Прокатный валок

 

Использование: в прокатном производстве на заготовочных станах при производстве блюмов и заготовок. Сущность изобретения: прокатный валок содержит ручей , износостойкость которого изменяется по боковой стенке, считая от дна ручья по соответствующему уравнению. 7 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (й))з В 21 В 27/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ОО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

l, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4849337!27 (22) 09.07.90 (46) 23,08.92, 6еп, М 31 (71) Донецкий науЧно-исследовательСкий институт черной металлургии (72) В.П.Жабкин, Н.Ш. Орджоникидзе, Ю.В,Тарасейко, M.À.Êoðíåâ, В.В.Портаре- . ско, В.И.Касьян, А.B.Ñåìêoâ и B.È.Êàëóãèí (56) Авторское свидетельство СССР

М 1154015, кл, В 21 В 27/02, 1985.

Авторское свидетельство СССР

М 995931, кл. В 21 В 27/02, 1983.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовайо на заготовочных станах при йроизводстве блюмов vi çàãîòîâîê.

Известны прокатные валки, у которых

: бочка имеет многослойный рабочий слой из материалов с различйым модулем упруго .сти, а образующая бочки выполнена в виде синусоиды, Однако зти валки предназначены для повышения ресурса работы инструмента путем увеличения сопротивленйя термическим ударам улучшения эффективности удаления окалийы. Эти валки не учитывают условия формоизменения боковых (необжимаемых) участков полосы и влияние рйспределения твердости (иэносостойкости) по контуру калибра на условия трения между прокатываемым материалом и инструмен. том.

Известен прокатный валок, на поверхноСть бочки которого нанесен. рабочий слой с изменяющейся по сечению иэносостойко:стью. Применение. такого прокатного валка,, Ы„„1755978 Al

2 (54) ПРОКАТНЫЙ ВАЛОК (57) Использование: в прокатном производстве на заготовочных стайах при пройзводстве блюмов и заготовок. Сущность изобретения: прокатный валок содержит ручей, износостойкость которого изменяется по боковой стенке, считая 0Tдйа ручья по соответствующему уравнению. 7 ил, позволяет уменьшить износ и повысить производительность стана. .Зто достигается тем, что рабочий слой по окружности и длине бочки валка выполнен в виде чередующихся участков по меньшей мере из двух материалов с разным уровнем износостойкости, при последовательном чередовании в шахматном порядке участков с большей износостойкостью с участками с меньшей износостойкостью, причем длина участков равна 0,1...0,7 длины дуги захвата, а наплавленные участки выполнены наклонными к радиусу бочки валка под углом 5...750.

Однако этот валок имеет гладкую бочку и для прокатки блюмов и заготовок не может быть использован. Рабочий слой у него располагается по цилиндрической поверхности и не учитываются особенности неравномерного распределения твердости (износостойкости) по контуру криволинеййой поверхности, образованной ручьями калибров.

Увеличение коэффициента трения между полосой и поверхностью ручья калибра

1755978 прйводит к росту уширения, тогда как гладкая поверхность способствует понижению уширения. При прокатке происходит значительное трение, развивающееся в калибрах, при относительном скольжении реборд ручьев и полосы. Это трение — значитель. ное, поэтому калибры в промежутке между переточками существенно вырабатываются по ширине. Это трение сторон полосы неблагоприятно влияет на конфигурацию боковых участков раската и чистоту его поверхности. При прокатке в калибрах со стесненной поперечной-деформацией ограничение уширения вблизи контактной поверхности способствует уширению средних слоев. Существенная неравномерность уширения средних слоев вызывает переполнение калибров и приводит к появлению морщин на боковых поверхностях раската, На участках разъема калибра с большим коэффициентом трения по контуру образуются острые кромки, тогда как в калибре с меньшим коэффициентом трения по контуру эти кромки имеют форму этих участков близкую прямолинейной, за счет менее интенсивного течения металла в поперечном направлении.

Это объясняется тем, что сопротивление течения металла в продольном и поперечном направлениях определяется силами трения и формой очага деформации. Кроме тОго, йри увеличении сил трения продольные подпирающие силы возрастают более интенсивно, чем поперечные. Этим и объясняется увеличение уширения. Однако это присуще прокатке в калибрах с одинаковыми условиями максимального или минимального трения по ширине вреза ручья.

Целью изобретения является снижение износа, повышение качества проката путем исключения искажения боковой кромки раската;

Поста ален на я цел ь достигается тем, что на "прокатном валке, содержащем бочку с изменяющейся по сечению износостойкастью, бочка с ручьем, износостойкость кото. рого изменяется по боковой стенке, считая от дна ручья rto выражению:

HRC=72,76+98,30 125,68 -9,(5 — "+ -Б -Б . Нк

+ -3 52 10 +6,14 10 — -+1,19 102 — +

4 Нк -Б -Б

+ 4,66 10 " ),Х +(-2,07 10 -1,2S 10

-в Нк

Н к -Б

+5,62 107 — +2,51 10 ) Х4 (1) 1Б Нк

15 чей поверхностью калибра, в случае прокатки в условиях стесненной поперечной деформации. Такая схема ограничивает

20 стей полосы

30 можно сделать вывод, что заявляемый прокатный валок обладает существенными от50 описывающие форму боковой поверхности

45 где Нк — высота ручья калибра;

1 Б — длина бочки валка;

ОБ — диаметр бочки валка;

Вк — ширина ручья калибра;

Х вЂ” текущая координата по высоте боковой стенки ручья.

Заявляемый прокатный валок отличается от прототипа тем, что твердость (износостойкость) рабочих поверхностей калибров простой формы непрерывно изменяется по найравлению от дна к основанию по уравнению параболы.

Это обеспечивает рациональное распределение трения между полосой и рабоуширение и способствует более равномерному формоизменению боковых поверхноНаличие этих признаков позволяет классифицировать заявляемое изобретение, как соответствующее критерию "новизна".

В других известных технических решекиях не обнаружены отличительные признаки, характеризующие заявляемое изобретение.

На основании проведенного анализа личиями, э указанная совокупность признаков позволяет обеспечить необходимую форму поперечного сечения раската и повысить качество блюмов и заготовок. С учетом распределения условий трения на рабочих поверхностях калибров простой формы по уравнению биквадратной параболы снижается неравномерность деформации, На фиг,1 изображен прокатный валок с изменяющейся твердостью (износостойко.стью) по сечению бочки; на фиг.2 — ящичный калибр, рабочая поверхность которого име- ет различную твердость {износостойкость); на фиг.З вЂ” то же, для овального калибра; на фиг,4 — вид кривой, описывающей характер изменения твердости (износостойкости) от основания к дну калибра; на фиг.5 — кривые, раската при прокатке в ящичкых калибрах; на фиг.6 — рабочий валок черновой клети крупносортного стана 850; на фиг.7 — схема прокатки круглого профиля 160 мм.

С целью воздействия на характер формоизменения боковых (необжимаемых) участков раската при прокатке в калибрах простой формы предложено изменение твердости (износостойкости) рабоЧих по1755978

10

Н» l35 В» -б -б Н»

20

25 б Н, 30

40

55 верхностей описывать уравнением биквадратной параболы:

Y-A+BX +СХ, (2) где Х, У вЂ” координаты кривой;

А,В,C — коэффициенты регрессии, которые отражают перемещение металла в направлении оси Х, искривление боковой поверхности в направлении оси У, общее искривление боковых поверхностей, начиная с наиболее отдаленных друг от друга точек. Величины коэффициентов определяли в зависимости от отношения

При составлении аналитического уравнения было принято допущение, что форма поперечного сечения раската после прокатки является симметричной, ось Y делит боковую поверхность на две равные части, а ось Х перпендикулярна оси У, Расчеты выполнили на ЭВМ и получили регрессионные уравнения видапри 1=1 2,3... (номер слоя металла по высоте сечения)

У1=А Yz=8: Уз=С.

После подстановки вычисленных значений коэффициентов в формулу (1) получили урав- нение формы контура боковой поверхности раската;

Реализация формулы 1 выполнена по схеме прокатки слитка массой 5,25 т сечением 660х660 ммв ящичных калибрах на блюм сечением 195х220 мм на крупносортном стане 850 метзавода им. Серова. Расчетная форма боковой поверхности раската по проходам представлена на фиг.5. Установили, что эа счет недостаточного проникновения формоизменения металла в случае высокого очага деформации имеет место уширение приконтактных слоев (до 20 мм) и утяжка в пределах(10...100) мм срединных (фиг,5; позиция 1...6).

По мере возрастания интенсивности проникновения деформации (фиг,5, позиция 7...15} и стесненного уширения металла при прокатке с защемлением происходит уширение приконтактных слоев {5...15) мм срединных (35...90) мм.

Для обеспечения равномерности деформации по боковым граням раската предлагается твердость (иэносостойкость) рабочих поверхностей калибров изменять в соответствии с законом, описываемым формой кривых, представленных на фиг.5.

Для экспериментальной проверки на лабораторном стане 200 прокатывали свинцовые полосы в ящичных и овальных калибрах. В зависимости от распределения твердости (износостойкости) условия трения изменялись и форма боковой поверхности раската принимала вид, близкий форме биквадратной параболы (фиг.2, 3, позиция

7). Используя экспериментальные данные прокатки свинцовых полос, геометрию калибра и очага деформации расчетным путем определили зависимость, в соответствии с которой предусмотрено осуществлять изменение твердости (иэносостойкости) рабочих поверхностей калибра.

Для определения характера формоизменения боковых граней раската при прокатке в калибрах простой формы собрали рабочий валок стана 200 (фиг.1), бочка которого состояла из бандажированных частей толщиной 10 мм каждый (позиции 1...5), и оси диаметром 100 мм. В качестве материала банда>кей испольэовали сталь марок

ЗОХГСА, 65 Г, 40Х, 40ХН, 20Х с твердостью по Роквеллу 35..56 ед.

Было опробовано три варианта расположения бандажей на оси; первый — наиболее твердый (иэносостойкий) слой из стали марки 20Х, далее из стали марок 40 ХН, 40Х, 65Г, ЗОХГСА (фиг,1 позиции 1...5); второй— наоборот, т.е. из стали марки ЗОХГСА наружный бандаж, а дальше 65Г, 40Х, 40ХН, 2ОХ; третий — наиболее твердый бандаж (сталь 20Х) располагали по середине сечения бочки, а остальные четыре бандажа по обе стороны от наиболее твердого, т.е. иэ стали ЗОХГСА и 40Х, с одной стороны, а иэ стали 65Г и 40ХН, с другой

На подготовленных таким образом валках нарезали ящичные и овальные калибры.

Такое расположение бандажей позволило изменять твердость (износостойкость) слоев бочки рабочих валков, а в ходе прокатки варьировать коэффициентом трения между полосой, стенками и контуром калибра, Установили, что в случае расположения банда>кей по первому варианту форма боковой поверхности раската принимает вид (фиг.2,3, позиция 6), по второму варианту такую как на позиции 8. По третьему варианту форма боковой поверхности раската представлена позицией 7 на фиг.2 и 3.

Исходя из полученных результатов наиболее рациональной формой боковых поверхностей полосы является позиция 6 на фиг.2 и 3. Прямолинейная форма боковых граней обеспечивает устойчивость полосы на рольганге при ее кантовке и задаче в

7 . 1755978

8 . последующий калибр (овальный или круг- конфигурацию боковых граней в соответстлый) и более равномерное обжатие. вии с фиг.2,3, позиция 6.

Предлагаемый прокатный валок круп- .: Исйользование предлагаемого прокат, носортного ста на готовится следующим ного валка позволяет исключить получение образом; центробежным. литьем изготовля- 5 раскатовc искажейййми боковыми поверх: ется бочка иэ многослойного материала ди- ностями и неустойчивую их прокатку, сопро-: аметром Оь-920 мм и длиной! в=2600 мм с:вождающуюся сваливанием в калибре и толщйной каждого слоя 22 мм; слЬи иэ ма- появлением подрезов и закатов на готовом. рок стали 20Х, 40ХН, 40Х, 65 Г, 30ХГСА рас- профиле, снизить брак проката на 307ь, увеполагаются в этой последовательности; на 10 личйть вйход годного. -; . бочке нарезают калибры ящичной и оваль- Годовой экономический эффект при ной формы (фиг.6). Всего готовится 5 оъаль- внедрении составит 335 тыс, Руб. ных и 4 ящичных калибра, которые служат Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я для прокатки сортамента круглых профилей Прокатный валок, содержащий бочку с

150, 160, 250 и 275 мм. Характер изменения 15 изменяющейся по сеченйю износостойкотвердости (износостойкости) йредставлен . стью, отл и ча ю щи и с я тем,что; с цельюна фиг.4 и соответствует виду биквадратной снижения износа; повышения качества пропараболы . : :-: . -- - - ката путем йсключения искажения боковой:.

Прокатный валок работает "следующим кромки раската, бочка aanica выполнена c..:: образом, В черновую клеть крупносортного 20- ручьем, износостойкость которого по бокостана 850 метзавода им. Серова завалива- вой стене изменяется, считая от дна ручья, ются рабочие валки, имеющйе распределе- по выражению: ние твердости (износостойкости) nо сечению в соответствии с уравнением (1), Н» Оь В„.+

Слиток спокойной стали массой 5,25к т 25 LE, Lg Н„ прокатывают на блюм сечением 195х220 мм в обжимной клети стана 900. Далее подкат -3 52 10з 614 10 Н, 1 19 102 ОБ подается на черновую клеть 850 и прокаты- 6 " Ls " 19 ® вается по схеме на заготовку 160 мм (фиг,7). Вначале подкат 195х220 мм обжимается в 3 30 < В» > 7 Я Н» калибре (фиг.6 позиция 6) до сечения +4,66 10 — ")Х+(2,07 10 -1,25 10 — "+

160х215 мм, затем в 5 калибре (фиг.6, позиция 6) до сечения 167х182 мм и далее во 2 калибре (фиг.б, позиция 2) до сечения +5 62 10 L251 10 — H) X

149х200 мм. После этого овальный раскат 35 подается на чистовую клеть 850 и пРокаты- где Н высота ручья калибра. вается на готовый пРофиль Ф 160 мм(фиг.7). L а б ч в лка, Распределение твердости (износостой- p> — диаметр бочки валка; кости) материала валков по Рабочим noseP-  — ширина ручья калибра; хностям калибров в соответствии с законом, 40 X - TeKy aA координата по высоте 60К0 описываЕмым УРавнением 1 обвспечивает вои . е„ки Р ья

1755978

Фиг.5

Х, If

epoocmb ас

Фиг.4

1755978

1755978

4ьг, б о к к

160 Жхг - /И )ихЛ К5иг20

ФюГ 7

Редактор Н.Горват

Заказ 3043 Тираж .. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

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

ЬслпЖю клеть РХР

1 рн 3ай A_#_Pmb П дсаа а йМаЮай

ХХИЛЖР 5ЯОЛУбД ЗИОЛИ69 gag

Составитель M. Блатова

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор Н. Тупица