Валковый узел

 

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к производству тонких полос. Цель изобретения - улучшение плоскостности прокатываемых полос. Комплект прокатных валков имеет переменную шероховатость . Рабочая поверхность валков выполнена в виде чередующихся участков с разным уровнем шероховатости при последовательном чередовании в шахматном порядке участков с большей и меньшей шероховатостью, причем на границе смежных участков шероховатость во всех направлениях изменяется плавно по гармоническому закону, а длина участков по крайней мере равна длине очага деформации. Кроме того , участки с равной шероховатостью верхнего и нижнего валков размещены друг против друга. Такое выполнение узла улучшает плоскостность прокатываемых полос за счет дробления деформаций . 3 ил. (О (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„138081

А1 (su 4 В 21 В 27/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К ASTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3996111/31-02 (22) 25.11.85 (46) 15.03.88.Бюл. № 10 (7l) Донецкий политехнический институт и Украинский научно-исследовательский институт металлов (72) В.М.Клименко, В.М.Богатырев, С.В.Закарлюка, А.М.Онищенко, А.В.Емченко, В,П.Андреев, В.Н.Жеребцов, В.М.Щекин, Г.И.Налча, Б.Е. Дубинский, Г.М.Попов и P.Ï.Ñêàñêåâè÷ (53) 621 771.07(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1222342, кл. В 21 В 27/02, 1984. (54) ВАЛКОВЪ|Й УЗЕЛ (57) Изобретение относится к прокатному производству, в частности к .производству тонких полос. Цель изобретения — улучшение плоскостности прокатываемых полос. Комплект прокатных валков имеет переменную шероховатость. Рабочая поверхность валков выполнена в виде чередующихся участков с разным уровнем шероховатости при последовательном чередовании в шахматном порядке участков с большей и меньшей шероховатостью, причем на границе смежных участков шероховатость во всех направлениях изменяется плавно по гармоническому закону, а длина участков по крайней мере равна длине очага деформации. Кроме того, участки с равной шероховатостью верхнего и нижнего валков размещены друг против друга. Такое выполнение узла улучшает плоскостность прокатываемых полос за счет дробления деформаций. 3 ил.

138081 7!

15

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к производству тонких полос, и может быть осуществлено в прокатных цехах металлургических заводов.

Цель изобретения — улучшение плос. костности прокатываемых полос.

На фиг.! изображен валковый узел; на фиг.2 — участки шероховатости, из. меняющиеся по длине бочек; на фиг.3— участки шероховатости, изменяющиеся по длине окружности бочки.

Валковый узел состоит из верхнего и нижнего валков с нанесенными на их поверхность участками с разным уровнем шероховатости (участки с большим уровнем шероховатости зачернены), разделенных переходной зоной (заштризованные участки) с плавноизменяющейся шероховатостью по гермоническому закону, например синусоидальному в двух направлениях — по длине бочки (фиг.2) и по длине окружности валков

4 t( (фиг.З). R H R соответственно максимальный и минимальный уровни шероховатости, а и Ь вЂ” длина и ширина участков.

Участки с максимальной шероховатостью на верхнем и нижнем валках расположены в шахматном порядке друг относительно друга как по длине бочки, так и по длине окружности валков.

Аналогично друг относительно друга расположены участки с минимальной шероховатостью. Такое расположение обеспечивает расширение зоны нечувствительности полосы к потере плоскостности. При этом на границе смежных участков шероховатость изменяется плавно без резких скачков по гармоническому закону, например синусоидальному.

Конструкция обеспечивает уменьшение длины и ширины участков полосы, на которых действуют сжимающие напряжения, а следовательно, повьппается критическое напряжение полосы, т.е. устойчивость полосы к потере плоской формы. Таким образом, суммарная эпюра остаточных напряжений в плоскости полосы от, например, изгиба валков и от прокатки с шахматным расположением раэношероховатых участков имеет вид равномерного поля чередующихся в шахматном порядке участков, на которых действуют сжимающие и растягивающие напряжения. Устойчивость по30

45 лосы к потере плоской формы с таким видом эпюры остаточных напряжений намного выше, чем полосы, прокатанной в валках с известным расположением шероховатости.

При прокатке полосы в валках с резким изменением уровня шероховатости от участка с меньшей шероховатостью к большей и наоборот образуются на границе перехода от одного участка к другому складки либо разрывы полосы. Для избежания этого предлагается на границе смежных участков шероховатость во всех направлениях изменять плавно по гармоническому закону, например синусоидальному.

Для осуществления принципа дробления деформаций, а следовательно, и остаточных напряжений в плоскости полосы необходимо, чтобы при прокатке в очаге деформации происходило чередование участков с меньшим и большим уровнем шероховатости. Поэтому в предлагаемом комплекте прокатных валков необходимо, чтобы длина участков, была по крайней мере, равна длине очага деформации.

Минимальный уровень шероховатости

П участка валков R находится в пределах 0,4-0,8 мкм. Меньшее значение параметра шероховатости определяется шероховатостью шлифованной поверхности. Операция шлифовки широко распространена при обработке валков.

Уменьшение этого значения, например, путем полировки бочки валка, нецелесообразно из-за высокой стоимости такого технологического варианта подготовки валка.

Максимальный уровень шероховатос1 ти рабочей поверхности валков R находится в пределах 2-1000 мкм. Увеличение параметра шероховатости более !

000 мкм ограничено техническими возможностями известных способов нанесения шероховатости и может отрицательно сказаться на качестве поверхности проката.

II

Увеличение RII более 0,8 мкм и ( уменьшение Кп менее 2 мкм снижают диапазон регулирования шероховатости на границе смежных участков, при этом теряется положительный эффект от использования комплекта прокатных валков с шахматным расположением раэношероховатых участков, так как процесс дробления деформаций в очаге деформации приближается к обычному

1380817 процессу прокатки, при котором резко возрастает вероятность ухудшения плоскостности полосы.

Длина а, разношероховатых участ5 ков валков находится в пределах

1g -0,95 л D, где 1g — длина очага деформации; D — диаметр валков. Увеличение длины й. более 0,95 К D ограничено диаметром валков и возможностью шахматного расположения разношероховатых участков. Уменьшение длины CL менее 1g приведет к снижению эффективности дробления деформаций, а следовательно, к ухудшению плос — 15 костности прокатываемых полос.

Ширина разношероховатых участков

b находится в пределах 2-400 мм. Увеличение шириныb более 400 мм снижает эф— фективность дробления деформаций по ши- 10 рине полосы и приближает его к обычному процессу прокатки, когда, например, из-за изгиба валков дробление деформаций происходит на участках шириной лишь около 1/3 ширины поло- 25 сы (или рабочего участка длины вал— ков) и составляет, например, при холодной прокатке наиболее распространенного сортамента полос более 400 мм.

Уменьшение ширины Ь менее 2 мм огра- 30 ничено техническими возможностями при нанесении шероховатости и нецелесообразно.

Для улучшения плоскостности полос возможно использование одного валка с шахматным расположением разношероховатых участков в паре с валком, например, с равномерно нанесенной шероховатостью по всей рабочей поверхности бочки валка. Однако эффек- 40 тивность улучшения плоскостности полос в этой случае ниже, чем от использования комплекта рабочих валков с двумя валками, но выше, чем от использования валков с известным раста- 45 ложением шероховатости. Использование одного валка с шахматным расположением разношероховатых участков целесообразно в том случае, когда технически сложно совместить участки с равной шероховатостью верхнего валка относительно нижнего друг относительно друга.

Валковый узел может быть изготовлен, например, путем дробеструйной обработки рабочей поверхности валков после предварительного закрывания обрабатываемой поверхности упругим материалом, например резиной в виде сетки толщиной 2-10 мм. Плавный переход шероховатости от обрабатываемого и необрабатываемого участка валков достигается за счет изменения кинема— тики полета дроби в месте контакта периметра отверстия упругого материала с поверхностью валка, что приводит к изменению уровня шероховатости обрабатываемых участков в этих местах. Плавное изменение шероховатости управляется путем подбора толщины упругого материала и фракции дроби.

Комплект прокатных валков работает следующим образом °

Валки захватывают подаваемую к ним полосу. Полоса, проходя через очаг деформации, входит в контакт с первым рядом чередующихся вдоль бочки валков разношероховатых участков.

При прохождении полосы через очаг деформации она деформируется, причем

«а участках с большей шероховатостью больше, чем на участках с меньшей шероховатостью. При этом на участках с большей деформацией образуются остаточные сжимающие напряжения, а на участках с меньшей деформацией — растягивающие. Таким образом, в выходящей из валков полосе происходит дробление эпюры остаточных напряжений по ширине полосы. Далее после проворачивания валков на величину, равную длине разчошероховатых участков (по меньшей мере равных длине очага деФормации), вступает в контакт с полосой второй ряд чередующихся вдоль бочки валков разношероховатых участков, но смещенных относительно перво о ряда вдоль бочки валков на величи»у, равную ширине разношероховатых участков. Деформация полосы во втором ряду происходит аналогично деформации полосы в первом. Однако в выходящей из валков полосе происходит дробление остаточных напряжений не только по ее ширине, но и по длине за счет шахматного расположения разношероховатых участков. Та им образом, после полного проворачивания валков в полосе происходит формирование остаточных сжимающих и растягивающих напряжений в виде поля чередующихся в шахматном порядке участков. Это позволяет повысить устойчивость прокатываемых полос к потере плоской формы. При этом плавное изменение шероховатости на границе двух смежных участков приводит к плавному

1380817 изменению напряжений от растягивающих к сжимающим и наоборот, что, в свою очередь, снижает вероятность обрыва полос..

Пример I. В чистовую клеть стана холодной прокатки 1700 входит комплект иэ двух рабочих валков .диаметром 500 мм, которые после шлифования обработаны дробеструйным спо- 10 собом через наложенный на них резиновый трафарет толщиной 4 мм с прибитыми в нем сквозными отверстиями диаметром 10 мм, и расположенных с чередованием друг от друга на расстоянии 10 мм в шахматном порядке.

Фракция дроби 1,0-1,5 мм. Пять проходов сопла дробеструйной машины, давление воздуха 5 атм.

Максимальная шероховатость R 20 участков равна 3,5 мкм, минимальная—

II

Ка = 0,5 мкм (шлифованная поверхность). Размеры, форма и расположение разношероховатых участков на рабочей поверхности валка адекватны 25 характеристикам резинового трафарета, Шероховатость на границе смежных участков меняется плавно по синусоидальному закону от 0,5 мкм до

3,5 мкм. Участки равной шероховатос- 30 ти верхнего относительно нижнего валков размещены друг относительно друга с помощью индивидуальной регулировки скорости валков.

Прокатывают полосу размерами 1,0х

xl250 мм из стали 08кп с обжатием

257 . При этом полоса после прокатки имела плоскую форму без "местной" неплоскостности и без разрывов.

Пример 2. В клеть дрессиро- 40 вочного стана 1700 входит комплект из двух рабочих валков диаметром

500 мм. Рабочая поверхность верхнего валка имеет равномерную шероховатость (Rp = 0,5 мкм), нижнего - выполнена 45 в виде чередующихся участков с шероII I ховатостью Rz = О, 5 мкм и Rq, 4,0 мкм расположенных в шахматном порядке. Участки с шероховатостью

R „ = 4,0 мкм выполнены в виде окружности диаметром 20 мм и получены аналогично примеру 1.

Прокатывают полосу размерами 0,5х х1025 мм из стали Зкп с обжатием

1,07.. При этом полоса после прокатки по всей длине имела плоскую форму без "местной" неплоскостности, без разрывов и верхняя сторона полосы имела равномерную шероховатость (+ =

1,2-1,4 мкм).

Для комплекта прокатных валков характерно улучшение плоскостности прокатываемых полос за счет создания в полосе-напряженного состояния, повышающего устойчивость полосы к потере плоской формы, улучшение внешнего вида поверхности полосы эа счет создания определенного рисунка на ее поверхности и качества деталей при штамповке за счет создания в детали равномерно распределенного поля напряжений разного знака, а также улучшение плоскостности полос при дальнейшей прокатке за счет дробления эпюры остаточных напряжений в полосе или, например, цинковании.

Формула изобретения

Валковый узел, содержащий рабочие валки с переменной шероховатостью поверхности, отличающийся тем, что, с целью улучшения плоскостности прокатываемых полос, поверхность по меньшей мере одного из валков выполнена с чередованием в шахматном порядке участков с большей и меньшей величинами шероховатости, при этом участкам с большей величиной шероховатости одного из валков соответствуют участки с большей величиной шероховатости другого валка.

1380817

Щг.! ю джалка сРиг. 2

Длона окружность балко

ФигЗ

Составитель M.Koýèía

Редактор В.Ковтун Техред М.Ходанич Корректор О.Куцдрик

Заказ 1.140/10 Тирах 467 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

1)3035, Москва, Ж-3$, Рауаскаи иаб., д. 4/$

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ухгород, ул. Проектиая, 4