Способ прокатки широких полос и листов
Патент 1349069
Авторы
Классы МПК
Способ прокатки широких полос и листов
Реферат
Изобретение относится к металлургии, а именно к технологии листовой прокатки . Цель изобретения - повышение выхода годного проката при неравномерном нагреве рабочих валков. При подаче полосы в валки на ее верхней и нижней поверхностях создают разность температур, равную разности температур бочек противоположных валков, путем охлаждения верхней поверхности полосы в течение расчетного времени. За счет этого деформационные условия на полосе сближаются и изгиб переднего конца полосы уменьшается.
Изобретение относится к металлургии, а именно к технологии листовой прокатки, и является усовершенствованием основного изобретения по авт. св. N 839625. Цель изобретения - повышение выхода годного проката при неравномерном нагреве рабочих валков. При горячей прокатке широких полос наряду с разностью скоростей верхнего и нижнего валков при различии их диаметра и профилировок изгиб переднего конца раската возникает также из-за неравномерности температуры раската на верхней и нижней контактной поверхностях. Неравномерность температуры раската возникает вследствие различных условий охлаждения верхнего и нижнего рабочих валков, а также различных условий теплоотдачи верхней и нижней поверхностей раската в паузах между проходами. В результате нижний рабочий валок имеет на 30-40оС меньшую температуру по сравнению с верхним, что приводит к дополнительному фактору неравномерного течения металла по высоте раската в зоне деформации. Профилировка нижнего валка с большей выпуклостью по сравнению с верхним рабочим валком несколько компенсирует температурную неравномерность деформации. Однако, это является статистическим методом, не позволяющим реагировать на изменение температурных условий деформации как в процессе обжатия, так и во время пауз между проходами. В результате из-за температурного фактора появляются дополнительная коробоватость и загиб переднего конца тонких широких полос, как правило, в сторону нижнего валка при уменьшенной его температуре по сравнению с верхним валком. Выполнение нижнего валка с большой выпуклостью по сравнению с верхним по известному способу частично компенсирует указанную температурную неравномерность. Однако профилировка валков одинакова для периода перевалок валков и не учитывает изменяющиеся температурные условия в процессе горячей прокатки. Так, при охлаждении рабочих валков подачей смазочно-охлаждающей жидкости на нижний валок попадает большее ее количество, в результате чего нижний рабочий валок имеет температуру на 20-40оС меньше верхнего. Конкретное значение разницы температур зависит от паузы между проходами, времени и интенсивности охлаждения, толщины раската. Предлагаемый способ компенсирует полностью влияние температурной неравномерности охлаждения валков при горячей прокатке на изгибы переднего конца раската, особенно в последних проходах для тонких широких полос и листов. Если нижний рабочий валок имеет более низкую температуру по сравнению с верхним, а исходная температура раската одинакова на верхней и нижней поверхностях, то после захвата переднего конца раската условия деформации и контактного трения в валках для этих поверхностей различны, в результате чего нижняя поверхность раската на выходе из валков имеет более низкую температуру, чем верхняя. Более пластичные верхние слои раската в контакте с более нагретым верхним валком загибают передний конец на выходе из валков, как правило, в сторону нижнего валка, что приводит к застреванию раската в стане. По предлагаемому способу перед входом раската в валки подстуживают верхнюю поверхность раската по сравнению с нижней на величину температурного перепада валков, который можно замерить датчиками или установить статистически. В этом случае тепловые и деформационные условия контакта на верхней и нижней поверхностях валков и раската изменяются таким образом, что на выходе из валков температура нижней и верхней поверхностей раската становится примерно одинаковой. В результате условия контактного трения и пластичность верхних и нижних слоев выравниваются, что исключает загибы концов раската или обеспечивает гарантированный загиб переднего конца раската в сторону верхнего валка. Это исключает застревание раската в стане. Время охлаждения верхней поверхности переднего конца раската является переменным и зависит от толщины раската, разницы температур верхнего и нижнего валков, температуры раската и смазочно-охлаждающей жидкости. Изменяя время охлаждения по предложенной зависимости, можно исключить загибы концов полос в дополнение к статическому методу задания различных профилировок верхнего и нижнего валков. Способ осуществляют следующим образом. По экспериментальным статистическим данным зависимости разности диаметров валков (разности окружных скоростей валков) от разности крутящих моментов и разности выпуклостей валков от разности их температур до прокатки назначают диаметры и профилировки верхнего и нижнего рабочих валков для обеспечения минимального изгиба переднего конца раската. В процессе прокатки по мере уменьшения толщины раската и изменения температурных условий деформации к шейкам рабочих валков прикладывают базовое усилие противоизгиба. В последних проходах по прохождении в валках передним концом раската расстояния, равного 0,2-2,0 длины очага деформации, регулируют усилие противоизгиба рабочих валков от сигнала разности моментов прокатки верхнего и нижнего рабочих валков. Кроме того, согласно предлагаемому способу, перед входом переднего конца раската в рабочие валки при последних проходах определяют разность температур середины бочек верхнего и нижнего рабочих валков с учетом их охлаждения, например, датчиками температуры или статистически. По измеренной разности температур валков задают разность температур нижней и верхней поверхностей раската путем подачи смазочно-охлаждающей жидкости на верхнюю поверхность переднего конца раската. Подачу охладителя можно осуществлять от системы охлаждения валков, при этом нижние форсунки подают смазочно-охлаждающую жидкость только на нижние валки, а верхние форсунки одновременно на верхние валки и верхнюю поверхность переднего конца раската, который расположен перед зоной деформации. Переменное время охлаждения до задачи переднего конца раската в валки определяется по предложенной зависимости, полученной на основании закона Ньютона конвективного теплообмена. Согласно этому закону потеря тепла от охлаждения Q равна Q = см F (Tp - Tсм) tохл, (1) где F - площадь поверхности охлаждения; см - коэффициент теплоотдачи смазочно-охлаждающей жидкости; tохл - промежуток времени охлаждения; Тр - переменная температура раската; Тсм - температура смазочно-охлаждающей жидкости. Потеря тепла равна разности энтальпий тела массой G. Q = C G Tp, (2) где Тр - падение температуры раската за время охлаждения t; C - удельная теплоемкость раската. Приравнивая выражения (1) и (2), получаем tохл = . (3) Учитывая, что охлаждается только верхняя поверхность раската на глубину, примерно равную половине толщины раската, имеем = , (4) где - плотность раската; h - толщина раската. Подставляя (4) в (3), переходя к пределу и интегрируя в пределах от исходной температуры раската Тро до температуры верхней поверхности раската после охлаждения Трв, имеем tохл = = ln Согласно изобретению, нижнюю поверхность раската не охлаждают подачей смазочно-охлаждающей жидкости, поэтому исходная температура раската равна температуре нижней поверхности перед захватом раската валками. Разность температур нижней и верхней поверхностей должна быть равна разности температуры Твв и Твн середины бочек верхнего и нижнего валков соответственно: Тро - Трв = Твв - Твн . (6) Подставляя (6) в (5), окончательно получаем tохл= ln 1 + Таким образом, по измеренной или полученной статистически разности температур бочек верхнего и нижнего рабочих валков согласно (6) задают разность температур нижней и верхней поверхностей раската путем охлаждения смазочно-охлаждающей жидкости в течение времени по зависимости (7). При этом компенсируется температурная неравномерность деформации в очаге и исключаются изгибы переднего конца раската после выхода из валков. Как видно, предложенный прием и режим его использования позволяют регулировать устойчивость процесса прокатки и дополняют статистический прием несимметричных профилировок с противоизгибом рабочих валков. П р и м е р. Для реверсивного стана 2800 горячей прокатки алюминиевых сплавов распределение моментов между рабочими валками одинаково при разнице диаметров 1,5 мм с нижним валком большего диаметра. Кроме того, нижнему валку задают большую выпуклость на 0,15-0,2 мм, чем верхнему для частичной статистической компенсации разности температур нижнего и верхнего валков. В процессе прокатки под действием усилия противоизгиба по прохождению передним концом раската расстояния, равного 0,2-2,0 длины очага деформации, кривизна выпуклости валков изменяется неодинаково из-за различных профилировок валков. В результате, изменяя усилие противоизгиба в зависимости от разности моментов прокатки верхнего и нижнего валков, осуществляют требуемое воздействие на деформационные и кинематические условия течения слоев раската по высоте очага деформации. В случае возникновения температурной неравномерности верхнего и нижнего рабочих валков, что характерно для процесса горячей прокатки с подачей смазочно-охлаждающей жидкости на валки, согласно предлагаемому способу задают разность температур нижней и верхней поверхностей раската, равной разности температур бочек верхнего и нижнего валков. Эта разность для стана 2800 горячей прокатки на практике составляет 20-50оС. Рассмотрим последний проход с толщиной раската 10 мм, когда наиболее возможны загибы концов раската. Исходная температура раската (нижняя поверхность) равна 410оС согласно серийной технологии прокатки алюминиевых сплавов типа Д16. Температура эмульсии составляет 50оС. Справочные теплофизические параметры следующие: С = 0,28 ккал/кгоС, С/ = 2750 кг/м3, см = 0,05 ккал/м2 с оС. Принимая разницу температур валков Твв - Твн = 30оС, задаем эту разницу нижней и верхней поверхностей раската. Согласно (6) температура верхней поверхности раската после охлаждения смазочно-охлаждающей жидкостью перед захватом валками составляет Трв = 410-30 = 380оС. Необходимое время охлаждения верхней поверхности раската составляет согласно (7) tохл 6,7 с. Если задавать разницу температур валков 50оС, то температура верхней поверхности раската после охлаждения составляет 360оС, необходимое время охлаждения 11,5 с. Реальные отклонения процесса прокатки, а также неточности измерения и расчета параметров согласно данному способу можно компенсировать путем регулирования усилий противоизгиба валков после захвата переднего конца раската в валки на расстояние 0,2-2,0 длины очага деформации. Способ за счет равномерной деформации позволяет практически полностью исключить изгибы передних концов полос в процессе прокатки и уменьшить тем самым количество обрези передних концов готовых полос. Это обеспечит повышение выхода годной продукции и снижение расходного коэффициента металла. Исключение изгибов передних концов полос увеличивает производительность стана при прокатке.
Формула изобретения
СПОСОБ ПРОКАТКИ ШИРОКИХ ПОЛОС И ЛИСТОВ по авт. св. N 839625, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода годного проката при неравномерном нагреве рабочих валков и увеличения производительности на нижней и верхней поверхностях переднего конца раската, перед входом его в рабочие валки создают разность температур, равную разности температур середин бочек верхнего и нижнего рабочих валков, для чего на верхнюю поверхность переднего конца раската подают смазочно-охлаждающую жидкость в течение времени tохл = ln1 + , где tохл - время подачи смазочно-охлаждающей жидкости; Tсм - температура смазочно-охлаждающей жидкости; Tpв - температура верхней поверхности раската после охлаждения, равная Tpв=Tpн-(Tвв-Tвн) Tpн - заданная температура нижней поверхности раската; C - удельная теплоемкость раската; - плотность раската; h - толщина раската; см - коэффициент теплоотдачи смазочно-охлаждающей жидкости; Tвв - температура середины бочки верхнего рабочего валка; Tвн - температура середины бочки нижнего рабочего валка.MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000
Извещение опубликовано: 27.12.2000