Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ ПОЛОСОВОЙ СТАЛИ

Предлагаемое изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве холоднокатаной полосовой стали.

Такую сталь обычно производят на непрерывных станах холодной прокатки, содержащих от трех до шести клетей, путем последовательного уменьшения толщины полос и в качестве заготовки используют рулонную горячекатаную сталь. Современная технология холодной прокатки полос достаточно подробно описана, например, в книге В.Ф.Зотова и В.И.Елина “Холодная прокатка металла”, М., Металлургия, 1988, с.165-173. Прокатку на современных непрерывных станах ведут с обязательным приложением к полосе натяжений в межклетевых промежутках, а также перед первой и за последней клетями стана, что снижает давление металла на валки и общие энергозатраты.

Известен способ холодной прокатки, при котором величину межклетевого натяжения регулируют изменением числа оборотов рабочих валков, а постоянство межвалковых зазоров обеспечивают изменением толщины масляной пленки в подшипниках жидкостного трения опорных валков (см. япон. пат. кл. В 21 В 37/00, опубл. 20.06.75). Известен также способ непрерывной холодной прокатки, заключающийся в том, что после определенной степени деформации, зависящей от текущего соотношения величин От/ Ов, производят правку полосы изгибом с растяжением (см. а.с. СССР №1380813 кл. В 21 В 1/36, опубл. в БИ №10, 1988 г.).

Недостатком известных способов является поперечная разнотолщинность прокатываемых полос, а также повышенный износ средней по длине части бочек рабочих валков.

Действительно, исходная горячекатаная полосовая заготовка имеет, как правило, чечевицеобразное поперечное сечение (см., например, книгу С.П.Ефименко и В.П.Следнева “Вальцовщик листопрокатных станов”, М., Металлургия, 1980, с.52-54), которое сохраняется и в процессе холодной прокатки. В результате этого величина удельных (на единицу площади поперечного сечения полосы) натяжений в средней части по ширине полосы меньше, чем по краям, что приводит к повышенным удельным давлениям на этом участке.

Следствием такого явления становится неравномерный износ валков (он больше на средней части длины их бочек) и возможность появления волнистости на кромках прокатываемой полосы или даже их разрыв.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является способ (технология) холодной прокатки на непрерывном стане, описанная в книге под ред. П.И.Полухина “Технология процессов обработки металлов давлением”, М., Металлургия, 1988, с.226-231.

Эта технология состоит в последовательном обжатии металла в клетях непрерывного стана с приложением натяжений в межклетевых промежутках и характеризуется варьированием величины суммарного обжатия в зависимости от конечной толщины полосы и величиной удельных натяжений в диапазоне 20...30% от предела текучести (от) металла полосы.

Недостатком такой технологии также является поперечная разнотолщинность прокатываемых полос и неравномерный износ бочек валков.

Технической задачей предлагаемого изобретения является улучшение плоскостности полосового (листового) проката и уменьшение неравномерности износа валков станов холодной прокатки.

Для решения этой задачи в способе холодной прокатки полосовой стали, заключающемся в последовательном обжатии металла в клетях непрерывного стана с приложением натяжений заданной величины в межклетевых промежутках, в середине этих промежутков к полосе прикладывают дополнительные вертикальные усилия путем плавного изгиба ее поперечного сечения на участке, симметричном продольной оси полосы и шириной (0,60...0,67)В с максимальной стрелой прогиба на середине ширины этого участка, равной:

где В и σ_т - соответственно, ширина прокатываемой полосы в мм и ее исходный предел текучести в МПа;

l - длина межклетевого промежутка, м;

n - номер промежутка по ходу прокатки.

Приведенная зависимость получена в результате обработки опытных данных и является эмпирической.

Сущность заявляемого технического решения заключается в приложении к среднему по ширине участку прокатываемой полосы дополнительного растягивающего усилия (натяжения) от действия вертикально направленной силы, которая вызывает поперечный изгиб средней части полосы и ее подъем на конкретную для данного стана и прокатываемого металла величину Δh.

В результате этого натяжение (в том числе удельное) середины полосы возрастает с соответствующим уменьшением давления металла на среднюю по длине часть бочки рабочих валков, что приводит к уменьшению величины их прогиба в вертикальной плоскости. Это, в свою очередь, во-первых, уменьшает поперечную разнотолщинность полосы и, во-вторых, делает более равномерным по длине износ бочки валков, т.е. предупреждается раскатка кромок полосы (с известными отрицательными последствиями) валками, у которых диаметр посредине бочки меньше, чем по ее краям.

Предлагаемый способ реализуется, например, с помощью ролика, устанавливаемого в середине каждого межклетевого промежутка непрерывного стана холодной прокатки (на некоторых станах в этих промежутках уже имеются роликовые измерители натяжения - см. рис.2 на с.301 книги Я.С.Финкельштейна “Справочник по прокатному и трубному производству”, М., Металлургия, 1975). Бочка ролика должна иметь криволинейную (например, параболическую) образующую, а ролик иметь возможность перемещения по вертикали на заданную величину.

Опытную проверку заявляемого способа осуществляли на пятиклетевом стане 1200 холодной прокатки ОАО “Магнитогорский меткомбинат”. С этой целью в промежутках между II-III и III-IV клетями стана были установлены ролики с параболической бочкой, длина которой была различной, в зависимости от ширины прокатываемых полос (эта ширина была в пределах 700...1000 мм).

Величина межклетевого промежутка у этого стана: l=4 мм; прокатывался металл с σ_т=230...350 МПа с исходной толщиной 2,2...3,0 мм.

Наилучшие результаты (поперечная разнотолщинность в пределах 2% и наиболее равномерный износ по длине бочек валков при выходе проката I сорта в среднем 98,7%) получены при реализации заявляемого способа. Отклонения от рекомендуемых его параметров ухудшали качественные показатели прокатанных полос и увеличивали неравномерность износа рабочих валков.

Поперечная разнотолщинность и неравномерность износа валков возрастали с уменьшением Δh; при увеличении Δh на полосах начинала появляться коробоватость (волнистость средней по ширине части полосы). Аналогично увеличению Δh влияло и уменьшение длины бочки l_б дополнительного ролика до (0,45...0,59)В. При l_б>0,67В для получения положительного эффекта приходилось увеличивать межклетевое натяжение до неприемлемых величин: из-за увеличения скоростей валков последующих клетей возрастало их проскальзывание относительно поверхности металла с появлением рисок (царапин) и повышался износ рабочих валков.

Контрольная прокатка с использованием известной технологии дала выход I сорта до 97,5%, а поперечная разнотолщинность была в пределах 4-5% с увеличением неравномерности износа валков.

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

Технико-экономические исследования, проведенные в Центральной лаборатории контроля ОАО “ММК”, показали, что использование заявляемого способа при производстве тонколистовой холоднокатаной стали повысит выход проката I сорта с повышенной плоскостностью ориентировочно на 1,0...1,5% и продлит рабочую кампанию валков стана холодной прокатки не менее чем на 20%.

Пример конкретного выполнения

Холодная прокатка полос на четырехклетевом стане 2500 ведется с приложением вертикального усилия во всех межклетевых промежутках с l=4 м.

При ширине полос В=2000 мм усилие прикладывается на участке шириной 0,64В=0,64·2000=1280 мм с помощью бочкообразного ролика.

Для полос с σ_т=350 МПа величины Δh в отдельных межклетевых промежутках стана должны быть:

между I-II клетями -

между II-III клетями -

между III-IV клетями -