Способ листовой прокатки и устройство для его реализации

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к технологии листовой прокатки на широкополосовом стане. Задача, решаемая изобретением, - повышение качества готовой полосы. В способе листовой прокатки, включающем нагрев заготовки в методической печи, при котором ось заготовки поперечно ориентирована относительно направления ее движения в рабочем пространстве печи и параллельна оси рольганга стана, выдачу ее на рольганг стана, одно или несколько последовательных черновых обжатий нагретой заготовки по боковым граням в окалиноломателе и клетях черновой группы, а также по верхней и нижней лицевым граням в клетях черновой группы стана и транспортировку заготовки на участок чистовой группы стана для последующей прокатки, согласно предложению одно или несколько начальных черновых обжатий заготовки по боковым граням в окалиноломателе и вертикальных клетях черновой группы осуществляют в режиме, обеспечивающем скорость перемещения в продольном направлении боковой грани заготовки, обращенной в сторону печей, составляющую 0,985-0,995 от скорости перемещения в продольном направлении противоположной грани. В устройстве, содержащем окалиноломатель с вертикальными валками и несколько универсальных черновых клетей с установленными попарно горизонтальными и вертикальными валками, а также чистовые клети и группу моталок, согласно предложению в одной или нескольких первых вертикальных клетях черновой группы, включая окалиноломатель с вертикальными валками, диаметр валка, расположенного со стороны печи, выполнен меньше диаметра другого, парного ему валка этой клети или окалиноломателя, причем соотношение диаметров указанных валков составляет 0,985-0,995. Изобретение обеспечивает компенсирование изгиба заготовки, обусловленного неравномерностью нагрева, устранение ее поперечной разнотолщинности. 2 н.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к технологии листовой прокатки на широкополосовом стане.

Известен способ листовой прокатки на широкополосовом стане, включающий нагрев заготовки в методической печи, при котором ось заготовки поперечно ориентирована относительно направления ее движения в рабочем пространстве печи и параллельна оси рольганга стана, выдачу ее на рольганг стана, одно или несколько последовательных черновых обжатий нагретой заготовки по боковым граням в окалиноломателе и клетях черновой группы, а также по верхней и нижней лицевым граням в клетях черновой группы стана, последующую транспортировку заготовки на участок чистовой группы стана, несколько последовательных чистовых обжатий на этом участке по лицевым граням до получения полосы (штрипса), транспортировку полученной полосы на участок смотки и сматывание ее в рулон [1].

Для реализации указанного способа используют устройство (широкополосовой прокатный стан), содержащее окалиноломатель с вертикальными валками и несколько универсальных черновых клетей с установленными попарно горизонтальными и вертикальными валками на участке черновой группы, промежуточный рольганг, несколько чистовых клетей с установленными попарно горизонтальными валками на участке чистовой группы, отводящий рольганг и группу моталок, причем каждая пара прокатных валков имеет одинаковый диаметр [2].

Полосы, полученные при прокатке на широкополосовом стане в соответствии с данным способом, характеризуются наличием поперечной разнотолщинности, которая негативно сказывается на качестве продукции. Ее появление связано с неодинаковыми условиями обжатия боковых граней заготовки в клетях черновой группы в результате наличия продольной кривизны в горизонтальной плоскости. В процессе нагрева перед прокаткой заготовки (слябы) постепенно перемещают через методическую нагревательную печь, прижатые друг к другу боковыми гранями, в направлении, перпендикулярном к линии широкополосового стана. При этом движение заготовок осуществляют в поперечном направлении относительно их оси. Процесс выдачи заготовок из печи на рольганг стана является периодическим и пауза между последовательной выдачей заготовок из одной печи может достигать нескольких минут (в зависимости от темпа прокатки). В результате каждая заготовка перед выдачей на рольганг некоторое время лежит в печи, обращенная одной боковой гранью к ее выходному окну, а противоположной боковой гранью, прижатая к другой нагретой заготовке. Несмотря на наличие заслонки на выходном окне печи, поверхность обращенной к окну боковой грани за эти несколько минут захолаживается (остывает). Иначе говоря, после выхода из методической печи на рольганг боковая грань заготовки, обращенная к печи, имеет температуру на 20...30°С выше, чем противоположная боковая грань. Наличие градиента температуры по поперечному сечению заготовки приводит к определенному искривлению ее конфигурации в горизонтальной плоскости в продольном направлении за счет неравномерного температурного расширения боковых граней. Это приводит к нарушению симметричности процесса при последующей прокатке, обусловленной продольной кривизной заготовки, а неравномерность обжатия обуславливает появление разнотолщинности на готовой полосе. Для устранения этой разнотолщинности необходимо обеспечить прямолинейность заготовки перед обжатием в черновой группе стана.

Техническая задача, решаемая изобретением, - повышение качества готовой полосы за счет устранения поперечной разнотолщинности, связанной с неравномерным нагревом заготовки в печи.

Техническая задача решается тем, что в известном способе листовой прокатки на широкополосовом стане, включающем нагрев заготовки в методической печи, при котором ось заготовки поперечно ориентирована относительно направления ее движения в рабочем пространстве печи и параллельна оси рольганга стана, выдачу ее на рольганг стана, одно или несколько последовательных черновых обжатий нагретой заготовки по боковым граням в окалиноломателе и клетях черновой группы, а также по верхней и нижней лицевым граням в клетях черновой группы стана, последующую транспортировку заготовки на участок чистовой группы стана, несколько последовательных чистовых обжатий на этом участке по лицевым граням до получения полосы (штрипса), транспортировку полученной полосы на участок смотки и сматывание ее в рулон, согласно изобретению одно или несколько начальных черновых обжатий заготовки по боковым граням в окалиноломателе и вертикальных клетях черновой группы осуществляют в режиме, обеспечивающем меньшую скорость перемещения в продольном направлении боковой грани заготовки, обращенной в сторону печей и составляющую 0,985-995 скорости перемещения в продольном направлении противоположной грани, причем последующее обжатие лицевых граней заготовки осуществляют в обычном режиме.

Для реализации предложенного способа листовой прокатки в известном устройстве для листовой прокатки на широкополосовом прокатном стане, содержащем окалиноломатель с вертикальными валками и несколько универсальных черновых клетей с установленными попарно горизонтальными и вертикальными валками на участке черновой группы, промежуточный рольганг, несколько чистовых клетей с установленными попарно горизонтальными валками на участке чистовой группы, отводящий рольганг и группу моталок, согласно изобретению в одной или нескольких первых вертикальных клетях черновой группы, включая окалиноломатель с вертикальными валками, диаметр валка, расположенного со стороны печи, выполнен меньше диаметра другого, парного ему валка этой клети или окалиноломателя, причем соотношение диаметров указанных валков составляет 0,985-995.

На фиг.1 представлен процесс нагрева заготовки и ее перемещения в рабочем пространстве печи с подачей на рольганг стана; на фиг.2 - процесс обжатия заготовки в вертикальных валках окалиноломателя, в соответствии с предложенным способом и устройством для его реализации.

Способ листовой прокатки реализуют следующим образом. Нагретые заготовки 1а, 1б, 1в, 1г, 1д поступательно перемещают в рабочем пространстве 2 печи 3 в направлении V, перпендикулярном оси 4 рольганга 5 широкополосового стана (фиг.1). Ось каждой заготовки поперечно ориентирована относительно направления ее движения V и параллельна оси 4 рольганга 5 стана. Процесс прокатки - периодический, поэтому перед выдачей заготовка 1а несколько минут лежит около выходного окна печи 5. За это время поверхность ее боковой грани 1а/2, обращенная к окну, захолаживается (остывает). При этом противоположная боковая грань 1a/1 прижата к другой заготовке 16 и сохраняет высокую температуру. Поэтому после выдачи заготовки 1а на рольганг 4 температура поверхности ее боковой грани 1а/2 на 20...30°С ниже, чем температура поверхности боковой грани 1a/1, обращенной к печи 3. Наличие такого градиента температур поверхности приводит к несколько большему температурному расширению боковой грани, обращенной к печи, по сравнению с противоположной гранью, и, соответственно, к появлению продольной кривизны заготовки в горизонтальной плоскости, с выпуклостью, обращенной в сторону печи (со стороны 1a/1).

Затем (фиг.2) заготовку 1а перемещают в направлении W по рольгангу 5 к вертикальным валкам 6/1 и 6/2 окалиноломателя и обжимают в горизонтальной плоскости. При этом обеспечивают такой режим деформации, при котором w₁ - скорость перемещения в продольном направлении боковой грани заготовки 1a/1, обращенной в сторону печей, меньше, чем w₂ - скорость перемещения в продольном направлении противоположной грани 1а/2. Такое рассогласование скоростей w₁ и w₂ приводит к изгибу заготовки 1а в горизонтальной плоскости с выпуклостью со стороны 1а/2, противоположной печи. Таким образом, при обжатии в окалиноломателе рассматриваемая заготовка 1а приобретает кривизну в горизонтальной плоскости, противоположную по знаку кривизне, обусловленной неравномерностью нагрева в печи и равную ей. Происходит их взаимная компенсация и заготовка 1а становится прямолинейной в плане, что обеспечивает одинаковые условия обжатия в последующих клетях черновой группы и, соответственно, отсутствие разнотолщинности.

Устройство для реализации рассмотренного способа прокатки содержит установленный перед черновой группой окалиноломатель с вертикальными валками 6/1 и 6/2 и несколько универсальных черновых клетей с установленными попарно горизонтальными и вертикальными валками на участке черновой группы, промежуточный рольганг, несколько чистовых клетей с установленными попарно горизонтальными валками на участке чистовой группы, отводящий рольганг и группу моталок. Для обеспечения требуемого соотношения скоростей перемещения в продольном направлении противоположных боковых граней 1a/1 и 1а/2 заготовки 1а при ее обжатии в вертикальных валках 6/1 и 6/2 окалиноломателя и, возможно, в вертикальных валках последующих универсальных клетей черновой группы, валок 6/1, размещенный со стороны печи, выполняют меньшим диаметром D₁, а валок 6/2, размещенный с противоположной стороны, выполняют большим диаметром D₂. Соблюдают следующее соотношение между диаметрами валков: D₁=(0,985-0,995)D₂. При вращении обоих валков с одинаковой угловой скоростью (условие, заложенное в конструкцию типовой клети) такое соотношение диаметров позволяет получить окружную скорость валка 6/1 (соответствующую скорости перемещения в продольном направлении боковой грани 1a/1 при обжатии заготовки), составляющую 0,985-0,995 окружной скорости валка 6/2 (соответствующей скорости перемещения в продольном направлении боковой грани 1а/2 при обжатии заготовки). Указанное рассогласование окружных скоростей валков 6/1 и 6/2 приводит к изгибу заготовки 1а в горизонтальной плоскости, компенсирующему изгиб заготовки, обусловленный неравномерностью нагрева. Это позволяет стабилизировать процесс прокатки и обеспечить повышение качества готового проката.

Применение способа поясняется примером его реализации.

При производстве штрипса 12×1250 мм из стали 09Г2С использовали заготовку с размерами: длина 3000 мм, высота 250 мм, ширина 1500 мм. После нагрева до среднемассовой температуры 1250°С заготовку подвергали обжатию величиной 60 мм в вертикальных валках окалиноломателя. Затем осуществляли прокатку в черновой и чистовой группах стана до получения заданного размера готового штрипса. После проведения опытов по варьированию соотношения диаметров вертикальных валков окалиноломателя установлена правильность рекомендаций по выбору величины конструктивных и технологических параметров. Результаты опытов приведены в таблице.

Использование предлагаемого способа листовой прокатки и устройства для его реализации позволяет повысить качество проката за счет снижения брака по геометрии по сравнению с существующим способом и устройством.

Опыт	Диаметр вертикальных валков окалиноломателя	Соотношение диаметров валков окалиноломателя и скоростей перемещения в продольном направлении боковых граней заготовки	Результаты опыта
1	D1=970 мм D2=1000 мм	D1/D2=0,970 w1/w2=0,970	Слишком велика разница между диаметрами валков и, соответственно, величина рассогласования их окружных скоростей (скоростей перемещения в продольном направлении боковых граней заготовки). Это приводит к появлению на заготовке продольной кривизны противоположного знака, по сравнению с кривизной после неравномерного нагрева. Брак по продольной кривизне составляет 2.5%.
2	D1=980 мм D2=1000 мм	D1/D2=0,985 w1/w2=0,985	Соотношение диаметров валков и их окружных скоростей (скоростей перемещения в продольном направлении боковых граней заготовки) достаточно, чтобы компенсировать искривление заготовки, вызванной градиентом температуры ее боковых граней после неравномерного нагрева, не приводя к появлению продольной кривизны противоположного знака. Брак по разнотолщинности составляет 0,9%
3	D1=990 мм D2=1000 мм	D1/D2=0,990 w1/w2=0,990	Соотношение диаметров валков и их окружных скоростей (скоростей перемещения в продольном направлении боковых граней заготовки) обеспечивает полную компенсацию искривления заготовки, вызванной разницей температур ее боковых граней после неравномерного нагрева. Брак по разнотолщинности составляет 0,6%
4	D1=995 мм D2=1000 мм	D1/D2=0,995 w1/w2=0,995	Соотношение диаметров валков и их окружных скоростей (скоростей перемещения в продольном направлении боковых граней заготовки) позволяет компенсировать искривление заготовки, вызванное градиентом температуры ее боковых граней после неравномерного нагрева. Брак по разнотолщинности составляет 0,9%
5	D1=998 мм D2=1000 мм	D1/D2=0,998 w1/w2=0,998	Диаметры валков отличаются слишком незначительно. Это не позволяет полностью компенсировать кривизну заготовки, обусловленную градиентом температуры боковых граней после неравномерного нагрева, рассогласованием скоростей перемещения в продольном направлении ее боковых граней. Брак по разнотолщинности составляет 2,0%

Литература

1. Мастеров В.А., Берковский B.C. "Теория пластической деформации и обработка металлов давлением". - М.: Металлургия, 1979, с.192-193.

2. Коновалов Ю.В., Налча Г.И., К.Н.Саворанский. "Справочник прокатчика". - М.: Металлургия, 1977, с.32, рис.11, 12.

1. Способ листовой прокатки на широкополосовом стане, включающий нагрев заготовки в методической печи, при котором ось заготовки поперечно ориентирована относительно направления ее движения в рабочем пространстве печи и параллельна оси рольганга стана, выдачу ее на рольганг стана, одно или несколько последовательных черновых обжатий нагретой заготовки по боковым граням в окалиноломателе и клетях черновой группы, а также по верхней и нижней лицевым граням в клетях черновой группы стана, последующую транспортировку заготовки на участок чистовой группы стана, несколько последовательных чистовых обжатий на этом участке по лицевым граням до получения полосы/штрипса, транспортировку полученной полосы на участок смотки и сматывание ее в рулон, отличающийся тем, что одно или несколько начальных черновых обжатий заготовки по боковым граням в окалиноломателе и вертикальных клетях черновой группы осуществляют в режиме, обеспечивающем меньшую скорость перемещения в продольном направлении боковой грани заготовки, обращенной в сторону печей, и составляющую 0,985-0,995 скорости перемещения в продольном направлении противоположной грани, причем последующее обжатие лицевых граней заготовки осуществляют в обычном режиме.

2. Устройство для листовой прокатки на широкополосовом прокатном стане, содержащее установленный перед черновой группой окалиноломатель с вертикальными валками и несколько универсальных черновых клетей с установленными попарно горизонтальными и вертикальными валками на участке черновой группы, промежуточный рольганг, несколько чистовых клетей с установленными попарно горизонтальными валками на участке чистовой группы, отводящий рольганг и группу моталок, отличающееся тем, что в одной или нескольких первых вертикальных клетях черновой группы, включая окалиноломатель с вертикальными валками, диаметр валка, расположенного со стороны печи, выполнен меньше диаметра другого, парного ему валка этой клети или окалиноломателя, причем отношение диаметров указанных валков составляет 0,985-0,995.