УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРАВКИ ШИРОКИХ ГОРЯЧЕКАТАНЫХ ПОЛОС И СПОСОБ ИХ ПРАВКИ
DEVICE FOR STRAIGHTENING OF WIDE HOT ROLLED STRIPS AND METHOD OF THEIR STRAIGHTENING

Изобретение относится к обработке металлов давлением (растяжением) и может быть использовано для правки широких горячекатаных полос перед их травлением.
Цель травления металла - удаление с его поверхности окалины, возникающей после горячей прокатки. В современных агрегатах непрерывного травления полосовой стали, как правило, имеются устройства для правки полос изгибом и растяжением, с помощью которых значительно ускоряется удаление окалины, разрушаемой при такой правке. Существующие устройства (машины) для правки листов и технология правки достаточно подробно описаны, например, в книге А.И.Целикова и др. Машины и агрегаты металлургических заводов, т.3, 1988, с.452-470.
Известна машина для правки полосового проката, содержащая установленные в шахматном порядке два ряда рабочих роликов, бочка каждого из которых выполнена с переменным по ее длине диаметром, а на торце ролика со стороны наименьшего его диаметра выполнена реборда (см. а.с. СССР №1529545, кл. B21D 1/02, опубл. 15.08.89). Однако эта машина малопригодна для правки горячекатаных полос.
Наиболее близким аналогом к заявляемому устройству является линия правки полос, описанная в книге В.Ф.Зотова и В.И.Елина. Холодная прокатка металла, М., Металлургия, 1988, с.124-125, рис.54а.
Это устройство содержит натяжные станции и пары правильных роликов, установленных между станциями, и характеризуется тем, что оно дополнительно содержит дрессировочную клеть. Недостатком устройства является возможность затруднения удаления окалины с поверхности горячекатаной полосы из-за ее вдавливания в полосу валками дрессировочной клети, что также ускоряет износ валков, приводя к снижению производительности из-за простоев агрегата.
Известен способ правки полосового металла, включающий однократное огибание полосой по винтовой линии цилиндрического барабана, образующая которого расположена под углом менее 90° к направлению перемещения полосы, а барабан выполнен с возможностью его поворота с изменением указанного угла (см. а.с. СССР; 1611495, кл. B21D 3/12, опубл. в БИ 45, 1990 г.). Такой способ непригоден для правки горячекатаных полос из-за ускоренного износа (истирания) поверхности барабана окалиной.
Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является правка полосового металла на правильно-растяжных машинах, описанная в упомянутой книге В.Ф.Зотова и В.И.Елина, с.196-197.
т
т
Этот способ включает знакопеременный продольный изгиб полосы роликами и ее растяжение и характеризуется тем, что при этом создают натяжение, равное σ (пределу текучести) металла, причем чем выше значение σ, тем больше выдержка под натяжением. Такая технология практически непригодна для правки с растяжением горячекатаных полос ввиду неопределенности технологических параметров.
Технической задачей настоящего изобретения является повышение качества травления горячекатаной полосовой стали и производительности непрерывных травильных линий (агрегатов - НТА), а также продление рабочей кампании правильных роликов устройств для правки.
1
0
2
0
3
0
1
0
2
0
3
0
0
0
0
0
0
0
2
Для решения этой задачи в способе правки перед травлением горячекатаных полос шириной В=1,03…1,83 м и толщиной 1,5…4,0 мм, включающем знакопеременный продольный изгиб и растяжение металла парами правильных роликов, при толщине полосы h=1,5…2,99 мм ролики первой пары которых устанавливают с перекрытием по вертикали δ=(0,25…0,26)d, ролики второй пары - с δ=(0,29…0,30)d и ролики третьей пары - с δ=(0,20…0,21)d, или при толщине полосы h'=3,0…4,0 мм ролики первой пары устанавливают с перекрытием по вертикали δ'=(0,24…0,25)d, ролики второй пары - с δ'=(0,28…0,29)d и ролики третьей пары - с δ'=(0,185…0,20)d, при этом для полос наибольшего поперечного сечения, равного 4×1830 мм, максимальную величину натяжения устанавливают в пределах 900…950 кН, где d - диаметр роликов первой и второй пар и верхнего ролика третьей пары, равный 18,8…19,2 максимальной толщины выпрямляемой полосы; устройство для правки перед травлением горячекатаных полос шириной В=1,03…1,83 м и толщиной 1,5…4,0 мм содержит натяжные станции и пары правильных роликов заданных размеров, установленные между станциями, причем натяжная станция, установленная перед роликами, содержит два валка, а после роликов - четыре валка для S-образного огибания их движущейся полосой, ролики первой и второй пар и верхний ролик третьей пары выполнены с одинаковыми диаметрами d, а нижний ролик третьей пары выполнен с диаметром D=(3,25…3,33)d, при этом нижние ролики первой и второй пар смещены относительно верхних в направлении движения полосы на расстояние, равное (1,30…1,35)d, а ролики третьей пары - на (3,27…3,29)d, при этом расстояние между верхними роликами всех пар одинаковы и равны (4,5…4,7)d, а также правильные ролики, кроме нижнего ролика третьей пары, выполнены с опорными роликами.
Приведенные параметры способа и устройства получены опытным путем и являются эмпирическими.
Сущность заявляемого технического решения заключается в создании конструкции правильно-растяжного устройства, обеспечивающего максимально возможное разрушение окалины на поверхности горячекатаных полос, что ускоряет процесс их травления, а разработанная технология правки позволяет улучшить качество поверхности полос после травления с одновременным снижением износа правильных роликов. В результате этого снижаются простои устройства и повышается производительность НТА.
Заявляемое устройство схематично показано на чертеже (стрелки - направление движения полосы).
0
max
0
1
0
2
0
0
Устройство содержит двухвалковую натяжную станцию 1 и четырехвалковую 2, между которыми установлены три пары правильных роликов 3 (пары обозначены римскими цифрами) с диаметрами d=(18,8…19,2) h, причем нижний ролик 4 в III паре выполнен с диаметром D=(3,25…3,33)d. Все ролики I и II пар, а также верхний ролик III пары опираются каждый на два опорных ролика 5. Нижние ролики I и II смещены относительно верхних правильных роликов в направлении движения полосы на Δl=(1,30…1,35)d, a нижний ролик 4 III пары - на Δl=(3,27…3,29)d. Расстояние между верхними роликами всех пар одинаковы: l=(4,5…4,7)d.
При работе устройства полоса проходит между валками тянущей станции 1, между тремя парами правильных роликов 3 и 4 и S-образно огибает валки тянущей станции 2.
1
0
2
0
3
0
1
0
2
0
3
0
Если правится полоса шириной В=1,03…1,83 м с толщиной h=1,5…2,99 мм, то ролики I пары устанавливают с перекрытием их по вертикали δ=(0,25…0,26)d, ролики II пары с δ=(0,29…0,30)d и III - с δ=(0,20…0,21)d. При правке полос той же В, но с h'=3,0…4,0 мм ролики первой пары устанавливают с δ'=(0,24…0,25)d, второй пары - с δ'=(0,28…0,29)×d и III пары - с δ'=(0,185…0,20)d.
2
С помощью привода натяжных станций создается натяжение полосы, обеспечивающее ее удлинение на 1,1…1,2% (для сечения 4×1830 мм величина натяжения - 900…950 кН), что гарантирует полное удаление окалины при последующем травлении полосы в НТА.
т
Опытную проверку заявляемого технического решения осуществляли на НТА НШПС 2500 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». С этой целью испытывались различные варианты исполнения устройства и технологии правки с растяжением горячекатаных полос из сталей с σ=300…325 МПа толщиной 1,5…4,0 мм и шириной 1030…1830 мм. Результаты опытов оценивали по качеству травления (в частности - по выходу «недотрава»), длительности рабочей кампании правильных машин и производительности НТА этого стана.
Наилучшие результаты (минимальный выход «недотрава» при максимальной длительности рабочей кампании правильных роликов устройства и наибольшей производительности НТА) получены с использованием заявляемого объекта. Отклонения от рекомендуемых его параметров ухудшали достигнутые показатели.
0
max
0
max
Так, например, при тянущей станции за парами роликов, состоящей из двух валков, не удалось получить необходимого растяжения полос, что ухудшало их травление и качество. Уменьшение диаметров d правильных роликов менее 18,8 h в некоторых случаях вызывало травмирование поверхности полос из-за малой площади контакта роликов с металлом. При d>19,2 h в ряде случаев ухудшалось разрушение окалины, что замедляло процесс травления. К такому же результату приводило и уменьшение смещений роликов Δl, а при Δl больше рекомендуемых величин на кромках полос появлялась волнистость вследствие их чрезмерного перегиба.
При неодинаковых величинах do роликов, а также при неравных расстояниях между верхними роликами I…III пар затруднялась настройка устройства с увеличением его простоев.
1
3
1
3
1
3
1
3
2
Уменьшение величин перекрытий роликов (δ…δ и δ'…δ') ухудшало разрушение окалины и замедляло процесс травления, а увеличение δ…δ и δ'…δ' ускоряло износ правильных роликов. Снижение величины максимального натяжения полос (Т<900 кН) не давало требуемого растяжения металла и разрушения окалины, а при Т>950 кН наблюдалось появление поперечных трещин на полосах с сечением 4×1830 мм.
Признано целесообразным оснащение устройства опорными роликами: (два на каждый правильный ролик, кроме нижнего III пары).
Опытная проверка устройства для правки с наличием дрессировочной клети (т.е. объекта, выбранного в качестве ближайшего аналога) показала, что производительность НТА снизилась на 15…18% по сравнению с максимально достигнутой по причинам, изложенным выше. Технология же правки, взятая в качестве ближайшего аналога, в опытах не использовалась из-за неопределенности ее параметров.
Таким образом, опыты подтвердили приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущества перед известными объектами.
Технико-экономические исследования, основанные на результатах опытов, показали, что использование настоящего изобретения повышает длительность рабочей кампании роликов на 10…30%, уменьшает выход «недотрава» почти на 10% и увеличивает производительность не менее чем на 5%.
Пример конкретного выполнения
max
Устройство для правки горячекатаных полос имеет вид, показанный на чертеже, и предназначено для правки полос с h=4 мм и В=1,03…1,83 м.
0
max
0
0
1
0
2
0
Параметры устройства: d=19·h=19·4=76 мм; D=3,29·d=3,29·76=250 мм; l=4,6·d=4,6·76=350 мм; Δl=1,32·d=1,32·76=100 мм; Δl=3,28·d=3,28·76≅250 мм.
1
0
2
3
0
Перекрытия роликов при правке полос с h=1,5…2,99 мм: δ=0,255·d=0,255·76=19,4 мм; δ=0,295·76=22,4 мм; δ=0,205·d=0,205×76=15,6 мм.
1
0
2
0
3
0
Перекрытия роликов при правке полос с h=3…4 мм; δ'=0,245·d=0,245·76=18,6 мм; δ'=0,285×d=0,285·76=21,7 мм; δ'=0,188·d=0,188·76=14,3 мм.
2
Величина натяжения Т полосы сечением 4.1830 мм - 930 кН; получаемое удлинение полосы - в пределах 1,1…1,2%. Величина Т может уменьшаться до нуля.