Способ прокатки металлической полосы

. Милюко Коррек едактор С. Кулако Заказ 34 Тираж Подписно НПО "Поиск" Роспатента3035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 оставитель Ю. Лямовехред М,Моргентал ю 16(чо+ 0,25 (ч 1- чо) чв 1 ч 1- 0,25 (ч 1- чо) чо+ 0 25 (ч 1 - чо) чво 5 ч 1 - 0,25 (ч 1; чо),35 где ч 1 - скорость выходного сечения полосы,.чо - скорость входного сечения полосы при минимальных условиях процесса прокатки (отсутствие возмущений); 40чв 1 и чво - соответственно окружные скорости ведущего и ведомого валков, а также поддерживают постоянной величину растягивающего усилияВ предлагаемом способе прокатки на 45 бочке каждого из валков задают мощность, равную мощности трения скольжения в очаге деформации, а для повышения уровня снижения продольной раэнотолщинности растягивающее усилие, прикладываемое к 50 входному сечению полосы, принимают из зависимости То 2 ЬЬо ЬЬф"-+ РсЬЬъ 55 где То - величина растягивающего усилия,приложенного к входному сечению полосы(заднее натяжение); Изобретение относится к прокатномупроизводству и может быть использованопри изготовлении полос для снижения продольной разнотлщинности,Цель изобретения - повышение качества прокатываемых полос путем сниженияпродольной раэнотолщинности,На фиг. 1 показана схема очага деформации предлагаемого способа прокатки; нафиг. 2 - график зависимости, иллюстрирующей соотношение между коэффициентом деформации полосы и величиной критическогоугла, обеспечивающее равенство мощностина бочке валков мощности трения скольжения в очаге деформации; на фиг. 3 - график, 15иллюстрирующий изменение усилия прокатки при изменении толщины полосы, когданатяжение определяется формулой.В известном способе прокатки, включа-ющем задачу скорости выходного сечения 20полосы, приложение растягивающего усилия к выходному сечению полосы и сообщение рабочим валкам вращательногодвижения с рассогласованием окружныхскоростей, меньшийкоэффициента вытяжки полосы, согласно предложения задаютпостоянную величину мощности на бочкекаждого из рабочих валков, причем окружные скорости валков выбирают из диапазона 30 Ь - ширина полосы;Ьо - исходная и номинальная толщины полосы,ЛЛ - обжатие полосы;Р -среднее нормальное контактное напряжение при нулевом заднем натяжении,Предлагаемый способ прокатки позволяет уменьшить продольную разнотолщинность полос, Ь особенности ее высокочастотную составляющую, при одновременном упрощении оборудования эа счет осуществления процесса прокатки с постоянной величиной мощности на бочках рабочих валков, При таких условиях процесса прокатки изменение подвода мощности в очаг деформации возможно только эа счет изменения мощности переднего натяжения, т.е, за счет увеличения величины переднего натяжения, При увеличении толщины входного сечения полосы, когда для сохранения толщины выходного сечения необходимо увеличить мощность, подводимую в очаг деформации, самопроизвольно увеличится переднее натяжение, При уменьшении толщины входного сечения полосы наблюдается обратная картина. Таким образом, в предлагаемом способе прокатки по существу реализуется способ регулирования толщины полосы с воздействием на соотношение натяжений концов полосы, однако он не требует для своего осуществления датчиков для измерениятолщины полосы и системы автоматического регулирования натяжения концов полосы. Для осуществления способа нужно проводить прокатку с поддержанием постоянства заднего натяжения, скорости переднего конца полосы и мощности на бочке валков (например, путем поддержания постоянства моментов), При этом изменение натяжения, выступающего в качестве регулирующего параметра, происходит со скоростью звука, что соответствует условию распространения волн в упругодеформируемых телах, Следовательно. регулирующий параметр успеет отработать высокочастотную составляющую продольной разнотолщинности полосы, что затруднительно при существенных способах регулирования толщины полосы из-эа ограниченного быстродействия измерительных датчиков, вычислительных устройств и инерции перемещаемых в процессе регулирования масс, При осуществлении способа скорость рабочих валков нецелесообразно устанавливать равной номинальной скорости полосы на входе или выходе иэ очага деформации, поскольку всякое изменение входной толщины будет приводить к изменению скорости рабочих валков. При этом максимальное изменение скорости рабочих валков в предла(2) где йв - мощность на бочке валков;Нп - мощность трения скольжения;В - радиус рабочих валков;10 че - скорость рабочих валков;Ь - ширина полосы;ю- контактное касательное напряжение;ао- угол захвата;У- критический угол;И 1 - конечная толщина полосы;Я 1 - площадь выходного сечения полосы;- опережение;Ь - обжатие полосы;Из формул (1) и (2) следует, что для равенства мощностей Ие и Ип необходимо выполнить условие Та им образом: 25 а Конечная толщределена из выр а полосы может быения чо+ 0,25 (ч 1- чофчео ч 1- 0,25 (ч 1- чо)Выход критических точек за пределы 3га деформации, в свою очередь, привок повышенному скольжению полосы отительно рабочих валков, что являетсяелательным явлением, т.к, может привек наварам и другим дефектам. 3Мощность на бочке валков целесообно задавать равной мощности тренияьжения в очаге деформации, т,е, в этомае мощность, подводимая к валкам,пенсирует потери на скольжение в очаге 40ормации, а мощность, необходимая длямоиэменения полосы, подводится занатяжения концов полосы. В этом слуосуществляется наиболее эффективноелирование продольной раэнотолщини полос, т.к. любое изменение мощноформоизменения в очаге деформации,ванное продольной разнотолщинноисходной полосы, приведет к самопроольному изменению переднего 50жения независимо от изменения мощи трения скольжения,Мощность на бочке валков и мощностьия скольжения в очаге деформации моыть определены для случая симметричпрокатки полос по формулам И 1 ст что для И 1 при ости исчить нура ско слу ко де фо сче чае евое алиэ ТоЬ Ио ЬЬ в ар.с 81 о сти вы тре ной в " 2 йчвЬ фо 2 У) ра пр ны та РУ ся чв но на ск ло пр чв ис на по бу ло мом способе прокатки имеет место прином устранении продольной рэзнотолнности (пример Ь 3).Существующая исходная продольная нотолщинность полос, как правило, не вышает +100 от номинальной толщи- полосы. Расчеты показывают, что при ой продольной разнотолщинности окная скорость рабочих валков изменяет- ПрЕдЕЛаХ +0,25(Ч 1- Чо). ЕСЛИ НаЗНаЧИтЬ чо+ 0,25 (ч 1- чо), пРи Увеличении исход- толщины полосы ДО 1,1 Ио (Ио номиьная толщина полосы), окружная рость валка станет меньше скорости поы на входе в очаг деформации и будет скальзывание полосы по валку, Еслич 1 . 0,25 (ч 1 - чо), то пРи Уменьшении одной толщины полосы до 0,9 Ио окружскорость валка станет больше скорости осы на выходе из очага деформации и ет иметь место буксование валка по почо) чв ч 1-0,25 (ч 1- чо) В ао - 2Ип -2 - че 31(1 + 1)г - - - И 1 1+ла (агсщ чЖ - 2 агссячй у) В И 1 И 1 где Ие - межвалковый зазор;Р - усилие прокатки;Ск - жесткость клети,Из этого выражения видно,обеспечения постоянства толщиныналичиипродольной разнотолщиннходной полосы необходимо обеспеарсл значение производной 0 о-О. показывает, что указанное условие выполняется, если заднее натяжение задать равным Применение предлагаемого способа прокатки при обеспечении условия (5) позволяет полностью устранить продольную разнотолщинность исходной полосы.Одновременное задание натяжения заднего конца полосы, мощности на бочке вал-. ков и скорости переднего конца полосы позволяет реализовать способ регулирования толщины полосы путем изменения натяжения концов полосы без использования датчиков толщины полосы и систем автома 1839118тического регулирования полосы. Это позволит получать полосы высокой точностипо толщине, причем существенное повышение быстродействия регулирования толщины полосы позволит эффективно устранять 5наряду с низкочастотной.и высокочастотную составляющие продольной разнотолщинности полосы,Согласно предлагаемому способу прокатки металлической полосы, как показано 10на фиг. 1, при прокатке полосы толщиной Ьодо толщины п 1 между рабочими валками радиусом й задается заднее натяжение То,скорость переднего конца полосы ч 1 и мощность на бочке валков, которая при заданной,скорости валков чм и чо в соответствиис формулой (1) однозначно определяется величиной критических углов у 1 на ведущемвалке и Уо на ведомом валке. При этом всевозмущения, возникающие в процессе прокатки, приводят к изменению скорости заднего конца полосы чо (а, следовательно, ик изменению коэффициента вытяжки полосы А - ) и к изменению переднего натяжеЧ 1Чония Т 1.В случае увеличения входной толщиныполосы на величину Ьо увеличивается усилие прокатки, что приводит к увеличениюмежвалкового зазора за счетупругихдефор- З 0маций валков и клети, и следовательно, кувеличению выходной толщины полосы ивозникновению продольной разнотолщинности готовой полосы,С другой стороны, увеличение входной ЗБтолщины полосы приводит к увеличениюмощности формоизменения в очаге деформации, При осуществлении предлагаемогоспособа прокатки это приводит к соответствующему увеличению мощности переднего 40натяжения, что возможно за счет увеличения переднего натяжения Т 1, т,к. скоростьпереднего конца полосы ч 1 поддерживаетсяпостоянной, причем Т 1 увеличивается соскоростью звука. Поскольку увеличение пе Бреднего натяжения приводит к снижениюусилия прокатки, применение предлагаемого способа прокатки уменьшает увеличениемежвалкового зазора, а следовательно, иувеличение толщины готовой полосы, Таким 50образом, при этом увеличивается коэффициент вытяжки полосы за счет уменьшенияскорости чо заднего конца полосы, а значит, уменьшается мощность заднего натяжения,что в свою очередь вызывает дополнительное увеличение натяжения Т 1. В этом случаеувеличение толщины полосы Йъ приводитк увеличению угла захвата ао, который становится равным ао, и в связи с постоянст вом мощности на бочке валков увеличиваются углы у 1 и Ъ до величин у 1 и уо при. чем-У 1 г(1(6) до - о = - (го о)12 В соответствии с равенствами (6) и Р) скорости валков чо и чв 1 целесообразно устанавливать большими, чем номинальное значение скорости чо, т,к. в противном случае уменьшение толщины исходной полосы на величину ЬЬО приведет к входному по меньшей мере одной критической точки за пределы очага деформации Ъ ао) и возникновению повышенного скольжения полосы относительно рабочих валков.Для того, чтобы устранить влияние мощности трения сколькения в очаге деформации на изменение натяжения Т 1 при изменении мощности формоизменения полосы, целесообразно задавать мощность на бочке рабочих валков, равную мощности трения нескольжения в очаге деформации. Для обеспечения этого условия необходимо задавать такую скорость рабочих валков, при которой критический угол на контактной поверхности очага деформации соответствует зависимости, показанной на фиг, 2.В том случае, когда в предлагаемом способе прокатки заднее натяжение задается в соответствии с зависимостью(5), изменение толщины полосы на входе в очаг деформации не приводит к изменению толщины полосы на выходе из очага деформации. Это происходит потому, что, как показано на фиг. 3, в этом случае изменение толщины полосы на входе на величину + Ьйо приводит к такому изменению переднего натяжения, которое изменяет угол наклона кривой жесткости полосы 1 так, что кривая жесткости полосы 1, 1, 1" всегда пересекает линию 2 жесткости клети в одной и той же точке М, а толщина полосы на выходе из валков всегда будет равна величине п 1 независимо от величины продольной разнотолщинности исходной полосы ЬО.Примеры выполнения способа.После задачи скорости выходного сечения полосы, приложения растягивающего усилия к входному сечению полосы и сообщения рабочим валкам вращательного движения с рассогласованием окружных скоростей, меньшим коэффициента вытяжки полосы, задают постоянную величину мощности на бочке каждого из рабочих вал 1839118 10ко,б гдсы,; пр ка скзнувх Щ но за ни ус ни То - величина растягивающего усилия, лаженнаго к входному сечению полосы 3 нее натяжение);Ь - ширина полосы;Ьо-исходная номинальная толщина поы;Ь - обжатие полосы; 3 Рс - среднее нормальное контактное нажение при нулевом заднем натяжении. П р и м е р 1. Полоса из стали ст 2 щиной 3,4 мм с продольной раэнотолностью ч.0,2 мм и шириной 400 мм про ывается в валках радиусом 25 мм. ткость прокатной клети 43 т/м. При с помощью моталки скорость переднеонца полосы задается равной 2 м/с, атыватель создает заднее натяжение 4 осы То400 кг с, а мощность на бочке ов задают равной нулю. В этом случае номинальных условиях прокатки, а нно, при толщине полосы Ьо - 3,4 мм ость заднего конца полосы равна чо = 5 9 МК/С, а СКОРОСТЬ ВаЛКОВ Чв 1- Чво м/с, т.е. гд пр (за ло пр то щи ка Же эта го раз па вал пр им ска 1 причем окружные скорости валков вырают из диапазона чо+ 0 25 (ч 1 - чо) нв 1 ч 1 - 0,25 (н 1- чо) чо + 0,25 (ч 1 чо)нвоч 1 - 0 25 (ч 1 - но),ч 1 - скорость выходного сечения полочо - скорость входного сечения паласы номинальных условиях процесса проки (атсутствие возмущений);Чв 1 И Чво - СООтВЕтСтВЕННО ОКРУЖНЫЕ рости ведущего и ведомого валков, акже поддерживают постоянной величирастягивающего усилия, приложенного к дному сечению полосы,Длл устраненил продольной разнотолнности прокатываемой полосы мощть на бочке каждого из рабочих валков ают равной мощности трения скольжев очаге деформации, и растягивающее лие, прикладываемое к входному сечеполосы, выбирают из условия Т - 2 Ь Ь Ю -+ Р Ь Ьо,аРс чо+0,25(ч 1-чо) 1,93 м/С чв 1= 1,98 ч 1-0,25 (ч 1- чо) 1,98 м/с,1,93 м/сс чво 1,98 м/с" ч 1 1,98 м/с.При прокатке стремятся ул 1 еньшитьпродольнуо разнатолщиннасть и получитьполосу с толщиной, близкой к нижней границе минусового поЛудопуска, т.е, Ь 1 - 3,25 мл 1. В связи с этим межвалковый зазор устанавливают равным ив = 3,2 мм. Когда прокатывается полоса номинальной толщины 3,4мм, возникает переднее натяжение, равноеТ 1 = 2712 кг. Усилие прокатки при этом рав 10 но Р = 2150 кгс, что вызывает увеличениемежвалкового зазора на 0,05 мм, и получаемая полоса имеет толщину 3.25 мм. При прокатке участков полосы толщиной 3,2 ммпереднее натяжение уменьшается до 400 кг15 с, усилие прокатки падает до нуля и готоваяполоса имеет толщину 3,2 мм. При прокаткеучастков полосы толщиной 3,6 мм переднеенатяжение увеличивается до 4907 кг, усилиепрокатки становится равным 4300 кг, меж 20 валковцй зазор увеличивается на 0,1 мм иготовая полоса имеет толщину 3,3 л 1 л 1. Такимобразом, в результате примененил предлагаемого способа прокатки получается полоса толщиной 3,25 мм с продольной25 разнотолщинностью 0,05 л 1 м. В случае жеприменения способа прокатки по прототипудлл данных условий получают полосу толщиной 3,38 мм с продольной раэнотолщинностью 0,18 мм, В предлагаемом способе0 прокатки изменение переднего натяженияпри изменении входной толщины полосыпроисходит со скоростью звука, котораяравна для железа 7000 м/с, В результатевозможна отработка продольной разнотол 5 щинности с частотой до 3500 Гц в то время,как существующие системы автоматического регулирования толщины позволяют отрабатывать продольную разнотолщинность счастотой до 100 Гц,0 Если номинальную скорость рабочихвалков в рассматриваемом примере задатьменьше, чем чо+ 0,1 (ч 1- чо) = 1,892 м/с иравной; например, 1,88 м/с, то при уменьшении толщины исходной полосы до 3,2 мм5 скорость заднего конца полосы станет равной 2 м/с и появится дополнительное скольжение Ен = 0,12 м/с, что может привести кнаварам валков, Если номинальную скорость валков задать больше, чем ч 1, валки буО дут проскальзывать по полосе, что такжеможет привести к наварам. Сравнительные данные по результатампрокатки приведены в табл. 1,55 Качество полосы, полученной предлага-емым способол 1, выше, чем достигнутое способом прокатки по способу-прототипу засчет снижения продольной разнотолщинности на 72%, 1839118 12П р и м е р 2, Г 1 олоса из стали 10 толщиной 2 мм с продольной разнотолщинностью+0,15 мм шириной 400 мм прокатывается дотолщины 1;5 мм в валках радиусом 25 мм сжесткостью клети 43 т/мм. При этом задается скорость переднего конца полосы, равная 2 м/с, натяжение заднего конца полосы,равное 1800 кг с, и мощность на бочке валков, равная мощности трения скольжения вочаге деформации, В соответствии с выраджением (3) реализуется значение = 0.463,сгочему соответствует скорость рабочих валковч = 1,74 м/с. При прокатке полосы номинальной толщины возникает переднее натяжение Т 1 = 3829 кг с, усилие прокатки приэтом равно 1720 кг с и толщина готовойполосы получается равной 1,5 мм. Гри увеличении толщины полосы до 2,15 мм переднее натяжение увеличивается до 5130 кг с, 20усилие прокатки становится равным 30 10 кгс и толщина готовой полосы увеличиваетсядо 1,53 мм. При уменьшении толщины полосы до 1,85 мм переднее натяжение уменьшается до 2425 кг с, усилие прокатки становится 25равным 1430 кг с, и толщина готовой полосыуменьшается до 1,49 мм, В результате получается полоса толщиной 1,5 мм с продольной. разнотолщинностью 001 мм, В случае про+0,03катки полосы по способу-прототипу в рассмотренных условиях получают полосутолщиной 1,5 мм с продольной разнотол+0,135щинностьюмм,35В данном примере качество полосы,полученной предлагаемым способом, выше,чем достигнутое по способу-прототипу, засчет снижения продольной разнотолщинности на 76, 40Сравнительные данные по результатампрокатки приведены в табл. 2. П р и м е р 3. Полоса из стали Ст 2 толщиной 1 мм прокатывается с номинальным коэффициентом вытяжки А=- 1,35 в не- приводных валках (т,е. мощность на бочке валкое задана равной нулю) радиусом 50 мм с коэффициентом трения 0,07 (смазка ТМС), Ширина полосы 400 мм, Скорость переднего конца задана равной 2 м/с. Если назначить для указанных условий заднее натяжение в соответствии с формулой (5) равным 4800 кг с, то усилие прокатки будет оставаться равным Р = 46,2 т независимо от наличия продольной разнотолщинности исходной полосы, и готовая полоса будет иметь постоянную толщину, равную 0,47 мм, При этом наличие входной продольной разнотолщинности будет приводить к изменению натяжения переднего конца полосы, Например, при входной продольной разнотолщинности Йь = 0,1 мм переднее натяжение увеличится с 12000 до 12962 кг с, а при входной продольной разнотолщинности ЛЬО = -0,1 мм переднее натяжение уменьшится до 11422 кг с,Сравнительные данные по результатам прокатки приведены в табл, 3. Продольная разнотолщинность снизилась на 100;,Использование предлагаемого способа прокатки позволяет уменьшить продольную разнотолщинность полосы на 72100 О. Кроме того, этот способ прокатки позволяет снизить высокочастотную составляющую продольной разнотолщинности, имеющую частоту, в 35 раз большую, чем частота продольной разнотолщинности, устраняемая существующими системами автоматического регулирования толщины,(56) Авторское свидетельство СССРй 225829, кл, В 21 В 1/22, 1966,Авторское свидетельство СССРМ 738695, кл. В 21 В 1/00, 1980.) )1-1 Ф Е т т э с т о эмЬо форто. а е с о ощ а и и- о О. оЕУ т к аэат т тс эоэх т ХооЕ ха ФЩ щ ех хс с( ) 3 р о с о 3 о о о с о = ась О оэ о з эфт хетт щ асф1, СПОСОБ ПРОКАТКИ МЕТАЛЛИЧЕОЙ ПОЛОСЫ, включающий вращение бочих валков с величиной рассогласовая окружных емкостей, меньшей коэффи-ента вытяжки полосы, приложение стягивающего усилия к входному сечею полосы и задачу скорости выходного ения полосы, отличающийся тем, что, с лью повышения качества прокатываех полос путем снижения продольной знотолщинности, каждому из рабочих ков задают постоянную величину мощ сти на их бочках и поддерживают постоным растягивающее усилие, икладываемое к входному сечению поы, при этом окружные скорости валков анавливают из следующих зависимо й,С р н Ц Р н с Ц р ва н я и л ус ст Формула изобретения чо+0,25(Ч 1 - Чо)Чв 1Ч 1 - 0,25(Ч 1 - Чо) 0,25 Ч 1-ЧО) ЧвоЧ 1 - 0 25(Ч 1 - Чо),.25 где ч 1- скорость выходного сечения полосы; чо - скорость входного сечения полосыпри номинальных условиях процессапрокатки отсутствие возмущений);Ч,1 и Чво - соответственно окружныескорости ведущего и ведомого валков;2. Способ по п,1, отличающийся тем,что мощность на бочке каждого из рабочихвалков задают равной мощности тренияскольжения в очаге деформации,3, Способ по пп.1 и 2, отличающийсятем, что растягивающее усилие, приклады-ваемое к входному сечению полосы, при-,. нимают из зависимостиТо=2 ЬЬоМ+РсЬ Ьо,дРсдлОгде То - величина растягивающего усилия, приложенного к входному сечению полосы (заднее натяжение);Ь - ширина полосы;по - исходная номинальная толщина полосы;М - обжатие полосы;Рс - среднее нормальное контактное напряжение при нулевом заднем натяжении.