Прокатный валок

/ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТГ)О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР 7/О МОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1(56) Авторское свидетельство СССРМ 1154015, кл, В 21 В 27/02, 1985.Авторское свидетельство СССРМ 995931, кл, В 21 В 27/02, 1983. Изобретение относится к прокатномупроизводству й может быть использовайона заготовочных станах при йроизводствеблюмов изаготовок,Известны прокатные валки, у которых: бочка имеет многослойный рабочий слой изматериалов с различйым модулем упруго .сти, а образующая бочки выполнена в виде.синусоиды,Однако зти валки предназначены дляповышения ресурса работы инструмента пуТем увеличения сопротивленйя термиче-.ским ударам улучшения эффективностиудаления окалийы. Зти валки не учитываютусловия формоизменения боковых (необжимаемых) участков полосы и влияние рйспределения твердости (иэносостойкости) поконтуру калибра на условия трения междупрокатываемым материалом и инструментом,Известен прокатный валок, на поверхноСть бочки которого нанесен рабочий слойс изменяющейся по сечению иэносостойкостью, Применение. такого прокатного валка 2(57) Использование: в прокатном производстве на заготовочных стайах при пройзводстве блюмов и заготовок. Сущность изобретения; прокатный валок содержит ручей, износостойкость которого изменяется по боковой стенке, счйтая отдйа ручья по соответствующему уравнению, 7 ил,Ф позволяетуменьшить износ и повысить производительность стана.Зто достигается тем, что рабочий слой поокружности и длине бочки валка выполнен в виде чередующихся участков по меньшей мере из двух материалов с разным уровнем износостойкости, при последовательном чередовании в шахматном порядке участков с большей износостойкостью с участками с меньшей износостойкостью, причем длина участков равна 0,10,7 длины дуги захвата, а наплавленные участки выполнены наклонными к радиусу бочки валка под углом 5750,Однако этот валок имеет гладкую бочку и для прокатки блюмов и заготовок не может быть использован. Рабочий слой у него располагается по цилиндрической поверхности и не учитываются особенности неравномерного распределения твердости (износостойкости) по контуру криволинеййой поверхности, образованной ручьями калибров.Увеличение коэффициента трения между полосой и поверхностью ручья калибрапрйводит к росту уширения, тогда как гладкая поверхность способствует понижению уширения. При прокатке происходит значительное трение, развивающееся в калибрах, при относительном скольжении реборд ручьев и полосы. Это трение - значительное, поэтому калибры в промежутке между переточкзми существенно вырабатываются по ширине. Это"трение сторон полосы неблагоприятно влияет на конфигурацию боковых участков раската и чистоту его поверхности. При прокатке в калибрах со стесненной поперечной деформацией ограничение уширения вблизи контактной поверхности способствует уширению средних слоев. Существенная неравномерность уширения средних слоев вызывает переполнение калибров и приводит к появлению морщин на боковых поверхностях раската, На участках разъема калибра с большим коэффициентом трения по контуру образуются острые кромки, тогда как в калибре с меньшим коэффициентам трения по контуру зти кромки имеют форму этих участков близкую прямолинейной, за счет менее интенсивного течения металла в поперечном направлении.Эта объясняется тем, что сопротивление течения металла в продольном и поперечном направлениях определяется силами трения и Формой очага деформации. Кроме того, йри увеличении сил трения продольные подпирающие силы возрастают более интенсивно, чем поперечные. Этим и объясняется увеличение уширения. Однако зто прйсуще прокатке в калибрах с одинаковыми условиями максимального или минимального трения по ширине вреза ручья,Целью изобретения является снижение износа, повышение качества проката путем исключения искажения боковой кромки раската;Поставленная цель достигается тем, что на "прокатном валке, содержащем бочку с изменяющейся по сечению иэносостойкастью. бочка с ручьем, износостойкость кото. рого изменяется по боковой стенке, считая ат дна ручья по выражению:НВС=72,76+98,30125,% -9,СБ - "+1 Б Б . Нкгде Н - высота ручья калибра;М - длина бочки валка;ОБ - диаметр бочки валка;Вк - ширина ручья калибра;5 Х - текущая координата по высоте боковой стенки ручья.Заявляемый прокатный валок отличается ат прототипа тем, что твердость (износостойкость) рабочих поверхностей калибров 10 простой Формы непрерывно изменяется понайрзвлению от дна к основанию по уравнению пзраболы.Это обеспечивает рациональное распределение трения между полосой и рабо чей поверхностью калибра, в случаепрокатки в условиях стесненной поперечной деформации. Такая схема ограничивает 30 можно сделать вывод, что заявляемый прокатный валок обладает существеннь 1 ми от 50 описывающие форму боковой поверхности 35 40 45 уширение и способствует более равномерному формаизменению боковых паверхнастей полосы.Наличие этих признаков позволяет классифицировать заявляемое изобретение, как соответствующее критерию "новизна".В других известных технических решекиях не обнаружены отличительные признаки, характеризующие заявляемое изобретение.На основании проведенного анализа личиями, э указанная совокупность признаков позволяет обеспечить необходимую форму поперечного сечения раската и повысить качество блюмов и заготовок. С учетом распределения условий трения на рабочих поверхностях калибров простой формы по уравнению биквадратнай параболы снижается неравномерность деформации,На фиг,1 изображен прокатный валок с изменяющейся твердостью (износостойко.- стью) по сечению бочки; на фиг.2 - ящичный калибр, рабочая поверхность которого име- ет различную твердость (износостойкость); на фиг,З - то же, для овального калибра; на фиг,4 - вид кривой, описывающей характер изменения твердости (иэносастайкости) от основания к дну калибра; на фиг.5 - кривые,раската при прокатке в ящичкых калибрах; на фиг.6 - рабочий валок черновой клети крупнасортного стана 850; на фиг.7 - схема прокатки круглого профиля 160 мм,С целью воздействия на характер формаизменения боковых (необжимаемых)участков раската при прокатке в калибрах простой формы предложено изменение твердости (износастойкости) рабочих по.верхностей описывать уравнением биквадратной параболы:У-А+ВХ +СХ, (2) где Х, У - координаты кривой;А,В,С - коэффициенты регрессии, которые отражают перемещение металла в направлении оси Х, искривление боковой поверхности в направлении оси У, общее искривление боковых поверхностей, начиная с наиболее отдаленных друг от друга точек. Величины коэффициентов определяли в зависимости от отношения 5 10 Нк ОБ Вк -б -Б Н к 15 При составлении аналитического уравнения было принято допущение, что форма поперечного сечения раската после прокатки является симметричной, ось У делит боковую поверхность на две равные части, а ось Х перпендикулярна оси У, Расчеты выполнили на ЭВМ и получили регрессионные уравнения вида 20 25 У=А+В - +С 1 +О - , (3) Нк ОБ Вк б при 1=1,2,3. (номер слоя металла по высотесечения) У 1=А; У 2=В; Уз=С. 30 35 40 45 50 55 После подстановки вычисленных значенийкоэффициентов в формулу(1) получили урав-нение формы контура боковой поверхностираската;Реализация формулы 1 выполненапосхеме прокатки слитка массой 5,25 т сечением 660 х 660 ммв ящичных калибрах на блюмсечением 195 х 220 мм на крупносортномстане 850 метзавода им. Серова. Расчетнаяформа боковой поверхности раската по проходам представлена на фиг.5, Установили,что эа счет недостаточного проникновенияформоизменения металла в случае высокогоочага деформации имеет место уширениеприконтактных слоев (до 20 мм) и утяжка впределах(30100) мм срединных (фиг,5; позиция 16).По мере возрастания интенсивностипроникновения деформации (фиг,5, позиция 715) и стесненного уширения металлапри прокатке с защемлением происходитуширение приконтактных слоев (515) ммсрединных (3590) мм,Для обеспечения равномерности деформации по боковым граням раската пред"лагается твердость (износостойкость)рабочих поверхностей калибров изменять в соответствии с законом, описываемым формой кривых, представленных на фиг.5.Для экспериментальной проверки на лабораторном стане 200 прокатывали свинцовые полосы в ящичных и овальных калибрах. В зависимости от распределения твердости (износостойкости) условия трения изменялись и форма боковой поверхности раската принимала вид, близкий форме биквадратной параболы (фиг.2, 3, позиция7). Используя экспериментальные данные прокатки свинцовых полос, геометрию калибра и очага деформации расчетным путем определили зависимость, в соответствии с которой предусмотрено осуществлять изменение твердости (иэносостойкости) рабочих поверхностей калибра.Для определения характера формоизменения боковых граней раската при прокатке в калибрах простой формы собралирабочий валок стана 200 (фиг.1), бочка которого состояла из бандажированных частей толщиной 10 мм каждый (позиции 15), и оси диаметром 100 мм. В качестве материала бандакей испольэовали сталь марокЗОХГСА, 65 Г, 40 Х, 40 ХН, 20 Х с твердостью по Роквеллу 3556 ед.Было опробовано три варианта расположения бандажей на оси; первый - наиболее твердый (иэносостойкий) слой из сталимарки 20 Х, далее из стали марок 40 ХН, 40 Х, 65 Г, ЗОХГСА (фиг,1 позиции 15); второй - наоборот, т.е, из стали марки ЗОХГСА наружный бандаж, а дальше 65 Г, 40 Х, 40 ХН, 20 Х; третий - наиболее твердый бандаж(сталь 20 Х) располагали по середине сечения бочки, а остальные четыре бандажа по обе стороны от наиболее твердого, т,е. иэ стали ЗОХГСА и 40 Х, с одной стороны, а иэстали 65 Г и 40 ХН, с другойНа подготовленных таким образом валках нарезали ящичные и овальные калибры.Такое расположение бандажей позволило изменять твердость (износостойкость) слоев бочки рабочих валков, а в ходе прокаткиварьировать коэффициентом трения между полосой, стенками и контуром калибра,Установили, что в случае расположения бандакей по первому варианту форма боковой поверхности раската принимает вид (фиг.2,3, позиция 6), по второму варианту такую как на позиции 8. По третьему варианту форма боковой поверхности раската представлена позицией 7 на фиг.2 и 3.Исходя из полученных результатов наиболее рациональной формой боковых поверхностей полосы является позиция 6 на фиг.2 и 3, Прямолинейная форма боковых граней обеспечивает устойчивость полосы на рольганге при ее кантовке и задаче в71755978 8последующий калибр (овальный или круг- конфигурацию боковых граней в соответстлый) и более равномерное обжатие. вии с фиг.2,3, позиция 6.Предлагаемый прокатныйвалок круп-: Исйользование предлагаемого прокат, носортйого"стана готовится следующим ного валка позволяет исключить получениеобразом; центробежным. литьем изготовля раскатов с искажейййми боковыми поверх: ется бочка иэ многослойногоматериала ди-ностямии неустойчивуюих прокатку, сопро-:эметром Оьмм и длиной И=2600 мм с вождающуюся сваливанием в калибре итолщйной каждого слоя 22 мм; слЬи иэ ма- появлемием подрезови закатов на готовом,рок стали 20 Х, 40 ХН, 40 Х, 65 Г, 30 ХГСА рас- профиле, снизить брак проката на 30, увеполагаются в этой последовательности; на 10 личйть вйход годного, ,бочке нарезают калибры ящичной и оваль- Годовой экономический эффект приной формы (фиг.6). Всего готовится 5 оваль- внедрении составит 335 тыс, руб.ных и 4 ящичных калибра, которые служат Ф о р м у л а и э о б р е т е н и ядля прокатки сортамента круглых профилей . Прокатный валок, содержащий бочку с150, 160, 250 и 275 мм. Характер изменения 15 изменяющейся по сеченйю износостойкотвердости (износостойкости) йредставлен стью, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что; с цельюна фиг,4 и соответствует виду биквадратной снижения износа; повышения качества пропараболы. :. - - ката путем йсключения искажения боковойПрокатный валок работает "следующим крОмки раската, ббчка валка выполнена с.:образом, В черновую клеть крупносортного 20 ручьем, износостойкость которого по бокостэна 850 метзавода им. Серова завалива- вой стене изменяется, считая от дна ручья,ются рабочиевалки, имеющйе распределе- повыражению:ние твердости (износостойкости) йосечению в соответствии с уравнением (1) НрС76+9830 Н" -12568 - ь- +Слиток спокойной стали массой 5,25 к т 251.ь . 1 ь Нкпрокаты вают на блюм сечением 195 х 220 ммвобжимной мети стана 900. Далее пбдкат .3 52,0-3 614 10-4 Н 1 19 10-2 ОБподается на черновую клеть 850 и прокатывается по схеме на заготовку 160 мм (фиг,7).Вначале подкат 195 х 220 мм обжимаетсяв 3 30 4 Вкалибре (фиг.6, позиция 6) до сечения +4,66 10 Н" )Х+(2,07 10 -1,25 10160 х 215 мм, затем в 5 калибре (фиг,6, позиция 6) до сечения 167 х 182 мм и далее во 2: - т д" э Ькалибре (фиг,б, позиция 2) до сечения +5,62 10 - +2,51 10 э - ") Х 4,149 х 200 мм. После этого овальный раскат 35подается на чистовую клеть 850 и прокаты- где Н - высота ручья калибра;вается на готовый профиль Ф 160 мм (фиг.7). .ь - длина бочки валка;,Распределение твердости (износостой- .Оь - диаметр бочки валка;кости) материала валков по рабочим"повер-: В - ширина ручья калибра;хностям калибров в соответствии с законом, 40 Х - текущая координата по высоте бокоописываемым уравнением 1 обеспечивает вой стейки ручья1755978 г,б УислпРая /клРлб ЖР ю ( О Составитель М. БлатоваРедактор Н.Горват Техред М,Моргентал Корректор Н. Туп 043 ТиражПодписноИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыт