Рабочий валок листопрокатной клети
Рабочий валок клети прокатного стана предназначен для использования в клетях непрерывных полосовых станов. Задача изобретения - увеличение производительности стана и снижение расхода металла. Валок имеет криволинейный профиль образующей бочки с кольцевыми проточками по длине бочки. В соответствии с изобретением цилиндрическая поверхность проточек имеет профиль, эквидистантный профилю бочки валка. Глубину проточек выполняют не менее 0,25 величины абсолютного обжатия в клети для заданного режима деформации. Поверхность валка выполнена с различной микрогеометрией по длине бочки. Причем высота микронеровностей цилиндрической поверхности проточек составляет 0,1-0,3 величины микронеровностей поверхности бочки валка. Изобретение обеспечивает повышение устойчивости полосы по длине бочки относительно оси прокатки при выпуске концевых участков полос. 2 з.п.ф-лы, 3 ил., 1 табл.
Изобретение относится к прокатному производству, в частности к инструменту непрерывных прокатных станов, преимущественно для холодной прокатки полос, и может быть использован во всех клетях стана кроме чистовой.
Известен рабочий валок листопрокатной клети, концы бочки которого выполнены в виде обратного конуса с целью обеспечения боковой устойчивости проката (а.с. СССР № 398298, М. кл. В 21 В 27/02, 1972).
Известен также валок листопрокатной клети с образующей бочки в виде отдельных участков волнистых кривых, соединенных участками гладкой бочки (а.с. СССР № 293646, М. кл. В 21 В 27/02, 1969).
К недостаткам указанных валков нужно отнести затрудненность их использования на станах холодной прокатки, так как указанный профиль их бочки не обеспечивает получение равнотолщинной по ширине полосы, в особенности при прокатке узких полос, а также снижает устойчивость последних от боковых смещений.
Известен рабочий валок листопрокатной клети с профилем образующей бочки, выполненным с вогнутостью по гиперболическому закону с отношением половины действительной оси гиперболы к величине максимальной вогнутости образующей, равной 0,1-0,3 (а.с. СССР № 1158262, М.кл. В 21 В 27/02, 1983).
Однако возможность его широкого использования ограничена вогнутой профилировкой бочки, так как на клетях непрерывных полосовых станов холодной прокатки используются рабочие валки с исходным выпуклым профилем образующей бочки для компенсации их прогиба. Кроме того, при прокатке заднего конца полосы с большой продольной и поперечной разнотолщинностью подката, с меньшей величиной натяжения и с большой неравномерностью контактных напряжений по длине бочки валка возможность удержания полосы от бокового смещения с известными криволинейными профилями образующей бочки не представляется возможным.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому валку является горизонтальный валок, содержащий бочку с рядом ящичных калибров, в котором с целью повышения устойчивости полосы при прокатке выпуск калибра, обращенного к оси прокатки, выполнен в виде двух сопряженных поверхностей. Этот валок используется дляпрокатки широких полос в черновых клетях станов горячей прокатки 2000.
Недостатком валка является то, что при холодной прокатке величина абсолютного обжатия (Δh) в клетях составит 0,1-0,9 мм, а значит, и глубина затекания металла в калибр будет соизмерима с обжатием в клети. Таким образом при такой небольшой глубине калибра и контакта металла с выпусками такой конфигурации на станах холодной прокатки не обеспечит эффективности от использования валка по обеспечению боковой устойчивости полосы в клети.
Цель изобретения - снижение расхода металла и повышение производительности стана за счет повышения боковой устойчивости полосы в клетях непрерывных полосовых станов.
Поставленная цель достигается тем, что на рабочем валке листопрокатной клети прокатного стана с криволинейным профилем образующей бочки и микрогеометрией поверхности согласно изобретению по длине бочки выполнены кольцевые проточки, цилиндрическая поверхность которых имеет профиль, эквидистантный профилю бочки валка.
В предпочтительном варианте валок выполнен с проточками глубиной не менее 0,25 величины абсолютного обжатия в клети для заданного режима деформации.
Кроме того, высота микронеровностей цилиндрической поверхности проточек выполнена равной 0,1-0,3 высоты микронеровностей поверхности бочки валка.
Устойчивость полосы против смещения вдоль валка обеспечивается тем, что боковые поверхности проточек расположены перпендикулярно боковому течению металла в валках и жестко фиксируют полосу вдоль оси прокатки.
На изменение средних нормальных контактных напряжений по длине бочки валка существенное влияние оказывает коэффициент внешнего трения, который в свою очередь зависит от изменения микронеровностей поверхности бочки валка. Так, по данным А.П.Грудева (Грудев А.П. Внешнее трение при прокатке. М., Металлургия, 1973) при уменьшении высоты шероховатости с Ra≈5,5 мкм до Ra≈1,0 мкм (Ra - параметр шероховатости по ГОСТу 2783-73) коэффициент трения снижается примерно в два раза. Это в свою очередь приводит к уменьшению среднего нормального контактного напряжения (Рср). Таким образом, на распределение Рср по длине бочки валка будет влиять два фактора: неравномерность обжатия полосы за счет глубины кольцевых проточек и неравномерная величина шероховатости проточек и бочки. Сумма этих двух факторов и приводит к появлению дополнительного рельефа на поверхности бочки валков, препятствующего смещению полосы вдоль валка.
В условиях цеха холодной прокатки валки профилируют на фальцешлифовальном станке. Криволинейную профилировку выполняют с помощью специального копира, соединенного с механизмом шлифовального круга. Вначале шлифуют заданный профиль бочки 1 (выпуклый цилиндрический, вогнутый) (фиг.1, 2, 3), а затем выполняют кольцевые проточки 2, углубляя шлифовальный круг на заданную глубину, шлифуя цилиндрическую поверхность проточки по той же форме копира, что и поверхность бочки валка.
После окончания шлифовки поверхность бочки и проточек составляет по Ra=0,8-1,3 мкм. Для получения микрошероховатости на поверхности бочки, равной Ra=5,5-7,0 мкм, валок подвергают дробеструйной обработке. Для этого перед обработкой на поверхность бочки накладывают трафарет с прорезями вдоль бочки с шириной, равной ширине участков с необходимой максимальной высотой микронеровностей. После дробеструйной обработки, поверхности, закрытые трафаретом (проточки), останутся шлифованными с шероховатостью 0,8-1,3 мкм Ra, а на незащищенных участках получают высокую шероховатость в пределах 5,5-7,0 мкм Ra. Если взять предельные величины шероховатостей проточек и бочки валка получим отношение шероховатостей проточек, равного 0,1-0,3 от шероховатости поверхности бочки, обеспечивающую дополнительный эффект устойчивости полосы при прокатке.
Работоспособность валкового комплекта проверена на лабораторном стане с диаметром валков D=120 мм и длиной бочки L=150 мм. Использовали валки с шероховатостью бочки Ra≈5,8 мкм со шлифованной поверхностью проточек (Ra=1,0 мкм) и глубиной δ=0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5 мм. Прокатывали полосы из алюминия толщиной Н=3,5 мм шириной В=80 см и длиной L=400 мм. В качестве смазки применяли эмульсол Т. Неустойчивость полосы создавали перекосом валков в вертикальной плоскости (δh). Полосы прокатывали с обжатием Δh≈1,0 мм. Неустойчивость (К) оценивали по величине смещения кромки при выходе заднего конца полосы относительно переднего ее конца. K=Y/B; где Y - величина смещения задней кромки; В - ширина полосы. В таблице приведены опытные данные при исследовании устойчивости полос.
| Опыт № | Рельеф поверхности | δ, мм | δh, mm | Y, мм | К |
| 1 | Шлифованные с цилиндрическим профилем бочки Raв≈0,8 мкм | - | 0 | 0 | 0 |
| 2 | то же | - | 0,19 | 31 | 0,388 |
| 3 | то же | - | 0,3 | 42 | 0,525 |
| 4 | Насеченные с цилиндрическим профилем бочки Ra≈5,8 мкм | - | 0 | 0 | 0 |
| 5 | то же | - | 0,2 | 24 | 0,3 |
| 6 | то же | - | 0,31 | 35 | 0,437 |
| 7 | Насеченные Ra≈0,8 мкм со шлифованной поверхностью проточек Raп≈0,8 мкм | 0,1 | 0,2 | 7 | 0,088 |
| 8 | 0,3 | 13 | 0,163 | ||
| 9 | то же | 0,2 | 0,21 | 3 | 0,038 |
| 10 | 0,30 | 8 | 0,1 | ||
| 11 | то же | 0,3 | 0,19 | 0 | 0,8 |
| 12 | 0,29 | 2 | 0,025 | ||
| 13 | то же | 0,4 | 0,19 | 0 | 0 |
| 14 | 0,30 | 0 | 0 | ||
| 15 | то же | 0,5 | 0,20 | 0 | 0 |
| 16 | 0,31 | 0 | 0 | ||
| 17 | Шлифованные (Ra≈0,8 мкм) со шлифованной поверхностью проточек (Raп≈0,8 мкм) | 0,1 | 0,19 | 12 | 0,15 |
| 18 | 0,29 | 19 | 0,237 | ||
| 19 | то же | 0,2 | 0,21 | 5 | 0,062 |
| 20 | 0,30 | 11 | 0,137 | ||
| 21 | то же | 0,3 | 0,20 | 2 | 0,025 |
| 22 | 0,31 | 5 | 0,062 | ||
| 23 | то же | 0,4 | 0,2 | 0 | 0 |
| 24 | 0,3 | 0 | 0 | ||
| 25 | то же | 0,5 | 0,21 | 0 | 0 |
| 26 | 0,32 | 0 | 0 |
Как следует из таблицы, при прокатке в шлифованных и насеченных валках с цилиндрическим профилем бочки при перекосе валков на величину δh=0,20 мм (опыт 2, 5) задний конец полосы смещается соответственно на 31 мм (K=0,388) и на 24 мм (К=0,3). При увеличении δh до 0,30 мм (опыт 3, 6) смещение увеличивается как на шлифованных, так и на насеченных валках, что свидетельствует о недостаточной устойчивости полосы. При прокатке в насеченных валках со шлифованными проточками полоса сохраняет свою устойчивость уже при δh=0,20 мм и глубине впадин δ=0,30 мм и более (опыт 11, 12).
При прокатке на таких же валках, но с одинаковой шероховатостью поверхности бочки и кольцевых проточек устойчивость достигается при глубине впадины δ=0,40 мм и более (опыт 23-26).
Таким образом, использование валков с заявленным рельефом поверхности на промышленных станах холодной прокатки стабилизирует процесс и обеспечит выпуск заднего конца полосы без остановки и снижения скорости прокатки, что позволит снизить расход металла на 5-8% и повысить производительность стана на 10-15%.
1. Рабочий валок листопрокатной клети с криволинейной образующей бочки и микрогеометрией поверхности, отличающийся тем, что по длине бочки валка выполнены кольцевые проточки, цилиндрическая поверхность которых имеет профиль, эквидистантный профилю бочки валка.
2. Валок по п.1, отличающийся тем, что проточки выполнены глубиной не менее 0,25 величины абсолютного обжатия в клети для заданного режима деформации.
3. Валок по п.1 или 2, отличающийся тем, что высота микронеровностей цилиндрической поверхности проточек выполнена равной 0,1-0,3 высоты микронеровностей поверхности бочки валка.
