Способ прокатки металлических полос



 


Владельцы патента RU 2486975:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" (RU)

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при холодной прокатке стальных полос на реверсивных и непрерывных станах. Способ включает обжатие полос по толщине в валках с приложением заднего и переднего натяжений, при этом прокатку ведут с выравниванием распределения вытяжек по ширине прокатываемой полосы с коэффициентом заднего натяжения ξ0=0,9-1,0 и коэффициентом переднего натяжения ξ1 не менее 0,05, определяемым по соотношениям:

ξ 0 = 1 σ 0 σ Т З и ξ 1 = 1 σ 1 σ Т П , где

σ0, σ1 - заднее и переднее напряжения натяжения полосы;

σТЗ, σТП - пределы текучести полосы до и после обжатия, а

ξ 1 = ( ξ 0 δ + k ) [ 1 ε ( 1 ε ) δ ] k δ , где

δ = 2 f α - параметр прокатки;

f - коэффициент контактного трения;

α - угол захвата, рад;

ε - относительное обжатие, мм;

R - радиус рабочих валков, мм;

k = 1 + ( 1 + ε ) 2 - коэффициент деформационного упрочнения полосы, что обеспечивает уменьшение разноширинности полосы и исключение трещинообразования по кромкам. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при холодной прокатке стальных полос на реверсивных и непрерывных станах.

Известен способ прокатки полос, включающий их обжатие по толщине с приложением переднего и заднего натяжений, по которому межклетевые удельные натяжения повышают от первого к последнему на 1-2 кг/мм2, величину напряжения натяжения определяют в зависимости от обжатия по предложенной формуле [1].

Известен также способ прокатки стальных полос с обжатием по толщине и приложением переднего и заднего натяжений, согласно которому величину удельного переднего натяжения устанавливают равной 0,22-0,25 от предела текучести деформированной полосы, и в первом проходе к полосе прикладывают только переднее натяжение [2].

Недостаток указанных способов заключается в том, что их реализация приводит к формированию разноширинности полос и трещинообразованию по кромкам.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является способ прокатки металлических полос, включающий их обжатие по толщине с приложением заднего и переднего натяжений, при этом при прокатке полос из малоуглеродистой стали величину удельного натяжения устанавливают в зависимости от суммарного обжатия и ширины полосы по предложенным математическим зависимостям [3].

При таком способе прокатки полосы приобретают разноширинность, и не исключено образование трещин по кромкам.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в уменьшении разноширинности и исключении трещинообразования по кромкам.

Для решения поставленной технической задачи в известном способе прокатки металлических полос, включающем обжатие по толщине в валках с приложением заднего и переднего натяжений, согласно изобретению, прокатку ведут с коэффициентом заднего натяжения 0,9-1,0 и коэффициентом переднего натяжения не менее 0,05, определяемым по соотношениям:

ξ 0 = 1 σ 0 σ Т З и ξ 1 = 1 σ 1 σ Т П ,

где ξ0, ξ1 - коэффициенты заднего и переднего натяжений;

σ0, σ1 - заднее и переднее напряжения натяжения полосы;

σТЗ, σТП - пределы текучести полосы до и после обжатия.

В варианте реализации способа коэффициент переднего натяжения устанавливают по формуле:

ξ 1 = ( ξ 0 δ + k ) [ 1 ε ( 1 ε ) δ ] k δ ,

где δ = 2 f α - параметр прокатки;

f - коэффициент контактного трения;

α - угол захвата, рад;

ε - относительное обжатие;

R - радиус рабочих валков, мм;

k = 1 + ( 1 + ε ) 2 - коэффициент деформационного упрочнения полосы.

Сущность изобретения состоит в следующем. В процессе пластической деформации металл течет в направлении наименьшего сопротивления.

Поэтому при продольной прокатке металлической полосы на прикромочных участках, ширина которых равна длине очага деформации, не исключено течение металла не только вдоль направления прокатки, но и в поперечном направлении - вдоль бочки валка. Поперечное течение металла, во-первых, приводит к появлению разноширинности полос и, во-вторых, к преимущественному утонению кромок, сопровождаемому образованием трещин.

Экспериментально установлено, что регламентация коэффициентов заднего и переднего натяжений при прокатке полос на уровнях: коэффициент заднего натяжения 0,9-1,0 и коэффициент переднего натяжения не менее 0,05 - способствует выравниванию распределения вытяжек по ширине прокатываемой полосы, что сдерживает процесс поперечного течения металла, уменьшает разноширинность и вероятности трещинообразования по кромкам. Также экспериментально установлено, что наиболее полное выравнивание распределения вытяжек по ширине, особенно для узких полос, достигается в случае, когда выполняется эмпирическое соотношение ξ 1 = ( ξ 0 δ + k ) [ 1 ε ( 1 ε ) δ ] k δ , которое учитывает геометрические параметры очага деформации, коэффициент трения и упрочнение (наклеп) прокатываемой полосы в очаге деформации.

В процессе экспериментальных прокаток было получено, что при коэффициенте заднего натяжения более 1,0 или коэффициенте переднего натяжения менее 0,05 имеет место переменное по длине сужение полос, что увеличивает разноширинность. Снижение коэффициента заднего натяжения менее 0,9 ведет к увеличению ширины полос и трещинообразованию по кромкам.

Примеры реализации способа

Пример 1. Горячекатаную травленую полосу из стали марки 08Ю толщиной Н0=2,0, шириной В=1200 мм, смотанную в рулон, устанавливают на разматывателе одноклетевого реверсивного стана 1400. Предел текучести горячекатаной полосы составляет: σТЗ=20 кг/мм2. Устанавливают межвалковый зазор для прокатки полосы толщиной Н1=1,5 мм. Передний конец полосы пропускают через межвалковый зазор и закрепляют на барабане моталки. С помощью электродвигателя разматывателя создают заднее натяжение Т0=2400 кг, что соответствует заднему напряжению натяжения σ0:

σ 0 = Т 0 Н 0 В = 2400 2,0 1200 = 1,0   кг/мм 2 .

Коэффициент заднего натяжения при этом равен:

ξ 0 = 1 σ 0 σ Т З = 1 1 20 = 0,95.

После обжатия полосы из стали марки 08Ю с относительной степенью деформации ε = Н 0 Н 1 Н 0 = 2,0 1,5 2,0 = 0,25 за счет наклепа ее предел текучести возрастает до значения σТП=28,8 кг/мм2.

С помощью электродвигателя моталки создают переднее натяжение полосы Т1=3000 кг, что соответствует удельному переднему напряжению натяжения σ1:

σ 1 = Т 1 Н 1 В = 3000 1,5 1200 = 1,67   кг/мм 2 .

Коэффициент переднего натяжения при этом равен:

ξ 1 = 1 σ 1 σ Т З = 1 1,67 28,8 = 0,94.

Валки приводят во вращение и осуществляют прокатку всей полосы с приложением указанных заднего и переднего натяжений. После прокатки разноширинность полосы находится в диапазоне ΔВ=±0,2 мм, трещины по кромкам отсутствуют.

Варианты реализации предложенного способа по примеру 1 приведены в таблице.

Таблица
Режимы прокатки полос и показатели их эффективности
№ п/п ξ0 ξ1 ΔB, мм Трещины по кромкам
1 0,80 0,04 ±1,3 присутствуют
2 0,90 0,05 ±0,2 отсутствуют
3 0,95 0,94 ±0,2 отсутствуют
4 1,00 0,20 ±0,2 отсутствуют
5 1,10 0,32 ±1,1 присутствуют
6[3] 0,50 0,03 ±1,5 присутствуют

Из данных, представленных в таблице, следует, что в случаях реализации предложенного способа (варианты №2-4) достигается уменьшение разноширинности прокатанных полос и исключается трещинообразование по их кромкам. При запредельных значениях заявленных параметров (варианты №1 и №5), а также при использовании известного способа (вариант №6) разноширинность полос возрастает, на кромках полос образуются трещины.

Пример 2. Рулон из узкой горячекатаной полосы толщиной Н0=5,0 мм, шириной В=40 мм из стали марки 08Ю, имеющей предел текучести σТЗ=20 кг/мм2, устанавливают на разматывателе, после чего задают в одноклетевой реверсивный стан с рабочими валками радиусом R=150 мм для прокатки на толщину Н1=3,75 мм с относительным обжатием ε=0,25.

Перед началом прокатки определяют угол захвата α:

α = Н 0 ε R = 5 0,25 150 = 0,0913   рад ,

а также параметр прокатки δ:

δ = 2 f α = 2 0,2 0,0913 = 4,3818.

Передний конец полосы пропускают через рабочие валки и закрепляют на барабане моталки.

С помощью электродвигателя разматывателя создают заднее натяжение полосы Т0=400 кг. Заднее напряжение натяжения равно:

σ 0 = Т 0 Н 0 В = 400 5 40 = 2,0   кг/мм 2 ,

что соответствует коэффициенту заднего натяжения.

ξ 0 = 1 σ 0 σ Т З = 1 2,0 20 = 0,90.

Коэффициент деформационного упрочнения полосы после обжатия в валках составляет:

k = 1 + ( 1 + ε ) 2 = 1 + ( 1 + 0,25 ) 2 = 1,125

Производят расчет коэффициента переднего натяжения:

ξ 1 = ( ξ 0 δ + k ) [ 1 ε ( 1 ε ) δ ] k δ = ( 0,9 4,3818 + 1,125 ) [ 1 0,25 ( 1 0,25 ) 4,3818 ] 4,3818 = 0,0711.

По рассчитанному значению ξ1 определяют напряжение переднего натяжения σ1=26,47 кг/мм2, а также полное переднее натяжение Т1:

Т1=В·Н1·σ1=40·5·26,47=5294 кг.

С помощью двигателя моталки к полосе прикладывают переднее натяжение Т1=5294 кг, приводят во вращение валки и осуществляют прокатку полосы. Благодаря регламентированным значениям коэффициентов переднего и заднего натяжений, прокатка узкой полосы (ленты) происходит с минимальной разноширинностью ΔВ=±0,15 мм и без трещинообразования по кромкам. При прокатке указанной полосы с таким же обжатием по известному способу [3] разноширинность возрастает до значения ΔВ=±2,2 мм, а на кромках полосы образуются трещины.

Технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в том, что прокатка с коэффициентом заднего натяжения 0,9-1,0 и коэффициентом переднего натяжения не менее 0,05 затрудняет течение металла вдоль бочки валка в очаге деформации, благодаря чему достигается уменьшение разноширинности полос, предотвращается снижение толщины кромок и исключается образование на них трещин. В качестве базового объекта принят известный способ [3]. Использование предложенного способа обеспечит повышение рентабельности производства металлических полос и лент на 5-10%.

Литературные источники, использованные при составлении описания изобретения

1. Патент РФ №2239500, МПК В21В 1/28, 2004.

2. Патент РФ №2191645, МПК В21В 1/28, 2002.

3. Патент РФ №2433004, МПК В21В 1/28, 2011.

1. Способ холодной прокатки стальных полос, включающий обжатие их по толщине в валках с приложением заднего и переднего натяжений, отличающийся тем, что прокатку ведут с выравниванием распределения вытяжек по ширине прокатываемой полосы с коэффициентом заднего натяжения ξ0=0,9-1,0 и коэффициентом переднего натяжения ξ1 не менее 0,05, определяемым по соотношениям
ξ 0 = 1 σ 0 σ Т З и ξ 1 = 1 σ 1 σ Т П ,
где σ0, σ1 - заднее и переднее напряжения натяжения полосы;
σТЗ, σТП - пределы текучести полосы до и после обжатия.

2. Способ прокатки по п.1, отличающийся тем, что коэффициент переднего натяжения устанавливают по формуле
ξ 1 = ( ξ 0 δ + k ) [ 1 ε ( 1 ε ) δ ] k δ ,
где δ = 2 f α - параметр прокатки;
f - коэффициент контактного трения;
α - угол захвата, рад,
ε - относительное обжатие, мм;
R - радиус рабочих валков, мм;
k = 1 + ( 1 + ε ) 2 - коэффициент деформационного упрочнения полосы.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к изготовлению тонколистовой холоднокатаной трубной стали, используемой для трубок амортизаторов автомобилей. .

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для получения холоднокатаной нагартованной полосы из листовой стали с покрытием или без него, для последующей обработки путем гибки или формовки, в частности кровельной металлочерепицы.
Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано в технологии производства холоднокатаных полос из низкоуглеродистых сталей с заданной чистотой поверхности и шероховатостью полосы, используемых в автомобильной промышленности.

Изобретение относится к металлургии, конкретно к прокатному производству, и может быть использовано при получении холоднокатаной листовой стали с высоким качеством отделки поверхности.
Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при холодной прокатке стальных полос, сваренных встык, на непрерывных и дрессировочных станах.
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при дрессировке оцинкованной полосовой стали. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при холодной прокатке полосовой стали, преимущественно автомобильной, на непрерывных станах.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при прокатке листов с повышенными требованиями к качеству их поверхности. .
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в технологии производства холоднокатаной автолистовой стали, преимущественно для лицевых деталей автомобиля.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть применено при изготовлении полос на непрерывных широкополосных станах холодной прокатки. .
Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при получении горячекатаного травленого листового проката как в виде товарной продукции, так и заготовки для последующей холодной прокатки

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для получения холоднокатаной полосы из листовой низкоуглеродистой стали, стабилизированной алюминием, для изготовления изделий методом глубокой вытяжки. Способ включает холодную прокатку горячекатаных полос, рекристаллизационный отжиг и дрессировку с передним и задним натяжениями, при котором величины удельные переднее и заднее натяжения поддерживают в пределах величин 20-40 Н/мм2 и 25-60 Н/мм2 соответственно, а величину относительного обжатия при дрессировке εдр устанавливают по соотношению ε д р = 0 , 0 4 + 0 , 0 8 7 ⋅ ε п р 2 − 0 , 1 0 6 ⋅ ε п р , где εдр - относительное обжатие при холодной прокатке, что обеспечивает увеличение выхода годного. 1 табл., 1 пр.
Изобретение предназначено для снижения энергозатрат прокатного производства и может быть использовано при дрессировке стальных холоднокатаных отожженных полос в клети с по меньшей мере одним приводным валком. Способ включает заправку полосы в стан с помощью электроприводных рабочих валков при обжатии с относительной величиной 0,5-2,0% и последующую прокатку в рабочих валках, вращаемых с заданной скоростью. Пластическое течение металла только в направлении вращения валков обеспечивается за счет того, что после завершения заправки полосы в стан электропривод рабочих валков отключают, производят плавное увеличение заднего и переднего натяжений, причем заднее натяжение увеличивают до удельного значения, равного 0,05-0,20 от условного предела текучести отожженной стальной полосы, а переднее натяжение - до начала вращения рабочих валков с заданной скоростью прокатки. Переднее натяжение увеличивают до удельного значения, не превышающего 0,8 от условного предела текучести отожженной стальной полосы. 1 табл., 1 пр.
Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при прокатке холоднокатаных полос из низкоуглеродистой стали на непрерывных станах с последующим отжигом в садочных печах. Способ включает завалку в последнюю клеть непрерывного стана насеченных рабочих валков с шероховатостью 3÷5 мкм Ra, прокатку полос с регламентированным обжатием в этой клети, смотку полос в рулоны и последующий их рекристаллизационный отжиг в садочной печи, в котором после завалки рабочих валков относительное обжатие в последней клети устанавливают равным 2÷5% и к концу кампании рабочих валков увеличивают до 18÷22% при одновременном соответствующем снижении обжатий в предыдущих клетях и устанавливают исходя из соотношения: ε=(2÷5)+0,106·L, где L - суммарная длина прокатанных полос от начала кампании рабочих валков последней клети, км, что позволяет повысить качество листовой стали. 1 табл., 3 пр.
Изобретение предназначено для снижения разнотолщинности тончайших полос и лент (толщиной не более 0,2 мм), получаемых холодной прокаткой из низкоуглеродистых сталей на непрерывных многовалковых станах. Способ включает многопроходное обжатие заготовки в валках непрерывного стана с приложением к ней межклетевых натяжений и подачей к валкам смазывающе-охлаждающей жидкости, с обжатием заготовки в валках, диаметр которых уменьшают по ходу прокатки. Стабильность температурного профиля валков, уменьшение их сплющивания и изгиба обеспечивается за счет того, что расход смазочно-охлаждающей жидкости в каждом последующем проходе увеличивают прямо пропорционально снижению диаметра валка, а диаметр валка в каждом проходе регламентирован математической зависимостью. 1 табл.

Изобретение относится к области черной металлургии, к прокатному производству, и может быть использовано при получении упаковочной ленты, используемой для автоматизированной обвязки грузов. Способ включает горячую прокатку полосы из стали, ее смотку, травление, холодную прокатку или холодную прокатку и термическую обработку. Горячую прокатку ведут с суммарным относительным обжатием не менее 70%. Температуру конца прокатки и смотки поддерживают в диапазонах 790-870°C и 540-620°C соответственно. Холодную прокатку ведут с суммарным относительным обжатием 55-80%. Обрабатывают полосу из стали, содержащей углерод, кремний, марганец, алюминий, хром, никель, медь, азот и железо. Термическую обработку осуществляют путем нагрева холоднокатаной полосы до температуры 360-450°C и выдержки при этой температуре в течение 10-30 ч. Техническим результатом изобретения является увеличение выхода годного за счет повышения механических свойств. 1 з.п. ф-лы, 4 табл., 2 пр.

Изобретение предназначено для повышения производительности при производстве холоднокатаной широкополосной стали. Способ включает непрерывную прокатку на совмещенном агрегате непрерывного травления и стане непрерывной холодной прокатки при заданных режимах травления и прокатки. Оптимизация скоростного режима совмещенного агрегата непрерывного травления и стана непрерывной холодной прокатки обеспечивается за счет того, что выбор начальной скорости прокатки производят в зависимости от содержания в стали углерода, кремния, марганца и микролегирующих элементов титана, молибдена, ванадия, ниобия. Скоростной режим агрегата регламентирован математическими зависимостями, учитывающими такие факторы как скорость движения подката в травильных ваннах, длина травильных ванн, время травления, рассчитываемое в зависимости от массы окалины, скорость полосы перед первой клетью, учитывающая геометрические и физико-маханические свойства подката, а также параметры прокатного оборудования, 3 табл., 3 пр.
Изобретение относится к области черной металлургии, конкретнее к технологии прокатки и термической обработки металлов, и может быть использовано при производстве высокопрочной холоднокатаной полосы из углеродистой стали в нагартованном состоянии толщиной 0,8-1,0 мм и массой 17-26 т для получения упаковочной ленты. Способ включает горячую прокатку, смотку полосы в рулоны, травление, холодную прокатку и термическую обработку. Температуру конца горячей прокатки и смотки поддерживают в диапазонах 830-870°C и 470-540°C соответственно. Термическую обработку осуществляют путем нагрева холоднокатаного проката до температуры 370-440°С и выдержки при этой температуре в течении времени τ=(m+h)/K, где m - масса максимального рулона в стопе, т; h - толщина полосы, мм; К=0,80-1,10 - эмпирический коэффициент, полученный опытным путем. Кроме этого, сталь имеет следующий химический состав, мас.%: 0,10-0,18 С; 0,30-0,80 Si; 1,1-1,8 Mn; не более 0,020 Р; не более 0,015 S; не более 0,06 Al; не более 0,06 Сr; не более 0,01 N; Fe, неизбежные примеси - остальное. Техническим результатом изобретения является увеличение выхода годного за счет повышения комплекса механических свойств. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано на многоклетевых непрерывных станах при холодной прокатке полосы из стали или сплавов цветных металлов из горячекатаного подката. Сущность изобретения: при холодной прокатке полосы необходимо выдерживать допуски на продольную и поперечную разнотолщинность, при этом требования к точности прокатанной полосы по продольной разнотолщинности и поперечному профилю и форме постоянно ужесточаются. Современные технологии предполагают использование систем автоматического регулирования толщины по длине полосы (САРТиН) и по поперечному профилю и форме полосы (САРПФ) с учетом единого допуска на отклонение толщины полосы от номинального значения по всей ее площади. Отличительной особенностью способа согласно изобретению является то, что прокатку ведут с установкой различных допусков в САРТиН на отклонение толщины от номинальной в продольном направлении и в САРПФ на отклонение толщины от номинальной в поперечном направлении в зависимости от единого допуска на отклонение толщины от номинального значения по всей площади полосы, указанные зависимости описаны математическими выражениями. При этом горячекатаный подкат получен прокаткой с установкой допуска на поперечную разнотолщинность, а указанный допуск устанавливают в зависимости от единого допуска на отклонение от номинальной толщины по всей площади готовой холоднокатаной полосы, эта зависимость также описана математическим выражением. При использовании изобретения становится возможным получать более точную полосу, в этом заключается технический результат изобретения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано на непрерывных станах для холодной прокатки полос и лент из высокопрочных сталей и сплавов. Способ включает многопроходное обжатие заготовки с приложением натяжений. Снижение продольной разнотолщинности полос и лент обеспечивается за счет того, что прокатку в первом проходе ведут с относительным обжатием 4-23% и при удельном переднем натяжении в этом проходе не более 20 МПа. 1 табл.
Наверх