Результат интеллектуальной деятельности: ИНСТРУМЕНТ НЕПРЕРЫВНОГО ШИРОКОПОЛОСНОГО СТАНА ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ

Изобретение относится к инструменту для обработки металлов давлением и может быть использовано при горячей прокатке тонколистовой стали на непрерывных широкополосных станах (НШПС).

Основной инструмент таких станов - рабочие валки, устанавливаемые в клетях кварто (т.е. четырехвалковых, с двумя опорными и двумя рабочими валками). Обычно НШПС содержат две группы клетей: черновую и чистовую. Бочки рабочих валков НШПС выполняются с соответствующей профилировкой, зависящей от конкретного сортамента прокатываемых полос. Особенности валков листовых станов горячей прокатки описаны, например, в книге А.И.Целикова и др. «Машины и агрегаты металлургических заводов». М.: «Металлургия», 1988, с.196-198.

Известен прокатный валок клети широкополосного стана, образующая бочки которого включает рабочий участок с параболической поверхностью и примыкающие к ней с обеих сторон конические поверхности, причем переход параболической поверхности в коническую выполнен на заданном расстоянии от краев бочки валка (см. а.с. СССР №1014604, кл. В21В 27/02, опубл. в БИ №16, 1983 г.). Однако такой валок не пригоден для горячей прокатки полос двойной ширины, распускаемых при последующей продольной резке на две полосы одинарной ширины.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является инструмент (рабочие валки) чистовой группы стана 1700 горячей прокатки, приведенный в книге С.П.Ефименко и В.П.Следнева «Вальцовщик листопрокатных станов». М.: «Металлургия», 1980, с.124-125 и таблица.

Этот инструмент содержит рабочие валки с бочками, устанавливаемые в определенной клети стана, и каждая бочка выполнена с криволинейной образующей ее поверхности, имеющей минимальный или максимальный диаметр на середине своей длины (т.е. поверхность бочки либо вогнутая, либо выпуклая), величина которого зависит от профиля прокатываемой полосы и характеризуется тем, что в первых двух клетях чистовой группы бочки обоих валков - вогнутые (см. новый способ профилировки в таблице), а в двух последних клетях - бочки верхних валков выпуклые, а нижних - цилиндрические. Такие валки также не пригодны для прокатки полос двойной ширины.

Профилировки рабочих валков № клети 7 8 9 10 11 12 13 Н, мм 30,0 18,05 10,90 6,10 4,35 3,40 2,65 hi, мм 18,05 10,90 6,10 4,35 3,40 2,65 2,30 δ (верх/низ), мм Δ (мм на пару) +0,40 +0,35 +0,30 +0,25 +0.25 +0,20 +0,15

Технической задачей настоящего изобретения является получение требуемой геометрии поперечного сечения горячекатаных полос двойной ширины, предназначенных для последующего продольного роспуска, за счет соответствующей профилировки рабочих валков клетей чистовой группы НШПС.

Для решения этой задачи инструмент НШПС содержит рабочие валки с бочками, устанавливаемые в определенной клети стана, при этом каждая бочка выполнена с криволинейной образующей ее поверхности и имеет минимальный диаметр на середине своей длины, величина которого зависит от профиля прокатываемой полосы, а для прокатки полос двойной ширины от требуемого ее значения разность δ максимального и минимального диаметров бочек в i-й клети чистовой группы стана устанавливается в зависимости от аналогичной разности Δ диаметров валков этой же клети для прокатки полос одинарной ширины и в зависимости от параметров поперечного сечения полос из выражения

, мм,

где Δh₁ и Δh₂ - величины поперечной разнотолщинности готовых полос соответственно одинарной и двойной ширин, мм;

Н и h - толщины соответственно раската перед первой клетью чистовой группы клетей и конечная толщина полосы, мм;

h_i - толщина полосы двойной ширины на выходе из i-й клети стана, мм;

е - основание натуральных логарифмов.

Имеется в виду, что толщина полос Н, h и h_i измеряется как обычно, на их кромках.

Приведенное математическое выражение получено при обработке опытных данных и является эмпирическим.

Сущность заявляемого технического решения заключается в создании такой профилировки валков при прокатке на НШПС полос двойной ширины, которая, во-первых, обеспечивает хорошую поперечную устойчивость раската в клетях чистовой группы стана и, во-вторых, обеспечивает получение такой формы поперечного сечения полос одинарной ширины (получаемых продольным роспуском более широких полос), которая требуется при их последующей холодной прокатке.

Заявляемый инструмент НШПС схематично показан на чертеже.

Верхний 1 и нижний 2 рабочие валки содержат цапфы 3, размещаемые в опорах (подушках) клети кварто (не показаны), и бочки 4, образующие которых - вогнутые криволинейные. Максимальные диаметры D бочек - на их торцах, минимальные d - на середине длины L бочек (по оси yy); разность диаметров D-d=δ или Δ (они могут быть разными для верхнего и нижнего валков) в зависимости от ширины прокатываемых полос (двойной или одинарной). Эта разность определяется из вышеприведенного выражения.

При прохождении горячих полос через такие валки поперечное сечение проката получается выпуклым (чечевицеобразным) с оптимальной (для решения поставленной задачи) разностью толщин на середине и кромках полос, что и подтвердили опыты.

Опытную проверку заявляемого технического решения осуществляли на НШПС 2000 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». С этой целью при прокатке тонколистовой стали двойной ширины, предназначенной для продольного роспуска на две полосы, варьировали величины δ при различных значениях Δ, Δh_i, Δh₂, Н, h и h_i для каждой из клетей чистовой группы этого стана. Результаты опытов оценивали по качеству геометрии полос после их продольного роспуска, а также по качеству полученных из них холоднокатаных полос.

Наилучшие результаты (выход проката с требуемой геометрией в пределах 98,8…99,6%) получены с использованием предлагаемого инструмента. Отклонения от рекомендуемых величин δ ухудшали достигнутые показатели.

Так, при величинах δ меньше вычисленных по предлагаемой зависимости нарушалась поперечная устойчивость на стане холодной прокатки, что в ряде случаев приводило к их отбраковке по геометрии поперечного сечения. При величинах же δ больше вычисленных возрастала поперечная разнотолщинность как горячекатаных, так и холоднокатаных полос, что вызывало их отсортировку как несоответствующих требованиям стандарта. Выход проката с требуемой геометрией в обоих случаях не превысил 89,5%.

Инструмент, выбранный в качестве ближайшего аналога (см. выше), в опытах не использовался ввиду заведомой его непригодности для горячей прокатки полос двойной ширины.

Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.

Технико-экономический анализ показал, что использование настоящего изобретения на НШПС, аналогичных стану 2000 ОАО «ММК», позволит сократить производственные затраты при производстве, например, подката для жести шириной 760…780 мм и толщиной 2,3 мм не менее, чем на 15% (с учетом снижения величины краевой обрези на полосах, получаемых продольным роспуском) и получить прямую экономию металла.

Пример конкретного выполнения

На НШПС горячей прокатки 2000 прокатываемая полоса шириной 1620 мм и толщиной 2,3 мм предназначена для продольного роспуска с получением подката для жести.

Рабочие валки YII (первой чистовой) клети стана для прокатки полос шириной 800 мм той же толщины выполняются с вогнутыми бочками, причем величина D-d=Δ для верхнего валка равна -0,7 мм, а для нижнего -0,6 мм.

Параметры полос: Δh_i=0,049 мм, Δh₂=0,027 мм, Н=30 мм, h=2,3 мм, h_i=18,05 мм.

Величина D-d=δ для валков этой клети:

для верхнего валка -

;

для нижнего валка - мм.

Аналогичным образом определяются величины δ и для остальных клетей чистовой группы стана.