СПОСОБ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ СТАЛЬНЫХ ПОЛОС
METHOD OF STEEL STRIP COLD ROLLING

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для холодной прокатки тончайших полос и лент (толщиной не более 0,20 мм) из низкоуглеродистых сталей на непрерывных многовалковых станах.
Известен способ холодной прокатки стальных полос, включающий многопроходное обжатие заготовки в валках непрерывного стана кварто с приложением к ней межклетевых натяжений и подачей смазывающе-охлаждающей жидкости [1].
Недостаток указанного способа состоит в том, что прокатанные стальные полосы толщиной не более 0,20 мм имеют большую разнотолщинность.
Ближайшим аналогом к предлагаемому изобретению является способ прокатки стальных полос, включающий многопроходное обжатие заготовки в валках непрерывного четырехклетевого стана и подачей к валкам смазывающе-охлаждающей жидкости, с обжатием заготовки в валках, диаметр которых уменьшают по ходу прокатки от 520 мм до 505 мм [2].
Недостаток известного способа состоит в том, что прокатка стальных полос толщиной не более 0,20 мм сопровождается увеличением их разнотолщинности, обусловленным упругим сплющиванием валков, возрастающим по ходу прокатки по мере снижения толщины заготовки и увеличения ее наклепа, а также изменением тепловой выпуклости валков по проходам.
Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в снижении разнотолщинности полос толщиной не более 0,20 мм.
Для решения поставленной технической задачи в известном способе холодной прокатки стальных полос, включающем многопроходное обжатие заготовки в валках непрерывного стана с приложением к ней межклетевых натяжений и подачей к валкам смазывающе-охлаждающей жидкости, с обжатием заготовки в валках, диаметр которых уменьшают по ходу прокатки, согласно изобретению расход смазочно-охлаждающей жидкости в каждом последующем проходе увеличивают прямо пропорционально снижению диаметра валка, а диаметр валка в каждом проходе устанавливают по соотношению:
3
1
D≤3,8·10·h,
где D - допустимый диаметр валка, мм;
1
h - толщина полосы после прохода, мм.
Сущность предлагаемого изобретения состоит в следующем. По мере уменьшения толщины прокатываемой заготовки по проходам, вследствие деформационного упрочнения возрастают ее прочностные характеристики и контактные напряжения в очаге деформации. Это приводит к увеличению прогиба и сплющивания валков, повышению их температуры от адиабатического разогрева деформируемого металла. Кроме того, уменьшение площади поверхности охлаждения валков из-за снижения диаметра по проходам увеличивает нестабильность их теплового профиля. В результате возрастает продольная и поперечная разнотолщинность полос толщиной не более 0,20 мм.
3
1
Обжатие в валках, диаметр которых в каждом проходе удовлетворяет полученному эмпирическим путем соотношению D≤3,8·10·h, позволяет уменьшить рост контактных напряжений в очагах деформации непрерывного прокатного стана, прогиб и сплющивание валков, а одновременное увеличение расхода смазочно-охлаждающей жидкости в каждом последующем проходе прямо пропорционально снижению диаметра валка компенсирует снижение площади поверхности охлаждения валков с меньшим диаметром, стабилизирует их тепловой профиль. В результате достигается снижение разнотолщинности полос толщиной не более 0,20 мм.
3
1
Экспериментальным путем установлено, что если расход смазочно-охлаждающей жидкости в каждом последующем проходе не увеличивать прямо пропорционально снижению диаметра валка, или диаметр валка в каждом проходе будет превышать допустимый, т.е. D≤3,8·10·h, то при прокатке полос из низкоуглеродистой стали толщиной не более 0,20 мм увеличивается их разнотолщинность. Это снижает качество тончайших полос и выход годного.
Примеры реализации способа
Непрерывный пятиклетевой стан кварто 1200 холодной прокатки готовят к прокатке полос толщиной h=0,15 мм из низкоуглеродистой стали марки 08 сп. Заготовками для прокатки служат горячекатаные травленые полосы толщиной 2,0 мм, смотанные в рулоны.
3
1
В клети стана заваливают рабочие валки, диаметр бочек которых последовательно уменьшается от первой клети по ходу прокатки, исходя из соотношения D≤3,8·10·h:
№ клети
1
2
3
4
5
Толщина полосы h<sub>1</sub>, мм
1,40
0,75
0,52
0,24
0,15
Диаметры валков D<sub>1-5</sub>, мм
500
480
450
430
400
Здесь и далее нижние индексы у символов соответствуют номерам клетей.
1
1-2
3
Очередной рулон устанавливают на разматыватель, передний конец заготовки пропускают через рабочие валки и закрепляют на барабане моталки. С помощью электродвигателей главного привода стана, разматывателя и моталки в прокатываемой заготовке создают натяжения, после чего к рабочим валкам подают смазочно-охлаждающую жидкость (СОЖ) в виде метастабильной эмульсии пальмового масла в воде. Расход СОЖ на рабочие валки клети №1 устанавливают равным: Q=110 м/ч. Разность диаметров валков Δ клетей №1 и №2 составляет
1-2
1
2
Δ=D-D=500 мм-480 мм=20 мм.
2
1
2
1-2
1-2
Расход СОЖ в клети №2 Q увеличивают относительно Q на величину ΔQ=k·Δ, которая прямо пропорциональна разнице диаметров их рабочих валков Δ с экспериментально определенным коэффициентом пропорциональности k=2,7, учитывающим охлаждающую эффективность метастабильной эмульсии пальмового масла в воде:
2
1
2
1
1-2
3
Q=Q+ΔQ=Q+k·Δ=110+2,7·20=164 (м/ч)
Аналогичным образом устанавливают расход СОЖ в остальных клетях стана:
- в клети №3
Q<sub>3</sub>=Q<sub>2</sub>+k·Δ<sub>2-3</sub>=164+2,7·30=245 (м<sup>3</sup>/ч);
- в клети №4
Q<sub>4</sub>=Q<sub>3</sub>+k·Δ<sub>3-4</sub>=245+2,7·20=299 (м<sup>3</sup>/ч);
- в клети №5
Q<sub>5</sub>=Q<sub>4</sub>+k·Δ<sub>4-5</sub>=299+2,7·30=380 (м<sup>3</sup>/ч).
После этого прокатный стан разгоняют до рабочей скорости 27 м/с и осуществляют прокатку всей заготовки в полосу конечной толщины.
Благодаря увеличению расхода СОЖ в каждой последующей клети, прямо пропорциональному снижению диаметра рабочего валка в предыдущей клети непрерывного пятиклетевого стана 1200, обеспечивается стабильный температурный профиль всех рабочих валков, улучшается выкатываемость полосы из низкоуглеродистой стали, претерпевающей нарастающий наклеп, уменьшается сплющивание и изгиб рабочих валков, а разнотолщинность δ холоднокатаных полос не превышает ±0,004 мм.
Варианты реализации способа холодной прокатки стальных полос приведены в таблице.
Таблица
Режимы прокатки и разнотолщинность холоднокатаных полос толщиной не более 0,20 мм из низкоуглеродистой стали 08 сп
№ п/п
Относительный диаметр рабочих валков D
Увеличение расхода СОЖ в последующей клети ΔQ
Разнотолщинность полос δ, мм
1
D>3,8·10<sup>3</sup>·h<sub>1</sub>
ΔQ<sub>2</sub>>k·Δ
±0,010
2
D=3,8·10<sup>3</sup>·h<sub>1</sub>
ΔQ<sub>2</sub>=k·Δ
±0,004
3
D<3,8·10<sup>3</sup>·h<sub>1</sub>
ΔQ<sub>2</sub>=k·Δ
±0,004
4
D=3,8·10<sup>3</sup>·h<sub>1</sub>
ΔQ<sub>2</sub><k·Δ
±0,009
Из данных, приведенных в таблице, следует, что при реализации предложенного способа (варианты №2 и №3) достигается снижение разнотолщинности полос толщиной не более 0,2 мм из низкоуглеродистой стали. В случаях запредельных значений заявленных параметров (варианты №1 и №4), как и при использовании известного способа [2] имеет место увеличение продольной разнотолщинности полос.
Технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в том, что одновременная оптимизация расхода СОЖ и диаметров валков по клетям непрерывного стана обеспечивает снижение влияния степени наклепа металла на прогибы и сплющивание валковой системы, а также неравномерности температуры и тепловой выпуклости валков на разнотолщинность тончайших полос. Благодаря этому достигается повышение точности прокатки, улучшается качество металлопродукции и возрастает выход годного. В качестве базового объекта при определении технико-экономической эффективности предложенного способа принят известный способ [2]. Использование предложенного способа обеспечивает повышение рентабельности производства тончайших полос и лент в среднем на 10-12%.
Источники информации:
1. Беняковский М.А. и др. Производство автомобильного листа. - М. Металлургия, 1979 г., с.132, 146-147.
2. Патент Российской Федерации №2340415, МПК B21B 1/28, 2008 г.