Устройство для правки широких горячекатаных полос и способ их правки

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к устройствам и технологии правки тонких широких горячекатаных полос. Устройство для правки содержит натяжные станции и пары правильных роликов заданных размеров, установленных между станциями. Причем натяжная станция перед роликами содержит два валка, а после роликов - четыре валка, предназначенных для S-образного огибания их движущейся полосой. Ролики первой и второй пар и верхний ролик третьей пары выполнены с одинаковыми диаметрами. При этом нижние ролики первой и второй пар смещены относительно верхних в направлении движения полосы, расстояние между верхними роликами всех пар одинаковы. Способ правки полос перед травлением включает знакопеременный продольный изгиб и растяжение металла. При этом при правке полос одинаковой ширины и различной толщины ролики в каждой паре устанавливают с разными перекрытиями по вертикали. Повышается качество травления горячекатаной полосовой стали и производительность непрерывных травильных линий. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением (растяжением) и может быть использовано для правки широких горячекатаных полос перед их травлением.

Цель травления металла - удаление с его поверхности окалины, возникающей после горячей прокатки. В современных агрегатах непрерывного травления полосовой стали, как правило, имеются устройства для правки полос изгибом и растяжением, с помощью которых значительно ускоряется удаление окалины, разрушаемой при такой правке. Существующие устройства (машины) для правки листов и технология правки достаточно подробно описаны, например, в книге А.И.Целикова и др. Машины и агрегаты металлургических заводов, т.3, 1988, с.452-470.

Известна машина для правки полосового проката, содержащая установленные в шахматном порядке два ряда рабочих роликов, бочка каждого из которых выполнена с переменным по ее длине диаметром, а на торце ролика со стороны наименьшего его диаметра выполнена реборда (см. а.с. СССР №1529545, кл. B21D 1/02, опубл. 15.08.89). Однако эта машина малопригодна для правки горячекатаных полос.

Наиболее близким аналогом к заявляемому устройству является линия правки полос, описанная в книге В.Ф.Зотова и В.И.Елина. Холодная прокатка металла, М., Металлургия, 1988, с.124-125, рис.54а.

Это устройство содержит натяжные станции и пары правильных роликов, установленных между станциями, и характеризуется тем, что оно дополнительно содержит дрессировочную клеть. Недостатком устройства является возможность затруднения удаления окалины с поверхности горячекатаной полосы из-за ее вдавливания в полосу валками дрессировочной клети, что также ускоряет износ валков, приводя к снижению производительности из-за простоев агрегата.

Известен способ правки полосового металла, включающий однократное огибание полосой по винтовой линии цилиндрического барабана, образующая которого расположена под углом менее 90° к направлению перемещения полосы, а барабан выполнен с возможностью его поворота с изменением указанного угла (см. а.с. СССР; 1611495, кл. B21D 3/12, опубл. в БИ 45, 1990 г.). Такой способ непригоден для правки горячекатаных полос из-за ускоренного износа (истирания) поверхности барабана окалиной.

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является правка полосового металла на правильно-растяжных машинах, описанная в упомянутой книге В.Ф.Зотова и В.И.Елина, с.196-197.

Этот способ включает знакопеременный продольный изгиб полосы роликами и ее растяжение и характеризуется тем, что при этом создают натяжение, равное σ_т (пределу текучести) металла, причем чем выше значение σ_т, тем больше выдержка под натяжением. Такая технология практически непригодна для правки с растяжением горячекатаных полос ввиду неопределенности технологических параметров.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение качества травления горячекатаной полосовой стали и производительности непрерывных травильных линий (агрегатов - НТА), а также продление рабочей кампании правильных роликов устройств для правки.

Для решения этой задачи в способе правки перед травлением горячекатаных полос шириной В=1,03…1,83 м и толщиной 1,5…4,0 мм, включающем знакопеременный продольный изгиб и растяжение металла парами правильных роликов, при толщине полосы h=1,5…2,99 мм ролики первой пары которых устанавливают с перекрытием по вертикали δ₁=(0,25…0,26)d₀, ролики второй пары - с δ₂=(0,29…0,30)d₀ и ролики третьей пары - с δ₃=(0,20…0,21)d₀, или при толщине полосы h'=3,0…4,0 мм ролики первой пары устанавливают с перекрытием по вертикали δ'₁=(0,24…0,25)d₀, ролики второй пары - с δ'₂=(0,28…0,29)d₀ и ролики третьей пары - с δ'₃=(0,185…0,20)d₀, при этом для полос наибольшего поперечного сечения, равного 4×1830 мм², максимальную величину натяжения устанавливают в пределах 900…950 кН, где d₀ - диаметр роликов первой и второй пар и верхнего ролика третьей пары, равный 18,8…19,2 максимальной толщины выпрямляемой полосы; устройство для правки перед травлением горячекатаных полос шириной В=1,03…1,83 м и толщиной 1,5…4,0 мм содержит натяжные станции и пары правильных роликов заданных размеров, установленные между станциями, причем натяжная станция, установленная перед роликами, содержит два валка, а после роликов - четыре валка для S-образного огибания их движущейся полосой, ролики первой и второй пар и верхний ролик третьей пары выполнены с одинаковыми диаметрами d₀, а нижний ролик третьей пары выполнен с диаметром D=(3,25…3,33)d₀, при этом нижние ролики первой и второй пар смещены относительно верхних в направлении движения полосы на расстояние, равное (1,30…1,35)d₀, а ролики третьей пары - на (3,27…3,29)d₀, при этом расстояние между верхними роликами всех пар одинаковы и равны (4,5…4,7)d₀, а также правильные ролики, кроме нижнего ролика третьей пары, выполнены с опорными роликами.

Приведенные параметры способа и устройства получены опытным путем и являются эмпирическими.

Сущность заявляемого технического решения заключается в создании конструкции правильно-растяжного устройства, обеспечивающего максимально возможное разрушение окалины на поверхности горячекатаных полос, что ускоряет процесс их травления, а разработанная технология правки позволяет улучшить качество поверхности полос после травления с одновременным снижением износа правильных роликов. В результате этого снижаются простои устройства и повышается производительность НТА.

Заявляемое устройство схематично показано на чертеже (стрелки - направление движения полосы).

Устройство содержит двухвалковую натяжную станцию 1 и четырехвалковую 2, между которыми установлены три пары правильных роликов 3 (пары обозначены римскими цифрами) с диаметрами d₀=(18,8…19,2) h_max, причем нижний ролик 4 в III паре выполнен с диаметром D=(3,25…3,33)d₀. Все ролики I и II пар, а также верхний ролик III пары опираются каждый на два опорных ролика 5. Нижние ролики I и II смещены относительно верхних правильных роликов в направлении движения полосы на Δl₁=(1,30…1,35)d₀, a нижний ролик 4 III пары - на Δl₂=(3,27…3,29)d₀. Расстояние между верхними роликами всех пар одинаковы: l=(4,5…4,7)d₀.

При работе устройства полоса проходит между валками тянущей станции 1, между тремя парами правильных роликов 3 и 4 и S-образно огибает валки тянущей станции 2.

Если правится полоса шириной В=1,03…1,83 м с толщиной h=1,5…2,99 мм, то ролики I пары устанавливают с перекрытием их по вертикали δ₁=(0,25…0,26)d₀, ролики II пары с δ₂=(0,29…0,30)d₀ и III - с δ₃=(0,20…0,21)d₀. При правке полос той же В, но с h'=3,0…4,0 мм ролики первой пары устанавливают с δ'₁=(0,24…0,25)d₀, второй пары - с δ'₂=(0,28…0,29)×d₀ и III пары - с δ'₃=(0,185…0,20)d₀.

С помощью привода натяжных станций создается натяжение полосы, обеспечивающее ее удлинение на 1,1…1,2% (для сечения 4×1830 мм² величина натяжения - 900…950 кН), что гарантирует полное удаление окалины при последующем травлении полосы в НТА.

Опытную проверку заявляемого технического решения осуществляли на НТА НШПС 2500 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». С этой целью испытывались различные варианты исполнения устройства и технологии правки с растяжением горячекатаных полос из сталей с σ_т=300…325 МПа толщиной 1,5…4,0 мм и шириной 1030…1830 мм. Результаты опытов оценивали по качеству травления (в частности - по выходу «недотрава»), длительности рабочей кампании правильных машин и производительности НТА этого стана.

Наилучшие результаты (минимальный выход «недотрава» при максимальной длительности рабочей кампании правильных роликов устройства и наибольшей производительности НТА) получены с использованием заявляемого объекта. Отклонения от рекомендуемых его параметров ухудшали достигнутые показатели.

Так, например, при тянущей станции за парами роликов, состоящей из двух валков, не удалось получить необходимого растяжения полос, что ухудшало их травление и качество. Уменьшение диаметров d₀ правильных роликов менее 18,8 h_max в некоторых случаях вызывало травмирование поверхности полос из-за малой площади контакта роликов с металлом. При d₀>19,2 h_max в ряде случаев ухудшалось разрушение окалины, что замедляло процесс травления. К такому же результату приводило и уменьшение смещений роликов Δl, а при Δl больше рекомендуемых величин на кромках полос появлялась волнистость вследствие их чрезмерного перегиба.

При неодинаковых величинах do роликов, а также при неравных расстояниях между верхними роликами I…III пар затруднялась настройка устройства с увеличением его простоев.

Уменьшение величин перекрытий роликов (δ₁…δ₃ и δ'₁…δ'₃) ухудшало разрушение окалины и замедляло процесс травления, а увеличение δ₁…δ₃ и δ'₁…δ'₃ ускоряло износ правильных роликов. Снижение величины максимального натяжения полос (Т<900 кН) не давало требуемого растяжения металла и разрушения окалины, а при Т>950 кН наблюдалось появление поперечных трещин на полосах с сечением 4×1830 мм².

Признано целесообразным оснащение устройства опорными роликами: (два на каждый правильный ролик, кроме нижнего III пары).

Опытная проверка устройства для правки с наличием дрессировочной клети (т.е. объекта, выбранного в качестве ближайшего аналога) показала, что производительность НТА снизилась на 15…18% по сравнению с максимально достигнутой по причинам, изложенным выше. Технология же правки, взятая в качестве ближайшего аналога, в опытах не использовалась из-за неопределенности ее параметров.

Таким образом, опыты подтвердили приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущества перед известными объектами.

Технико-экономические исследования, основанные на результатах опытов, показали, что использование настоящего изобретения повышает длительность рабочей кампании роликов на 10…30%, уменьшает выход «недотрава» почти на 10% и увеличивает производительность не менее чем на 5%.

Пример конкретного выполнения

Устройство для правки горячекатаных полос имеет вид, показанный на чертеже, и предназначено для правки полос с h_max=4 мм и В=1,03…1,83 м.

Параметры устройства: d₀=19·h_max=19·4=76 мм; D=3,29·d₀=3,29·76=250 мм; l=4,6·d₀=4,6·76=350 мм; Δl₁=1,32·d₀=1,32·76=100 мм; Δl₂=3,28·d₀=3,28·76≅250 мм.

Перекрытия роликов при правке полос с h=1,5…2,99 мм: δ₁=0,255·d₀=0,255·76=19,4 мм; δ₂=0,295·76=22,4 мм; δ₃=0,205·d₀=0,205×76=15,6 мм.

Перекрытия роликов при правке полос с h=3…4 мм; δ'₁=0,245·d₀=0,245·76=18,6 мм; δ'₂=0,285×d₀=0,285·76=21,7 мм; δ'₃=0,188·d₀=0,188·76=14,3 мм.

Величина натяжения Т полосы сечением 4.1830 мм² - 930 кН; получаемое удлинение полосы - в пределах 1,1…1,2%. Величина Т может уменьшаться до нуля.

1. Способ правки перед травлением широких горячекатаных полос шириной В=1,03…1,83 м и толщиной 1,5…4,0 мм, включающий знакопеременный продольный изгиб и растяжение металла парами правильных роликов, причем при толщине полосы h=1,5…4,0 мм ролики первой пары устанавливают с перекрытием по вертикали δ₁=(0,25…0,26)d₀, ролики второй пары - с δ₂=(0,29…0,30)d₀ и ролики третьей пары - с δ₃=(0,20…0,21)d₀, или при толщине полосы h'=3,0…4,0 мм ролики первой пары устанавливают с перекрытием по вертикали с δ'₁=(0,24…0,25)d₀, ролики второй пары - с δ'₂=(0,28…0,29)d₀ и ролики третьей пары - с δ'₃=(0,185…0,20)d₀, при этом для полос наибольшего поперечного сечения, равного 4×1830 мм², максимальную величину натяжения устанавливают в пределах 900…950 кН, где d₀ - диаметр роликов первой и второй пар, и верхнего ролика третьей пары, равный 18,8…19,2 максимальной толщины выправляемой полосы.

2. Устройство для правки перед травлением широких горячекатаных полос шириной В=1,03…1,83 м и толщиной 1,5…4,0 мм, содержащее натяжные станции и пары правильных роликов заданных размеров, установленных между станциями, причем натяжная станция, установленная перед роликами, содержит два валка, а после роликов - четыре валка для S-образного огибания их движущейся полосой, ролики первой и второй пар, и верхний ролик третьей пары выполнены с одинаковыми диаметрами d₀, а нижний ролик третьей пары выполнен с диаметром D=(3,25…3,33)d₀, при этом нижние ролики первой и второй пар смещены относительно верхних в направлении движения полосы на расстояние, равное (1,30…1,35)d₀, а ролики третьей пары - на (3,27…3,29)d₀, при этом расстояние между верхними роликами всех пар одинаковы и равны (4,5…4,7)d₀.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что правильные ролики, кроме нижнего ролика третьей пары, выполнены с опорными роликами.