткой в чистовой группе клетей. В целом желательно иметь возможность максимально уменьшать ширину исходного сляба, что позволяет существенно (на 25-30%) повысить эффективность работы МНЛЗ. Однако процесс пластической деформации сляба, обеспечивающий значительное уменьшение его исходной ширины, приводит к заметному росту потерь металла с обрезью на летучих ножницах.

Таким образом, актуальной технической задачей является осуществление процесса полосовой горячей прокатки с максимальным уменьшением ширины сляба, но при минимальных потерях металла с обрезью.

Известен способ полосовой горячей прокатки, при котором эту задачу решают путем пластической деформации сляба по ширине на прессе, установленном в начале черновой группы клетей (см., например, Stahl und Eisen. -1989. -109, N 19, с. 16. - Нем.).

К недостаткам известного способа следует отнести прежде всего необходимость использования оборудования с высокой начальной стоимостью, а также последующие также высокие эксплуатационные расходы. Кроме того, изначальный существенный эффект от применения пресса по уменьшению ширины сляба затем заметно снижается из-за уширения металла в процессе последующей пластической деформации раската горизонтальными валками.

Известен способ полосовой горячей прокатки, включающий уменьшение толщины сляба путем многократной пластической деформации горизонтальными валками и уменьшение ширины раскатов путем многократной пластической деформации вертикальными валками, при этом основную пластическую деформацию вертикальными валками осуществляют в начале прокатки, применяя деформацию в калиброванных валках (см., например, V. Ginzburg "Width control in hot strip mills". Iron and Steel Engineer, 1991, V. 68, N 6, p. 25-39).

Основной недостаток известного способа полосовой горячей прокатки состоит в низкой его эффективности, так как, во-первых, эффект от применения калиброванных валков имеет место только в первом проходе, во-вторых, в последующих проходах в горизонтальных валках происходит, как уже отмечалось, существенное уширение раската из-за поперечного течения металла.

Известен способ полосовой горячей прокатки, включающий уменьшение толщины заготовки (сляба) путем многократной пластической деформации горизонтальными валками и уменьшение ширины раскатов путем многократной пластической деформации вертикальными валками. Особенность этого процесса состоит в том, что часть пластической деформации вертикальными валками максимально переносят к последним черновым проходам. Реализация способа позволяет заметно снизить потери металла с обрезью (см., например, Revue de Metallurgie-CIT, 1986 г., V. 83, N 10, с. 781-787).

Этот способ полосовой горячей прокатки по совокупности существенных признаков наиболее близок предлагаемому, поэтому принят за прототип.

Однако на пути эффективного применения этого способа стоит ограничение в виде известной из практики пластической деформации вертикальными валками потери раскатом устойчивости (поперечное искривление раската, особенно в головной и хвостовой его частях, наступающее, согласно М. Okado, при уменьшении ширины раската за проход ΔB больше 0,48 H_р, где H_р - толщина деформируемого раската).

[Нашло применение техническое решение, расширяющее границы устойчивости раската в известном способе и состоящее в наклоне вертикальных валков в направлении, противоположном направлению прокатки (см., например, Transaction of the Iron and Steel Institute of Japan. 1988. V. 28. N 6. С. 456-462).

Основной недостаток этого технического решения состоит, во-первых, в необходимости существенной реконструкции клети с вертикальными валками, во-вторых, в сложности с его реализацией на реверсивной универсальной клети.] Технической задачей изобретения является устранение отмеченного недостатка известного способа полосовой горячей прокатки, состоящего в наличии барьера, препятствующего реализации повышенных обжатий вертикальными валками в последних проходах черновой группы. В свою очередь реализация повышенных обжатий вертикальными валками в последних черновых проходах, во-первых, снижает потери металла с обрезью, во-вторых, в целом повышает эффективность обжатия вертикальными валками, так как при меньшей толщине раската заметно уменьшается уширение металла при последующей прокатке в горизонтальных валках. Кроме того, повышается производительность МНЛЗ, уменьшаются потери металла в целом.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе полосовой горячей прокатки, включающем уменьшение толщины заготовки путем многократной пластической деформации горизонтальными валками и уменьшение ширины раскатов путем многократной пластической деформации вертикальными валками, согласно изобретению осуществляют местный поперечный пластический изгиб отдельных участков раската перед деформацией вертикальными валками, при этом сечение раската отклоняется вверх от положения, полученного раскатом после деформации горизонтальными валками. Кроме того, осуществляет местный поперечный пластический изгиб только концевых участков раската.

Известен широкополосовой стан горячей прокатки, содержащий расположенные в линию пресс, черновую группу клетей, чистовую группу клетей и моталки [см. , например, перевод N 15230, М. , Черметинформация. Тасоэ Н., Хондзе Ц. "Оборудование для редуцирования непрерывно-литых слябов в технологической линии широкополосного стана горячей прокатки" из публикации "Сосей то како", 1984, V. 25, N 277, р. 93-99].

Недостатком известного стана является использование для редуцирования сляба по ширине дорогостоящего пресса, сложного в обслуживании и к тому же недостаточно эффективного из-за значительного уширения сляба при последующей прокатке в черновой группе клетей.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является широкополосовой стан горячей прокатки, содержащий расположенные в линию по меньшей мере одну прокатную клеть с вертикальными валками и одну прокатную клеть с горизонтальными валками, образующими черновую группу клетей, чистовую группу клетей и моталки (см., например, указанный источник в "Iron and Steel Engineer", 1991, V. 68, N6, p. 25-39).

Недостатком данного широкополосового стана горячей прокатки (ШПС г.п.) является отсутствие в технологической линии оборудования, позволяющего повысить жесткость раскатов по мере их утонения, которая позволит осуществлять высокоэффективное редуцирование раскатов по ширине в последних по ходу прокатки клетях (проходах).

Технической задачей изобретения является устранение указанного недостатка, включение в состав технологической линии ширикополосового стана горячей прокатки оборудования, обеспечивающего повышение жесткости относительно тонких раскатов и создающего условия для редуцирования тонких раскатов по ширине. Тем самым повышается эффективность редуцирования, снижаются потери металла с обрезью, повышается степень использования МНЛЗ за счет сокращения разнообразия по ширине отливаемых слябов.

Поставленная задача решается за счет того, что в широкополосовом стане горячей прокатки, содержащем расположенные в линию по меньшей мере одну прокатную клеть с вертикальными валками и одну прокатную клеть с горизонтальными валками, образующими черновую группу клетей, чистовую группу клетей и моталки, согласно изобретению в линии с прокатными клетями установлено устройство для местного поперечного пластического изгиба раската, при этом оно расположено на стороне подачи раската на пластическую деформацию вертикальными валками.

При этом устройство для местного поперечного изгиба раската содержит сектор, расположенный над рольгангом стана с возможностью поворота от привода и перемещения по вертикали от гидроцилиндров, и ролик, расположенный оппозитно сектору на уровне рольганга с возможностью свободного вращения и перемещения по вертикали от гидроцилиндров перемещения по вертикали сектора, при этом сектор и ролик соединены с разными подвижными частями гидроцилиндров и сектор содержит профилированные поверхности на концевых частях и в середине, которые плавно сочленяются с цилиндрической поверхностью сектора и расстояние от которых до оси сектора является переменным и меньше радиуса сектора.

Кроме того, профилированные поверхности на концевых частях сектора являются цилиндрическими.

Способ полосовой горячей прокатки и широкополосовой стан горячей прокатки для его осуществления позволяют максимально перенести редуцирование раскатов по ширине на последние проходы в черновой группе клетей и на этой основе обеспечить существенное повышение производительности МНЛЗ при пониженных потерях металла с обрезью на стане.

Способ полосовой горячей прокатки и широкополосовой стан для его осуществления поясняются схематическими чертежами.

На фиг. 1 показана форма раската, задаваемого для пластической деформации в вертикальные валки, согласно предлагаемому способу; на фиг. 2 - то же, но с изгибом только концевых частей раската; на фиг. 3 показана схема наиболее распространенной компоновки основного оборудования полунепрерывного широкополосового стана горячей прокатки (ШПС г.п.), на котором реализуют предлагаемый способ прокатки; на фиг. 4 - схема аналогичного стана с вертикальными валками, установленными с обеих сторон горизонтальных валков; на фиг. 5 - схема непрерывного ШПС г.п.; на фиг. 6 - схема устройства для местного поперечного пластического изгиба отдельных участков раската, установленного в линии ШПС г.п.; на фиг. 7 - разрез А-А на фиг. 6; на фиг 8 - характерные параметры сектора устройства для местного поперечного пластического изгиба раската; на фиг. 9 - экспериментальные данные Ю.М. Чижикова, отражающие специфику потери раскатом устойчивости (ширина раската B, толщина -H_р и соотношение B/H_р, равное 9); на фиг. 10 - схема поперечного пластического изгиба переднего конца раската; на фиг. 11 и 12 - схемы вариантов местного поперечного пластического изгиба основной части раската.

Раскат 1 (фиг. 1 и 2) толщиной H_р перед пластической деформацией в вертикальных валках 2 (направление перемещения раската указано стрелкой) и горизонтальных валках 3 имеет форму, показанную на фиг. 1 и 2. Пластическую деформацию горячего сляба осуществляют на полунепрерывном широкополосовом стане горячей прокатки (ШПС г.п. на фиг. 3 и 4) или непрерывном ШПС г.п. на фиг. 5 (стрелками на этих фиг. указано направление перемещения металла в процессе пластической деформации). Технологическая линия ШПС г.п. на фиг. 3-5 содержит (нагревательные печи на схемах условно не показаны) клети с вертикальными валками 2 и клети с горизонтальными валками 3. Клети 2 и 3 могут образовывать так называемую универсальную клеть. Полунепрерывный ШПС г. п. снабжен одной реверсивной универсальной клетью RR (фиг. 3), которая может к тому же содержать две клети с вертикальными валками (фиг. 4). Непрерывный ШПС г.п. содержит несколько универсальных клетей R_i (на фиг. 4 условно показано три универсальных клети). Составной частью ШПС г.п. являются чистовая группа клетей 4 (F_i на фиг. 3-5), моталки 5 и летучие ножницы 6. В технологической линии ШПС г.п. перед вертикальными валками, на стороне подачи раската на пластическую деформацию этими валками, установлено устройство 7 для местного поперечного пластического изгиба отдельных участков раската (для придания раскату 1 формы, показанной на фиг. 1 и 2). Устройство 7 обычно не устанавливают перед первой универсальной клетью непрерывного ШПС г. п. (фиг. 5), а в ряде случаев и перед второй универсальной клетью (последнее зависит от толщин раскатов и режимов прокатки, реализуемых в этой клети). Если перед чистовой группой клетей 4 установлены вертикальные валки, то перед ними также устанавливают указанное устройство 7.

Устройство 7 (фиг. 6) выполнено в виде сектора 8, расположенного над рольгангом 9 ШПС г.п. и скрепленного с осью 10, с возможностью поворота этой оси от привода 11, который расположен на плите 12. Оппозитно сектору 8 на уровне рольганга 9 расположен ролик 13 с возможностью свободного вращения на оси 14, установленной на раме 15. Рама 15 по направляющим в свою очередь имеет возможность перемещаться вниз - вверх в корпусе 16, установленном на фундаменте, опираясь в нижнем положении на амортизирующие пружины 17. На раме 15 (фиг. 7) закреплены корпуса гидроцилиндров 18. Таким образом ролик 13 может перемещаться по вертикали от гидроцилиндров 18. Гидроцилиндры 18 снабжены поршнями 19, разделяющими объем гидроцилиндра на две полости 20 и 21. Штоки 22 гидроцилиндров 18 жестко соединены с плитой 12, на которой установлен привод 11. В штоках 22 расположены опоры осей 10 сектора 8, на осях 10 закреплены шестерни 23, входящие в зацепление с шестернями 24, получающими поворотное движение от привода 11. Благодаря расположению опор осей 10 в штоках 22 гидроцилиндров 18 сектор 8 имеет возможность перемещения по вертикали.

Отметим, что ролик 13 через раму 15 соединен с корпусом гидроцилиндров 18, а сектор 8 через опоры осей 10 соединен со штоками 22 гидроцилиндров 18. Таким образом сектор 8 и ролик 13 соединены с разными подвижными частями гидроцилиндров 18.

Привод 11 может быть расположен на корпусе 16 и через шпиндельное соединение передавать движение поворота оси 10 сектора 8. Однако такое расположение привода поворота сектора 8 является менее компактным.

Расположение привода 11 и организация поворота сектора 8 не имеют принципиального значения для работы устройства 7. В этом устройстве важным являются сам факт принудительного поворота сектора 8 и наличие в устройстве 7 для этого соответствующего привода 11.

Основная часть поверхности сектора 8 выполнена радиусом R_с (фиг. 6 и 8). Концевые участки поверхности сектора 8 профилированы и выполнены радиусами, отличающимися от R_с.

Концевой участок, ближний к вертикальным валкам 2 (фиг. 6), очерчен радиусом R_пк (фиг. 6 и 8), имеет протяженность l_пк и занимает центральный угол α_пк сектора 8. Центр окружности с радиусом R_пк расположен на луче сектора 8, разделяющем этот концевой участок и основную часть сектора, тем самым обеспечено плавное сочленение цилиндрической поверхности сектора 8 и профилированной поверхностью концевого участка. Значение радиуса R_пк определено протяженностью этого участка l_пк и заданной величиной его отклонения ("ухода") h_пк от поверхности основной части сектора. Исполнение этой профилированной поверхности радиусом R_пк означает, что эта профилированная поверхность является цилиндрической.

Концевой участок, дальний от вертикальных валков 2 (фиг. 6), занимает центральный угол α_зк сектора 8 (фиг. 6 и 8), имеет протяженность l_зк и очерчен либо постоянным радиусом R_зк (фиг. 6) либо несколькими радиусами R_i (фиг. 8). При этом центр окружности с радиусом R_зк расположен на луче сектора 8, разделяющем этот концевой участок и основную часть сектора, а центры окружностей с радиусами R_i расположены на лучах сектора 8, разделяющих эти участки друг от друга (фиг. 8). Исполнение этой профилированной поверхности радиусом R_зк (или радиусами R_i) означает, что она является цилиндрической, а расположение центра окружности с радиусом R_зк на указанном луче сектора 8 (а центров окружностей R_i на указанных лучах сектора 8) позволяет иметь плавное сочленение цилиндрической поверхности, сектора и рассматриваемой профилированной поверхности (поверхностей). Значения радиуса R_зк, а также радиусов R_i определены протяженностью участка l_зк и заданной величиной его отклонения ("ухода") h_зк от поверхности основной части сектора.

Значения радиусов профилированных поверхностей R_пк, R_зк и R_i меньше величины радиуса сектора R_с, описывающего поверхность основной части сектора 8. Таким образом расстояние от оси сектора 8 до указанных профилированных поверхностей является переменным и меньше радиуса R_с сектора.

В центре основной части сектора 8, на его цилиндрической поверхности, может быть предусмотрено углубление размером h_и (фиг. 6 и 8), выполненное на всей ширине сектора, занимающее центральный угол α_и (фиг. 6 и 8) и имеющее протяженность l_и. Это углубление может быть выполнено радиусом R_и (фиг. 6) или хордой (фиг 8). При этом R_и существенно больше R_с. Для участка чистовых клетей ШПС г.п. (фиг. 3 и 4) сектор 8 выполняют в основном с указанным углублением.

Таким образом сектор 8 содержит профилированную поверхность в середине сектора. Эта поверхность плавно сочленяется с цилиндрической поверхностью сектора, расстояние от нее до оси сектора является переменным и меньше радиуса сектора R_с.

При назначении размеров l_пк, l_зк и l_и руководствуются следующими экспериментальными данными Ю.М. Чижикова (подробнее см. стр. 93 и рис. 48 книги "Редуцирование и прокатка металла непрерывной разливки". Чижиков Ю.М.- М.: Металлургия, 1974) и их представлением на фиг. 9, где показано распределение продольного изгиба по длине раската, имеющего соотношение B/H_р, равное 9.

Согласно фиг. 9 (стрелкой указано направление прокатки) влияние заднего конца (ЗК) на продольный изгиб при пластической деформации вертикальными валками начинает проявляться на расстоянии (4...5) l_д от заднего торца раската и это практически не зависит от общей длины раската l_п. Влияние переднего конца (ПК) на продольный изгиб заканчивается на расстоянии (1,5...2,0) l_д от переднего торца раската и также практически не зависит от общей длины раската l_п. Здесь l_д - длина очага деформации раската вертикальными валками.

Потеря устойчивости (продольный изгиб) на основной части полосы l_о определена продольным изгибом переднего конца полосы и имеет примерно те же значения.

Исходя из отмеченного на секторе 8 принимают l_пк примерно равным (1,5... 2,0) l_д, l_зк примерно равным (4...5) l_д и l_и примерно равным (2,0...4,0) l_д.

При назначении размеров h_пк, h_зк и h_и руководствуются следующими соображениями.

Если в клети ШПС г. п. используют некалиброванные вертикальные валки (фиг. 1 и 6), в качестве ограничения значения h_пк выступает возможность захвата раската при его пластической деформации горизонтальными валками 3 (угол захвата α на фиг. 6). Ограничением для R_зк в этом случае является исключение охвата задним концом раската рабочего валка горизонтальной клети, т. е. условие R_зк больше R_г (в случае нескольких радиусов R_i, значение последнего из них R_i больше R_г), где R_г - радиус рабочего валка горизонтальной клети.

Если в клети ШПС г. п. используют калиброванные вертикальные валки 2 (фиг. 2), в качестве ограничения значения h_пк, h_зк и h_и выступает ширина дна калибра, обычно равная исходной толщине прокатываемого сляба. Таким образом h_зк меньше или равно H_о-H_р, значение h_пк меньше или равно h_зк и значение h_и меньше или равно h_пк.

Значения R_i и число участков i с разными радиусами назначают исходя из величины h_зк, ее обеспечения на длине l_зк (центральном угле α_зк) и плавного сочленения профилированного и основного участков сектора 8.

Применение цилиндрических профилированных поверхностей на концевых участках сектора 8 обусловлено описанной (фиг. 9) спецификой потери концевыми участками раската устойчивости. Эта специфика состоит в том, что максимальные значения отклонений сечения раската при потере им устойчивости имеют место на его торцевых участках (S_пк и S_зк на фиг. 9). Следовательно, поперечный пластический изгиб концевых участков раската должен быть таким, чтобы создаваемое им повышение сопротивления раската потере устойчивости на его концевых участках постоянно нарастало и достигало максимального значения на торцевой части раската. Это условие может быть выполнено, если концевой участок раската изогнут по кривой второго порядка. Изготовление сектора 8 с профилированными цилиндрическими поверхностями на концевых частях отвечает (см. фиг. 10) выполнению указанного условия, к тому же облегчает сам процесс изготовления сектора 8. Изготовление сектора 8, например, с профилированной плоской поверхностью на концевых участках (по хорде) не обеспечивает выполнение указанного условия (см. фиг. 11 при протяженности хорды, равной половине отмеченной на этой схеме). Изготовление сектора 8 с профилированной поверхностью, образованной, например, параболой, неоправданно усложняет процесс изготовления сектора.

Способ полосовой горячей прокатки осуществляют следующим образом.

Горячий сляб (заготовка) после нагрева в печи (после МНЛЗ в случае прямой прокатки) подают в технологическую линию ШПС г.п., в которой осуществляют уменьшение его толщины путем многократной пластической деформации горизонтальными валками и уменьшение ширины раскатов путем многократной пластической деформации вертикальными валками.

Перед очередной пластической деформацией вертикальными валками 2 (фиг. 1) раскату 1 придают форму, показанную на фиг. 1, т.е. осуществляют местный поперечный пластический изгиб участков раската, при этом сечение раската 1 отклоняют вверх от положения, полученного раскатом после деформации горизонтальными валками 3 в предыдущем проходе. Здесь отметим, что на полунепрерывных ШПС г.п. обычно применяют последовательность прокатки по схеме VH, где V - деформация вертикальными валками, H - горизонтальными валками.

При этом передний конец раската отклоняют вверх на величину h_пк от исходного положения путем его пластического изгиба на длине l_пк, задний конец раската отклоняют вверх на величину h_зк от исходного положения путем его пластического изгиба на длине l_зк и на основном теле раската по его длине l_о с шагом t_и осуществляют отклонение сечения раската вверх на величину h_и путем пластического изгиба на длине l_и. Шаг t_и принимают больше шага расположения роликов рольганга K, тем самым исключают неустойчивое транспортирование раската 1 по роликам рольганга (фиг. 1).

Для относительно толстого раската (например, толщиной 100...150 мм) осуществляют отмеченный поперечный пластический изгиб только концевых участков раската, придавая раскату перед пластической деформацией вертикальными валками 2 форму, показанную на фиг. 2.

После пластической деформации вертикальными валками 2 раскат 1 подают для пластической деформации горизонтальными валками 3 (фиг. 1 и 2).

При реализации настоящего способа горячей прокатки не имеет значения форма бочки применяемых вертикальных валков (некалиброванные на фиг. 1 или калиброванные на фиг. 2). Значение имеют лишь ограничения, накладываемые калиброванными вертикальными валками на величины h_пк и h_зк, что было отмечено выше.

Основу настоящего способа горячей прокатки составляет исключение следующих явлений, происходящих в процессе пластической деформации раската вертикальными валками.

Известно (фиг. 9), что при входе ПК раската длиной l_п в вертикальные валки отсутствует передняя внешняя зона и при определенных обжатиях раскат теряет устойчивость, изгибаясь с отклонением торца на максимальную величину S_пк. Потере раскатом устойчивости в этом случае препятствует основное тело раската l_о, поэтому по мере прохождения ПК раската вертикальных валков значение S уменьшается, стабилизируясь на каком-то значении S_о после прохождения длины l_пк от начала раската.

По мере выхода ЗК раската из вертикальных валков отсутствует задняя внешняя зона и при определенных обжатиях раскат теряет устойчивость, изгибаясь в возрастающей степени по мере приближения торца ЗК раската к выходу из очага деформации. Максимальное значение отклонения сечения раската (изгиба из-за потери раскатом устойчивости) достигает величины S_зк на торце заднего конца раската в момент его выхода из очага деформации. В целом интенсивное возрастание величины отклонения сечения раската от S_о (на основной его длине l_о) до значения S_зк на заднем участке раската происходит в основном на длине l_зк от торца ЗК раската.

Именно отмеченные отклонения S_пк, S_о и S_зк сечения раската в процессе пластической деформации вертикальными валками препятствуют, как уже отмечалось, реализации в этих клетях обжатий, превышающих 0,48 H_р.

Известно (из сопротивления материалов), что при параллельном переносе осей (если одна из осей - центральная) осевые моменты инерции сечения меняются на величину, равную площади сечения на квадрат расстояния между осями.

Известно (из сопротивления материалов), что устойчивость стержня возрастает прямо пропорционально росту момента инерции сечения.

Таким образом, в настоящем способе полосовой горячей прокатки путем описанного местного отклонения участков раската на величины h_пк, h_и и h_зк увеличивают момент инерции сечения раската, повышают устойчивость всех его участков при реализации пластической деформации вертикальными валками. На этой основе увеличивают обжатие раската по ширине (его редуцирование).

Уже описанные приемы повышения сопротивления раската потере устойчивости в процессе пластической деформации вертикальными валками, состоящие в осуществлении перед деформацией этими валками местного поперечного пластического изгиба отдельных участков раската, наиболее эффективно реализуют с использованием устройства 7, представленного на фиг 6 и 7. Устройство 7 располагают в технологической линии ШПС г.п. на стороне подачи раската на пластическую деформацию вертикальными валками (фиг. 3-5). При этом в случае полунепрерывного ШПС г. п. с двумя клетями с вертикальными валками 2, расположенными с обеих сторон клети с горизонтальными валками 3 (фиг. 4), устройства 7 с обеих сторон подачи раската в вертикальные клети.

Перед началом работы устройства 7 полости 20 и 21 гидроцилиндров 18 (фиг. 7) находятся под давлением и поршни 19 через плунжеры 22 отжимают сектор 8 вверх так, что он не соприкасается с раскатом 1; при этом ролик 13 расположен на уровне рольганга 9 или немного ниже его.

По команде открывают полости 21 на слив. Под действием давления в полостях 20 гидроцилиндров 18 сектор 8 и плита 12 с приводом 11 опускаются и поршни 19 через штоки 22 прижимают сектор 8 к раскату 1 с верхней его поверхности. Одновременно с этим от корпуса цилиндров 18 через раму 15 ролик 13 прижимают к раскату с нижней его поверхности. Отмеченные перемещения по вертикали сектора 8 и ролика 13 реализуются благодаря их соединению с разными подвижными частями гидроцилиндров 18: ролика 13 через раму 15 с корпусом этих гидроцилиндров, сектора 8 со штоками 22 этих же гидроцилиндров. Под действием сил трения раската 1 о ролики 9 рольганга и сил трения между сектором 8 и раскатом 1 происходит поворот сектора 8 вместе с осью 10 в опорах этой оси. Для исключения проскальзывания сектора 8 относительно верхней поверхности раската 1 и последнего относительно роликов 9 рольганга приводом 11 через шестерни 23 и 24 поворачивают сектор 8, синхронизируя скорость его поворота со скоростью движения раската. При этом ролик 13 обкатывается свободно по нижней поверхности раската 1. Кроме того, привод 11 сектора 8 используют для выставления сектора 8 во вполне конкретное положение перед встречей с раскатом 1.

Таким образом, раскат 1 перемещается по роликам 9, будучи зажатым между поверхностью сектора 8 и роликом 13.

При входе в контакт с раскатом 1 одной из профилированных поверхностей сектора 8, расстояние от которой до оси сектора 10 меньше радиуса R_с, ролик 13 начинает перемещаться вверх, отжимая также вверх раскат 1, тем самым осуществляют местную пластическую деформацию поперечного изгиба раската. Указанный местный поперечный пластический изгиб раската прекращается с наступлением равенства между расстоянием от оси сектора до профилированной поверхности и значением радиуса сектора R_с или в момент выхода концевого участка раската 1 из контакта с роликом 13 и сектором 8. При этом усилие, необходимое для местного поперечного пластического изгиба раската, создают гидроцилиндрами 18. Это усилие полностью замыкается на штоках 22 и не передается на корпус 16 и на фундамент. Корпус 16 в процессе работы устройства 17 используют для направленного перемещения вверх-вниз рамы 15 по соответствующим направляющим, пружины 17 амортизируют удар при опускании рамы 15.

Местный поперечный пластический изгиб на примере переднего (по отношению к последующей деформации раската по ширине вертикальными валками) концевого участка раската 1 осуществляют следующим образом (фиг. 10). Раскат толщиной H_р перемещается со скоростью V_р по роликам рольганга. Ось 10 сектора 8 расположена в точке O_с, ось ролика 13 - в точке O. В момент, когда торец T_р раската находится на расстоянии m, примерно равном l + l_пк (см. фиг. 10), сектор 8 вводят в контакт с верхней поверхностью раската путем перемещения оси 10 из положения O_с в O'_с. Одновременно от привода поворота 11 сектору 8 придают угловое вращение со скоростью ω_c, равной V_р/R_с. В момент, когда сечение O'_сА сектора 8 расположится вертикально, профилированная поверхность АБ сектора 8 начнет входить в контакт с раскатом. По мере дальнейшего поворота сектора 8 точка А переместится в положение А', точка Б в положение Б', ось O ролика 13 поднимется из положения O в положение O' при неизменном положении оси сектора 8 (в положении O'_с) и переднему участку раската 1 протяженностью l_пк будет придана форма, показанная на фиг. 10, за счет поперечного пластического изгиба сечения с его отклонением вверх на величину h_пк от исходного положения, отмеченного на фиг. 10 пунктиром. В свою очередь указанное исходное положение раскат получает после деформации горизонтальными валками 3 (на фиг. 1, 2 и 6).

Аналогичные операции и в описанной последовательности осуществляют при поперечном пластическом изгибе заднего (по отношению к последующей деформации раската по ширине вертикальными валками) конца раската. Отличие состоит лишь в протяженности этого участка раската l_зк, величине h_зк отклонения торца раската вверх от исходного положения и движении раската и повороте сектора в направлениях, противоположных в сравнении с показанными на фиг. 10.

Описанные приемы поперечного пластического изгиба концевых участков раската в указанной последовательности наиболее предпочтительны при прокатке на полунепрерывных ШПС г.п. (на фиг. 3 и 4), т.к. осуществляются без остановки раската.

Реализация этих же приемов на непрерывном ШПС г.п. (фиг. 5) для поперечного пластического изгиба переднего участка раската требует остановки раската и его реверсивного движения по рольгангу под устройством 7, что реализуемо, но не всегда желательно.

Поэтому для поперечного пластического изгиба переднего участка раската при прокатке на непрерывном ШПС г.п. поступают, например, следующим образом. Сектор 8 приводом поворота 11 предварительно устанавливают так, что луч O_сБ сектора расположен вертикально (совпадает с осью O_сO на фиг. 10). Раскат движется со скоростью V_р в направлении, противоположном отмеченному на фиг. 10. Ролик 13 предварительно поднимают, переводя его центр из положения O в O', сектор 8 предварительно опускают из положения O_с в O'_с (на фиг. 10). В момент входа переднего конца раската в контакт с роликом 13 и сектором 8 осуществляют пластический изгиб торцевой части переднего участка раската и, по мере того, как торец раската изгибается вверх на величину h_пк приводом 11 поворачивают сектор 8 в направлении движения раската с угловой скоростью ω_c, равной V_р/R_с (направление ω_c противоположно показанному на фиг. 10). По мере поворота сектора 8 осуществляют управляемое перемещение ролика 13 вниз, из положения O' в положение O на фиг. 10 при неизменном положении сектора 8 (в положении O'_с).

Реализацией перечисленных приемов с помощью устройства 7 осуществляют поперечный пластический изгиб концевых участков раската 1 на полунепрерывных (фиг. 3 и 4) и непрерывных (фиг. 5) ШПС г.п., придавая раскату 1 перед пластической деформацией вертикальными валками 2 форму, показанную на фиг. 2.

Эффект повышения устойчивости раската при пластической деформации его вертикальными валками усиливают, для чего осуществляют местные поперечные пластические изгибы длиной l_и с шагом t_и на основной длине l_о раската. Необходимость в указанных местных изгибах раската особенно возникает на полунепрерывных ШПС г.п., использующих в технологической линии операцию промежуточной перемотки подката (установку coilbox, в которой в основном осуществляют сматывание и разматывание подката толщиной около 25 мм), а также во всех тех случаях, когда толщина раската в черновых проходах становится малой (на уровне 30...80 мм и ниже) и когда осуществляют пластическую деформацию вертикальными валками в первых чистовых проходах.

Для реализации этого приема используют наличие профилированной поверхности в середине сектора 8 (фиг. 8). При необходимости осуществлять местный поперечный пластический изгиб наиболее тонких раскатов (например, при использовании деформации вертикальными валками в первых чистовых клетях) применяют сектор 8 с профилированной поверхностью в середине, выполненной радиусом R_и, существенно большим R_с (см. фиг. 12). В остальных случаях (т.е. в основном) применяют сектор 8 с профилированной плоской поверхностью в середине, т.е. образованной хордой (фиг. 8 и 11).

Местный поперечный пластический изгиб раската осуществляют следующим образом (фиг. 11 и 12). Перед осуществлением этого изгиба предварительно сектор 8 поворачивают в положение, когда луч сектора O_сБ расположится на линии O_сО (строго говоря, это не обязательно, но желательно для более точного выполнения уже отмеченного условия, что t_и больше K). В этом положении сектор 8 переводят из положения оси в O_с в положение O'_с (см. пунктир на фиг. 11 и 12) и в момент соприкосновения сектора с раскатом включают привод 11 для поворота сектора с угловой скоростью ω_c , равной V_р/R_с. По мере поворота сектора 8 ролик 13 совершает перемещение по вертикали в начале из положения O в O', пока профилированная поверхность не расположится симметрично относительно оси O_сO, затем из положения O' в O, до выхода профилированной поверхности из контакта с раскатом. В конечном результате осуществляют местный поперечный пластический изгиб раската на длине l_и с максимальным отклонением его сечения вверх от исходного положения на заданную величину h_и (см. на фиг. 1, 11 и 12). Тем самым создают условия для реализации существенно больших (в 2...3 раза и более) усилий прокатки в процессе пластической деформации раската вертикальными валками без потери раскатом устойчивости, т.е. создают условия для реализации больших обжатий по ширине раската в сравнении с обжатиями, при которых выполняется известное ограничение ΔB меньше 0,48 H_р.

Таким образом, предложенный способ полосовой горячей прокатки и ширикополосовой стан горячей прокатки для его осуществления позволяют широко использовать повышенные обжатия в процессе пластической деформации относительно тонкого раската вертикальными валками без боязни потери этим раскатом устойчивости. Благодаря этому реализуют повышенные обжатия раската по ширине (редуцирование по ширине) во всей технологической линии ШПС г.п., где установлены клети с вертикальными валками, и особенно в последних черновых проходах. Последнее в целом повышает эффективность редуцирования металла по ширине в процессе широкополосовой горячей прокатки, снижает потери металла с обрезью, создает условия для повышения производительности МНЛЗ за счет уменьшения разнообразия отливаемых слябов по ширине. Для реализации предложенного способа необходимо относительно простое усовершенствование технологической линии широкополосового стана горячей прокатки.

Формула изобретения

1. Способ полосовой горячей прокатки, включающий уменьшение толщины заготовки путем многократной пластической деформации горизонтальными валками и уменьшение ширины раскатов путем многократной пластической деформации вертикальными валками, отличающийся тем, что осуществляют местный поперечный пластический изгиб отдельных участков раската перед деформацией вертикальными валками, при этом сечение раската отклоняют вверх от положения, полученного раскатом после деформации горизонтальными валками.

2. Способ полосовой горячей прокатки по п.1, отличающийся тем, что осуществляют местный поперечный пластический изгиб только концевых участков раската.

3. Широкополосовой стан горячей прокатки, содержащий расположенные в линию по меньшей мере одну прокатную клеть с вертикальными валками и одну прокатную клеть с горизонтальными валками, образующими черновую группу клетей, чистовую группу клетей и моталки, отличающийся тем, что в линии с прокатными клетями установлено устройство для местного поперечного пластического изгиба раската, при этом оно расположено на стороне подачи раската на пластическую деформацию вертикальными валками.

4. Широкополосовой стан горячей прокатки по п.3, отличающийся тем, что устройство для местного поперечного пластического изгиба раската содержит сектор, расположенный над рольгангом стана с возможностью поворота от привода и перемещения по вертикали от гидроцилиндров, и ролик, расположенный оппозитно сектору на уровне рольганга с возможностью свободного вращения и перемещения по вертикали от гидроцилиндров перемещения по вертикали сектора, при этом сектор и ролик соединены с разными подвижными частями гидроцилиндров и сектор содержит профилированные поверхности на концевых частях и в середине, которые плавно сочленяются с цилиндрической поверхностью сектора и расстояние от которых до оси сектора является переменным и меньше радиуса сектора.

5. Широкополосовой стан горячей прокатки по п.4, отличающийся тем, что профилированные поверхности на концевых частях сектора являются цилиндрическими.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12