Способ и устройство для обеспечения регулируемого распределения растягивающих напряжений, в частности, в краевых областях холоднокатаной металлической ленты

Изобретение предназначено для уменьшения появления трещин на краях ленты, снижающих производительность, улучшения поверхности ленты и ее плоскостности и снижения ширины обрезки кромки. Способ включает разделение смазки и охлаждения валков. Регулируемое распределение растягивающих напряжений, в частности, в краевых областях при холодной прокатке металлических лент обеспечивается за счет того, что предусмотрена комбинация следующих мероприятий: а) разделение смазки и охлаждения рабочих валков на смазку на входной стороне и охлаждение на выходной стороне, b) дополнительное воздействие на края ленты с помощью распыления "Hot Edge Spray", в частности зонного распыления масла для прокатки с различной температурой, с) применение специальной формы рабочих валков (12, 12') в области краев ленты для частичного накопления материала на краях ленты при предварительном пропуске, который при следующих пропусках ведет к более длинным краям ленты и противодействует опасности появления слишком большой вытяжки. Устройство содержит соответствующее оборудование. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение касается способа обеспечения регулируемого распределения растягивающих напряжений, в частности, в краевых областях при холодной прокатке металлических лент с целью уменьшения опасности возникновения слишком высокого растягивающего напряжения и трещин на краях ленты с отрицательным последствием в виде трещин в лентах, а также улучшения поверхности ленты и ее плоскостности даже при относительно высокой скорости движения ленты и для уменьшения ширины обрезки ленты. Изобретение касается также устройства для осуществления способа.

Из документа ЕР 0054172 А2 известен способ, согласно которому при холодной прокатке ленты для снятия напряжений предусмотрено снижение трения между поверхностью ленты и поверхностью бочки валка воздействием на валки смазывающего средства. Предусмотрено также регулирование этого эффекта для конкретных зон в поперечном сечении ленты в зависимости от частичных определенных растягивающих напряжений, позади последней прокатной клети. При этом основное масло средства смазки валков перед вводом ленты в очаг деформации наносится в ограниченных по месту областях непосредственно на поверхность ленты в количестве, определенном частичными растягивающими напряжениями. Цель подобного мероприятия заключается в том, чтобы локально нанести составляющие смазывающего материала в виде полосы на подлежащую прокатке ленту, с тем чтобы с помощью локальной смазки уменьшить местные усилия при прокатке и таким образом снизить местное сплющивание. Кроме того, в этих местах происходит снижение нагрева валка за счет трения.

Из документа ЕР 0367967 В1 известны способ и устройство, при котором регулируют концентрацию эмульсии на базе масла для прокатки и эмульсия или дисперсия после выхода из очага деформации или перед очагом деформации собирается и снова разделяется. Таким образом возможно подготовить в нужной концентрации эмульсии или дисперсии для повторной подачи ее в очаг деформации. Основной идеей этого изобретения является своевременное изготовление эмульсии и разделение ее на компоненты.

В документе ЕР 1188494 А1 описывается устройство для очистки ленты, способ очистки ленты, прокатная клеть и способ прокатки. Для повышения производительности устройства холодной прокатки оно снабжается устройством для очистки ленты.

На валках при высоких скоростях прокатки более чем 700 м/мин, когда их нельзя оснастить обычными очистными роликами и очистительной трубой, производительность оборудования для холодной прокатки была повышена, а качество поверхности ленты было улучшено с помощью дополнительного устройства для очистки.

В документе ЕР 0672471 В1 описаны способ и устройство для прокатки лент. Валки для прокатки, для которых характерен низкий износ, выполнены, по меньшей мере, в концевых областях с увеличенным радиусом, которые смещены друг относительно друга таким образом, что прокатываемая лента по своей ширине находится в контакте с областями валка, имеющими меньший радиус, и при увеличении нагрева и термическом выпучивании происходит смещение к краевым областям ленты областей валков с большим радиусом. Благодаря этому достигается то, что прогиб в краевых областях ленты, который мог бы наступить под воздействием повышающегося термического выпучивания, устраняется.

Из документа DE 19908743 известны способ и устройство для сушки и создания условий сушки, в частности, холоднокатаной ленты в области выхода из установки холодной прокатки. Известно, что для сушки, в частности прокатанной ленты, осуществляют разделение сухой области готовой ленты от влажного пространства прокатной клети. Для этого предлагается бесконтактное уплотнение между разделением и лентой с помощью буфера со сжатым газом наподобие подушки со сжатым воздухом, а также щелевой завесы, так что сжатый газ через большое количество сопел под прямым углом сверху вниз подается из сопел на поверхность ленты.

Благодаря этим мероприятиям эффективно прекращается проникновение масла или эмульсии и обеспечивается свободная от помех сушка ленты, в том числе и при высоких скоростях движения ленты свыше 1000 м/мин независимо от ее ширины.

Из документа DE 10131369 A1 известны способ и устройство для охлаждения и/или смазки валков, в частности рабочих валков прокатной клети и прокатываемой, движущейся между этими валками ленты с применением воды в форме струй в качестве охлаждающей среды, а также распыленного масла, смеси воздуха с маслом, а также смеси вода-масло в качестве смазочного средства. Для повышения смазочного и охлаждающего эффекта предлагается применять комбинацию из охлаждения поверхностей ленты и валков, а также смазку валков на входной стороне клети, при этом обе среды: вода и соответственно смазочное средство подаются на валки и соответственно на ленту раздельно и наносятся на различные точки поверхности валков. Как для воды, так и смазочного средства предусмотрены отдельные емкости, кроме того, предусмотрен раздельный подвод к распылительным коллекторам для воды и к распылительным коллекторам для смазочного средства. К большому преимуществу можно отнести оптимальное использование смазочного и охлаждающего эффектов обеих рабочих сред, а также снижение потребности в усилиях и работе, что обуславливается минимальной величиной трения на валках. Отшлифованная поверхность валка имеет более высокую стойкость к нагрузкам. Прекращается до сих пор имевшее место отшелушивание материала на валках. Поверхность прокатанной ленты остается оптимально гладкой, появление окалины и повреждений на поверхности ленты исключается.

Из документа JP 62142011, который рассматривается в качестве ближайшего аналога, известны способ и устройство для обеспечения регулируемого распределения растягивающих напряжений, в частности в краевых областях, при холодной прокатке металлических лент, для предотвращения возникновения слишком высокого растягивающего напряжения и трещин на краях ленты с отрицательным последствием в виде трещин в лентах, снижающих производительность, а также для улучшения поверхности ленты и ее плоскостности при относительно высокой скорости движения ленты и для уменьшения ширины обрезки ленты, при этом предусмотрено разделение смазывания и охлаждения рабочих валков, при этом смазывание осуществляют на входной стороне и охлаждение на выходной стороне валков.

Исходя из приведенного выше уровня техники задачей изобретение является при холодной прокатке металла, в частности при производстве алюминия, но в отдельных случаях при производстве стали и цветных металлов, минимизировать при чистовой прокатке возникновение напряженных краев ленты и близких к краям продольных волокон, уменьшить появление трещин, получить экономию на очистке и благодаря этому улучшить качество и повысить производительность.

Для решения поставленной задачи предлагается способ с признаками пункта 1 формулы изобретения.

С помощью предложенных мероприятий бесспорно существенно уменьшается опасность появления трещин в ленте из-за трещин по краям ленты и происходит улучшение поверхности ленты.

Благодаря регулируемому распределению растягивающих напряжений, в частности в краевой части ленты, без проблем при более высокой рабочей скорости увеличивается пропуск материала при уменьшении дополнительного времени. При этом в целом улучшается плоскостность, увеличивается производительность и сокращается количество масла, находящегося в циркуляции.

Один вариант осуществление способа по пункту 1 предусматривает, что уменьшение диаметра рабочих валков в краевой области достигается путем частичного увеличения их диаметра путем индуктивного нагрева во время формообразования валков.

Далее может быть предусмотрено, что распределение растягивающих напряжений в ленте изменяется с помощью гибкого вогнутого и соответственно изогнутого отводного ролика таким образом, что растягивающие напряжения уменьшаются на краях ленты и повышаются в середине ленты. Наконец, могут найти применение другие мероприятия, заключающиеся в том, что при черновом пропуске материал по краям ленты с помощью распыления ”Edge Sprays” покрывается смазочным материалом с относительно высокой вязкостью. Устройство для обеспечения регулируемого распределения растягивающих напряжений, в частности в краевых областях при холодной прокатке металлических лент, преимущественно при осуществлении предложенного способа характеризуется наличием, по меньшей мере, в двух раздельных зонах устройств с форсунками для распыления, присоединенных к раздельным трубопроводам подачи распыляемых средств к различным зонам каждого рабочего валка и/или наличием специальной формы рабочих валков с увеличением диаметра в концевых областях для удлинения прокатываемых краев ленты при одновременном снижении растягивающих напряжений и уменьшении длинных волокон в областях, близких к краям ленты. Преимущества, связанные с этими мероприятиями, были названы выше при описании предложенного способа.

В другом варианте исполнения устройство содержит преимущественно выпуклый в направлении движения полосы, гибкий и соответственно изогнутый отводной ролик, расположенный между двумя направляющими роликами для изменения распределения растягивающих напряжений в ленте перед ее поступлением в прокатную клеть.

В дополнение к этому устройство далее выполнено таким образом, что оно на входной стороне прокатной клети имеет средство для непосредственного нанесения присадок, в частности на прокатываемую ленту, например, смазочного масла с относительно высокой вязкостью, и имеет на выходной стороне рабочих валков средство для охлаждения бочки рабочих валков и предпочтительно дополнительное средство для удаления смазочных материалов, при этом упомянутые средства распыляют подаваемые среды предпочтительно как на верхнюю сторону, так и на нижнюю сторону прокатываемой ленты.

И в заключение устройство согласно изобретению имеет приспособление, которое удаляет охлаждающее средство на выходной стороне клети.

Другие подробности, признаки и преимущества приведены в следующем ниже описании представленного схематически на чертежах примера исполнения, при этом изображено:

На фиг.1 устройство для распыления (Hot Edge Spray).

На фиг.2 специальная форма рабочих валков.

На фиг.3 вид сбоку упругого выпуклого и соответственно изогнутого отводного ролика.

На фиг.4 вид сверху на отводной ролик согласно фиг.3.

На фиг.5 вид сбоку на предложенную установку для непосредственного нанесения смазочного материала на прокатываемую ленту, охлаждения валков на выходной стороне и удаления смазочного материала.

На фиг.1 показана часть устройства для обеспечения регулируемого распределения растягивающих напряжений, в частности в краевых областях при холодной прокатке металлических лент, с расположенными, по меньшей мере, в двух отдельных зонах 10, 10' устройствами 11, 11' с форсунками для распыления, присоединенными к раздельным трубопроводам 19, 19' для подвода распыляемых средств к различным зонам 10, 10' каждого рабочего валка 12. Кроме того, имеется возможность частичного индуктивного нагрева рабочих валков заданным образом.

На фиг.2 представлена пара рабочих валков, которые в концевой области имеют специальную форму с увеличением диаметра в концевых областях для удлинения подлежащих прокатке краевых частей ленты при одновременном снижении растягивающих напряжений и уменьшении длинных волокон ленты.

На фиг.3 и 4 показан соответственно вид сбоку и вид сверху устройства для распределения растягивающих напряжений по ширине ленты при чистовых пропусках. Это достигается за счет изменяющегося угла охвата W в зависимости от толщины ленты:

1-6 мкм W=60-90°

8-20 мкм W=45-60°

>20 мкм W=45° и больше

для металлической фольги W=15-20°.

На фиг.5 показан вид сбоку предложенной установки с разматывающей моталкой на левой стороне и наматывающей моталкой на правой стороне, а также направляющим средством для прокатываемой ленты 16 в направлении движения ленты 14, а также средством 21 для непосредственного нанесения смазочного материала с повышенной вязкостью, то есть с присадкой, на входной стороне ленты, а также средством 22 для охлаждения бочки на выходной стороне рабочих валков и средством 23 для удаления смазочного материала на выходной стороне. Таким образом обеспечивается накопление материала на краевых частях ленты во время предварительного пропуска и соответственно уменьшение материала на краевых частях во время чистовой прокатки с помощью непосредственного нанесения присадок на входной стороне и охлаждение валков на выходной стороне.

ПЕРЕЧЕНЬ ПОЗИЦИЙ

10, 10'	Зона распыления
11, 11'	Устройство с форсунками для распыления
12, 12'	Рабочие валки
14	Направление движения ленты
15	Отводной ролик
16	Лента
17	Направляющий ролик
19, 19'	Трубопровод для распыляемого средства
20	Прокатная клеть
21	Средство нанесение присадки
22	Средство для охлаждения бочки
23	Удаление смазочного материала

1. Способ обеспечения регулируемого распределения растягивающих напряжений, в частности, в краевых областях при холодной прокатке металлических лент, для предотвращения возникновения слишком высокого растягивающего напряжения и трещин на краях ленты с отрицательным последствием в виде трещин в лентах, снижающих производительность, а также для улучшения поверхности ленты и ее плоскостности при относительно высокой скорости движения ленты и для уменьшения ширины обрезки ленты, включающий разделение смазывания и охлаждения рабочих валков, причем смазывание осуществляют на входной стороне и охлаждение на выходной стороне валков, отличающийся тем, что осуществляют
b) воздействие на края ленты посредством распыления Hot Edge Spray, в частности зонного распыления прокатного масла с различной температурой,
c) использование рабочих валков специальной формы в области краев ленты для частичного накопления материала на краях ленты при предварительном пропуске через валки, за счет чего при последующих пропусках ленты достигается удлинение краев ленты и противодействие возникновению слишком высокого растягивающего напряжения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обеспечивают уменьшение диаметра рабочих валков в краевых областях вследствие частичного увеличения их диаметра во время их формообразования посредством индукционного нагрева.

3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что распределение растягивающих напряжений в ленте с помощью гибкого вогнутого и соответственно изогнутого отводного ролика изменяют таким образом, что растягивающие напряжения уменьшаются на краях ленты и повышаются в середине ленты.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при предварительных пропусках ленты через валки на материал по краям ленты посредством распыления "Edge Sprays" наносят смазочный материал с относительно высокой вязкостью.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют частичный индукционный нагрев рабочих валков.

6. Устройство для обеспечения регулируемого распределения растягивающих напряжений, в частности, в краевых областях при холодной прокатке металлических лент, содержащее устройство с форсунками для распыления прокатного масла на входной стороне рабочих валков и средство для охлаждения бочек валков на их выходной стороне, отличающееся тем, что предназначено для осуществления способа по любому из пп.1-5, при этом предусмотрены по меньшей мере два устройства (11, 11') с присоединениями к раздельным (19, 19') трубопроводам для распыления средства смазки в виде прокатного масла с различной температурой в различные зоны (10, 10') каждого рабочего валка (12), при этом рабочие валки (12, 12') соответственно имеют специальную форму с увеличением диаметра в концевых областях для частичного накопления материала на краях ленты при предварительном пропуске через валки и для удлинения прокатываемых краев ленты при одновременном снижении растягивающих напряжений и уменьшении длинных волокон в областях, близких к краям ленты.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что предусмотрен гибкий и соответственно изогнутый отводной ролик (15), расположенный между направляющими роликами (17), обеспечивающий изменение распределения растягивающих напряжений в ленте (16) перед ее входом в прокатную клеть (20).

8. Устройство по п.6 или 7, отличающееся тем, что оно на входной стороне прокатной клети (20) имеет средство (21) для непосредственного нанесения присадки, в частности, на прокатываемую ленту (16), например смазочного масла с относительно высокой вязкостью, при этом на выходной стороне рабочих валков (12, 12') предусмотрено средство для охлаждения бочек (22) рабочих валков и предпочтительно дополнительное средство (23, 23') для удаления смазки, причем упомянутые средства выполнены с возможностью подачи как на верхнюю поверхность ленты, так и на нижнюю поверхность ленты (16).

9. Устройство по п.6, отличающееся тем, что оно имеет приспособление, которое удаляет охлаждающее средство на выходной стороне клети (20).