Способ прокатки

 

Изобретение относится к прокатному производству и могсет быть использо вано при прокатка полос в черновых клетях. Целью изобретения явля- /ется увеличение выхода годного и повышение качества проката. Согласно способу прокатки заготовку обжимают между синхронно вращающимися валками, бочки которых имеют эксцентриситет относительно оси вращения. Величину эксцентриситета устанавливают согласно математическому выражению в зависимости от диаметро,, валкгь, величины обжатия и необходимой величины сдвиговой деформации, характеризующейся углом сдвига, амплитуда изменения которого составляет 7-45 . Up i этом рас.гояние между осями поверхностен бочек устанавливают равным сумме наименьшей толщины получаемого периодического раската и полусуммы диаметров валков. Наличие сдвиговых деформаций уменьшает давление металла на валки, позволяет повысить производительность клети за счет увеличения обжатий и увеличивает выход годного проката. Кроме того, вследствие лучшей проработки структуры повышается качество проката. 4 ил., 1 табл.

СООЗ СОВЕТСН Х

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 В 21 В 1/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Согласно способу прокатки заготовку обжимают между синхронно вращающи-,фЬ мися валками, оси цилиндрических глапких бочек 1 (фиг. 1) которых эксцентрично смещены относительно асей вращения. Величину эксцентриситета устанавливают постоянной для каждого пропуска и определяют по зависимости

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (2i) 4486719/02 (22) 28.09.88 (46) 23.02.91. Бюл, Р 7 (71) Сибирский металлургический институт им. Серго Орджоникидзе (72) Н.Н.Федоров, В.A.Сапрыкин, Н.А.Фепоров и В.Т, Рубцов (53) 621.771.04(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

К .07623, кл. В 21 Б 11/00, 1977. .Авторское свидетельство СССР

Р 733750, кл. В 21 В 27/02, 1977. (54) СПОСОБ ПРОКАТКИ (57) Изобретение относится к прокатному производству и мо;;:ет быть ис пользовано при прокатке полос в черновых клетях. Целью изобретения явля)ется увеличение выхода годного и повышение качества проката. Согласно способу прокатки заготовку обжимают между синхронно вращающимися валками, Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при прокатке полос в черновых клетях.

Цель из1бретения — увеличение выхода годного и повышение качества проката.

На фиг. 1 представлена схема процесса прокатки для положения рабочих валков, при котором их бочки эксцентрично смещены вниз относительно осей вращения; на фиг. 2 — схема процесса прокатки после поворота рабочих валков на 90 по отношению к положес

2 бочки которых имеют эксцентриситет относительно аси вращения. Величину эксцентриситета устанавливают соглас— но математическому выражению в зависи-мости от диаметра., валков, величи«ы обжатия и необходимой величины сдвиговой деформации„ характеризующейся углом сдвига, амплитуда изменения которого составляет 7-45 . Пр i этом рас.гояние между осями поверх«остей бочек устанавливают р",вным "ó,ììå «àèменьшей толщины получаемого периодическогo раската и полусуммы диаметров валков. Наличие сдвиговых деформаций уменьшает давление .металла «а валки, позволяет повысить производительность клети за счет увеличения обжатий и увеличивает выход годного проката. Кроме того, вследствие лучшей проработки структуры повышается качество проката. 4 ил., 1 табл. нию, показанному на фиг.3 на фиг. 3 валок с регулируемым эксцентриситетом бочки; на фиг. 4 — шейка валка, разрез.

1629 117

jd(dgdh с d2"hl "Иа d / gd + dg е (1) зксцептриснтет бо ек валков относительно осей вращения, и; коэффициент, характеризующии степень деформации сдвига при прокатке заготовки, с

О, t25...1,0; величина наибольшего обжатия заготовки за оборот валков,. и; 15 наименьшая толщина периодического раската после выдачи его из валков,, и; меньший из диаметров бочек гдe

2О валков, м;

d — больший из диаметров бочек а валков, м.

При этом расстояние между осями бочек валков Z устанавливают р, соот.ветствии с соотношением

f = — + — + h м

clI с12.

2 2

Ь . >

1I подпер)кивают Iioc Te ян ным HB и р отя- жении всего пропуска. 30

Сущность предлагаемого способа заключается в возбуждении в очаге ,цеформации принудительного ьибрациопного процесса с частотой, равной частоте вращения валков, что способству-,,ет снижению давления металла на валки и позволяет увеличить обжатия за каж,UIII. проход на уществующем оборудовании. Периодически изменяющееся рассогласование скоростей валков в очаге деформации обуславливает возникновение периодически меняющихся сдвиговых деформаций, наличие которых и обеспечивает снижение усилий прокатки. Кроме тбго, происходит периодическое изменение обжатия. Причем обжатие имеет минимальную величину в тот момент времени, когда деформации сдвига равны нулю. За счет этого достигается стабилизация нагрузки на клеть и уменьшаются динамические нагрузки в приводе.

Одновременно с повьппением производительности периодически изменяюшиеся деформации сдвига слоев прокатываемой заготовки позволяют интенсифицировать проработку структуры металла и способствуют завариванию в теле заготовки усадочной рыхлости, образовавшейся при разливке ;.тали з слитки. Это, в свою очередь„ повышает качество проката и уменьшает < орезь головной части раската.

Деформация сдвига характеризуется

I углом сдвига / или коэффнциен I ом сдвиговой деформации с = i.p q . Из-вестно, что угол сдвига не до-же-; превышать 45, поскольку это может

0 вызвать нар.шение сплошности раскат :;..

Б то же время углы сдвига (- О практически нЕ влияют на напряженное. состояние прокатываемого металла.

При синусоидальном законе изме ения сдвиговых деформаций реднему значе" нию = 5 соответствует амплитуда а о

0 = 7 . Диапазону амплитуд угла сгви-enedветс вуют значения коэффициента сдвиговой деформации с = tg (7-45 ) = O,i25...1,0.

Перед началом прокятк"1 зя;отовки в валках с регулируемьп.1 эксцен"->исиТ.PT0M бочки oiipepelIHIGY Tpe6óeN) Io Beni Iчину эксцентриситета в зависимости от параметров процесса прокатки по формуле (1) и устанавливают эксцентриситет бочки каждого из валков равным полученному значению. После этого осуществляют установку валков,, при которой в процессе прокатки о".еспечивается постоянство расстояния между осями бочек валков. Для этого рабочие валки устана-.ливают таким образом, чтобы эксцентрично смещенные оочки у обоих валков были опущены вниз относительно. осей вращения (фиг, 1).

Тогда в дальнейшем при синхронном вращении валков (фиг. 1 и 2) расстояние между осями бо ек в перпендикуляр-ном к оси прокатки направлении сохраняется поСтоянным и определяется выражением (2).

Заготовка задается в межвалковый зазор синхронно вращающихся в противоположных направлениях валков. Заготовка захватывается наиболее надежно в период, когда действительный межвалковый зазор имеет наибольшую вели-: чину, а окружные скорости валков в очаге деформации равны между собой,,что .соответствует -положению валков, показанному ня фиг. 2. По"..ле того, 5 162911 как достигается полный захват заготовки валками, начинается вибрационный процесс прокатки. По мере вращения валков, обладающих эксцентрично установленными бочками с односторонним направлением смещения относительно оси прокатки, происходит периодическое изменение величин?ы окружных скоростей с частотой вращения валков и величины межвалкового зяэоря с удвоенной частотой вращения валков в очаге деформации. При этом и окружзакону. при этом межвялкояый зазор опре- ?й деляется выражением I

1 ((? и? 2Ь Ю, d; и изменения толщины ??р??катывяемсго, IppIaoItIItIpcKc?i (? Iipo(iiIIл, (iiIppделяетсн

С у- е ом пос; е," ней зяви. имос1и удвою енп-? к ямплитудя иэ? .енения межэял кового;азора А >, (и), я сле ((в»тельно, кtr< ?,:= " - ? = -I.I,: „ d, + 2Л ? + ?6t — (а, - d, - 2?i,)) (5? (. (ЗягAToBK» с?джим»ем»я валками, вступает в контакт с поверхностями

35 валков в очаге деформ»пии, облядяЮЩИМИ ПЕPHO;tÈ×? CKH ?(. МЕНЯЮШ??МИСЯ OK ружнь;ми скоростями. 1!ри этс?м за счет сил трения слои эяг;.топки, .прилегающие к поверхности пялк» с большей

4п окруж??ой скоростью, перемещаются вперед в напра?ленин оси прокатки, а слои, прилегающие к валку с меньшей окружной скоростью, отстают.

Вследствие этого в теле заготовки

4 вызываются деформации сдвига.

В соответствии со схемой фиг. 1, для максимальной деформации сдвига, характеризующейся коэффициентом сдвиговой деформации с, может быть

5О .записано

1„. 1 — 1А б = с В»В2, (8)

А? 8 К(4 б2

=(?Г"t+ („. blitt(-(t?t +(i??>J, (2 окружные скорости валков, м/с; угловая скорость вращения валков, рад/с; время„ с; начальная фаза, рад.

I где Ч», длина дуги окружности бочки, контактирующей с заготовкой со стороны верхнего валка за период времени t, м; длина дуги, контактирующей с заготовкой со

АBк

42 2 (7) в

Полученное значение амплитуды необходимо учитывать при расчетах вежимов работы стaí» и кялибровок, 3а один оборот валков межвялков??й зяэоp дважды изме?(яет свою Bpëë÷èíd? от h» до Ig

Окружные с:opocòè валков в -I»ãå деформации изменяются синхронно с вращением валков по синусоидальному закону

?? =(,?, — i (е tin((dt +(»??) ? (<) (2

Амплитуда рассогласования окружных скоростей составляет

gV =26 — — + 2е) °

d» 02

2 ные скорости валков, и величин» обжятия изменяются по сину< оиц»льному

Положению валкон, показанному на фиг. 1 соответствуют наибольшая неличина обжятия и наибольшая величина деформации сдвиг», я положению ня в фиг. 2 — няимень?пие значения укаэанных величин. В последнем случае расстояние между центрами окружностей бочек i?BJIKop составляет

1б29117 стороны нижнегО валка, за тот же период времени, м; — межвалковый зазор, м, равный Вг В = h< . вв

Исходя из условия равенства давлений на оба валка, длины дуг контактов валков с заготовкой 1 В и 1д

I 2 2 можно считать н первом приближении одинаковыми и определить из соотношения (9) 15

1 = 1

А,В, 3а некоторый период времени валки поворачиваются вокруг осей вращения на одинаковые углы 01 и О (рад), соответствующие длинам дуг 1А 6 и

1»

1 6, Пренебрегая изменением катаю2 г

mего радиуса и пределах очага деформации., можно записать

1 =О(— +е) d» (1Ог

25 5,, (г г" d<

12Вг г- 2

Из уравнения (8) с учетом (9) и (1О) получаем следующее выражение

fd»

oh =О + -.+е z (12) Прйнимая но внимание равенство 35 углов (и О, из выражения {11) следует

° IIh/ / —, — е) ., dg г (13)

Q, =. О=„

Подставив выражение (13) в уравнение (12), получаем соотношение, взаимосвязывающее величину эксцентриситета и диаметров валков с парамет. рами npo»»eccai прокатки

d» д г h j d (— »»г + 4ei (14)

d1+ d2 (d<+ 2е

В результате преобразований последнего соотношения получаем выраже- 5 .ние для эксцентриситета налкрв, необходимого при осуществления вибрационного процесса прокатки по предлaraемому способу: с Ь1 d<+ /dg "»/

» е,с h 2+ 4,. l

При выводе выражения из эксцентриситета обозначениям d< и d, согласно фиг. 1 и 2, соответствуют диаметры верхнего и нижнего рабочих валков.

Однако, учитывая асимметрию полученного выражения (1) относительно перестановки d < и d<, целесообразно при расчетах по зависимости (1) принимать н качестве dg наибольший из диаметров валков, что обеспечивает несколько большие величины эксцентриситета и, соответственно, большие сдвиговые деформации. 1ля осуществления способа используются рабочие валки с регулируемой величиной эксцентриситета бочки (фиг. 3), каждый из которых состоит из бочки 1, эксцентрично смещенной относительно шеек 2, на которые надеты эксцентричные втулки 3 с фиксаторами 4. Величина эксцентриситета бочки валка относительно шеек — е

Ш (фиг, ) ранна величине эксцентриситета отверстия втулок — ея, при этом

Он». и сумме образуют максимальную величину, равную предельно допусти-, мом 7 для каждой конкретной конструкции стана эксцентриситету каждого из валков.

Регулировка результирующего эксцентриситета валка осуществляется посредством поворота втулок, насаженных эксцентричным отверстием вокруг шеек валка с эксцентричной бочкой.

Вел» чина эксцентриситета валка связана с углом поворота втулок относительно шеек (", (рад) следующей занисимостью е = 2е зз.п(П/2) . (15)

В качестве фиксаторов втулок на шейках валка лучше всего использовать зажимные винты, ннорачиваемые во втулки с торцов под углом до сопряжения с шейками. Для того, чтобы обеспечить свободную регулировку неличины эксцентриситета бочки валка относительно оси вращения, шейки 2 выполняют с длиной, большей, чем длина у насаживаемых на них втулок. При этом длина втулок выбирается, исходя из конструкционных размеров клети и валков, таким образо;, чтобы часть поверхности скольжения втулок, которая сопряжена с опорными подшипниками, не приходилась на зону фиксаторов 4. Такое увеличенное исполнение

9 16? 911 шеек позволяет осуществлять регулировку эксцентриситета без перевалки.

Пример. При использовании предлагаемого способа в обжимном цехе металлургического комбината наи5 более целесообразно применять эксцентричные валки при первых черновых пропусках заготовки через непрерывно-за- готовочный стан. В черновой группе

А первых клетей непрерывно-заготовочного стана наибольшая проработка при обжатии заготовки необходима в клети 850 с горизонтальным расположением валков. Клетт имеет валки с катающим диаметром d = 800 мм.

В клети применяется нижнее давление валков на обжимаемую заготовку. При этом катающий диаметр нижнего валка

d = 810 мм, а катающий диаметр верх- 20 него составляет d = 800 мм. В клети производится обжатие заготовки с размера 390х360 мм за один проход до размера 290х375 мм. При этом величина обжатия составляет ДЬ = 100 мм, 25 а усилия прокатки примерно Р = 5 ° 10 !!.

В таблице приведены величины углов сдвига, соответствующие им значения зксцентриситета рабо чих валков, рассчитанные по зависимости (1), уси- 30 лия Р и моменты М прокатки, рассчитанные для максимальных обжатий g h =

h — h <, а также ожидаемое увеличение производительности клети.

Расстояние между осями бочек вращающихся валков устанавливают равным

f = 1,095 и.

cf i di hh с 4а Ь, i /dq — Й / d i я

2, с.1 + 4 "! !2 п

+ d где е

5G валков, м, при этом расстояние f между осями бочек валков устанавливают в соответствии с соотношением

1

d1/2 + с! /2 + h<, м.

При обжатии заготовки высотой

hg = 390 мм с величиной оожатия Д h эксцентриситет бочек валков относительно осей вращения, м; коэффициент, характеризующий степень деформации сдвига при прокатке заготовки, с = 0,125...1,0; больший из диаметров бочек валков, м; наименьшая толщина периодического раската после выда7 !

0 — 100 мм за один проход эксплуатация клети в предельно допустимом режиме при углах сдвига (= 4э малоэффективна, поскольку такое интенсивное увеличение степени деформации сдвига слоев заготовки хотя и существенно снижает усилия прокатки, но одновременно несколько повышает момент прокатки. Наиболее рациональным является процесс прокатки, осуществляемый при углах сдвига, близких по амплитуде к = 1f при с = 0,27.. В таком режиме можно обеспечить повышение производительности клети на 3-5Х за счет энергетической разгрузки очага деформации.

Использование предлагаемого способа позволяет увеличить выход годного проката за счет повышения производительности оборудования вследствие возможности применения повышенных обжатий, а также повысить качество проката за счет лучшей проработки структуры металла.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Способ прокатки, включающий обжатие заготовки между синхронно вращающимися валками, оси поверхностей бочек которых имеют эксцентриситет относительно осей вращения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения выхода годного и повышения качества проката, величину эксцентриситета устанавливают постоянной для каждого пропуска и определяют по зависимости чи его из валков м;

d — меньший из диаметров бочек

1 валков, м;

hh — величина наибольшего обжатия заготовки за оборот

1629117 в с д, мм Р, Н

И, Н м

Повышение град производительности, 7. о

П р и м е ч а н и е. При $ 045 происходит нарушение сплошности металла, что приводит к образованию брака, 4

65 О,f84

О, 125

0,27

1,0

1,14

46

86

200

5,0 ° 106

4,9 10

4,7 ° 10

4,5 ° 10

106

1,1 10

О.

4

Брак

1629 117

Составитель А. Жуков

Редактор Н. Тупица Техред Л.Олийнык.

Корректор О.. Кравцова

Заказ 400, Тираж 333 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква,. Ж-35,. Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101