Способ подготовки рабочих валков для холодной прокатки стальных полос

 

Способ относится к области прокатного производства и может быть использован для повышения эффективности регулирования плоскостности холоднокатаных полос. Сущность способа заключается в том, что первоначально обработку валков первой и последней клетей ведут по всей длине бочки до требуемой величины шероховатости, затем производят дополнительную обработку краевых участков валка с увеличением шероховатости на них по линейному закону для первой клети в 1,2-1,4 раза выше величины, требуемой в начале участка, и в 1,8-2,0 раза выше величины, требуемой по краям бочки валка, в 1,1-1,3 раза выше величины, требуемой в начале, и в 1,5-1,8 раза выше в конце участка для последней клети, при этом длину дополнительно обрабатываемых участков определяют по зависимости Li = (L р. b - Вi)/2, где N - протяженность краевых обрабатываемых участков рабочего валка bi-й клети, мм; L р. b - длина бочки рабочего валка, мм; Bi - ширина наибольшей суммарной длины полос одной ширины прокатанных bi-й клети за предыдущую и плановую кампании рабочих валков, мм. Плотность тока для краевых участков составляет 105-130 А/дм², плотность пиков на краевых участках для первой клети составляет 70-80 на 1 см, на последней клети 90-120 пиков на 1 см длины бочки валка. Применение данного способа подготовки рабочих валков позволяет повысить их плоскостность и эффективность регулирования ее в течение всей кампании опорных валков, повысить ресурс эксплуатации опорных валков за кампанию, снизить расход валков и повысить производительность стана. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области прокатного производства и может быть использован для повышения эффективности регулирования плоскостности холоднокатаных полос.

Известны способы подготовки валков для прокатки стальных полос высокой плоскостности, заключающиеся в специальном профилировании рабочих валков [1] и смещении относительно оси прокатки выпуклостей валка в каждой последующей клети на противоположное предыдущей клети [2]. Недостаток первого способа в том, что ограничены возможности регулирования плоскостностью, а существенный недостаток второго способа - создание осевых усилий в подшипниках валков и быстрый выход их из строя.

Известен способ подготовки валков [3], заключающийся в шлифовке рабочей поверхности валков, последующей анодной и катодной обработке в водном растворе соли хрома. Известный способ не решает задачу улучшения и регулирования плоскостности прокатываемых полос.

Наиболее близким к решаемой задаче является способ подготовки валков [4 - аналог], заключающийся в шлифовке рабочей поверхности до заданной шероховатости и последующей анодной и катодной обработке в водном растворе солей хрома с применением дополнительного анода cинусоидальной формы, расположенного в ванне с рабочей жидкостью. При этом соблюдают регламентированное число волн дополнительного анода по длине бочки, удаление вершин положительных и отрицательных полуволн от верхнего уровня рабочего раствора в ванне, рабочее напряжение, плотность тока, концентрацию рабочего раствора и его состав.

Недостаток способа в том, что переменный характер шероховатости по длине бочки приводит к неравномерности износа бочек опорных валков и снижению эффективности и дополнительного регулирования плоскостности гидроизгибом валков. Кроме того, при прокатке суммарной длины полос одной ширины более 50 км [5] подвергаются большему износу как рабочие, так и опорные валки на этих участках. Поэтому к концу кампании опорных валков на них образуется "ящичный" износ на участках наибольшей суммарной длине прокатанных полос одной ширины. Вследствие этого к концу кампании опорных валков снижается эффективность регулирования плоскостности как по усилию прокатки, так и основного способа - гидроизгибом валков, вследствие снижения жесткости валковой системы.

Цель изобретения - повышение плоскостности и эффективности ее регулирования при холодной прокатке в течение всей кампании опорных валков путем выравнивания износа бочек опорных валков.

Поставленная цель достигается тем, что первоначально обработку валков первой и последней клетей ведут по всей длине бочки до требуемой величины шероховатости, затем производят дополнительную обработку краевых участков валка с увеличением шероховатости на них по линейному закону для первой клети в 1.2- 1.4 раза выше величины, требуемой в начале участка, и в 1.8-2.0 раза выше величины требуемой по краям бочки валка, в 1.1 - 1.3 раза выше величины, требуемой в начале, и в 1.5 - 1-8 раза выше в конце участка для последней клети, при этом длину дополнительно обрабатываемых участков определяют по зависимости: Li = (Lp.b - Bi)/2, (1) где Li - протяженность краевых обрабатываемых участков рабочего валка i-й клети, мм; Lp.b - длина бочки рабочего валка, мм; Bi - ширина наибольшей суммарной длины полос одинаковой ширины прокатанных в i-й - клети за предыдущую и плановую кампании рабочих валков, мм, при этом плотность тока при обработке краевых участков составляет 105-130 A/дм², а плотность пиков на краевых участках для первой клети составляет 70-80 на 1 см, на последней клети 90-120 пиков на 1 см длины бочки валка.

Способ осуществляется следующим образом.

Рабочий валок после шлифовки до требуемой шероховатости устанавливают на установку электроразрядной обработки валков с рабочей ванной, выполняющей роль анода вместе с хромосодержащим в ней раствором. Катодом служит сам валок. Исходя из типоразмера по ширине прокатанных полос за предыдущую кампанию, длину участков по краям бочки для плановой кампании выбирают из условия наибольшей суммарной длины одинаковой ширины прокатанных полос за кампанию рабочих валков в этой клети.

Исследованиями установлено, что при регламенте перевалок рабочих валков последней клети через 120 - 180 км суммарной длины полос, количество плановых перевалок в сутки составляет 4 - 5. На первой клети при регламенте перевалок 220 - 250 км это составит в среднем одну перевалку в сутки, т.е. наибольшая длина прокатанных полос одной ширины на первой клети определяется по 4-5 кампаниям последней клети.

Первоначально обработку рабочих валков для первой и последней клетей ведут по всей длине бочки до требуемой величины шероховатости (Ra). При этом способ позволяет насекать валок с изотропностью R_a, равной 0.95 - 1.0, и отклонением от требуемой R_a по длине бочки не более 3.0%. Обработку ведут с плотностью тока 60-95 A/дм². На дно рабочей ванны помещают дополнительный анод, имеющий по краям прямолинейные участки протяженностью, определяемой по зависимости (1). Так как типоразмер прокатываемых полос на стане определен конкретными технологическими и техническими условиями, то набор вставных анодов в интервале прокатываемых ширин имеет определенные дискретные интервалы.

Дополнительную обработку краевых участков производят с дополнительным анодом с увеличением плотности тока до 105 - 130 A/дм², что позволяет достичь увеличения R_a для первой клети в 1.2 - 1.4 раза выше величины, требуемой в начале участка, и в 1.8-2.0 раза выше требуемой в конце участка, при этом достигается плотность пиков 70-80 на 1 см. Для последней клети увеличение R_a в 1.1 - 1.3 в начале участка и в 1.5 - 1.8 выше требуемой в конце участка.

Увеличение плотности тока до 105 - 130 A/дм² позволяет получить требуемое увеличение Ra по краям бочки с уменьшением числа пиков до 70 - 80 на 1 см для первой клети и 90 - 120 пиков для последней клети. На основной длине бочки при первоначальной обработке плотность пиков составляет 160 - 180 на 1 см. Снижение числа пиков при большей величине R_a способствует повышению стойкости шероховатости в течение кампании рабочих валков, т.к. эти участки подвержены более интенсивному износу вследствие непосредственного контакта краевых участков рабочего валка с опорным, больших контактных усилий, большей величины износа, чем на ширине контакта с полосой с твердостью в 2.0 - 2.5 раза ниже, чем у валка. Требуемую разницу R_a на краевых участках по отношению к заданной достигают за счет длительности обработки. Для первой клети обработка с дополнительным анодом составляет 8.0 - 10.0 мин, для последней клети 5.0 - 7.0 мин при плотности тока 105 - 130 A/дм². Снижение плотности тока менее 105 A/дм² приводит к увеличению длительности обработки валка и числа пиков более 120 на 1 см, что снижает стойкость шероховатости износу в течение кампании рабочих валков на краевых участках. Повышение плотности тока выше 130 A/дм² приводит к снижению числа пиков до 50 - 60 на 1 см, и снижается интенсивность износа участков бочек опорных валков протяженностью Li, контактирующих с краевыми участками рабочих валков. Насеченные валки по предиагаемому способу позволяют в течение всей кампании рабочих валков выравнивать износ опорных валков на краевых участках, "отстающих" по износу от образующей бочки валка на наиболее представительной ширине прокатываемых полос. В результате этого поддерживается первоначально профилированная образующая опорного валка. Это позволяет обеспечить жесткость валковой системы на протяжении всей кампании опорных валков и повысить эффективность регулирования плоскостности по усилию прокатки и гидроизгибом валков. Валки для плановой кампании подготавливают с учетом монтажа прокатки полос по ширине предыдущей кампании, когда определенная ширина будет самой представительной по суммарной длине проката, что делает операцию подготовки валков по данному способу прогнозируемой и технологичной.

Применение предлагаемого способа подготовки рабочих валков позволяет повысить плоскостность холоднокатаных полос путем выравнивания износа бочек опорных валков в течение всей кампании и повысить эффективность регулирования ее гидроизгибом.

Пример Опробование способа проводилось на 5-клетьевом стане 2030 бесконечной прокатки ОАО "UJIMK". Диаметр обрабатываемых рабочих валков составлял 550 - 560 мм, длина бочки 2030 мм, сталь 9Х2МФ твердостью 99 ед. по Шору.

После шлифовки на шлифовальном станке до шероховатости 0.45 - 0.48 мкм и цилиндрической профилировкой для первой клети и + 0.10 мкм для пятой клети валки последовательно устанавливали на промышленную установку злектроразрядной обработки валков, созданную на ОАО "НЛМК " (ЭРУ-2). Хромсодержащий раствор в рабочей ванне концентрацией 34.5% с температурой 22.5^oC.

Первоначально пару валков для первой клети обрабатывали с величиной рабочего напряжения 290 В, плотность тока 85 A/дм² в течение 15 мин до шероховатости 3.2 мкм. Плотность пиков при этом составила 125 - 130 пиков на 1 см длины бочки. Четыре пары валков для пятой клети обрабатывали по 13 мин до R_a = 2.8 - 2.9 мкм. За предыдущую кампанию рабочих валков на первой клети прокатано 128 км полос шириной 1350 мм; на пятой клети 75 км полос шириной 1470 мм за предыдущую кампанию и 26 км этой же ширины на плановую кампанию. Длина краевых участков для дополнительной насечки по предлагаемому способу составила 340 и 280 мм для первой и пятой клетей соответственно. На дно рабочей ванны глубиной 300 мм помещали поочередно вставной дополнительный анод, имеющий по краям прямолинейную форму. Начало участка удалено от верхнего уровня на 150 мм, а конец участка (к краям бочки валка)- на 80 мм. Перед дополнительной обработкой часть длины бочки валка, не подвергаемая повторной обработке, т. е. (Lp. b - Bi), закрывалась по всей образующей валка кислотостойкой резиной. При этом резко сокращалась плоскость обрабатываемой поверхности валка, что позволяло увеличить плотность тока до 105 - 130 A/дм² при той же потребляемой мощности установки. Величина шероховатости на краевых участках для первой клети составила в начале и конце участка 3.9 и 5.8 мкм, а для пятой клети 3.5 и 4.9 мкм. Прокатку на валках, подготовленных по предлагаемому способу, проводили в течение трех смен на пятые сутки кампании опорных валков, при плановых их перевалках на 8 - 9 сутки. Контроль за плоскостностью осуществлялся по дисплею по показаниям стрессометрического ролика. Величина распределения неравномерностн удельных натяжений по ширине полос при регулировании гидроизгибом не превышала 10-12% от величины заданного натяжения на моталке, что соответствует категории особо плоской полосы на выходе стана. Контрольные замеры профиля опорных валков показали, что в местах перехода от наибольшей выработки к "отстающим" по износу краевым участкам опорных валков без применения рабочих валков, подготовленных по данному способу, разница составляет 0.25 - 0.30 мм. Применение данного способа обработки рабочих валков и их использование в течение 1 суток на первой и пятой клетях 5-клетьевого стана 2030 бесконечной прокатки позволило выровнять неравномерность износа до 0.05 - 0.10 мм, при этом профиль краевых участков достаточно близко соответствует биквадратной параболе общего профиля бочки опорного валка.

Применение данного способа подготовки рабочих валков для холодной прокатки полос позволяет повысить их плоскостность и эффективность регулирования ее в течение всей кампании опорных валков, а также повысить ресурс эксплуатации опорных валков за кампанию, снизить расход валков и повысить производительность стана вследствие сокращения количества их перевалок.

Библиографический список 1. Авторское свидетельство СССР N 1496851, кл. В 21 В 27/02, 1989.

2. Авторское свидетельство СССР N 1119748, кл. В 21 В 27/02, 1984.

З. Авторское свидетельство СССР N 1696024, кл. В 21 В 28/02, 1991.

4. Патент РФ N 2093284 на изобретение, кл. В 21 В 27/2, 1997 (аналог).

5. Кляпицын В.А., Рубанов В.П., Цуканов Ю.А. и др. "Сталь", 1986, N 10, с. 52-53.

Формула изобретения

1. Способ подготовки рабочих валков для холодной прокатки стальных полос, включающий предварительную шлифовку валков до заданной шероховатости, частичное погружение валка в рабочую жидкость, катодную обработку поверхности валка в водном растворе соли хрома при его вращении, отличающийся тем, что первоначально обработку валков первой и последней клетей ведут по всей длине бочки до требуемой величины шероховатости, затем производят дополнительную обработку краевых участков валка с увеличением шероховатости на них по линейному закону для первой клети в 1,2-1,4 раза выше величины, требуемой в начале участка и в 1,8-2,0 раза выше величины, требуемой по краям бочки валка, в 1,1-1,3 раза выше величины, требуемой в начале и в 1,5-1,8 раза выше в конце участка для последней клети, при этом длину дополнительно обрабатываемых участков определяют по зависимости Li = (L p.b - Bi)/2, где Li - протяженность краевых обрабатываемых участков рабочего валка i-ой клети, мм;
L p.b - длина бочки рабочего валка, мм;
Bi - ширина наибольшей суммарной длины полос одной ширины прокатанных i-й клети за предыдущую и плановую кампании рабочих валков, мм.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что плотность тока при обработке краевых участков составляет 105-130 А/дм².

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что плотность пиков на краевых участках для первой клети составляет 70-80 на 1 см, на последней клети 90-120 пиков на 1 см длины бочки валка.