Способ увеличения сортамента проката оборудования для прокатки металлических изделий и предназначенное для этого оборудование

Способ увеличения сортамента проката оборудования для прокатки металлических изделий и предназначенное для этого оборудование

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к способу увеличения сортамента проката оборудования для холодной прокатки полосового металлического материала, а также к оборудованию, снабженному средствами для осуществления способа увеличения его сортамента проката.

Обычно холодную прокатку выполняют за несколько последовательных проходов либо в противоположных направлениях на реверсивном прокатном стане, либо на нескольких клетях, работающих в тандеме.

Известно, что в прокатном стане изделие принудительно движется между двумя рабочими валками, расстояние между которыми меньше исходной толщины находящегося выше по потоку изделия. Происходит пластическая деформация металла, который приводится в движение в зазоре между валками за счет трения с образованием выходной секции, толщина которой по существу соответствует зазору между рабочими валками. Во время этой операции изменяется структура металла и увеличивается твердость материала.

Во время процесса прокатки рабочие валки имеют тенденцию к расхождению друг от друга, и поэтому зазор между противоположными генератрисами необходимо поддерживать посредством приложения усилия нагрузки между валками, которое часто называют прокатным усилием. Прокатное усилие, которое необходимо прикладывать для достижения определенного уменьшения толщины, зависит, прежде всего, от диаметра рабочих валков, который определяет длину зоны обжатия, и от механических и металлургических свойств, таких как предел текучести, состав металла, например, обычная низколегированная, низкоуглеродистая сталь, нержавеющая сталь, легированная сталь и т.д.

Обычно тандемный стан холодной прокатки состоит из двух корпусов, расположенных на расстоянии друг от друга и соединенных поперечинами. Между корпусами расположен комплект валков, расположенных друг над другом с параллельными осями и по существу в одной и той же плоскости прокатной нагрузки, которая по существу перпендикулярна направлению движения изделия.

Можно создавать различные типы прокатных станов. Обычно в прокатном стане изделие, подлежащее прокатке, проходит через пару рабочих валков, которые задают плоскость прокатки; эти валки имеют довольно небольшой диаметр относительно усилий, которым они подвергаются; по этой причине они опираются по меньшей мере на два опорных валка, между которыми прикладывается прокатное усилие.

Известно, что прокатные клети, используемые в металлургической промышленности, могут иметь несколько типов конфигурации в зависимости от типа изделия, подлежащего обработке.

Наиболее обычные прокатные станы, в частности, для обеспечения высокой производительности, являются четырехвалковыми станами, состоящими из двух рабочих валков, каждый из которых связан с опорным валком большого диаметра, или шестивалковыми прокатными станами, в которых между каждым рабочим валком и соответствующим опорным валком расположены промежуточные валки.

Такое расположение обеспечивает возможность использования валков меньшего диаметра, которые могут быть связаны с боковыми опорными валками в так называемой конфигурации с Z валками.

Другие конфигурации, включающие различное число валков, можно также использовать в промышленности, однако для меньшей производительности.

Валки опираются друг на друга вдоль в основном параллельных линий опоры и вдоль образующей, профили которых, обычно прямоугольные, зависят от прикладываемых усилий и прочности валков. Обычно усилие нагрузки валков прикладывается с помощью червяков или цилиндров, расположенных между клетью и концами вала опорного валка, при этом другой опорный валок опирается через указанные концы вала непосредственно на клеть, или через линию прокатки или устройство регулирования высоты, выполненное с возможностью компенсации изменений диаметра всех валков, которые постепенно изнашиваются. Поэтому валки должны иметь возможность смещения относительно клети и с этой целью опираются на поворотные опорные устройства, называемые подушками, установленные вертикально с возможностью скольжения внутри окон, предусмотренных в обоих корпусах клети; при этом каждая подушка снабжена двумя направляющими поверхностями, параллельными плоскости прокатной нагрузки.

Поскольку опорные валки имеют большой диаметр, то соответствующие направляющие поверхности непосредственно выполняют в двух соответствующих корпусах клети. С другой стороны, рабочие валки небольшого диаметра снабжаются меньшими подушками, и их направляющие поверхности, которые ближе друг к другу, выполняются в двух сплошных частях, прикрепленных к двум рамам, окружающим окно и выступающим в направлении окна.

Усилия прокатной нагрузки обычно прикладываются между двумя концами двух опорных валков. Поскольку прокатываемое изделие изменяемой ширины не полностью покрывает длину корпуса рабочего валка, то каждый валок может изгибаться под прикладываемой нагрузкой. Это приводит к изменению высоты зазора между рабочими валками, что приводит к дефектам профиля и формы.

В качестве попытки устранения таких дефектов профиля на прокатываемой полосе сначала было предложено компенсировать деформацию валков под действием прокатной нагрузки посредством обеспечения выпуклости их поверхности за счет машинной обработки в соответствии со специальным профилем.

Однако отклонения толщины в поперечном профиле прокатываемого изделия являются сложными, поскольку они являются результатом всех деформаций, испытываемых всеми валками, имеющими различные диаметры, и деформации всех компонентов клети стана под действием прокатного усилия.

Поэтому были разработаны в течение нескольких лет более сложные системы, обеспечивающие регулирование достигаемой коррекции.

В первой известной системе к двум концам вала каждого рабочего валка прикладываются управляемые силы сгибания для создания эффектов сгибания, обеспечивающих непрерывную коррекцию распределения напряжений.

Для этого обычно используются гидравлические цилиндры, расположенные на обеих сторонах каждой подушки и опирающиеся на неподвижную клеть в одном направлении, а в другом направлении - на выступающие боковые части, образующие опорные выступы для подушек. Обычно указанные изгибающие цилиндры с соответствующими гидравлическими контурами расположены внутри двух выступающих частей, используемых для направления подушек рабочих валков. Таким образом, эти части образуют опорные блоки для цилиндров, часто называемые гидравлическими блоками.

Таким образом, можно обеспечить так называемый отрицательный изгиб посредством смещения подушек двух рабочих валков ближе друг к другу с целью компенсации излишней толщины на краях изделия, или же положительный изгиб посредством смещения тех же подушек двух рабочих валков дальше друг от друга с целью компенсации избыточной толщины в центральной части изделия.

Было также предложено располагать в так называемых шестивалковых прокатных станах промежуточный валок между каждым рабочим валком и соответствующим опорным валком, что обеспечивает осевое смещение двух промежуточных валков в противоположных направлениях с целью приложения прокатного усилия не по всей длине валка, а лишь на ширине изделия. Это уменьшает деформацию валков и обеспечивает лучшую плоскопараллельность.

Другое преимущество состоит в том, что промежуточные валки обеспечивают возможность использования рабочих валков меньшего диаметра и тем самым уменьшение прокатного усилия, необходимого для эквивалентного уменьшения толщины.

Осевое смещение в противоположных направлениях рабочих валков в четырехвалковом прокатном стане и/или промежуточных валков в шестивалковом прокатном стане можно также осуществлять для лучшего управления распределением напряжений по ширине изделия.

Дополнительно к этому, как в четырехвалковых, так и в шестивалковых прокатных станах особые расположения подушек могут приводить к комбинированию системы изгиба валков и системы смещения валков.

В другой системе, известной как CVC (система с выпукло-вогнутым профилем валков), рабочие валки в четырехвалковом прокатном стане и/или промежуточные валки в шестивалковом прокатном стане выполнены с вспомогательными изогнутыми профилями, которые позволяют посредством осевого смещения валков создавать изменяемую выпуклость между верхним валком и нижним валком.

Позднее было предложено регулировать прокатное усилие вдоль образующей в контакте с рабочим валком или промежуточным валком посредством передачи прокатного усилия через валок, состоящей из гильзы, вращающейся вокруг неподвижного вала и опирающейся на указанный вал через ряд цилиндров, что позволяет изменять распределение давления вдоль контактной образующей.

Все эти устройства, включая другие улучшения, которые были разработаны в течение нескольких лет, использовались для непрерывного улучшения качества конечного изделия в технологии холодной прокатки, в частности, в тандемных прокатных станах. Однако, такие устройства являются дорогими и поэтому оправдывают затраты лишь начиная с заданного объема производства изделия. Кроме того, эффективность затрат должна обеспечиваться в течение нескольких лет для окупаемости финансовых затрат.

Однако поскольку процесс прокатки состоит в пластической деформации металла между двумя рабочими валками, то диаметр рабочих валков, соответствующий крутящий момент и в целом все средства для приложения прокатного усилия необходимо согласовывать с механическими, металлургическими и геометрическими свойствами изделия.

Следует также отметить, что в тандемном прокатном стане процесс прокатки определяет за счет механического упрочнения постепенное увеличение прочности изделия и, следовательно, прокатного усилия, которое следует прилагать для того же обжатия по толщине во время прохода с одной клети в следующую клеть.

В результате полезная мощность средств приложения прокатного усилия может достигать предела, если исходная твердость изделия является слишком большой.

Таким образом, до настоящего времени считалось необходимым, в частности, для обеспечения высокой производительности, использовать оборудование, предназначенное для определенного сортамента проката со свойствами внутри довольно ограниченного диапазона. На практике оборудование с очень высокой производительностью, например свыше 1 миллиона тонн в год, создавалось только для двух семейств стали: автомобильной листовой стали и упаковочной стали.

Однако потребности пользователей постоянно изменяются в соответствии с тенденцией в направлении разнообразия качеств стали, а иногда в связи с резкими изменениями в количестве поставок. Так например, в автомобильной промышленности тенденция заключается в использовании специальных марок стали для обеспечения высоких рабочих параметров.

Например, в автомобильной промышленности последовательно возникала потребность в марках стали CQ, DQ, DDQ, EDDQ с пределом прочности от 150 МПа до 250 МПа, и в сталях (HSLA) с сверхвысоким содержанием углерода и с высоким пределом прочности до 600 МПа. С другой стороны, имеется потребность в сталях (IF) с сверхнизким содержанием углерода с пределом прочности 160 МПа.

Дополнительно к этому, ставится цель снижения по возможности веса изделия без уменьшения прочности материала. Следовательно, для достижения эквивалентных рабочих параметров имеется потребность в листовых изделиях со все более тонкими калибрами, требующими большого обжатия по толщине при одновременном сохранении тех же требований к равномерности толщины, плоскопараллельности и качеству поверхности.

Кроме того, даже процесс прокатки должен удовлетворять требованиям к качеству обрабатываемых сталей.

Действительно, в настоящее время разработаны ТРИП-стали (стали с пластичностью, обусловленной мартенситным превращением), которые изготавливают так, что конечная рекристаллизация происходит во время фазы волочения, в то время как раньше она происходила в фазе ускоренного охлаждения на выходе стана горячей прокатки полосы или во время холодной прокатки. Кроме того, для обычной или низкоуглеродистой стали точка разрыва лишь слегка выше предела текучести (R_e≈0,8 R_m), в то время как точка разрыва ТРИП-стали может в два раза превышать величину предела прочности. Поэтому кривая механического упрочнения, снятая в качестве основы для определения расписания проходов, является полностью другой. Такие стали обычно характеризуются своей величиной точки разрыва, а не пределом прочности, как указывалось выше.

Поэтому сталепрокатная промышленность должна совмещать противоречивые цели: с одной стороны, прокатное оборудование необходимо оснащать дорогостоящими устройствами, специально изготовленными в соответствии с требуемым качеством изделий, и с другой стороны, заказы от потребителей в большинстве случаев не достаточно велики, чтобы оправдывать затраты на такое оборудование.

Задачей изобретения является решение всех указанных выше проблем за счет использования способа, который позволяет расширять сортамент проката прокатного оборудования, которое способно обрабатывать стали с весьма различными геометрическими, механическими и металлургическими свойствами при одновременном сохранении достаточной производительности для всех марок стали и использовании преимуществ всех необходимых средств для оптимального обеспечения требуемой толщины, плоскопараллельности и шероховатости поверхности прокатываемого изделия.

Изобретение предлагает также производственный инструмент, который можно легко согласовывать с возникающими требованиями как относительно качества продукции, так и количества.

Поэтому изобретение в целом применимо к оборудованию для холодной прокатки полосового материала, состоящему по меньшей мере из двух клетей, работающих в тандеме, для постепенного уменьшения толщины изделия, при этом каждая клеть соединена со средствами для приложения прокатного усилия между двумя рабочими валками, так что для заданной конфигурации клети достигается определенная степень обжатия с учетом механических и металлургических свойств изделия внутри заданного сортамента проката.

Согласно изобретению по меньшей мере одна из прокатных клетей снабжена средствами для изменения конфигурации клети, следовательно, выполнена с возможностью преобразования, при сохранении тех же средств приложения прокатного усилия с целью создания по меньшей мере двух конфигураций, каждая из которых пригодна для изготовления одного сортамента проката и для прокатки одного изделия, при этом конфигурация преобразуемой клети выбирается в зависимости от данных указанного изделия, так что эти данные находятся внутри сортамента проката, соответствующего выбранной конфигурации.

В частности, конфигурацию преобразуемой клети можно выбирать в зависимости от твердости подлежащего прокатке материала. Следовательно, сортамент проката может включать изделия с точкой разрушения после горячей обработки в диапазоне от менее 160 МПа до по меньшей мере 1000 МПа.

В особенно предпочтительном варианте выполнения, поскольку каждая прокатная клеть соединена со средствами управления по меньшей мере одним из факторов, определяющих качество, таких как равномерность толщины, плоскопараллельность и/или шероховатость поверхности, то конфигурацию по меньшей мере одной из прокатных клетей изменяют в зависимости от геометрических, механических и металлургических свойств изделия для сохранения одинакового качества для всего сортамента проката оборудования.

В первом варианте выполнения для согласования со специальными данными подлежащего прокатке изделия конфигурацию по меньшей мере одной преобразуемой клети изменяют из четырехвалковой системы, состоящей из двух рабочих валков, опирающихся на два опорных валка, в шестивалковую систему, состоящую из двух рабочих валков, опирающихся через промежуточные валки на те же опорные валки, и наоборот.

Во втором варианте выполнения для согласования со специальными данными подлежащего прокатке изделия конфигурацию по меньшей мере одной преобразуемой клети изменяют из шестивалковой системы, состоящей из двух рабочих валков, опирающихся, соответственно, через пару первых промежуточных валков на пару опорных валков, в восьмивалковую конфигурацию, состоящую из двух рабочих валков, опирающихся, соответственно, через пару вторых промежуточных валков на те же первые промежуточные валки и те же опорные валки, и наоборот.

Для дальнейшего расширения сортамента проката можно снабжать по меньшей мере одну преобразуемую клеть съемными средствами боковой опоры рабочих валков, так что в дополнительной конфигурации можно использовать рабочие валки с очень малым диаметром.

За счет выбора конфигурации по меньшей мере одной клети прокатного стана, изобретение обеспечивает минимальное уменьшение толщины на 70% за один проход во всем расширенном сортаменте проката.

Конфигурацию по меньшей мере первой клети прокатного стана предпочтительно изменяют в шестивалковую конфигурацию для прокатки полосы с точкой разрыва, равной или превышающей 600 МПа на входе стана, и в четырехвалковую конфигурацию для прокатки полосы с более низкой точкой разрыва.

Однако может быть предпочтительным изменять конфигурацию последней клети для управления качеством поверхности изделия на выходе стана.

Кроме того, для специальных марок стали может быть более предпочтительным изменять конфигурацию по меньшей мере одной из промежуточных клетей, в частности, для преобразования в восьмивалковую конфигурацию с рабочими валками очень малого диаметра.

Изобретение также относится к прокатному оборудованию для осуществления способа, которое содержит по меньшей мере две прокатные клети, работающие в тандеме, и в котором по меньшей мере одна из клетей оборудована средствами для быстрой замены первой пары рабочих валков двумя узлами кассетного типа, каждый из которых состоит из рабочего валка меньшего диаметра, соединенного с промежуточным рабочим валком, при этом указанная преобразуемая клеть получает таким образом две возможные конфигурации, первую конфигурацию по меньшей мере с четырьмя валками, пригодными для первого сортамента проката, и вторую конфигурацию по меньшей мере с шестью валками, пригодными для второго сортамента проката, соответственно, при сохранении в обеих конфигурациях тех же опорных валков и тех же средств приложения прокатного усилия.

В первом варианте выполнения по меньшей мере одна из клетей, в частности первая клеть, может быть преобразована из четырехвалковой конфигурации в шестивалковую конфигурацию и наоборот.

В другом варианте выполнения по меньшей мере одна из клетей, в частности, промежуточная клеть, может быть преобразована из шестивалковой конфигурации в восьмивалковую конфигурацию с возможным использованием боковых опорных средств для рабочих валков.

В особенно предпочтительном варианте выполнения клеть снабжена изгибающими валки средствами, которые являются идентичными в обеих конфигурациях и взаимодействуют с опорными выступами подушек рабочих валков в первой конфигурации и с опорными выступами подушек промежуточных валков во второй конфигурации, и указанные опорные выступы расположены по существу на одинаковом уровне относительно плоскости прокатки на каждой ее стороне.

Изобретение охватывает также другие предпочтительные признаки изобретения, которые упоминаются в последующем описании некоторых частных вариантов выполнения, приведенных в качестве примера и показанных на прилагаемых чертежах. При этом на чертежах изображено:

фиг.1 - часть оборудования, согласно изобретению, состоящего из четырех прокатных клетей с четырехвалковой конфигурацией, на виде спереди;

фиг.2 - оборудование, согласно изобретению, после преобразования первой и последней клети, на виде спереди;

фиг.3 - прокатная клеть, согласно изобретению, в четырехвалковой конфигурации, на виде спереди;

фиг.4 - центральная часть прокатной клети после преобразования в шестивалковую конфигурацию, в увеличенном масштабе, на виде спереди;

фиг.5 - другой вариант выполнения преобразуемой клети в шестивалковой конфигурации, на виде спереди;

фиг.6 - центральная часть прокатной клети, согласно фиг.5, после преобразования в восьмивалковую клеть с боковыми опорными средствами, на виде спереди;

фиг.7 - восьмивалковая клеть, согласно фиг.6, в положении замены кассет;

фиг.8 - восьмивалковая клеть, согласно фиг.6, в положении замены боковых опор;

фиг.9 - альтернативный вариант выполнения бокового опорного устройства на виде спереди;

фиг.10 - восьмивалковая конфигурация, показанная на фиг.8, на виде сверху с удаленной концевой частью кассеты;

фиг.11 - разрез по линии I-I на фиг.10.

На фиг.1 схематично показано состоящее из четырех клетей прокатное оборудование непрерывной работы, т.е. без заправки полосы, при этом в прокатный стан подаются сваренные встык полосы. Схематично такое оборудование включает, в одном направлении движения полосы, входную секцию Е, прокатную секцию L и выходную секцию S.

В показанном примере прокатная секция L включает четыре клети, работающие в тандеме, т.е. одновременно обеспечивающие уменьшение толщины изделия и управляемые так, что сохраняется - обычно высокий - уровень натяжения, соответствующий прочности материала, что обеспечивает, как известно, получение в каждой клети более высокого обжатия по толщине.

Входная секция Е включает устройства (не изображенные) для приложения натяжения к полосе, которые расположены по потоку непосредственно перед первой клетью, и направляющее устройство G. Выходная секция S обычно включает отрезные ножницы С для формирования катушек и, например, два намоточных устройства В, В', каждое из которых снабжено направляющим и отклоняющим устройством D, D'.

Представляется не целесообразным приводить более подробное описание такого оборудования непрерывной прокатки, признаки которого описаны, например, в статье "Линия очистки, соединенная с тандемным прокатным станом Сэнт Агате в Соллак Флоранж", опубликованной в "Revue de la Metallurgie", март 1998.

В частности, такое оборудование может включать различное число клетей, работающих в тандеме, и в зависимости от типа изделия и предназначения, различные секции обработки металлической полосы, расположенные в непрерывной линии или нет.

Известно, что в прокатном тандемном оборудовании толщина изделия постепенно уменьшается в последовательных клетях стана, и степень обжатия, которую можно обеспечить в каждой клети, зависит от механических и геометрических данных изделия и, очевидно, от средств, применяемых для приложения прокатного усилия.

Обычно, для каждого подлежащего прокатке изделия создается график проката, который определяет процентное уменьшение толщины, достигаемое в каждой клети, с учетом того, что сжатие материала приводит вследствие механического упрочнения к увеличению твердости и, следовательно, прокатного усилия, прилагаемого в следующих клетях для данного уменьшения толщины.

Известно, что достигаемое процентное уменьшение толщины зависит от нескольких параметров прокатки.

Существенным параметром является, естественно, диаметр рабочих валков, который определяет условия текучести металла в прокатном зазоре.

Действительно, при прохождении металла под действием трения по круговым поверхностям валков, ограничивающих зазор между валками, большой диаметр относительно выполняемого уменьшения толщины уменьшает угол трения и поэтому облегчает привод полосы.

Поэтому представляется нормальным использовать при холодной прокатке рабочие валки с довольно большим диаметром, например, примерно 500 мм.

Кроме того, большой диаметр валков обеспечивает дополнительные преимущества, например, он обеспечивает более широкий предел износа и делает необходимым более эффективное охлаждение валков, поскольку износ происходит на периферии.

Наименьшие диаметры - при равном обжатии по толщине - обеспечивают уменьшение необходимого прокатного усилия, однако уменьшаются пределы износа и срок службы валков становится короче, что повышает стоимость производства. Кроме того, поскольку дуга контакта меньше, то труднее сохранять стабильность клетей, в частности, в тандемных прокатных станах, которые, как известно, позволяют прикладывать высокие величины натяжения по потоку выше и ниже каждой прокатной клети.

Однако, в процессах прокатки играют роль также другие факторы, такие как смазка валков и, в тандемном стане, усилия натяжения, прикладываемые к полосе по потоку выше (Т_е) и ниже (T_s) зазора между валками.

Таким образом, максимально возможное обжатие по толщине во время одного прохода прокатки можно выразить формулой:

где μ является коэффициентом трения, F - прокатное усилие, Т_е и T_s - усилия натяжения на входе и выходе прокатного стана и D - диаметр рабочих валков.

Поэтому для определения режима прокатки, соответствующего марке и размеру подлежащего прокатке материала, необходимо с учетом доступных средств определять эти различные параметры для обеспечения прокатки изделия при оптимальных условиях до желаемого калибра при нормальной скорости движения, соответствующей производственной мощности прокатного оборудования.

В этом отношении существенным требованием к прокатному оборудованию является способность поставлять изделие с возможно постоянными толщиной и шероховатостью поверхности. Для этого необходимо постоянно регулировать параметры, влияющие на процесс обжатия по толщине, для обеспечения стабильности обжатия по толщине в процессе изготовления, а также плоскопараллельности и качества отделки поверхности.

Приведенная выше формула показывает, что выбор большого диаметра является важным для сохранения постоянного процентного обжатия. Однако большой диаметр валков увеличивает длину зазора между валками и, следовательно, величину подлежащего приложению прокатного усилия.

Кроме того, для сохранения обжатия по толщине на постоянном уровне во время прокатки можно воздействовать на прокатное усилие и на усилия натяжения, прикладываемые к изделию.

Действительно, в тандемном прокатном стане высокие величины натяжения, получаемые между двумя последовательными клетями, обеспечивают более высокое обжатие по толщине. Однако приведенная выше формула показывает, что довольно большое прокатное усилие, обусловленное большим диаметром, минимизирует влияние величин натяжения полосы. Постоянное процентное обжатие затем обеспечивается постоянным коэффициентом трения, который зависит от качества смазки валков и их шероховатости.

Кроме того, силы трения, которые можно прикладывать к полосе на входе и выходе оборудования, зависят от устройств, установленных по потоку выше и ниже его, соответственно, и меньше сил трения, создаваемых клетями тандемного прокатного стана в клетях, которые окружают указанную клеть тандемного прокатного стана.

Для увеличения диапазона установки прокатного усилия может быть необходимым уменьшение диаметра рабочих валков в первой и последней клети, но с учетом того, что достаточно большой диаметр оказывает влияние на привод изделия и на шероховатость поверхности в последней клети, если это необходимо.

Действительно, для многих высококачественных изделий качество поверхности является важным аспектом, и выполняемые ниже по потоку операции обработки полосы (гальваническое покрытие, окраска и т.д.) требуют небольшой и постоянной шероховатости поверхности, которая задается шероховатостью рабочих валков в последней клети тандемного прокатного стана. В настоящее время известно, что чем больше диаметр, тем проще переносится шероховатость валков на полосу. Поэтому это является дополнительным критерием выбора большого диаметра валков, даже в последней клети.

Поэтому представляется, что возможные воздействия на различные параметры прокатки, некоторые из которых оказывают влияние друг на друга, являются ограниченными, и поэтому до настоящего времени высокопроизводительное тандемное прокатное оборудование используется лишь для довольно ограниченного сортамента проката.

Например, для производства автомобильных листов горячую полосу с толщиной по меньшей мере 3 мм прокатывают в полосу с толщиной примерно 0,7-0,8 мм.

Для автомобильных листов обычного качества такую степень обжатия до 80% можно получать на оборудовании показанного на фиг. 1 типа, включающем 4 или 5 четырехвалковых клетей с рабочими валками с диаметром в диапазоне от 530 до 620 мм, при этом действительный диапазон использования изменяется между 58 мм и 80 мм, что экономит стоимость за счет увеличения срока службы валков.

Обычно диапазон твердости изделий, которые можно прокатывать при сохранении желаемого качества поверхности и постоянного обжатия по толщине, является ограниченным точкой разрыва, которая может составлять, например, примерно 600 МПа. За этой точкой разрыва механические системы привода валков, имеющие ограниченную мощность, достигают своего предела и не могут оказывать необходимого прокатного усилия для получения желаемого обжатия по толщине. В результате, тандемное прокатное оборудование, показанное на фиг. 1, можно обычно использовать лишь для довольно ограниченного сортамента проката, для которого заданы технические данные различных устройств, и до настоящего времени считалось необходимым иметь в распоряжении оборудование, специально предусмотренное для прокатки других марок стали, в частности, имеющих точку разрыва свыше 600 МПа, таких как ТРИП-стали.

Изобретение решает проблемы простым, быстрым и эффективным по стоимости образом посредством простого изменения конфигурации по меньшей мере одной из прокатных клетей с целью изменения диаметра рабочих валков и тем самым сортамента проката, который можно обрабатывать в прокатном стане.

Поэтому оборудование по меньшей мере одной из клетей средствами для простого изменения конфигурации, делает возможным с помощью способа, согласно изобретению, значительное расширение сортамента проката тандемного прокатного стана.

В качестве примера, показанное схематично на фиг.1 обычное оборудование, включающее четыре прокатных клети, работающие в тандеме, каждая в четырехвалковой конфигурации, пригодно для изготовления с высокой производительностью листа обычного качества, например, для автомобильной промышленности, как указывалось выше.

В зависимости от конструкции и установленной мощности такое оборудование имеет производительность в диапазоне от около 600000 тонн в год до 2,5 миллионов тонн в год; при этом чем ýже подлежащий изготовлению сортамент проката, тем выше производительность.

Каждая клеть L1, L2, L3, L4 имеет четырехвалковую конфигурацию, детально показанную на фиг.3. Она включает внутри клети, состоящей из двух расположенных на расстоянии друг от друга корпусов 10, пару рабочих валков 2, 2', опирающихся на два опорных валка 3, 3' и ограничивающих зазор, через который может проходить изделие М, по существу в горизонтальной плоскости Р прокатки в направлении, перпендикулярном осям двух рабочих валков; при этом оси отдельных валков лежат примерно в одной и той же вертикальной плоскости P₁ нагрузки валков.

Как обычно, каждый валок установлен с возможностью вращения вокруг своей оси на уменьшающих трение подшипниках, размещенных в подушках, установленных с возможностью скольжения параллельно плоскости P₁ нагрузки валков в окнах каждого корпуса 10 клети.

Как показано на фиг.3, рабочие валки 2, 2', которые имеют меньший диаметр, чем опорные валки 3, 3', опираются на две подушки 20, 20', которые могут скользить вертикально вдоль вертикальных направляющих поверхностей 12а, 12b, предусмотренных на выступающих частях 13а, 13b, которые выступают внутрь окна 11, в то время как направляющие поверхности для подушек 30, 30' опорных роликов 3, 3' предусмотрены вдоль вертикальных сторон 11a, 11b каждого окна 11 клети.

В нижней части каждого корпуса 10 клети расположена гидравлическая система 15 приложения прокатного усилия, которая в частном варианте выполнения, показанном на фиг. 3, снабжена поршнем, с помощью которого прикладывается прокатное усилие и который обеспечивает управление калибром посредством толкания к подушке 30' нижнего опорного валка 3'. В верхней части каждого корпуса 10 клети размещено также устройство 16 червячного типа, которое удерживает прокатный пакет плотным посредством компенсации изменений по высоте за счет износа валков. Это устройство 16 может включать, например, червяк, приводимый в действие понижающим редуктором, и опираться на соответствующую подушку 30 верхнего опорного валка 3.

Естественно, можно использовать другие, например, гидравлические устройства для регулирования линии прохождения и управления калибром.

Следует отметить, что как будет пояснено ниже, окна 11 и средства 15, 16 регулирования линии прохождения и управления калибром выполнены с возможностью регулирования зазора между опорными валками 3, 3' в широком диапазоне.

Известно, что каждая клеть прокатного стана снабжена также средствами для управления плоскопараллельностью изделия посредством изгибания рабочих валков.

Как обычно, такие изгибающие устройства состоят для каждой подушки из двух цилиндрических узлов 5, 5', опирающихся на каждой стороне окна 11 на две стойки каждого корпуса 10, при этом указанные стойки снабжены направляющими поверхностями. Между указанными направляющими поверхностями установлены две подушки 20, 20' с возможностью скольжения в направлении, параллельном вертикальной плоскости P₁ нагрузки валков, приблизительно соответствующей осям валков.

Как указывалось выше, указанные боковые направляющие поверхности 12а, 12b предусмотрены на концах двух выступающих частей 13а, 13b, которые выполнены в виде единого целого с двумя стойками каждого корпуса 10 и на которые обычно опираются изгибающие цилиндры 4, 4'.

Дополнительно к этому, известно, что изгибающие цилиндры должны толкать концевые части рабочих валков или промежуточных валков в шестивалковой конфигурации либо в положительном направлении с отодвиганием от прокатной плоскости с целью компенсации любого излишнего обвала краев, либо в отрицательном направлении ближе к прокатной плоскости. Поэтому можно использовать цилиндры двойного действия, закрепленные на подушке или на промежуточной части, или две пары цилиндров, толкающих в противоположных направлениях опорные выступы каждой подушки на каждой стороне указанной подушки.

Кроме того, даже в четырехвалковой конфигурации предпочтительно предусматривать также возможность осевого смещения валков и соединенных с ними подушек. Для этой цели было предложено несколько систем, однако предпочтительно, чтобы изгибающие цилиндры можно было смещать вместе с подушками, на которые они опираются, так что прикладываемые усилия сохраняются центрированными относительно центрирующих подшипников, установленных в подушке.

Наконец, для изменения конфигурации, т.е. для переключения, согласно изобретению, с четырехвалковой в шестивалковую конфигурацию, особенно предпочтительно сохранять те же изгибающие средства, которые остаются прикрепленными к корпусам прокатного стана.

Системы, согласно изобретению, обеспечивают возможность решения этих различных проблем.

На фиг.3 и 4 показан первый вариант выполнения прокатного стана, согласно изобретению, выполненного с возможностью преобразования в четырехвалковую или шестивалковую конфигурацию. Как обычно, изгибающие валки цилиндры вместе с соответствующими гидравлическими снабжающими контурами размещены в неподвижных частях 4а, 4b, называемых "гидравлическими блоками", которые прикреплены к двум стойкам каждого корпуса 10 клети в их центральной части.

Каждый гидравлический блок 4а, 4b снабжен на уровне прокатной плоскости Р частью 13а, 13b, выступающей внутрь окна и несущей на своем внутреннем конце вертикальную направляющую поверхность