СПОСОБ ПРОФИЛИРОВАНИЯ РАБОЧИХ ВАЛКОВ ПОЛОСОВОГО ПРОКАТНОГО СТАНА
PROFILING METHOD OF WORKING ROLLERS OF STRIP MILL

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к прокатному производству, и касается профилирования рабочих валков полосовых прокатных станов.
Одной из важнейших проблем при прокатке полосы является получение ее точного поперечного профиля. Поперечный профиль полосы определяется формой межвалковой щели, на которую влияют три фактора: упругая деформация валков (под действием усилия прокатки и, возможно, противоизгиба валков), тепловая деформация валков и исходная форма валков, получаемая при их изготовлении (исходный шлифовочный профиль валков). Исходному шлифовочному профилю стремятся придавать такую форму, чтобы она в максимальной степени компенсировала первые два деформационных фактора, и чтобы получаемый в итоге активный профиль валка, являющийся суперпозицией всех трех факторов, в максимально возможной степени был приближен к требуемой форме профиля межвалковой щели (и полосы).
Формы исходного шлифовочного профиля валков исчерпываются тремя вариантами: выпуклая, вогнутая и цилиндрическая.
Если исходный профиль выполнен выпуклым или вогнутым, для оптимальной компенсации тепловых и упругих деформаций бочки валка ему обычно придают параболическую форму с вершиной в середине бочки. На большинстве полосовых станов максимальная величина отклонения образующей такого профиля от цилиндрической формы составляет (в середине бочки) от -0,5 мм до +0,5 мм.
Известен способ профилирования рабочих валков полосового прокатного стана, включающий выполнение профиля бочки валков с заданной, с учетом тепловых и упругих деформаций, исходной формой образующей (Э.А.Гарбер, А.А.Гончарский, М.П.Шаравин. Технический прогресс систем охлаждения прокатных станов. М.: Металлургия. 1991 г., с.142-145).
В известном способе образующей бочки валка придают, в общем случае, форму плавной кривой, отклонение которой от образующей цилиндра монотонно меняется на всей длине бочки валка. При определенных условиях образующая может быть и прямолинейной, т.е. бочка валка может иметь цилиндрическую профилировку.
Недостаток известного способа заключается в том, что он не учитывает различия формы теплового профиля и профиля, являющегося результатом упругой деформации валков. Тепловой профиль изменяется неравномерно по длине бочки, а форма его существенно отличается от параболической, характерной для упругого прогиба валковой системы: в средней части бочки на ширине, примерно равной 2/3 ширины полосы, тепловая выпуклость остается постоянной, т.е. профиль на этом участке можно считать прямолинейным, а далее выпуклость резко уменьшается вплоть до границ бочки. Из-за разной формы теплового профиля и профиля упругой деформации активная образующая бочки валков при прокатке, определяющая форму межвалковой щели и являющаяся суперпозицией (геометрической суммой) кривых теплового профиля, профиля упругой деформации валков и исходного шлифовочного профиля, имеет характерные выступы, расстояние между которыми на 25-35% меньше, чем ширина полосы. Эти выступы вызывают повышенные контактные напряжения и увеличенный износ на участках бочки, расположенных в зонах контакта с прикромочными участками полосы (примерно по 1/6 ширины полосы от каждой кромки), по сравнению с остальными участками бочки, и, как следствие, искажение формы поперечного профиля полосы за счет неравномерности пластических деформаций по ее ширине, и уменьшение срока службы валка между перевалками.
Известен способ профилирования рабочих валков полосового прокатного стана, включающий выполнение профиля бочки валков с заданной, с учетом тепловых и упругих деформаций, исходной формой образующей, и с дополнительными углублениями на рабочем участке бочки, начиная от его концов (Э.А.Гарбер, А.А.Гончарский, М.П.Шаравин. Технический прогресс систем охлаждения прокатных станов. М.: Металлургия, 1991 г., с.146-147). Описанный способ наиболее близок по своему существу к изобретению и может быть принят за прототип.
Дополнительные углубления на рабочем участке бочки позволяют частично компенсировать неравномерность пластических деформаций по ширине полосы, благодаря ним отклонения от требуемой формы активной образующей профиля валка в районе кромок полосы уменьшаются примерно вдвое, однако полностью не исключаются. В частности, способ-прототип не устраняет выступы активной образующей профиля на концевых участках бочки, образующиеся по тем же причинам, что и при профилировании по способу-аналогу, что является еще одним недостатком способа-прототипа. При прокатке ширина полос в пределах сортамента меняется, вследствие чего часть прикромочного участка полосы может оказаться в контакте с указанным выступом активной образующей, что усугубит неравномерность пластических деформаций по ширине полосы и внесет дополнительные искажения в ее поперечный профиль.
Техническим результатом изобретения является повышение степени равномерности деформаций по ширине полосы и повышение за счет этого точности ее поперечного профиля.
Технический результат достигается тем, что в способе профилирования рабочих валков полосового прокатного стана, включающем выполнение профиля бочки валков с заданной, с учетом тепловых и упругих деформаций, исходной формой образующей, и с дополнительными углублениями на рабочем участке бочки, начиная от его концов, согласно изобретению правое и левое углубления сопрягают между собой в середине бочки, на бочке за пределами ее рабочего участка выполняют выпуклости относительно исходной формы профиля, и эти выпуклости сопрягают с упомянутыми углублениями в плавную выпукло-вогнутую кривую, расположенную зеркально по отношению к сходной кривой теплового профиля. Исходную форму образующей выполняют в виде параболы. Длину рабочего участка бочки валка принимают исходя из ширины полос, составляющих максимальный процент от всего сортамента стана.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 приведены примеры формирования активной образующей валка для способа-аналога и способа-прототипа, соответственно на левой и правой от оси симметрии половине фигуры, на фиг.2 - то же для предлагаемого способа (по всей длине бочки валка), во всех трех случаях для вогнутой исходной образующей профиля.
На фиг.1 обозначены: тепловой профиль 1 валка при прокатке полосы шириной «В», профиль 2 упругой деформации валка (оба профиля одинаковы и в способе-аналоге, и в способе-прототипе), исходный (шлифовочный) профиль 3 (имеющий в способе-аналоге - левая половина фиг.1 - плавную форму вогнутой параболы).
Тепловой профиль 1 имеет специфическую форму, отличную от формы условной параболы 4, вершина которой в точке «а» совпадает с точкой симметрии профиля 1, находящейся в середине бочки валка, а концы совпадают с крайними точками «в» и «с», находящимися на краях бочки. А именно: тепловой профиль 1 валка имеет в средней части бочки прямолинейную форму, которая при приближении к концам рабочего участка бочки сменяется криволинейной формой, с резко уменьшающейся выпуклостью. У параболы, представляющей собой в способе-аналоге образующую исходного шлифовочного профиля 3, в указанном примере максимальная стрела вогнутости равна -0,1 мм.
При прокатке под действием усилия пластической деформации (и, возможно, противоизгиба валков) происходит упругая деформация валка, изменяющая его профиль, при этом образующая упругого профиля 2 суммируется с образующей исходного вогнутого профиля 3 в способе-аналоге, в результате профиль бочки приобретает суммарную параболическую вогнутость (кривая 5). На этот профиль накладывается выпуклость теплового профиля 1, в результате формируется окончательный профиль 6 бочки валка, т.е. его активная образующая, представляющая собой суперпозицию всех трех влияющих на этот профиль факторов. Именно по активной образующей валок контактирует с прокатываемой полосой.
В способе-аналоге в итоге наложения всех составляющих профиля 6 на нем образуются нежелательные характерные выступы 7 на прикромочных участках бочки.
На правой от оси симметрии половине фиг.1 показаны составляющие активной образующей валка при профилировании по способу-прототипу. Кривые теплового профиля 1 и профиля 2 упругой деформации остаются такими же, как в способе-аналоге. Однако форма образующей исходного шлифовочного профиля 8 отличается от плавной формы исходного шлифовочного профиля - 3, выполненного по способу-аналогу: на профилированной по способу-прототипу бочке валка симметрично выполнены углубления 9.
Форма активной образующей валка при его профилировании по способу-прототипу показана в виде профиля 10 в правой части фиг.1. Как видно из сравнения профилей 6 и 10, на профиле 10, полученном в результате суперпозиции профилей 1, 2, 8, имеют место нежелательные выступы 11, хотя и примерно вдвое меньшей величины, чем аналогичные выступы 7 в способе-аналоге. Кроме того, при профилировании согласно способу-прототипу часть прикромочного участка полосы может оказаться в контакте с впадиной активной образующей (участок 12 на профиле 10), что нежелательно.
Способ профилирования бочки рабочих валков по изобретению поясняется на примере фиг.2. Кривые теплового профиля 1, упругого профиля 2 и условной параболы 4 остаются такими же, как в аналоге и прототипе.
Исходный шлифовочный профиль 13, выполненный согласно изобретению, показан на фиг.2 в виде выпукло-вогнутой кривой. На этой кривой углубления 14 относительно плавной исходной параболической формы в пределах ширины полосы расположены зеркально по отношению к сходным выпуклостям теплового профиля 1 относительно профиля 2, а выпуклые участки 15 кривой профиля 13 на свободных от полосы концах бочки валка расположены зеркально по отношению к сходным углублениям (впадинам) теплового профиля 1 относительно профиля 2. При этом правое и левое углубления 14 сопрягаются между собой в середине бочки валка.
В результате активная образующая бочки валка при его профилировании по способу-изобретению, суммирующая исходный шлифовочный профиль 13, имеющий углубления 14 и выпуклые участки 15 (его признаки указаны выше), тепловой профиль 1 и профиль 2 - результат упругой деформации валков, представляет собой плавную параболическую кривую 16, не имеющую заметных местных отклонений в большую или меньшую сторону, что обеспечивает большую равномерность пластических деформаций и контактных давлений по всей ширине полосы. Благодаря этому получаемая полоса имеет более точную форму поперечного профиля. Следовательно, технический результат изобретения достигается.
Учитывая, что на одних валках могут прокатываться полосы разной ширины, при профилировке валков по способу-изобретению в качестве длины рабочего участка бочки валка принимают ширину, которую имеют полосы, составляющие максимальный процент от всего сортамента стана. Для указанных полос обеспечивается максимальная равномерность деформаций по ширине полосы, а для полос другой ширины отклонения от равномерности будут значительно меньшими, чем в способе-прототипе.