ВАЛОК ТОЛСТОЛИСТОВОГО СТАНА ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ

Предлагаемое изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве горячекатаной толстолистовой стали.
Такая сталь толщиной более 4 мм может прокатываться на листовых станах содержащих клети «Дуо» (с двумя валками), валки которых выполнены с бочками определенной конфигурации, чаще всего - выпуклые с цилиндрическим участком на середине ее длины, протяженность которого составляет до 0,35 общей длины бочки.
Важным показателем работы толстолистового стана является его способность удалять печную окалину с поверхности прокатываемых листов, наличие которой не только ухудшает их качество, но и отрицательно сказывается на работоспособности валков, снижая их износостойкость. Окалину можно удалять. Например, водой под давлением 100 атм. и более (см. книгу В.Ф. Зотова и др. «Прокатка металла», М., «Металлургия», 1979, с. 168-169). Существуют и другие способы удаления окалины с поверхности толстых листов, в том числе, - с помощью рабочих валков специальной конструкции.
Известен рабочий валок листопрокатной клети с криволинейной образующей бочки, концы которой выполнены в виде обратного конуса, что обеспечивает устойчивость прокатки в валках (см а.с. СССР №398298 кл. В 21 В 27/02, опубл. 12.02.74 г). Однако такой валок не способствует удалению окалины с поверхности листов.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является валок толстолистового стана горячей прокатки, приведенный в книге В.Б. Бахтинова «Прокатное производство», М., «Металлургия», 1987, с. 316-317 и рис. 153.
Этот валок содержит бочку заданных длины и диаметра, на поверхности которой выполнены лунки (канавки) и характеризуется тем, что эти замкнутые
канавки выполнены закругленными, вытянутыми вдоль оси валка и расположены в шахматном порядке по длине бочки.
Недостатком такой конструкции валка является неполное удаление окалины с поверхности прокатываемых толстых листов, что снижает стойкость валка, повышая, тем самым, трудозатраты и снижая производительность всего стана.
Технической задачей предлагаемого изобретения является увеличение производительности и снижение производственных затрат за счет повышения стойкости валков клети «Дуо» толстолистового стана.
Для решения этой задачи валок упомянутой клети содержит бочку заданных длины L и диаметра D, на поверхности которой выполнены замкнутые закругленные канавки, вытянутые вдоль оси валка и расположенные в шахматном порядке по длине бочки, а ряды канавок по образующей бочки выполнены с взаимным перекрытием Д на 5-10 мм и расстояние λ между большими сторонами канавок составляет (0,094-0,118)D, при этом длина канавок l=(0,105-0,109)L, их ширина b=0,156l, а глубина h=(0,012-0,016)l.
Приведенные соотношения параметров валка получены в результате обработки опытных данных и являются эмпирическими.
Сущность заявляемого технического решения заключается в изменении относительных размеров канавок и некотором изменении их местоположения (перекрытия рядов канавок по окружности бочки), в результате чего улучшается процесс удаления окалины с листов при одновременном повышении износостойкости валков.
Действительно, перекрытия рядов канавок по окружности бочки валка гарантирует «взлом» окалины на ширине металла, близкой к длине бочки. Увеличение отношения b/h(10-13 против 6 у известного валка) делает канавки более пологими, что положительно сказывается на износостойкости бочки и предотвращает образование местных вспучиваний (см. ниже) на поверхности прокатываемых листов, а увеличение длины l канавок в несколько раз упрощает их изготовление (проточку), снижая трудозатраты.
Предлагаемый валок показан на фиг.1, а на фиг.2 - продольное сечение канавки на его бочке.
Валок (фиг.1) содержит бочку 1 длиной L с диаметром D и цапфы 2. На поверхности бочки выполнены замкнутые продольные канавки 3, которые расположены на бочке в шахматном порядке и параллельно оси валка хх. Ряды канавок по окружности бочки выполнены с взаимным перекрытием Δ=5-10 мм. Расстояние между большими сторонами канавок λ=(0,094-0,118)D. Длина канавок (см. фиг.2) λ=(0,105-0,109)L, их ширина b=0,156/, а глубина h=(0,012-0,016)/.
l
l
2
Продольные и поперечные сечения канавок закруглены радиусом r, a контуры канавок в плане (их торцевые стороны) - радиусами гз, причем, величина первых из них может быть: r=h, а вторых: r=b.
При захвате прокатываемого листа валком с канавками на его бочке в эти канавки попадает охлаждающая вода, подаваемая в очаг деформации. Эта вода мгновенно превращается в пар высокого давления, в результате чего при выходе канавок из очага деформации происходит взрывоподобное извержение пара с поверхности прокатываемого металла, что способствует взлому окалины и сбросу ее с поверхности листа.
Опытную проверку предлагаемого валка осуществляли на толстолистовом стане 2350 ОАО «ММК».
С этой целью в черновой клети «Дуо» стана устанавливались валки с канавками на бочках, параметры которых и их общее число варьировались на разных валках.
Наилучшие результаты (максимальная длительность рабочей кампании валка и наибольшая производительность при требуемом качестве поверхности готовых листов) достигнуты при использовании предлагаемых валков. Изменение вышеприведенных параметров (по сравнению с оптимальными) ухудшало полученные результаты.
Например, уменьшение ширины канавок при одновременном увеличении их глубины приводило к появлению неровностей (следов от канавок) на поверхности
листов, которые не удалялись гладкими валками чистовой клети. Уменьшение же «h» и увеличение «b» ухудшало удаление окалины с металла, что приводило к ускорению износа валков, преждевременным их вывалкам из клети и снижению производительности стана.
Уменьшение λ, в некоторых случаях вызывало появление микротрещин на поверхности бочки валка и ускорение ее износа, а увеличение λ- ухудшало удаление окалины. Также ухудшало качество листов и уменьшение перекрытия Δ, а его увеличение отрицательно сказывалось на прочностных свойствах бочки.
Пример конкретного выполнения
Валок толстолистового стана горячей прокатки имеет вид, показанный на фиг.1 и 2.
Параметры бочки валка: L=2390 мм, D=850 мм, а канавок: Δ=7 мм; λ=0,106×D=0,106×850=90 мм; l=0,107×L=0,107×2390×256 мм; b=0,156×l=0,156≈256×40 мм; h=0,014×7= 0,014×256=3,6 мм.
Число рядов канавок n=9, т.е. δ=[L-n×l+(n-1)Δ]/2=[2390-9×256+(9-1)×7]=71 мм, что обеспечивает взлом окалины по всей ширине прокатываемых листов.
Контрольная прокатка с валками, выбранными в качестве ближайшего аналога (l=40 мм, b=30 мм, h=5 мм и Δ=0) ухудшило качество листов, снизило производительность почти на 7%, а длительность работы этих валков была меньше, чем у предлагаемых, на 5%. Таким образом, опыты подтвердили приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущества перед известным объектом.
Технико-экономические расчеты, выполненные в ОАО «ММК» показали, что использование предлагаемых валков при производстве толстолистовой стали на станах аналогичных стану 2350 комбината, повышает их производительность не менее, чем на 7%, с одновременным снижением производственных затрат почти на 5%.