ИНСТРУМЕНТ ЛИСТОПРОКАТНОГО СТАНА

Полезная модель относится к оборудованию для обработки металлов давлением и может быть использована при изготовлении инструмента (валков), преимущественно толстолистового стана дуо.
Такие станы горячей прокатки могут содержать как двухвалковые (дуо), так и трех-, четырехвалковые клети (соответственно, -трио и кварто), а основным инструментом станов являются прокатные валки, состоящие из бочек и цапф, устанавливаемых в подушках клетей на подшипниках. Технические характеристики толстолистовых станов и некоторые особенности их конструкции (в том числе - валков) описаны, например, в справочнике под редакцией В.И.Зюзина, и А.В.Третьякова «Технология прокатного производства», кн. 2, М., «Металлургия», 1991, с.485-498.
Известен инструмент (валки) прокатного стана, имеющий поверхность из износостойкого материала, содержащего AL и Cr, причем, поверхность валков покрыта окисной пленкой, нанесенной пламенным напылением (патент Японии №51-2284 кл. С 21 D 1/00, опубл. 24.01.76 г.). Однако этот инструмент непригоден для толстолистового стана горячей прокатки, так как поверхность валков не предназначена для высоких температур.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является инструмент (валок) листопрокатного стана, описанный в книге С.П.Ефименко и В.П.Следнева «Вальцовщик листопрокатных станов», М., «Металлургия», 1980, с.66-67 и с.120. Этот валок состоит из бочки и двух цапф, причем бочка выполнена с выпуклостью на середине длины. Недостатком известного валка является неопределенность величины выпуклости, что уменьшает износостойкость валков и ухудшает геометрию прокатываемых толстых листов с неизбежным снижением производительности листопрокатного стана.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение производительности толстолистового стана за счет снижения его простоев, связанных с недостаточной износостойкостью инструмента.
Для решения этой задачи у инструмента листопрокатного стана, содержащего верхний и нижний валки, состоящие каждый из бочки длиной L и двух цапф, бочка выполнена с цилиндрической средней частью радиуса Ruc коническими краевыми частями, максимальный радиус которых равен R, а минимальный 0,999R, при этом длина конической части составляет (0,31...0,33) L и твердость поверхности бочки нижнего валка на 2,5...3,0% больше, чем верхнего.
Приведенные соотношения параметров получены в результате опытов и являются эмпирическими.
Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации формы бочки валков, а также большей твердости поверхности бочки нижнего валка. В результате этого повышается не только износостойкость валков толстолистового стана, но и улучшается геометрия проката.
Действительно, как показала опытная проверка предлагаемого инструмента (см. ниже) такие валки требуют меньшего количества их перевалок как по износу, так и по ухудшению геометрии листов в процессе прокатки, что снижает вынужденные простои стана и приводит к увеличению его производительности.
Предлагаемый инструмент листопрокатного стана схематично показан на фиг.1.
Инструмент состоит из верхнего 1 и нижнего 2 валков. Каждый валок содержит бочку 3 и длиной L и цапфы 4. Бочка валка выполнена со средней цилиндрической частью 5 радиуса R и c двумя коническими краевыми частями 6, максимальный радиус которых R, минимальный r=0,000R, а длина =(0,31...0,33)L, т.е. оба валка имеют одинаковые размеры и конфигурацию. Твердость поверхности бочки 3 нижнего валка 2 на 2,5...3,0% больше, чем у верхнего валка 1.
Перед прокаткой валки устанавливают в клети с заданным зазором δ, который меньше толщины прокатываемого металла. Вследствие этого, при прохождении металла через вращающиеся валки происходит уменьшение его толщины (обжатие) до заданной величины, т.е. осуществляется прокатка.
Наилучшие результаты (максимальная производительность стана при выходе листов первого сорта в пределах 99,4...99,8%) получены с использованием заявляемого инструмента. При прокатке на валках с цилиндрическими бочками, т.е. при r=1R выход проката первого сорта не превысил 97,6%, в основном, из-за отсортировки листов по плохой геометрии.
Прокатка на валках с =(0,31...0,33)L, но с коническими частями, у которых r=(0,996...0,998)R привела к получению на части листов кромок с толщиной более допустимых величин.
При <0,31L и r=0,999R увеличивался износ валков, что приводило к росту количества перевалок и снижению производства. При =(0,34...0,40)L возрастала отсортировка листов по поперечной разнотолщинности.
Прокатка на валках с одинаковой твердостью поверхности их бочек (или при разнице твердости менее 2,5%) ускоряла износ нижнего валка и приводила к дополнительным перевалкам. Напротив, - при указанной разнице более 3,0% первым изнашивался верхний валок, что приводило к аналогичному отрицательному результату.
Необходимость в большей твердости нижнего валка объясняется более неблагоприятными условиями его работы («осыпание» на этот валок окалины), ускоряющей износ. На практике, нижний валок можно изготавливать из более прочной стали, чем верхний.
Пример конкретного выполнения
Опытную проверку заявляемого инструмента осуществляли на толстолистовом стане 4500 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».
Инструмент толстолистового стана 4500 содержит два валка (см. фиг.1) с бочками длиной L=4500 мм. На краях бочек - конические части с длиной =0,32L=0,32*4500=1440 мм.
Радиус цилиндрической части бочки R=600 мм; радиус конической части (минимальный) - r=0,999R=0,999*600=599,4 мм.
Верхний валок выполнен из стали марки 50ХН с твердостью поверхности его бочки 250 НВ (по Бринеллю), а нижний - из стали марки 60ХН с твердостью бочки, равной: 250*1,0275% 257 НВ (т.е. больше, чем у верхнего валка на 2,75%).
По данным технико-экономических исследований, проведенных в ОАО «ММК», использование предлагаемого инструмента для производства толстого листа на станах с клетями дуо позволит повысить их производительность не менее чем на 2,5% с одновременным повышением выхода проката первого сорта.
Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной задачи.