Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛОС С ОДНОСТОРОННИМ ЧЕЧЕВИЧНЫМ РИФЛЕНИЕМ

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при горячей прокатке рифленых полос из углеродистых сталей на непрерывных широкополосных станах.

Известен способ производства рифленых полос, включающий многопроходную прокатку, согласно которому прокатку в последнем проходе ведут в паре рабочих валков, на бочке одного из которых выполнены многозаходные винтовые ручьи левого и правого направлений, образующие ромбические калибры. Ромбические калибры вытянуты вдоль оси валка и образуют в диаметральных плоскостях тупые углы, которые в 2,9-3,0 раза больше углов ромбических калибров по оси валка [1].

Недостатки известного способа состоят в низкой стойкости рабочего валка, бочка которого ослаблена многозаходными винтовыми ручьями. Низкая стойкость рабочего валка является причиной ухудшения качества рифленых полос.

Известен также способ производства полос из углеродистой стали марки Ст3сп с односторонним чечевичным рифлением на непрерывном широкополосном стане, включающий многопроходную горячую прокатку с относительным обжатием полосы в последнем проходе 27% в паре рабочих валков, на бочке одного из которых выполнены чередующиеся ряды лунок, при этом диаметр рабочего валка с лунками превышает диаметр бочки другого рабочего валка в 1,005-1,015 раза [2].

Недостатки известного способа состоят в низких стойкости рабочего валка с чередующимися рядами лунок и качестве полос с односторонним рифлением.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является способ производства полос с односторонним чечевичным рифлением из углеродистой стали марки БСт2сп, включающий нагрев слябов до температуры 1190-1220°С, многопроходную горячую прокатку полос с заключительным проходом при температуре 800-950°С в паре рабочих валков, на поверхности бочки одного из которых выполнены ряды лунок для рифления [3].

Недостатки известного способа состоят в том, что асимметрия условий контактного взаимодействия валков на разных сторонах полосы приводит к увеличению пути скольжения металла по бочке рабочего валка с лунками. Следствием этого является разрушение его поверхности, искажение формы рифов, снижение стойкости валка и качества полосы.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении стойкости валков и качества полос. Для этого в известном способе производства полос с односторонним чечевичным рифлением из углеродистой стали, включающем нагрев слябов, многопроходную горячую прокатку полос с заключительным проходом при температуре полосы 800-950°С в паре рабочих валков, на поверхности бочки одного из которых выполнены ряды лунок, согласно предложению прокатку в заключительном проходе ведут с рассогласованием окружных скоростей рабочих валков и относительным обжатием 9-25% и подачей на полосу в последнем межклетевом промежутке воды с удельным расходом 10-80 м³/м²·ч, при этом окружную скорость рабочего валка с рядами лунок на бочке устанавливают меньше окружной скорости парного с ним рабочего валка на 0,2-1,8%.

Сущность предложенного технического решения состоит в следующем. При деформировании полосы в последнем проходе металл затекает в лунки на бочке рабочего валка, в результате чего вытяжка полосы и скорость ее скольжения относительно этого рабочего валка (опережение) резко снижается. Следствием проявления деформационной асимметрии является увеличение касательных контактных напряжений, действующих на лунки, их ускоренный износ, ухудшение качества полос с односторонним рифлением.

Введение рассогласования скоростей рабочих валков (скоростной асимметрии) путем снижения окружной скорости рабочего валка с рядами лунок на бочке относительно окружной скорости парного с ним рабочего валка с гладкой бочкой на 0,2-1,8% обеспечивает компенсацию негативного влияния деформационной асимметрии, вызванной наличием лунок на его поверхности. Однако, как показали эксперименты, эта компенсация имеет место лишь в прокатке углеродистых сталей с относительным обжатием, ограниченным диапазоном 9-25%, при температуре полосы 800-950°С. Подача воды на полосу в последнем межклетевом промежутке с удельным расходом 10-80 м³/м²·ч обеспечивает подстуживание тонкого поверхностного слоя, компенсацию асимметрии процесса, уменьшение разгара рифленого рабочего валка и улучшение отпечатываемости рифов.

Экспериментально установлено, что снижение окружной скорости рабочего валка с рядами лунок на бочке более 1,8% приводит к «перекомпенсации» - пробуксовкам парного валка с гладкой бочкой, его повышенному износу и снижению качества рифленых полос. Снижение окружной скорости рабочего валка с чередующимися рядами лунок на бочке менее 0,2% вызывает увеличение износа рабочего валка с лунками и ухудшение качества прокатываемых полос.

Увеличение относительного обжатия более 25% приводит к искажению формы рифов на поверхности полосы из углеродистой стали и сокращает срок службы рабочего валка с лунками вследствие увеличения интенсивности продольного течения металла в очаге деформации. Снижение относительного обжатия менее 9% приводит к невыполнению профиля чечевичных рифов.

Если температура полосы из углеродистой стали в последнем проходе будет ниже 800°С, то из-за недостаточных пластических свойств металла не обеспечивается полного заполнения лунок на поверхности бочки рабочего валка, что ведет к невыполнению формы рифов. Увеличение температуры полосы в последнем проходе выше 950°С приводит к росту термических напряжений на поверхности бочки рабочего валка, ослабленной лунками. Это способствует образованию трещин на бочке, снижению стойкости валка и качества полос.

При удельном расходе охлаждающей воды в последнем межклетевом промежутке менее 10 м³/м²·ч снижается стойкость валков и качество полос. Увеличение удельного расхода охлаждающей воды более 80 м³/м²·ч нецелесообразно, так как при этом повышения стойкости валков и качества полос не происходит.

Примеры реализации способа

В последнюю, 7-ю клеть кварто чистовой группы непрерывного широкополосного стана 2000 (НШС 2000) заваливают пару чугунных рабочих валков. На бочке верхнего рабочего валка выполнены ряды лунок с максимальной глубиной h=3,0 мм. Нижний рабочий валок имеет гладкую бочку.

В методическую печь загружают непрерывнолитые слябы толщиной 250 мм из углеродистой стали марки Ст3сп и производят их нагрев до температуры аустенитизации Т_а=1230°С. Очередной нагретый сляб прокатывают в черновой группе клетей НШС 2000 в раскат с промежуточной толщиной 40 мм. Затем раскат задают в непрерывную 7-клетевую чистовую группу клетей кварто с приводными рабочими валками и производят его прокатку до конечной толщины 5,0 мм.

В процессе прокатки полосы в заключительном проходе рабочие валки 7-й клети чистовой группы вращают с помощью электродвигателей главного привода с рассогласованием окружных скоростей, а именно: нижний рабочий валок, имеющий гладкую бочку, вращают с большей окружной скоростью V₁=8,00 м/с, тогда как верхний рабочий валок, на бочке которого выполнены ряды лунок, вращают с меньшей окружной скоростью V₂=8,08 м/с. Таким образом, окружная скорость нижнего рабочего валка V₁ превышает окружную скорость верхнего рабочего валка V₂ на величину А, равную:

Относительное обжатие полосы при ее рифлении в заключительном проходе в 7-й клети устанавливают равным ε_р=17%, а температуру полосы в этом проходе поддерживают равной Т_р=870°С. В последнем межклетевом промежутке на полосу подают охлаждающую воду с удельным расходом Q=45 м³/м²·ч.

В заключительном проходе верхний рабочий валок формирует на верхней стороне полосы чечевичное рифление. Благодаря рассогласованию окружных скоростей валков и охлаждению поверхностного слоя полосы водой в межклетевом промежутке в этом проходе достигается выравнивание вытяжек по сторонам полосы, снижаются контактные касательные напряжения на рабочем валке с лунками на бочке. В результате достигается повышение стойкости рабочих валков и качества полос с односторонним чечевичным рифлением.

Прокатанную полосу с односторонним чечевичным рифлением охлаждают водой и сматывают в рулон.

Варианты реализации способа производства полос с односторонним чечевичным рифлением и показатели их эффективности приведены в таблице.

Из данных, представленных в таблице, следует, что при реализации предложенного способа (варианты №2-4) достигается повышение стойкости валков и качества полос. При запредельных значениях заявленных параметров (варианты №1 и №5), а также в случае реализации способа-прототипа (вариант №6) имеет место снижение стойкости валков и ухудшение качества полос из углеродистой стали с односторонним чечевичным рифлением.

Технико-экономические преимущества предложенного способа производства полос из углеродистой стали с односторонним чечевичным рифлением состоят в том, что введение рассогласования окружных скоростей рабочих валков с превышением скорости рабочего валка без лунок на 0,2-1,8% относительно парного валка с лунками на бочке и подачей на полосу в последнем межклетевом промежутке воды с удельным расходом 10-80 м³/м²·ч при одновременном выполнении температурного и деформационного режимов рифления обеспечивает выравнивание кинематических и силовых условий взаимодействия обоих рабочих валков с прокатываемой полосой, наиболее полный перенос рифления на полосу, исключение переполнения и незаполнения лунок, снижение контактных нагрузок на лунки и исключение преждевременного разрушения бочки валка. В результате достигается повышение стойкости валков и качества полос с односторонним чечевичным рифлением.

В качестве базового объекта принят известный способ [3]. Использование предложенного способа обеспечит повышение рентабельности производства горячекатаных полос с односторонним чечевичным рифлением на 17-22%.

Литературные источники

1. Авт. свид. СССР №706145, В21В 27/02, 1979.

2. RU 2121402 C1, B21B 27/02, 10.11.1998.

3. А.М.Мелешко и др. Производство листа с рифленой поверхностью. М.: Металлургия, 1985, с.49, 70-71.