Способ прокатки на стане кварто и валковый узел для его осуществления

 

Изобретение относится к производству полосового проката в черной и цветной металлургии. Способ включает деформацию металла в скрещенных рабочих и опорных валках, оси которых развернуты в одинаковом направлении на углы соответственно 2 и 2 и осевое перемещение рабочих валков при нахождении в них металла, причем соотношение углов перекоса составит 1< / 2, а угол определяется из выражения. Валковый узел для осуществления способа прокатки содержит рабочие и опорные валки, установленные в подушках, при этом подушки рабочих валков закреплены в траверсах с приводом их осевого перемещения, а также раздельные элементы с клиновой поверхностью для скрещивания валков с гидродомкратами их перемещения, причем элементы выполнены в виде двухсторонних клиньев для рабочих и двухсторонних для опорных валков. Все элементы с клиновой поверхностью смонтированы на одинаковом расстоянии от оси валкового узла и выполнены с одинаковым углом наклона образующих поверхностей для соответствующих пар рабочих и опорных валков. 1 з. п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к производству полосового проката в черной и цветной металлургии.

Известен способ воздействия на профиль прокатываемой полосы на стане кварто, при котором прокату осуществляют в скрещенных рабочих валках при перекосе в другую сторону контактирущих с ними опорных валков (1).

Основной недостаток способа состоит в повышенном износе бочки валков в случае организации осевого перемещения рабочих валков с металлом в валках, необходимого для гибкого, с любой последовательностью ширин полос, ведения процесса прокатки.

Наиболее близким к предлагаемому является способ прокатки на стане кварто, включающий деформацию металла в скрещенных рабочих и опорных валках, оси которых развернуты в одинаковом направлении, и их осевое перемещение (2). Способ реализуется с помощью валкового узла стана кварто, содержащего рабочие и опорные валки, установленные в подушках и закрепленные в траверсах с приводом их осевого перемещения, элементы с клиновой поверхностью для скрещивания рабочих и опорных валков и гидродомкраты их перемещения (2).

Основной недостаток известного способа и валкового узла состоит в том, что рабочие и опорные валки перекашивают попарно так, что оси рабочих валков остаются параллельными осям контактирующих с ними опорных валков. Такое расположение валков практически исключает осевое перемещение рабочих валков при нахождении в них металла.

Целью изобретения является расширение беспрограммной прокатки путем повышения износостойкости валков.

Цель достигается тем, что в способе прокатки на стане кварто, включающем деформацию металла в скрещенных рабочих и опорных валках, оси которых развернуты в одинаковом направлении, и их осевое перемещение, прокатку осуществляют в рабочих валках, соотношение угла 2 взаимного скрещивания осей которых с углом скрещивания 2 осей опорных валков составляет 1< / 2, при этом угол скрещивания осей опорных валков определяют из соотношения tg , где К коэффициент, равный 0,166-1. В валковом узле стана кварто для осуществления способа прокатки, содержащем рабочие и опорные валки, установленные в подушках и закрепленные в траверсах с приводом их осевого перемещения, а также элементы с клиновой поверхностью для скрещивания рабочих и опорных валков и гидродомкраты их перемещения, элементы выполнены раздельными в виде двухсторонних клиньев для поворота опорных валков с одинаковым углом наклона образующих поверхностей для соответствующих пар рабочих и опорных валков, при этом элементы установлены на одинаковом расстоянии от оси валкового узла.

Использование изобретения позволяет расширить возможности гибкого, с любой последовательностью ширин полос, ведения процесса прокатки благодаря пониженному износу рабочих и опорных валков.

На фиг.1 показана схема взаимного расположения рабочих и опорных валков стана кварто при реализации предлагаемого способа; на фиг.2 вид А на фиг.1; на фиг. 3 устройство для реализации предлагаемого способа; на фиг.4 подушки нижнего опорного валка стана кварто, разрез; на фиг.5 разрез Б-Б на фиг.3.

Полоса 1 с продольной осью 2 (направление прокатки) деформируется приводными верхним рабочим валком 3 и нижним рабочим валком 4 (фиг.1), направления 5 и 6 вращения которых показаны соответственно стрелками. Продольная ось 7 верхнего валка, ось 8 нижнего валка. Верхний опорный валок 9, нижний опорный валок 10 имеют продольные оси 11 и 12 соответственно. Рабочие валки 3 и 4 имеют длину бочки больше длины бочки опорных валков 9 и 10 на величину осевого перемещения рабочих валков. В процессе деформации полосы верхний рабочий валок 3 перемещается в осевом направлении 13, нижний 4 в направлении 14 под действием осевых нагрузок, возникающих в контакте этих валков с полосой 1. Кроме того, в процессе деформации полосы 1 верхний рабочий валок 3 перемещается в осевом направлении 15, нижний 4 в направлении 16 под действием осевых нагрузок, возникающих в контакте каждого из этих рабочих валков с соответствующим опорным валком (т.е. 3 и 9, 4 и 10). Как результат этого в процессе деформации полосы торец 17 верхнего рабочего валка 3 постепенно перемещается в осевом направлении и занимает положение 18, торец 19 нижнего рабочего валка 4 постепенно перемещается в осевом направлении в положение 20. При этом торцы 21 и 22 опорных валков 9 и 10 в осевом направлении не перемещаются.

Рабочие валки 3 и 4 скрещены в горизонтальной плоскости так, что образуется угол взаимного перекоса 2 (фиг.2) между их осями 7 и 8. Опорные валки 9 и 10 также скрещены с образованием угла взаимного перекоса 2 между их осями 11 и 12. При этом всегда 2>2 и каждый опорный валок перекошен в ту же сторону, что и контактирующий с ним рабочий валок, т.е. совпадают направления поворота в горизонтальной плоскости рабочего 3 и опорного 9, рабочего 4 и опорного 10 валков. Кроме того, взаимный перекос рабочих и опорных валков соответственно на углы 2 и 2 выполнен симметрично относительно вертикальной плоскости 23, перпендикулярной направлению прокатки (оси 2). К тому же между углами взаимного перекоса опорных и рабочих валков поддерживается разность - 15-20', угол назначают исходя из выражения tg , где К коэффициент, отражающий степень свободы осевого перемещения рабочих валков; при К 1 реализуют свободное осевое перемещение рабочих валков, при К < 1 регулируемое. Минимальное значение К принимают равным 0,166, так как дальнейшее его уменьшение ограничивает возможности осевого перемещения валков, увеличивает их износ.

Валковый узел стана кварто, наряду с рабочими 3 и 4 и опорными 9 и 10 валками, содержит (фиг.3) подушки 24 и 25 верхнего и нижнего рабочих валков соответственно, которые размещены в траверсах: подушка 24 в траверсе 26, подушка 25 в траверсе 27. В этих траверсах расположены гидроцилиндры 28 и 29, штоки которых упираются в подушки 24 и 25 и прижимают рабочие валки к контактирующим с ними опорным валкам. Валковый узел содержит двухсторонние клинья 30, в которых расположены гидродомкраты 31, плунжеры которых упираются в раму 32, закрепленную в станине 33. В раме 32 выполнены окна для размещения с возможностью перемещения траверс 26 и 27. Двухсторонние клинья имеют клиновидные поверхности 34 с одинаковым углом наклона . Клиновидные поверхности 34 контактируют с траверсами 26 и 27, имеющими тот же угол наклона. Подушки 35 опорных валков выполнены по боковым сторонам со скосами под углом (фиг.4) и контактируют с обеих сторон с односторонними клиньями 36, снабженными гидродомкратами 37, штоки которых упираются в подушки 35. Таким образом односторонние клинья 36 и двухсторонние клинья 30 имеют клиновидные поверхности с одинаковым углом . Причем для двухстороннего клина 30 и одностороннего клина 36 расстояние L от линии прокатки (оси 2) принято одинаковым (фиг. 5). Для осевого перемещения траверсы 26 и 27 снабжены гидроприводом 38 (фиг.5), закрепленным на планках 39, которые прикреплены к станине 33. Шток 40 гидропривода 38 через рычаг 41, опору 42 этого рычага и ползун 43 сочленен с траверсой 27. Подушки 25 рабочих валков закреплены в траверсах 27 с помощью планки 44, которая снабжена приводом 45 перемещения. Составными частями устройства являются планки 46 и ролики 47 для перевалки рабочих валков, а также гидрокапсулы 48 для выборки зазоров и прокладки 49 для установки нижнего опорного валка.

Способ прокатки на стане кварто осуществляют следующим образом.

Полоса 1 поступает в некалиброванные рабочие валки 3 и 4 и ее прокатывают в направлении оси 2. Рабочие валки 3 и 4 скрещены с образованием взаимного угла 2 перекоса между осями 7 и 8 этих валков. В момент захвата полосы рабочие валки расположены так, как показано на фиг.1, т.е. торец 17 рабочего валка 3 находится вблизи торца 21 опорного валка 9 и торец 19 рабочего валка 4 находится вблизи торца 22 опорного валка 10. Опорные валки 9 и 10 также скрещены с образованием взаимного угла 2 перекоса между осями 11 и 12 этих валков. При этом опорные валки повернуты в горизонтальной плоскости в ту же сторону, что и контактирующие с ними рабочие валки, причем 2> 2. Приводными являются рабочие валки, и верхний рабочий валок 3 вращают в направлении 5, нижний 4 в направлении 6. Как результат этого, полоса 1 на фиг.1 в процессе деформации перемещается в направлении оси 2 (на "наблюдателя" на фиг. 1), что то же в направлении v прокатки на фиг.2.

После захвата полосы валками под действием осевых нагрузок рабочие валки начинают перемещаться в осевом направлении: верхний рабочий валок 3 в направлении 13, нижний рабочий валок 4 в направлении 14. Скорость этих перемещений составляет v Kv_прtg, где К коэффициент, равный 0,166-1.

Между рабочими валками 3 и 4 и контактирующими с ними соответственно опорными валками 9 и 10 при вращении рабочих валков также возникают осевые нагрузки и обусловлены они тем, что между углами их скрещивания имеет место соотношение 2 2 Опорные валки 9 и 10 закреплены и не имеют возможности перемещаться в осевом направлении. Поэтому после захвата полосы валками под действием указанных осевых нагрузок рабочие валки 3 и 4 начинают перемещаться в осевых направлениях 15 и 16 соответственно. Скорость этого перемещения составляет v v_прtg(-). Причем благодаря тому, что 2 > 2 и что опорные валки перекошены в ту же сторону, что и контактирующие с ними рабочие валки, направления 15 и 16 осевых перемещений каждого рабочего валка от взаимодействия с опорным валком будут в ту же сторону, что и осевые перемещения направлений 13 и 14 рабочих валков из-за сил, действующих в контакте рабочих валков и полосы. Таким образом направления 13 и 15 осевого перемещения верхнего рабочего валка 3 совпадают, направления 14 и 16 осевого перемещения нижнего рабочего валка 4 также совпадают. Как результат этого, в процессе деформации торец 17 верхнего рабочего валка постепенно переместится в положение 18, а торец 19 нижнего в положение 20.

Обеспечение совпадения направлений осевого перемещения каждого рабочего валка от действия сил в контакте его с полосой и в контакте его с опорным валком составляет основу для существенного снижения износа валков, повышения их износостойкости при реализации настоящего предложения.

Оптимальным является свободное осевое перемещение рабочего валка (т.е. К 1) и равенство /= 2, так как в этом случае имеет место не только совпадение направлений осевого перемещения каждого рабочего валка, т.е. 13 и 15, 14 и 16, но и значений скоростей этих перемещений. Таким образом, при К 1 и /= 2 полностью отсутствует проскальзывание в осевом направлении в контакте каждого рабочего валка с полосой и в контакте этого же рабочего валка с опорным валком и имеет место максимальное повышение износостойкости валков.

При реализации настоящего способа рекомендуются следующие соотношения углов взаимного перекоса рабочих и опорных валков при их скрещивании: 1</ 2. Соотношения />2 не рекомендуются в настоящем предложении, так как не способствуют решению поставленной задачи.

При реализации настоящего способа прокатки значения угла взаимного скрещивания рабочих валков 2 обусловлены решаемой технологической задачей воздействия на поперечный профиль и форму полосы, на разрушение литой структуры. Разность между углами взаимного перекоса опорных и рабочих валков ограничивают значениями 15-20', так как при указанных углах перекоса рабочего и опорного валков упругое сближение их осей практически сохраняется неизменным и не зависит от соотношения диаметров рабочих и опорных валков.

При реализации настоящего способа в случае управляемого осевого перемещения рабочего валка под действием нагрузок в контакте рабочего валка с полосой (т. е. при К<1) соотношения и устанавливают исходя из равенства скорости управляемого осевого перемещения рабочего валка и скорости осевого перемещения в контакте рабочего и опорного валков, т.е. v_пр. tg(-) K v_пр tg , что равнозначно равенству tg , руководствуясь которым назначают угол 2 взаимного скрещивания опорных валков. Валковый узел на фиг.3-5 обеспечивает выполнение всех операций, необходимых и достаточных для реализации настоящего способа.

Двухсторонние клинья 30 (их всего четыре в валковом узле) перемещают вверх вниз относительно станины 33 с помощью гидродомкратов 31. Тем самым воздействуют на траверсы 26 и 27, через них на подушки 24 и 25 и скрещивают рабочие валки 3 и 4 на угол 2 . Симметричность скрещивания рабочих валков относительно вертикальной плоскости 23 обеспечивают благодаря применению двухстороннего клина 30 с равными углами клиновидной поверхности 34.

Односторонние клинья 36 перемещают вверх-вниз относительно станины 33 от гидродомкратов 37, их штоков 38 и упора этих штоков в подушку 35. Тем самым воздействуют на подушку 35 и скрещивают опорные валки 9 и 10 на угол 2 . Симметричность скрещивания опорных валков относительно вертикальной плоскости 23 обеспечивают благодаря полной идентичности клиньев 36 (их всего восемь в валковом узле) и угла наклона их клиновидной поверхности, а также равенству их перемещения вверх-вниз.

Благодаря раздельному исполнению клиновых механизмов скрещивания рабочих валков (позиции 30,31,26,27,24 и 25) и опорных валков (позиции 36,37,38 и 35) обеспечивают выполнение условия 2 2. При этом выбором одинакового угла наклона клиновидных поверхностей клиньев 30 и 36 и равным расстоянием L этих клиньев от оси 2 прокатки создают необходимые и достаточные условия для симметричного и равнозначного, раздельного и одновременного воздействия на скрещивание рабочих 3 и 4 и опорных 9 и 10 валков.

Гидропроводом 38, системой штока 40, рычага 41, его оси опорой 42 на планку 39 и ползуна 43, имеющего возможность перемещения в траверсе 27 (все аналогично для траверсы 26), и закреплением подушки 25 рабочего валка 4 в траверсе 27 с помощью планки 44 воздействуют на скорость осевого перемещения рабочего валка 4 (все аналогично для рабочего валка 3), т.е. на значение коэффициента К, обеспечивая изменение его величины от К 1 свободное осевое перемещение рабочих валков 3 и 4 под действием осевых нагрузок, до К 0,166.

Необходимое значение К выбирают в зависимости от технологических условий прокатки: от угла скрещивания рабочих валков 2 , длины прокатываемой полосы и допустимой величины осевого перемещения торца 17 в положение 18 и торца 19 в положение 20 рабочих валков 3 и 4, которая обусловлена конструктивными параметрами валкового узла клети кварто. В соответствии с описанной зависимостью исходят из величины К и и клиньями 36 устанавливают угол скрещивания 2 опорных валков 9 и 10. Реализация настоящего способа прокатки позволяет в десятки раз уменьшить осевое проскальзывание рабочих валков в их контакте с опорными валками при осевом перемещении рабочих валков непосредственно в процессе деформации металла. Тем самым повышают износостойкость валков, расширяют возможности беспрограммной, с любой последовательностью ширин полос, прокатки, увеличивают производительность процесса прокатки.

П р и м е р 1. На стане холодной полистной прокатки, в клети кварто, осуществляют прокатку листового металла толщиной 2,0 мм из подкакта 3,0 мм и длиной 50 м за один проход со скоростью 5 м/с. Валковый узел стана рассчитан на возможность максимального осевого перемещения рабочих валков 500 мм. По условиям получения требуемой поперечной разнотолщинности устанавливают взаимный угол скрещивания рабочих валков 2= 40'. Процесс прокатки осуществляют со свободным "выбегом" рабочих валков, т.е. при К 1. Устанавливают взаимный угол скрещивания опорных валков 2 80', т.е. выполняют условие /= 2 и -= 20'. В процессе прокатки рабочие валки свободно перемещаются в осевом направлении со скоростью 29 мм/с, при этом отсутствует осевое проскальзывание между полосой и рабочими валками, рабочими и опорными валками. Интегральное скольжение S dx, где b половина ширины контакта; v скорость перемещения; v скорость относительного смещения), отражающее износ валков, в контакте полоса рабочий валок составит значение 1,246 вместо 1,26, т.е. снизится в 1,01 раза, в контакте рабочий опорный валок составит 0,654 10^-4 вместо 7,5 10^-3, т.е. снизится в 114 раз. Снижением износа валков расширяют возможности беспрограммной прокатки, повышают производительность процесса.

П р и м е р 2. В чистовой группе из шести клетей кварто F₁-F₆широкополосового стана горячей прокатки осуществляют прокатку полос толщиной 3,0 мм из подката 50х1000х50000 мм при температуре начала прокатки 1000^оС. Режим обжатий по клетям принимают следующим 50-25-12,5-7-5-3,8-3,0 мм. Клети F₃-F₆ оборудованы валковыми узлами согласно фиг.3-5 и рассчитаны на осевое перемещение рабочих валков 500 мм. В этих клетях рабочие валки скрещены с взаимными углами перекоса в F₃ 2 = 1^о30', в F₄ 2 40', в F₅ 2 40' и в F₆ 230'. В этих же клетях осуществляют регулируемое осевое перемещение рабочих валков с коэффициентом К, равным: K_F3 0,208, K_F4 0,233; K_F5 0,166 и K_F6 0,168. Исходя из этих технологических условий по зависимости tg определяют угол и скрещивают опорные валки с взаимными углами перекоса 2, соответственно равными: 2 _F3 1^o48', 2 _F4 48', 2 _F5 46' и 2_F6 36'. При этом имеют значения: в F₃ / 1,2 и -= 9'; в F₄ / 1,2 и - 4'; в F₅ /= 1,15 и -= 3'; в F₆ / 1,2 и -= 3'. Интегральное скольжение в контакте рабочий валок полоса S_р.п. и в контакте рабочий валок опорный валок снижают: в клети F₃S_р.п. в 1,05 раз и S_р.о. в 61 раз; в клети F₄S_р.п. в 1,01 раза и S_р.о. в 38 раз; в клети F₆S_р.п. в 1,007 раза и S_р.о. в 30 раз. Благодаря снижению износа валков расширяют возможности беспрограммной прокатки.

П р и м е р 3. В черновой клети кварто широкополосового стана горячей прокатки осуществляют деформацию непрерывнолитого сляба 250х1000х10000 мм на раскат 200х1000 (имеются вертикальные валки) х 12500 мм. Прокатку осуществляют при 1200^оС. Валковый узел клети кварто оборудован валковым узлом согласно фиг.3-5 и рассчитан на осевое перемещение рабочих валков 500 мм со свободным "выбегом", т.е. К 1. Для решения технологической задачи разрушения литой структуры рабочие валки скрещены с взаимным углом перекоса 2 = 6^о. Опорные валки скрещивают с взаимным углом перекоса 2 6^о40', тем самым имеют соотношения /= 1,11 и 20'. При этом значения угла ограничивают указанными величинами для снижения межвалкового давления в центре контакта рабочего валка с опорным. Интегральное скольжение в контакте рабочий валок полоса S_р.п. снижают более чем в 1,5 раза, в контакте рабочий валок опорный валок в 114 раз. Снижением износа валков расширяют возможности беспрограммной прокатки, повышают производительность процесса прокатки.

Формула изобретения

1. Способ прокатки на стане кварто, включающий деформацию металла в скрещенных рабочих и опорных валках, оси которых развернуты в одинаковом направлении, и их осевое перемещение, отличающийся тем, что, с целью расширения беспрограммной прокатки путем повышения износостойкости валков, прокатку осуществляют в рабочих валках, соотношение угла 2 взаимного скрещивания осей которых с углом скрещивания 2 осей опорных валков составляет 1</ 2, при этом угол скрещивания осей опорных валков определяют из соотношения где K коэффициент, равный 0,166 1.

2. Валковый узел стана кварто для прокатки, содержащий рабочие и опорные валки, установленные в подушках и закрепленные в траверсах с приводом их осевого перемещения, элементы с клиновой поверхностью для скрещивания рабочих и опорных валков и гидродомкраты их перемещения, отличающийся тем, что элементы выполнены раздельными в виде двусторонних клиньев для поворота опорных валков с одинаковым углом наклона образующих поверхностей для соответствующих пар рабочих и опорных валков, при этом элементы установлены на одинаковом расстоянии от оси валкового узла.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5