Исследование и разработка технологических способов уменьшения расхода металла на ТЛС

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Украины

Донбасский Государственный Технический Университет

Кафедра ОМД и М

Контрольная работа по теме:

«Исследование и разработка технологических способов уменьшения расхода металла на ТЛС»

Алчевск, 2012



Содержание

Ведение

1. Особенности формоизменения ТЛС. Факторы, влияющие на расход металла при производстве толстых листов

2. Пути экономии металла при нагреве

2.1 Причины потерь металла при нагреве проката

2.2 Применение временных защитных покрытий

3. Недостатки формы толстого листа

4. Способы управления формоизменением связанные с конструкцией оборудования

4.1 Пути улучшения формы листа

4.1.1 Переменное обжатие в вертикальной клети

4.1.2 Прокатка с переменной деформацией в горизонтальных валках

5. Технологические способы управления формоизменением

5.1 Профилировка валков

5.2 Стабилизация толщины полосы

5.3 Протяжка

5.4 Использование выпуклых слябов

6. Новые металлосберегающие способы прокатки толстых листов

Литература



Введение

Производство металла играет одну из главных ролей в развитии экономики Украины. В настоящее время главным направлением технического процесса является снижение себестоимости продукции, борьба за экономию металла и энергоресурсов.

Толстолистовая сталь (толщина больше, чем 4 мм) производится на одно и двухклетьевых станах, которые расположены в одну или две линии, полунепрерывных и непрерывных станах и станах специальной конструкции (например, планетарных) в горячем состоянии.

По толщине толстолистовую сталь поставляют с интервалом 0,5 мм (толщина 4-6 мм), 1,0 мм (толщина 6-30 мм), 2,0 мм (толщина 30-60 мм), 2,0-5,0 мм (толщина более, чем 60 мм).

Длина толстолистовой стали имеет размеры, кратные 100 мм, но должна составлять не менее, чем 1200 мм. Готовый лист режут на необходимую заказчику длину.

Значительную часть толстолистовой стали прокатывают из углеродистой и низколегированной стали.

Исходной заготовкой для толстолистовых станов являются слябы: прокатанные на слябингах или полученные непрерывной разливкой на установках непрерывной разливки слябов. Слябом называют заготовку прямоугольного сечения толщиной приблизительно 60 - 300 мм и шириной от 500 до 2000 мм. Длина сляба может достигать 12000 мм, но, как правило, они имеют меньшую длину.

Поэтому важным путем экономии металла при прокатке является приближение формы готовых листовых раскатов в плане к прямоугольной.



1. Особенности формоизменения ТЛС. Факторы, влияющие на расход металла при производстве толстых листов

К основным статьям расхода металла при производстве толстых листов можно отнести:

потери металла при зачистке слябов перед нагревом;

угар металла при нагреве заготовок перед прокаткой и при термической обработке готового листа;

плановую обрезь готового листа;

отбор проб на механические испытания;

потери металла при зачистке поверхностных дефектов готовых листов.

Подготовка слитков или слябов к нагреву перед прокаткой состоит из осмотра их поверхности и удаления обнаруженных поверхностных дефектов с помощью газовых горелок.

При нагреве слябов в методических печах расход металла на угар составляет 2-3%, а иногда и более. Окалинообразование и потери металла с окалиной продолжаются в процессе прокатки и охлаждения готовых листов.

Наибольшую статью расхода при производстве толстых листов составляет обрезь. Это связанно с тем, что технология прокатки на существующих станах предпологает поставку толстых листов с обрезной кромкой.

От готовых листов отбирают пробы для испытаний. Так, например, стальные листы для судостроения, листы из углеродистой качественной конструкционной стали подвергают механическим испытаниям на растяжение и на изгиб в холодном состоянии. На отбор этих проб расходуется 0,5% от массы слябов.

На удаление поверхностных дефектов толстолистовой стали чаще всего выполняемое с помощью передвижных наждачных машин, затрачивается около 0,1-0,5% металла в зависимости от качества поставляемых заготовок, уровня технологии, состава оборудования действующих толстолистовых станов.

Скрытые статьи расхода металла при производстве толстых листов связаны с тем, что листопрокатный цех получает заготовки и сдает листы с размерами, колеблющимися в пределах допусков по толщине, ширине и длине. Разница между максимальной и минимальной массой листа, размеры которого находятся в поле допусков, составляет 8-18% в зависимости от номинальных размеров листов.

За счет повышения размеров проката можно получить значительную экономию металла при сдаче проката по теоретической массе. Причем найбольший эффект даст сужение поля допусков по толщине и снижение продольной и поперечной разнотолщинности.



2. Пути экономии металла при нагреве.

2.1 Причины потерь металла при нагреве проката

Нагрев заготовок перед горячей прокаткой и при термической обработке прокатных листов сопровождается потерей части металла на угар - окисление поверхностного слоя с образованием окалины. Кроме того, поверностный слой при нагреве может подвергаться обезуглероживанию.

Образование окалины при нагреве приводит к потере годного металла (рис.1). При нормальной работе нагревательных устройств угар металла составляет 1-2% массы металла, а при неудовлетворительной их работе 4-5%. Если учесть, что в процессе прокатки металл нагревается несколько раз, то можно принять угар в среднем 3-4% от массы металла. Активное окалинообразование при нагреве стали начинается при температуре около 700 °С и возрастает особенно быстро при температурах выше 900 °С.

Рис. 1 - Слой окалины

На величину угара, то есть на величину образования окалины, влияют:

температура нагрева;

атмосфера рабочего пространства нагревательного устройства;

продолжительность нагрева;

химический состав металла;

форма и размеры нагреваемой заготовки.

Отрицательные последствия окисления проката при нагреве не ограничиваются потерей металла в виде окалины. Иногда имеются случаи, когда перед прокаткой не вся окалина сбивается с поверхности раската и вкатывается в поверхность листа. Наличие на поверхности готового листа вкатанной окалины является браком.

Снижение потерь металла при нагреве достигается совершенствованием режимов нагрева и конструкции нагревательных устройств, а также применением временных жаростойких покрытий и обмазок для предохранения поверхности металла от окисления.

2.2 Применение временных защитных покрытий

Применение временных жаростойких покрытий - одно из методов защиты поверхности металла от окалинообразования.

Состав покрытия подбирают таким образом, чтобы при нагреве на металле образовалась сплошная, стойкая при заданной температуре пленка, надежно изолирующая поверхность от контактов с окружающей атмосферой. Покрытия должны обеспечивать защиту сталей в широком интервале температур (600-1300 оС), обладать высоким сопротивлением диффузии газов, быть химически инертными, нетоксичными, пожаробезопастными, недефицитными, обеспечивать малый расход материалов на единицу площади защищаемого материала. Необходимо чтобы покрытие было одноразового действия, т.е. самоудалялось с поверхности заготовки перед прокаткой, после окончания нагрева.

Покрытия делят на следующие группы: стекловидные (эмалевые), стеклокерамические, стеклометаллические, органосиликоновые, защитные смеси и обмазки, металлические.

Качество защиты металла от окисления также зависит от способа нанесения покрытий. При нанесении покрытий вручную защитные действия их значительно хуже, чем при механическом нанесении.

Для выбора способа нанесения покрытий все временные защитные покрытия классифицируются на жидкие покрытия (эмульсии и растворы), порошки, увлажненные сыпучие массы. Жидкие покрытия в виде эмульсий и

растворов могут наноситься на металлическую поверхность в результате окунания, обмазывания кистью и распыления.

Самым удобным способом нанесения таких покрытий является окунание. В какую-либо емкость наливают покрытие и опускают в нее детали или металлические изделия. При нанесении жидких покрытий окунанием поверхность металлических изделий покрывается тонким равномерным слоем. Недостатком этого способа является то, что им невозможно покрывать крупные заготовки, так как для этого пришлось бы создавать огромные емкости.

Некоторые жидки е покрытия наносят кистью на покрываемые изделия чаще всего так наносят стеклометаллические покрытия, однако этот способ малопроизводителен и не применим в поточном производстве. Наиболее распространенным способом нанесения жидких покрытий является распыление, которое осуществляется пульверизаторами. Недостатком этого способа является то, что помещение для нанесения покрытий будет засоряться парами и каплями покрытий, что делает невозможным труд в этом нем.

Порошкообразные покрытия также возможно наносить окунанием и распылением. Поточное производство порошкообразных покрытий основано на распылении. Т.о. хорошо наносить легкоплавкие порошки на горячую металлическую поверхность. Однако в этом случае есть опасность запыления участка, где будет происходить нанесение порошка. Наибольшую трудность представляет нанесение на защищаемую поверхность слабоувлажненных сыпучих масс различного гранулометрического состава, т.е. двухслойных стеклокерамических покрытий.



3. Недостатки формы толстого листа

В наше время, в условиях жесткой конкуренции между металлургическими предприятиями, остро стоит вопрос о повышении качества продукции и уменьшение ее себестоимости.

В производстве толстых листов это, в первую очередь, улучшения формы прокатанных листов в плане и уменьшение конечной обрези. При прокатке листов на толстолистовых станах форма раската искажается от прямоугольной: при прокатке в клетях с вертикальными валками развивается значительное приконтактное уширение, которое неравномерно распространяется как по ширине, так и по длине раската. При дальнейшей прокатке в клетях с горизонтальными валками это приводит к интенсивному дополнительному уширению, и в результате раскат имеет суженные концы.

При прокатке в клетях с горизонтальными валками концы раската получают веерообразное уширение, а передний конец раската приобретают выпуклую форму (рисунок 2). Такая форма концов появляется и после протяжки, и после разбивки ширины. При таком искажении формы раската значительная часть металла идет в обрезь.

Очень большой коэффициент затрат (равняется 1,2-1,25 на некоторых предприятиях) металла заставляет искать разнообразные технологические и технические средства улучшения формы листа.

Рис. 2 - Искаженный конец раската



4. Способы управления формоизменением связанные с конструкцией оборудования

4.1 Пути улучшения формы листа

По действию все средства улучшения формы листа можно разделить на две группы: исправляющие и компенсирующие.

Исправляющие средства - это такие, которые влияют на форму раската после прокатки или в процессе прокатки его в черновой клети. К этой группе относят: прокатку в универсальной клети; обжатие на прессе, который установлен за черновой клетью. Примером первого способа является прокатка универсальной полосы - вертикальные валки снимают уширение и позволяют получить полосу заданной ширины с катаной кромкой. Второй пример - производство плит с катаными кромками (в этом случае две клети - с горизонтальными и вертикальными валками работают как универсальная клеть).

4.1.1 Переменное обжатие в вертикальной клети

Положительное влияние на форму раската оказывает переменное обжатие раската в клети с вертикальными валками. При таком способе прокатки передний и задний концы сляба обжимают меньше, чем среднюю его часть, что достигается путем изменения расстояния между вертикальными валками в процессе прокатки с помощью нажимного устройства по специальной, предварительно рассчитанной программе (схема приведена на рисунке 4). Использование метода позволяет снизить затраты металла на 2-2,2 %.



Рис. 3 - Прокатка с переменным обжатием в вертикальной клети

4.1.2 Прокатка с переменной деформацией в горизонтальных валках

Для улучшения формы торцов используют способ прокатки, при котором в первом проходе (в клети с горизонтальными валками) проводят прокатку слябов с переменной деформацией. Такая деформация осуществляется путем перемещения горизонтальных валков в вертикальной плоскости, при этом относительные обжатия в средней части сляба на 0,5-20 % больше, чем на концах при захвате и вибросе сляба.

При продольной схеме прокатки продольная ось сляба в первом пропуске (с переменной деформацией) перпендикулярна оси готового проката, а при поперечной - совпадает с осью готового раската. Значение переменного обжатия определяется типом стана, размерами слябов и готовых раскатов, режимом обжатия, профилированием и фактическим профилем валков. После переменного обжатия раскат имеет вогнутую форму поперечного сечения. Потом раскат кантуют и прокатывают до конечной толщины. Этот способ позволяет в несколько раз уменьшить длину неровных концов и конечную обрезь. Схема процесса приведена на рисунке 4.



Рис. 4 - Прокатка с переменной деформацией в горизонтальных валках

Можно сделать вывод, что все рассмотренные способы имеют несколько существенных недостатков: установка новой вертикальной клети в потоке стана как правило затруднена или вообще невозможна, материальные затраты на установку такого оборудования чрезвычайно высоки. Поэтому на станах ТЛС, которые не оборудованы вертикальной клетью, предлагается располагать перед черновой клетью пресс для обжатия торцов слябов. Установка пресса вместо клети с вертикальными валками позволяет устранить затраты на систему автоматизации, которую необходимо было бы устанавливать на клеть с вертикальными валками. Также пресс будет значительно упрощать условия работы оператора клети.

Данный пресс должен иметь боек который состоит из нескольких подвижных частей, которые будут обеспечивать увеличение обжатия на углах сляба. Схема обжатия приведена на рисунке. Эффект по снижению затрат металла можно ожидать не менее, чем при обжатии торцов слябов в вертикальной клети.



5. Технологические способы управления формоизменением

5.1 Профилировка валков

Профилировка валков выполняется не только для того, чтобы устранить или свести к минимуму поперечнуюразнотолщинность полосы. Для получения планшетности листа, особенно при прокатке тонких листов, важна не столько поперечная разнотолщинность, сколько обеспечение равномерности деформации по ширине полосы. С помощью профилировки валка обеспечивают также устойчивость полосы в валках. Желательно также добиться равномерного распределения давления на рабочие и опорные валки по ширине контакта, для равномерности износа валков. Такой широкий набор требований требует разных подходов к профилировке валков. Поэтому, на заводах применяются различные исходные профилировки валков.

Устойчивость полосы в валках -- это устойчивое удержание раската точно на середине валков, чтобы сила прокатки поровну распределялась на оба нажимных винта. В противном случае лист будет иметь разную толщину по левой и правой боковым кромкам за счет разной упругой деформации деталей левой и правой подушек. Несимметричное распределение усилий опасно также тем, что полоса при прокатке еще больше смещается от середины в сторону более толстого края, и лист забрасывается на станину. Для надежного удержания полосы в валках на середине бочки валки делают вогнутыми, т. е. с уменьшением диаметра к середине бочки. В этом случае силы нормального давления Р, действующие на полосу, имеют горизонтальную составляющую Рх, направленную внутрь к оси прокатки, и полоса автоматически смещается на середину бочки (рис. 4). Такая профилировка валков прямо противоположна той, которая рекомендуется для компенсации упругого прогиба валков. Поэтому на толстолистовых станах применяют самые разнообразные профилировки как рабочих, так и опорных валков -- от вогнутых до выпуклых с различной формой профиля образующей. Единого подхода к расчету оптимальной профилировки нет.

Рассмотрим профилировку рабочих и опорных валков, применяемых на некоторых станах (рис. 5), причем для рабочего валка -- начальную и скорректированную за счет теплового расширения (тепловая добавка заштрихована). Для устойчивого удержания

Рис. 5 - Требуемая профилировка валков для устойчивости полосы при прокатке

Требуемая профилировка валков для устойчивости полосы при прокатке полосы рабочие валки должны быть вогнутыми только на крайних участках бочки. Средние участки можно сделать либо цилиндрическими, либо выпуклыми, что снижает поперечнуюразнотолщинность листа. Такая профилировка рабочих валков в сочетании с выпуклой профилировкой опорного валка позволяет обеспечить практически равномерное распределение межвалкового давления по длине валков и равномерность их износа. Чтобы эта равномерность сохранялась при прокатке дольше, предложено на концах рабочих валков делать скосы длиной где L -- длина бочки валка; Bmin -- минимальная ширина полосы, прокатываемой на стане.

Чисто вогнутые профилировки валков применяются на ряде старых заводов, однако они нежелательны. При прокатке на таких валках получается чечевицеобразная форма листа с высокой поперечной разнотолщинностью. Чтобы ее снизить, на стане последние пропуски осуществляют практически без обжатий. Эти пропуски называются проглаживающими. При обжатиях, близких к нулю, резко снижается прогиб валков, и полоса выравнивается по ширине. Однако проглаживающие пропуски, снижая разнотолщинность, могут ухудшить свойства металла. Из диаграммы рекристаллизации металла следует, что при малых обжатиях в районе критических значений получается очень крупное зерно, и это губительно для ударных характеристик листа. Кроме того, проглаживание полосы требует дополнительного времени, и производительность стана снижается.

Как видно, оптимальная профилировка валков по всем критериям невозможна, каждый завод разрабатывает собственную профилировку на основе своего сортамента листов, особенностей стана, условий прокатки и пр.

Необходимо отметить, что на толстолистовых станах с помощью профилировки валков можно решать проблему управления шириной листа. Представим, что при соответствующей профилировке валков или под действием противоизгиба в последнем уширительном пропуске получена чечевицеобразная полоса. На станах с длиной бочки валков 4500--5500 мм при прокатке толстых и широких листов (более 4000 мм) можно получить разность толщины в середине и по краям до 2,8--3,8 мм. Если дальше такую полосу прокатывать в продольном направлении в чистовой клети, имеющей равномерную щель между валками в процессе прокатки, то деформация ее по ширине будет очень неравномерна.



Рис. 6 - Профилировки опорных (1) и рабочих (2) валков толсто-листовых станов: а -- 2250 КМЗ; б -- 2300 ДМЗ; в -- 2800 ОХМК (старая); г -- 2800 КМЗ; д--ж -- 2800 ОАО "Северсталь" (старая, промежуточная и новая); з-- 2800 ОХМК и 3600 завода "Азовсталь" (новые, предложенные ДонНИИЧерметом)

Средние по ширине слои будут получать большее обжатие, чем по краям. За счет взаимодействия средних и крайних слоев последние должны принудительно вытягиваться в длину и утягиваться по ширине. Опыты показывают, что таким способом можно уменьшить ширину широких листов на 20-60 мм. Видимо, меняя усилие противоизгиба при прокатке в последнем уширительном пропуске, можно изменять поперечную разнотолщинность (размеры чечевицы) по длине раската. После разворота полосы и прокатки в продольном направлении мы получим разную утяжку ширины листа по его длине. За счет этого можно приблизить форму листа в плане к прямоугольной. Получается что-то похожее на MAS-прокатку, но за счет изменения не зазора между валками, а формы щели между валками. На существующих толстолистовых станах предлагаемый способ регулирования ширины полосы пока не применяется, он находится в стадии разработки.

5.2 Стабилизация толщины полосы

Точность полосы является важной характеристикой ее качества. С одной стороны, уменьшение разнотолщинности диктуется потребителями тонкого листа, производящими из него изделия штамповкой, гибкой и другими операциями обработки металлов давлением (ОМД). Из-за разнотолщинности снижается точность и качество получаемых изделий, растут вариация и неравномерность напряжений и усилий при штамповке, повышается износ инструмента. За характеристику разнотолщинности полосы можно принять дисперсию толщины полосы. Если толщину измерять в нескольких точках по ширине полосы, то будет получена статистически полная характеристика толщины. Однако, учитывая соотношение длины и ширины полосы, а также результаты экспериментальных исследований, можно считать вариацию толщины полосы по ее ширине примерно на порядок меньше, чем по длине. Поэтому при оценке непостоянства толщины можно ограничиться результатом измерения ее в одном по ширине сечении, как это и делается на практике.

Причинами разнотолщинности полосы являются разнотолщинность подката, и разнотолщинность порождаемая эксцентриситетами валков, и различного рода биениями, которые влекут периодические колебания межвалковых натяжений и зазоров между валками. Чтобы добиться одинаковой толщины полосы при выходе из клети нужно регулировать межвалковый зазор или создавать усилия по натяжению полосы во время её прокатки. Реализация этой задачи осуществляется различными способами:

1 - станочное профилирование образующих бочек опорных и рабочих валков;

2 - тепловое регулирование профиля бочек рабочих валков в процессе прокатки полосы;

3 - принудительный изгиб рабочих валков в вертикальной плоскости воздействием на их подушки;

4 - осевая сдвижка рабочих валков с применением различных профилировок валков.

Способы 3 и 4 обладают высоким быстродействием регулирования профиля и формы полосы и широко применяются на станах горячей и холодной прокатки. Воздействие гидравлическим изгибом ограничено прочностью подшипников качения рабочих валков.

Основное назначение нажимных устройств стана - регулирование толщины полосы, требования к качеству которой постоянно растут. При регулировании толщины полосы требуется компенсировать незначительные, но быстроизменяющиеся её отклонения. Несмотря на постоянное совершенствование конструкции систем управления, электромеханические нажимные устройства имеют весьма низкое (по сравнению с требуемым) быстродействие. В настоящее время достигнуты скорости перемещения нажимного винта порядка 1 мм/с и ускорения до 2 мм/с2. Для повышения качества регулирования необходимо значительно повысить в первую очередь уровень развиваемых двигателем ускорений. Однако известно, что повышение уровня ускорения сопряжено с необходимостью увеличения пускового тока, который ограничен тепловым режимом работы двигателя и не может превышать номинальный ток более чем в 2,5 раза (при специальном исполнении двигателя в 3,5 раза). Поэтому значения ускорения 2 мм/с2 является фактически предельным для электромеханического нажимного устройства. Кроме того, следует учитывать, что при значительной частоте возмущений по толщине, порождённых, например, эксцентриситетом валков стана холодной прокатки, электромеханическое нажимное устройство с низким ускорением не успевает разгоняться до максимальной скорости и всё время работает в режимах ускорения или замедления, т.е. с повышенной нагрузкой. Для предотвращения износа нажимного устройства и обеспечения устойчивости системы автоматического регулирования толщины обычно предусматривают достаточно широкие зоны нечувствительности. Необходимо иметь в виду, что повышение ускорений нажимного устройства влечёт рост динамических нагрузок в механических звеньях, следовательно, требует их усиления и утяжеления, что приводит к увеличению маховых масс. Отсюда также следует ограничение на уровень ускорений электромеханического нажимного устройства.

Скорость действия нажимного устройства увеличивается применением гидравлического привода. В гидроприводе отсутствуют механические передачи и вращающиеся звенья, обладающие существенной инертностью, по этому гидравлическое нажимное устройство развивает ускорения до 500 мм/с2. Это более чем на 2 порядка выше ускорения, развиваемого электромеханическим устройством. Нажимное устройство с гидроприводом обеспечивает большую точность отработки управляющих воздействий за счёт исключения люфтов и упругого закручивания нажимного винта при вращении его под нагрузкой (усилием прокатки), характерным для устройства с электроприводом. В качестве весьма важных преимуществ гидравлического нажимного устройства на ряду сперечисленными выше можно назвать малый износ, надёжность, простоту обслуживания, позиционирования и контроля зазора. Гидравлическое нажимное устройство более компактно и менее металлоёмко, отличается надёжностью и простотой обслуживания. Благодаря малой инерционности, устройство позволяет компенсировать эксцентриситет валков стана холодной прокатки, в значительной мере определяющий дисперсию толщины холоднокатаной полосы. Гидравлическое нажимное устройство даёт возможность обеспечить постоянство зазора или усилия прокатки. Последнее весьма важно, т. к. позволяет достаточно просто осуществлять аварийное отключение при чрезмерном, скачкообразном увеличении усилия прокатки и, следовательно, значительно повысить надёжность стана, снижая вероятность поломок механического оборудования клетей. Отмеченные преимущества достигаются лишь при высокой точности изготовления гидрооборудования и качественной очистке масла. Часто гидравлическое нажимное устройство применяется в комбинации с электромеханическим нажимным устройством, обеспечивающим большие перемещения и повышающим надёжность.

На основании вышеприведённых доводов сделаем вывод о необходимости дополнения электромеханического нажимного устройства гидравлическим.

5.3 Протяжка

Разбивка ширины будущих листов является наиболее ответственной операцией при их черновой прокатке. Сущность ее состоит в том, чтобы получить раскаты правильной прямоугольной формы с шириной, равной заданной ширине готового листа плюс припуск на обрезку кромок. При прокатке листового металла непосредственно из слитков ширина его получается прокаткой из ширины слитка. При прокатке из слябов ширина конечного листового проката может быть получена двумя схемами: прокаткой из ширины сляба и прокаткой из длины сляба. Первая схема называется продольной схемой прокатки: при ней оси сляба и листа совпадают. Вторая схема называется поперечной схемой прокатки, когда оси листа и сляба взаимно перпендикулярны. Продольная схема прокатки универсальна и применима во всех случаях и для слитков, и для слябов любых размеров при прокатке листового металла любых размеров. Поперечная схема прокатки имеет более узкую область применения, так как возможна только в том случае, если длина сляба меньше требуемой ширины листа или, в крайнем случае, равна ей. Поперечная прокатка по сравнению с продольной имеет ряд существенных преимуществ:

Значительно уменьшаются полосчатость структуры и анизотропность свойств полосы в продольном и поперечном направлениях;

Улучшаются механические и технологические свойства на поперечных образцах, особенно относительное удлинение, ударная вязкость и проба на изгиб;

Увеличивается производительность стана благодаря возможности более рационального распределения обжатий по проходам, сокращения их числа и исключения одной кантовки (поворота) раската;

В некоторых случаях улучшается форма раската, чем обеспечивается увеличение выхода годного.

Однако опыт работы многих заводов показывает, что применение поперечной схемы прокатки может ограничиваться, если сталь сильно загрязнена неметаллическими включениями. Включения при поперечной прокатке раскатываются вдоль и поперек, приобретают плоскостные очертания и обнаруживаются в виде расслоения на боковых кромках; при продольной прокатке эти включения вытягиваются в основном в длину в виде волокон и не дают заметных нарушений сплошности.

Для разбивки ширины при продольной схеме прокатки сляб (слиток) на реверсивных двух- и четырех-валковых клетях с помощью поворотного устройства (рольганга с коническими роликами и др.) устанавливают осью параллельно оси валков, т е. «на ребро», и прокатывают до достижения нужной ширины. На трех-валковых клетях Лаута во избежание больших пиковых нагрузок в момент захвата (валки вращаются с постоянной скоростью) разбивку ширины производят прокаткой «на угол». Во время прокатки «на угол» увеличиваются, как ширина, так и длина раската. Увеличение ширины зависит от угла подачи между осью сляба и осью валков, который обычно составляет не более 10--20.

Разбивке ширины при прокатке по продольной схеме обязательно предшествует продольная вытяжка (по длине) как слитка, так и сляба. Для тяжелых слябов длина часто не может быть уменьшена, и поэтому величина вытяжки резко уменьшается, а соответственно увеличиваются сужение концов и потери металла с боковой обрезью. Кроме того, продольная вытяжка удлиняет цикл прокатки из-за недогрузки продольных проходов, времени на дополнительную кантовку (поворот) раската и увеличение числа проходов при разбивке ширины вследствие уменьшения обжатий при прокатке «на ребро» более длинных слябов. Поэтому на практике непрерывно ищут другие способы уменьшения сужения концов раскатов при разбивке ширины. К таким способам относятся уже описанные выше специальная вогнутая профилировка валков черновой клети, а также клиновой калибр на вертикальных валках. Скосы на кромках сляба, получаемые при обжатии вертикальными валками с клиновым калибром, можно также получить на обжимном стане или в кристаллизаторе МНЛЗ, хотя в этом случае ухудшаются условия продвижения слябов по методической печи. Другим очень эффективным способом является создание предварительного уширения концов слябов в клети с вертикальными валками 'путем обжатия торцов слябов или переменного обжатия слябов по длине. Переменное обжатие по длине в вертикальных валках осуществлено на стане 2800 одного из заводов путем незначительной реконструкции нажимного устройства вертикальной клети и дает хорошие результаты.

При поперечной схеме прокатки протяжкой получают заданную ширину листа с пропуском на величину обрезаемых кромок с учетом обжатия в клети с вертикальными валками. При прокатке используют показания линеек манипуляторов для установки раствора между вертикальными валками при обжатии кромок. Толщина раската, передаваемого к чистовой клети, зависит от толщины готового листа и колеблется в пределах 30-115 мм



№	Черновая клеть	Чистовая клеть
1
2
3
4

Рис. 7 - Форма раската после прокатки на ТЛС: 1. Прямая продольная. 2. Прямая поперечная. 3. Полная продольная: а) для относительно толстых слябов, б) для относительно тонких слябов. 4. Поперечная схема прокатки

5.4 Использование выпуклых слябов

При прокатке слябов со строго прямоугольным сечением на валках без выработки происходит умеренное веерообразное расширение концов, по остальной части длины ширина остается постоянной. При прокатке слябов с выпуклым поперечным сечением происходит более интенсивное уширение концов, особенно заднего, а на средней части длины может даже происходить утяжка.

Эти дефекты могут быть уменьшены за счет прокатки слябов с наплывами у кромок на широких гранях, которые могут быть созданы, например, в последнем проходе в вертикальных валках на слябинге. В этом случае ширина прокатанных полос, в том числе и из выпуклых слябов, будет более равномерно распределяться по длине. На рис.8 представлены записи шириномера при прокатке полос из различных слябов.

Рис. 8 - Изменение ширины полос по длине: а - сечением 2,5х1310 мм прокатанных из слябов без наплывов у кромок (№1-6) и с наплывами (№7-11); б - сечением 2,8х1060 мм, прокатанных из слябов без наплывов у кромок (№ 1-4) и с наплывами (№5-8)



6. Новые металлосберегающие способы прокатки толстых листов

В последнее время широкое внедрение получили способы прокатки толстых листов с профилированием широких граней слябов (раскатов) в последних проходах протяжки и разбивки ширины при черновой прокатке на толстолистовых станах. Эти способы позволяют получать готовые листовые раскаты с формой в плане близкой к прямоугольной, а следовательно, значительно снизить расход металла в обрезь (выход годного до 95%). После профилирования толщины сляба (раската) по длине путем переменного обжатия в валках и кантовки на 90є поперечное сечение раската имеет вогнутую форму. Объем металла в утолщениях по краям является компенсационным для выравнивания торцов раската в последующих проходах. Однако реализация переменного обжатия раскатов по их длине требует оснащение черновой клети толстолистового стана (ТЛС) дорогостоящими высокоскоростными гидравлическими нажимными устройствами (ГНУ), работающими при полной нагрузке на валки во время похода.

Форма раскатов в плане при прокатке в горизонтальных валках черновой клети зависит также и от величины неравномерности обжатия по ширине, определяемой формой межвалкового зазора. Изменять форму межвалкового зазора можно путем их принудительного изгиба или противоизгиба с использованием специальных гидросистем. Недостатком этих способов прокатки толстых раскатов является малый диапазон регулирования формы зазора и, следовательно, неравномерности обжатия по ширине, дополнительная нагрузка на валки и их опоры, большие затраты на гидросистемы и системы регулирования.

Оперативно изменять форму зазора можно во время паузы путем скрещивания или перекоса валков, реализация которых не требует дополнительных нагрузок и больших материальных затрат.

В этом пунктеприведено описание новых мало затратных способов прокатки толстых листов, обеспечивающих получение готовых прямоугольных в плане готовых раскатов.

Один из них основан на изменении перед проходами формы межвалкового зазора в черновой клети дуо или кварто путем скрещивания только рабочих валков или в парах с опорными. Скрещивание цилиндрических валков обеспечивает вогнутую форму межвалкового зазора. Прокатка в таких условиях неустойчива т. к. раскат может смещаться с оси прокатки. Для расширения при скрещивании валков диапазона изменения формы межвалкового зазора от выпуклого до плоского и вогнутого предложили гиперболоидные рабочие валки.

Если оси гиперболоидных валков параллельные, то межвалковый зазор будет иметь форму с максимальной выпуклостью (рис.9,а). При скрещивании осей верхнего и нижнего валков межвалковый зазор примет плоскую форму (рис.9,б). А при скрещивании - вогнутую форму. Способ прокатки со скрещиванием валков позволяет эффективно регулировать форму раскатов в плане.

Лабораторные исследования показали, что для осуществления относительной неравномерности обжатия по ширине до 0,05 при толщине раската 100 мм и его ширине (длине) 2000 мм рабочий угол скрещивания должен составлять 5 град. Скрещивание валков следует производить в паузы между проходами.

На рис.7 показана схема способа прокатки прямоугольных толстых листов при скрещивании гиперболоидных валков черновой клети ТЛС.

Как видно (рис.9,а) исходно прямоугольные концы раската при обжатии в последовательных реверсивных проходах в скрещенных валках с плоской формой зазора (при угле скрещивания валков на угол равный углу между образующей и осью валков при профилировании на станке) становятся выпуклыми со стрелами fп и fз. При последующих обжатиях раската с выпуклыми концами в валках с выпуклым зазором форма концов выравнивается до прямоугольнойfп =0 (рис.9,б).

Прямоугольные концы раската после обжатий в выпуклом межвалковомзазоре становятся вогнутыми, последующие обжатия в валках с плоским или вогнутом зазором ведет к выравниванию концов до прямоугольной формы.

Рис. 9 - Влияние угла скрещивания гиперболоидных валков на форму поперечного сечения и концов раската.

На рис.8 показана схема второго способа прокатки толстых листов с перекосом верхнего валка на угол. В первом проходе исходный прямоугольный сляб 1 обжимают в перекошенных валках только по одной кромке на определенной части ширины и получают раскат 2 с косыми концами неравномерного поперечного сечения (рис.10,а).

После кантовки на 90є в обратном проходе раскат 3 обжимают в перекошенных валках по второй кромке и на выходе из валков получают раскат 4 с вогнутыми концами величиной fп и fз (рис.10,б). В последующих проходах без перекоса валков вогнутые концы трансформируются в прямоугольные.



Рис. 10 - Влияние перекоса верхнего валка на форму поперечного сечения и концов раската в двух смежных реверсивных проходах

лист металл обжатие производство

Реализовать способ прокатки в скрещенных валках черновой клети можно по трем вариантам.

По первому варианту поперечные проходы разбивки ширины осуществляют в вогнутых валках без скрещивания получая раскат с вогнутыми концами. В последнем или в дополнительном проходе валки скрещивают на определенный угол, обеспечивающий изменение формы межвалкового зазора от выпуклого до плоского или даже до вогнутого для получения прямоугольных концов раската.

По второму варианту поперечные проходы осуществляют в скрещенных валках с плоским межвалковым зазором и получают раскат с выпуклыми концами. В последнем или в дополнительном проходе угол скрещивания уменьшают, обеспечивая выпуклую форму межвалкового зазора и прямоугольные концы раската.

По третьему варианту в каждом проходе устанавливают угол скрещивания валков, обеспечивающий прямоугольные концы раската.

Способ прокатки в черновой клети с перекошенным верхним валком реально может имеет два варианта реализации, отличающиеся расположением двух реверсивных проходов: перед рабочими поперечными проходами или после них. Причем профилирующие проходы могут быть совмещены с рабочими (с заданными обжатиями).

В дальнейшей работе планируется проведение исследований по влиянию основных факторов на параметры формы концов раскатов прокатанных по предложенным способам.

В качестве параметров формоизменения раскатов в плане выбрали относительные значения вогнутости (-) или выпуклости (+) переднего и заднего концов раскатов fn/B0, fз/B0 (B0 - ширина раската) В качестве независимых факторов, которые характеризуют условия неравномерности обжатия по ширине при прокатке в гиперболоидных валках, выбрали величины относительной разнотолщинностимежвалкового зазора или угол между образующей гиперболоида и его осью, отношение ширины к толщине заготовки В0/Н0, суммарная вытяжка при разбивке ширины, угол между осями скрещенных валков.

При прокатке с перекошенным верхним валком в первых (последних) двух проходах переменными являются относительное обжатие сляба на кромке, отношение В0/Н0 и суммарная вытяжка.

Таким образом, предложенные альтернативные способы прокатки толстых листов характеризуются высокой эффективностью воздействия на форму раскатов в плане, обеспечиваемой малыми затратами на реализацию.



Литература

1. Сафьян М.М., Мазур В.Л., Сафьян А.М., Молчанов Ф.И. Технология процессов прокатки и волочения. Листопрокатное производство. К."Высшая школа", 1988.

2. А.С. 716653 СССР, МКИ В21В 1/38. Способ прокатки листов / Ю.В. Коновалов, Ю.В. Фурман, В.Г. Носов (СССР). - №2612773/22-02, Заявлено 10.05.78; Опубл. 25.02.80, Бюл. №7. - 2с.

3. Разработка и опробование нового способа улучшения формы раскатов в плане на листовых станах / Ю.В. Коновалов, Ю.В. Фурман, Н.Н. Шкурко и др. // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 1985. - №4. - С. 23-24.

4. Чернер М.И., Воропаев А.П., Хорошилов Н.М. Исследование закономерностей формоизменения раскатов при прокатке толстых листов // Сталь. - 1978. - №8. - С. 26-28.

5. Руденко Е. А. Математическая модель формоизменения раската в плане при прокатке в черновой горизонтальной клети толстолистового стана // Совершенствование процессов и оборудования обработки давлением в металлургии и машиностроении: Сб. науч. Тр. - Вып. 4. - Краматорск, 1998. - С. 167-172.

6. Савранский К.Н. и др. Пути экономии металла при производстве толстых листов / Э. А. Гарбер, В. Г. Ламинцев. - М: Металлургия, 1983. -120 c.

7. Данько В.М., Герцев А.И. Влияние заднего подпора на формоизменение передних концов раскатов в вертикальных валках // Известия вузов. Черная металлургия. 1990. - №1. - С.58-60.

Размещено на Allbest.ru