автореферат диссертации по металлургии, 05.16.05, диссертация на тему:Разработка и реализация технологии горячей прокатки тонких полос и листов из труднодеформируемых сталей на листопрокатном комплексе со станами 560 и 1500 АО Серп и Молот

РГ

Б ОД

ОЕВ Ьзо

На правах рукописи

ФИЛИППОВ Владимир Петрович

РАЗРАБОТКА И РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ ТОНКИХ ПОЛОС И ЛИСТОВ ИЗ ТРУДНО-ДЕФОРМИРУЕМЫХ СТАЛЕЙ НА ЛИСТОПРОКАТНОМ КОМПЛЕКСЕ СО СТАНАМИ "560" И "1500" АО "СЕРП И МОЛОТ"

Специальность 05.16.05 - Обработка металлов давлением

ДИССЕРТАЦИЯ

в виде научного доклада на соискание ученой степейи кандидата технических наук

МОСКВА 1995

Работа выполнена на Московском металлургическом заводе "Серп и Полот" и в Донецком научно-исследовательском институте черной металлургии.

Научный руководитель доктор технических наук, прфессор ХЛОПОНИН В. Н.

Официальные оппоненты:

1. Пименов Александр Федорович - д.т.н.-, проф.

2. 1уров'Александр Сергеевич, к.'т.н.

Ведущее предприятие: Новолипецкий металлургический комбинат

Защита состоится "_" _1995г. в_часов

на заседание специализированного совета К 053.08.02 в Московском институте стали и сплавов по адресу : 117936, Москва, ГСП-1,Ленинский проспект,д.4.

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке Московского института стали и сплавов.

Автореферат в ввде научного доклада разослан " "__ 1995г. •

Справки по телефону : 236-99-50 •

Ученый секретарь специализированного совета ЧИЧКНЕВ Н.А.

1. Общая характеристика работы.

Актуальность работы. Потребность промышленности в качественном тонколистовом прокате из высоколегированных и труднодеформи-руемых сталей и сплавов вызвала необходимость .строительства и пуска новых современных листопрокатных комплексов, примером из которых является' листопрокатный цех со станами "560" и "1500" завода "СЕРП и МОЛОТ". Освоение этих станов и обеспечение их работы . с минимальными материальными и энергетическими затратами выдвинули в ряд актуальных задачу научного обоснования и реализации но-"вых технологических и технических решений.

Цель работы. Разработка технологии прокатки, обеспечивающей успешное освоение и устойчивую работу листопрокатного комплекса по производству тонких горячекатаных полос и листов из труднода-формируемых сталей и сплавов; снижение энергетических.затрат, расхода дорогостоящего металла и валков.

Задачи исследования; I. Разработать методологическое и математическое обеспечение расчета температурных, деформационных и энергосиловнх параметров прокатки, обеспечивающих ресурсосберегающие режимы производства.

2. Исследовать экспериментально и обобщить основные параметры пластической деформации высоколегированных и труднодеформируе'мых сталей и сплавов.

3. Разработать профилировки валков, обеспечивающие получение проката с требуемой поперечной рвзнотолщпнпостъю и плоскостностью.

4. Разработать режимы прокатки, обеспечивающие энерго- и .метпл-лосберегающее ' производство на исследуомом комплексе.

Научная новизна и основные положения, защищаемые автором'.

'Летоллкв и алгоритмы расчета тешерэтурнмх.дссГорр.'анношю-пко-роотрых и эпергосштоянх параметров горячей прокатки в горизонталь-ннх и те>р?;тол'ьинх клетях чррновоР группы клетеП, в негч>»рмэ№.!!

чистовой группе и реверсивной клети с горизонтальными валками,составляющих единый листопрокатный комплекс.

■ Статистические зависимости расчета свободного и дополнительного 'уширения при прокатке раскатов из различных марок стали и сплавов в горизонтальных и вертикальных валках.

Уравнения для расчета сопротивления деформации, коэффициентов напряженного состояния и коэффициентов упрочнения при горячей прокатке листов и полос из высоколегированных и труднодеформиру-

еиых сталей и сплавов, полученных в ревультате экспериментальных исследований.

Номограммы, позволяющие определять температуры нагрева слябов, толщины подката и скорости прокатки в последней клети чистовой группы в их взаимосвязи и с учетом минимума общих энергозатрат и ограничений по нагрузкам на оборудование.

Результаты исследования на математической модели упругой деформации четырехвалковых узлов с короткой бочкой, предопределившие разработку и использование новых, признанных изобретениями, профилировок валков. . . . .

Ноше, на уровне изобретений,, способы прокатки в реверсивных клетях с- горизонтальными и вертикальными валками, направленные на снижение, отходов дорогостоящего, металла -в. обрезь. -...... .

Практическая'значимость и реализация в промышленности. Разработанная комплексная технология прокатки обеспечила устойчивую работу листопрокатного-комплекса со стайами. "560" и "1500" по производству листов и полос с заданными качественными показателями.

■ Новые профилировки .валков позволили уменьшить поперечную раз-цотолщинность листов и полос на величину до 150$,снизить расход валков на 10-205?.

Изложенные мероприятия способствовали успешному освоению листопрокатного комплекса, Полученные результаты, новые технические

решения и технологические рекомендации могут быть' эффективно использованы на новых и действующих станах, производящих аналогичную продукцию.

Апробаиия результатов работы. Материалы диссертации докладывались на объединенном научном семинаре кафедры ОВД ДГПУ и прокатного отдела; Донниичермет (Донецк, 1&91), секции ученого совета Донниичермет по прокатному производству (Донецк, 1992), объеди- . ненном научном семинаре кафедр ПДСС и МАМП,проблемной лаборатории ШДи У (Москва, МИСиС, 1994).

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 6 статьях, 2 авторских свидетельствах и 2 патентах Российской Федерации.»

2. Состояние вопроса.

Листопрокатный комплекс.со станами "560" и "1500" завода "Серп и Молот" предназначен для производства листов и. полос из»углеродистых и высоколегированных марок стали, быстрорежущих, жаропрочных, коррозионностойких и прецизионных сплавов, значительно отличающихся друг от друга сопротивлением деформации и температурными условиями прокатки. Строительство и ввод комплекса в эксплуатацию осуществлялись поэтапно в течение -1990-1993 гг.

Полунепрерывный стан "560" предназначен дня прокатки полос толщиной 2-5 мм, шириной 250-450 мм и сутунки толщиной 12-60 мм,шириной 140-450 мм. Он состоит из двух реверсивных черновых клетей (с вертикальными и горизонтальными валками) и пяти четырехвалковых кйетей чистовой группы. На стане наряду с нагревом заготовок перед прокаткой предусмотрен подогрев подката в печи перед прокаткой в черновой и чистовой группах клетей. Черновая группа стана рассчитзнз на получение подкатов для чистовой группы стена "560" и для стона "15С0", а также на производство готовых коротких полос. В чистовой группе прокатывают минный полосы, поставляемые в рулонах, с.-.йдует от"(гпгч., что валковые узлы горчзонтплъвнх клетей стння (щк-г'т.н

• повышенной жесткостью.

Стан "1500" состоит из реверсивной четырехвалковой клети и участка листоотделки. Две кольцевые нагревательные печи обеспечивают 'нагрев сутунки и промежуточных раскатов. На стане прокатывают готовые листы толщиной 1,5-10 мм и шириной 710-1200 мм и осуществляют. уширительную прокатку заготовки шириной 140-300 мм до ширины 450 мм для стана "560".

Таким образом, листопрокатный комплекс характеризуется сложностью марочного сортамента сталей и сплавов, широким разнообразием размеров производимых полос и листов -и единством технологии прокатки на входящих в него станах. Разработка комплексной технологии производства листов и полос из труднодеформируемых сталей и сплавов на станах "560" и "1500" в.процессе их освоения включала:

- лабораторные исследования сопротивления деформации прокатываемых металлов и формоизменения раскатов при реверсивной прокатке в горизонтальных и вертикальных валках;.

- разработку температурных и деформационно-скоростных режимов прокатки;

- разработку профилировок валков, обеспечивающих требуемые точность поперечного "профиля и плоскостность полос и листов.

3. Разработка и освоение" комплексной технологии прокатки . .. листов .и полос на. станах "560" и "1500" [1-4,6-8].

Значительные различия сопротивления деформации прокатываемых на станах "560". и "1500" сталей и сдлавов, повышенные требования к температурному интервалу их деформации, а таете взаимосвязь процессов производства на этих -станах .потребовали разработки специальной 'методики расчета деформационно-скоростных, силовых и температурных режимов прокатки листов и полос [1,3.]« Алгоритм расчета (рис.1) состоит аз взаимосвязанных блоков расчета режимов прокатки соответ- , сменно в черновых и в чистовых клетях стана "560" и в р^персивной к.чвти оганя "1500", базируется на использования известных чормул 11

Блок-охома елгоритмя расчото темпорптурно-д^юркпотонних и oimpi'ocwioBHX ппрпмптров прокптки

ряда взаимосвязей и величин параметров, полученных в данной работе.

3.1. Разработка температурных условий прокатки. ■Марочный сортамент станов "560" и "1500" разбили на 18 групп. Каждую группу разбили на несколько подгрупп по сопротивлению деформации. Для каждой подгруппы определили диапазоны температур начала и окончания прокатки, максимальную температуру деформации металла, температуру промежуточного подогрева раската. Учитывали температурную границу перегрева' и пережога для сплавов на железо никелевой и никелевой основе, для прецизионных сплавов, снижение пластичности двухфазных сталей; отношение для аустенитных сталей; тем-

пературу конца деформации для ферритных хромистых сталей, температуру начала выделения карбидов для сплавов на никелевой основе и начала образования карбидов для нержавеющих аустенитных сталей и др. К тому же, при назначении температуры нагрева слябов исходили из условия уменьшения энергозатрат на прокатку, при этом использовали известный графоаналитический метод. По результатам расчетов для каждой подгруппы построили номограммы в координатах:среднемас-совая температура нагрева слябов, ; толщина подката в чистовую группу клетей,

н п ¡заправочная скорость в последней чистовой клети,» На рис.2 показан пример такой номограммы. Кривые I и 2 отражают ограничения, накладываемые допустимыми нагрузками на оборудование черновой к чистовой групп клетей соответственно.

по о о о о н С» СО О) й

гм сч м м о о

1с ,°С

Рис.2.Номограмма определения температуры нагрев! слябов из стали 12Х18Н10Г размером 130x450x2000 мм при прокатке полос 3x450 мм (в черновой группе - 5 проходов) и температуре конца прокатки 960-9?0°С

7,оХ, I и/с

Минимально-допустимая нагрева слябов соответствует точке

пересечения кривых I и 2. В рассматриваемом случае она равна Ю90°С. При такой сляба существует единственное сочетание толшины подката (19 им) и заправочной скорости конца прокатки (6,33 м/с),которое позволяет закончить прокатку в заданном температурном диапазоне и иметь около 30 МДж/т снижение расхода энергии,

Получейные данные внесены в базу исходных данных разработанного алгоритма (рисЛ).

Таким образом, при разработке технологии прокатки была решена , задача обоснования рациональных температур нагрева слябов,толщин подката и скоростей прокатки в последней клети с учетом допустимых нагрузок на оборудование стана.

3.2. Методика расчета технологических параметров прокатки.

3.2.1. Черновая группа клетей стана "560".

,, Методика расчета режимов обжатий включает пять этапов.

1. Предварительный расчет обжатий в горизонтальных валках (ГВ) последовательно в каждом проходе по допустимым значениям усилия и момента прокатки, углу захвата. Число проходов нечетное - при прокатке полос, четное - при про'катке сутунки.

2. Расчет обжатий в вертикальных валках (ВВ) с соблюдением четырех принципов их распределения:

- по парам проходов с целью обеспечения минимального*отклоне-Ш1Я ширины раската на выходе из ГВ от зчдянного конечного значения;

- обжатие в ВВ в каждой паре четный-нечетный проходы определяется условием, что ширина раската после четного прохода в 1В должна бить равна заданно!! ширине подката;

- обжатие в ВВ производится только в первом проходе;

- для каждой порн стжинх реверсивных проходов в ВТ! распроде-чрцие об.тгтш пз"п!1яртся п япяттоотл от тпкугстх янлчоттП тощ .то:

пип» ты тюлосн.

-103, рбжатия в ВВ выбираются таким обрааом, чтобы ширина полосы на выходе горизонтальных валков после каждого нечетного прохода была равна или незначительно отличалась от заданной ширины подката. Обжатие в первом, проходе является калибровочным.

При ширине полосы больше заданной производится корректировка режима обжатий в горизонтальных валках и увеличивается число проходов. При.этом уменьшают наибольшее по величине обжатие, где полоса получает максимальное уширение.

4. Расчет энергосиловых параметров прокатки в горизонтальных валках.

5. Сравнение расчетных и допустимых значений силовых параметров в ГВ в нечетных проходах. При превышении допустимых значений усилия или момента прокатки производится перераспределение обжатий или увеличение числа проходов. Расчет повторяется, начиная со второго этапа.

Ширину раската на основной части его дайны (рис.1, блок 4) в процессе прокатки в паре вертикальные-горизонтальные валки определяли с учетом свободного бВсб^ и дополнительного (ЗЦд^уширения раската на выходе из ГВ после обжатия, в ВВ.

Уширение измеряли на стане после остановки раската в ВВ и ГВ. Получены уравневия:

где Я . б, , 6а . Д.В- коэффициенты,характеризующие свободное уширение в горизонтальных валках.

Ошибка аппроксимации уравнений (I) и (2) соответственно равна 10$ и 12$. Коэффициенты уравнения (I) для ряда марок сталей приведена в табл.Г.

Коэффициенты дробности деформации КСмв; определены в виде:

I _ О СП та _ илио^ ттплугчттлта

где 1 = 3, 5, 7..... к - номера проходов.1

Коэй'ициент ^ 5Вб^ • Учитывающий влияние наплывов на широких гранях на величину дополнительного уширения, определяли в виде:

(4)

. ^ И * а (Ц;) ,

где 0. , Ь - коэффициенты, учитывающие группу марки стали (табл.2),

Таблица I.

Группа марок | стали Я ! 6, 6, ' ' й ! ! | [ 65

Углеродистые 1,23 0,68 -1,12 0 0,47 0

Инструментальные 1,91 0,73 -0,73 -0,2 0,2 - -0,04

Нержавеющие 5,6(0,065+ чО.ОЬСг*) 0,68 -0,5 -0,86 0,1 -0,05

Прецизионные 0,75 0,5 -0,64 -0,96 0,44 -0,07

Электротехнические 1,4 6,68 -0,5 -0,86 0,1 -0,05

х Содержание Сг в с. 8.

Таблица 2

Группа марок стали ! а ! 1 б т 1 Кавв;

Углеродистые _ _ I

Инструментальные 0Л9 0,62

Нержавеющие 0,36" 0,827

Электротехнические . 0,56 0,97

Силовые папя><ртрн прокатки рассчитывали (рис.1,блок 5) по известным зависимостям. Необходимые для расчетов значения сопротивления деформации восемнадцати групп высоколегированных и трудноде-формируемых марок сталей и сплавов исследовали в лабораторных условиях при прокзгке образцов на четнрехвалковом стане 340 Доннкичер-мет. По результатам факторного эксперимента 23 .получили уравиош'л для рясчета сопротивления дрсТчэрмяпии:

где

Ко

ъ = Ку-Я-(и)я-(£Г'е

с I

~ ,лу

коэффициент разупрочнении.

-12В результате обработки известных экспериментальных данных по-; лучено уравнение для расчета К'у :

и п dt ,«

где ^ - время паузы, с. Коэффициенты

Я , Я, , а , 6 , с , d , к ,п к уравнениям' (5)-и (6) дня восемнадцати групп марок сталей введены в базу исходных данных.

С использованием метода базисных давлений, кривых упрочнения для стали Зоп (Зюзин В.И.) и лабораторных данных получены уравнения для расчета коэффициента напряженного состояния в зависимости от критерия ?/НСр . Так, для (Е/Нср<1 ) - Пб= (Р/Нср) . а для

се/НфН )-лв =(е/Нср)°'35.

Влияние ширины раската на контактное давление учитывали зависимостью при (В/Р ■< 5 ) П6 =0,8- (В/Р ) . При определении усилия прокатки в нечетных проходах ГВ учитывали влияние прокатки в ВВ на площадь контактной поверхности Fk :

Fk = 1,02(Boff 0,96 Бн n/R- Pi.H') ; (7)

где Ец - истинная длина очага деформации; PlH - шсота наплывов;

5 _ ширина наплывов, и

Но экспериментальным данным, полученным на стане "560", определена зависимость высоты и ширины наплывов при однократной деформации в'ВВ. _ „ .-0 72

(9)

И В ВВ. р 0

Fl„ = С1,56'ДВ[(о,134 +0,12 Во/Но '(i"0,D53^)]("Rt)1 '

Бн = 1,55N/(Rß'. (Ю)

Ошибка аппроксимации зависимостей (9) и (10) составляет 10,4,t к 12$ соответственно.

-.133.2.2. Чистовая группа клетей стана "560".

При разработке технологии прокатки обжатия в последней клети принимали (рис.1, блок 9) в диапазоне =0,1-0,15. Толщи-

К

ны подката Нп и раската по клетям Н^ определяли из условия равномерности загрузки главных приводов по моменту [М;] прокат/и. Получили уравнения:

'РпНн-1 -Йн-Г Нп Ни) .

Нп=ехР(

1-Я,-,

• „ чш--

где Л- - коэффициент загрузки клетей по моменту; - коэффициент, отражающий степень загрузки оборудования в зависимости от его состояния; I = I ... К .

Скорость прокатки полос толщиной Н« определяли (рисЛ,блок 9) по полученной эмпирической зависимости:

= (7,65 - 0,835 Ю. (14)

Значения коэффициента Ну , ограничивающего скорость деформа-ции для ряда групп марок стали и сплавов, введены в базу исходных данных алгоритма расчета. При расчете теплового баланса по клетям в качестве исходных данных задается одна из температур по приоритетности: t конца прокатки; £ подогрева подката; t подката после черновой клети; £ подката перед чистовой группой.

В алгоритме предусмотрен также расчет температурно-деформа-циониых режимов прокатки с ускорением.

Расчет энергосиловых параметров прокатки в нистовых клетях аналогичен расчету энергосиловых параметров в черновой клети (ГВ) и осуществляется по одинаковым зависимостям. При расчете коэффициента напряженного состояния учитывается сплющивание рабочих валков. Рекомендовано применение теплосохраняющей устиювки перед чистовой

группой клетей (на участке подогревательная печь-гидросбив окалины стана' "560"). Из-за малого машинного времени прокатки и длительных пауз в установке, целесообразно использование теплоотражательного эффекта (ТОЭ): листов с газотермическим покрытием алюминием (по технологии А.Е.Титлянова).

3.2.3. Стан "1500".

При расчета режимов прокатки на стане "1500" в отличие от стана "560" обжатия по проходам принимаются из условия допустимых значений усилия и момента прокатки, с учетом температурного интервала деформации и ресурса пластичности прокатываемого металла.

Обоснованы следующие максимальные значения относительных обжатий: Нержавеющие и быстрорежущие стали, магнитомягкив сплавы -0,35; жаропрочные и коррозионностойкие сплавы - 0,3-0,32, жаропроч-1 те дисперсионно-твердегадие сплавы - 0,28-0,3. В последней проходе с целью получения минимальной неплоскостности листов обжатия прини-■ маются равными 0,1-0,15.

С целью снижения потерь тепла нагретой заготовкой на участке печи - раскатной рольганг стана рекомендовано применение теплосох-раняющей установки. По аналогии со станом "560" здесь также целесообразно использование ТОЭ. При производстве на стане "1500" листов :толщиной 1,5-2,5 мм из быстрорежущих и большинства нержавеющих сталей, прецизионных и жаропрочных сплавов обоснована необходимость промежуточных подогревов раскатов. В алгоритме расчета режимов прокатки по критерию минимума числа подогревов предусмотрено определе-. ние толщины раската, направляемого на промежуточный подогрев. (рцс- *

Таким образом, разработана методика р^~чета технологических пяраметров прокатки листов я полос всего ; .¡иного марочного и . размерного сортамента станов "560" и "Т5СС".

3.3. Улучшение Форш раскатов г ¡лане [ч.в'].

Для уменьшения отходов дорогостоящего металла с обрезъю рпзра-

ботали два способа прокатки в реверсивных клетях, базирующиеся на результатах прокаток свинцовых образцов на лабораторном стане.

Перераспределение обжатий между четными и нечетными смежными проходами в ВВ и последующих реверсивных проходах в 1В позволяет взаимокомпенсировать образование вогнутости и_выпуклости искаженных концов за счет выравнивания вытяжек по ширине раската. Установлено, что в диапазоне ДВ,,/ДВХ =.-0,2-0,5 получается миндальное количество торцевой обрези.

Исследовали влияние распределения обжатий в каждой паре смежных проходов в ВВ с учетом текущих размеров раската на формирование концевых участков раскатов. В качестве критерия формирования кон- • нов раската в плане приняли коэффициент искажения формы Кф .являющийся отношением масс неравных торцов перед и после деформации в какой-либо группе проходов (ВВ и ГВ): Ь^р^й^/^ .В каждую группу входят два смежных прохода в ВВ и два несмежных - в 1В:ДН;.(, ДВН , ДВ; , ДН^ , где 1=3,5,7,..., К (где К1 - общее число проходов в ГВ).

В результате обработки экспериментальных данных, получено:

При этом для получения минимального значения коэффициента Кф в зависимости от распределения обжатий в ВВ и размеров раската, необходимо удовлетворить условие:

дВы/дВ* =0,8 (Во/Но)"0'*22. (16)

По сравнению со способами прокатки в ВВ в одном направлении

разработанный метод позволил снизить массу торцерой обрези в 2-2,5 раза (на 2,0...2,5 кг/т).

Для исключения дефекта "рваная кротка" разработали новое тех-ничо^чое решение, защищенное авторским свидетельством , Ь/. ,

Таким образом разработаны способы прокатки, позволяющие существенно снизить отходы металла с обрезью,

3.4. Освоение технологии прокатки листов и полос на станах "560" и "1500".

На стадии пуска новых станов "560" и "1500" по изложенной методике предварительно разработали комплексную технологию прокатки полос и листов, которая включала:

- требования к исходной заготовке и готовому прокату;

- условия нагрева металла;

- технологические схемы прокатки;

- режимы прокатки в черновой и чистовой группах клетей стана "560" и реверсивной клети "1500";

- промежуточный нагрев раскатов;

- порезка сутунки и листов;

- смотка полос в рулоны;

- контроль качества готового проката.

Разработанная комплексная технология составила основу технологических инструкций горячей прокатки на станах "560" и "1500", которые находятся в постоянной эксплуатации-. ,

В.процессе освоения этих станов были уточнены ряд коэффициентов л температурно-деформационных параметров, входящих в алгоритм расчета режима прокатки. Расхождение между расчетными и эксчеримен-талышми данными энергосиловых параметров прокатки не превышает 23?. Среднеквадратическое отклонение усилия прокатки составляет 0,16 -П.54 МН на стане "560" и 0,23-0,65 МП п стане "1ГОС".

Кроме того, разработанный алгоритм постоянно используется для расчета режимов прокатки при освоении производства на станах новых профиле размеров листов и полос; дяльнеГчтсю с.овертчнспюг.ания технологии прокатки.

Разработанная технология обеош чглп ич'П'гпк.тр -.»боту стонов, освоение их в сравнительно троткп•• I ?<«•»,< и 1,:>г.----г<гн'г • >:»-

лос требуемого качества.

4. Разработка и освоение профилировок валков.

4.1. Экспериментальное исследование износа валков [5]. Произвели замер профиля бочки после перевалки 42 рабочих и 24

опорных валков станов "560" и "1500". Преимущественно изнашивается середина бочки валков на участке, превышающем на 100-200 мм величину минимальной ширины полосы в сортаменте стана.

Величина »:о i;\. . износа рабочих валков составила 0,2-0,4 мм на стане "1500" и 0,1-0,35 мм на стане "560", а опорных-0,1-0,2 мм на обоих станах на диаметр.

4.2. Исследование на математической модел!?®'упругой деформации ®алков

Отношение длины бочки валков L к их диаметру 9) ("р" - рабочие, "о" - опорные валки) на станах "1500" и "560" следующее: ¿/£>р= 2,31 и LfiÖo =1,0 - стан "1500", а ¿/Вр =0,86 и ¿/¿Dо =0,5 - стан "560". Эти показатели жесткости валковых узлов определяют их влияние на упругий прогиб рабочих валков, на распределение межвалкового давления.

Основные результаты математического моделирования заключаются в следующем:

Общим для станов "1500" и "560" является линейная зависимость

упругого прогиба рабочих валков U и распределения межвалкового

_i р

давления от величины межвалкового зазора § . Однако угол наклона линий yp-f(S) и (S) различный и объясняется отличием ¿/Я)р на этих станах.

Полный контакт по всей длине бочки между рабочим и опорным

* Профилирование валков листовых станов /А.А.Будаква, Ю.В.Коновалов, К.Н.Ткалич, 3.Г.Качалка.- Киев.¡Техника.-1986.-190 с.

валками в исследованном интервале изме ения 5=0-0,4 мм достигаем при усилии прокатки 5 МН на стане "1500" и 3 МН - на стане "560".

Один и тот же межвалковый зазор на середине бочки валка приводит к увеличению упругого прогиба рабочих валков на 0,27-§ на стане "1500" и на 0,04-3 на стане "560". Для сравнения это увеличение на стане "1700" равно 0,32 . Следовательно, на стане "1500" профиль валков оказывает существенное влияние на упругий прогиб рабочих валков я распределение межвалковых давлений, а на стане "560" он влияет в основном на распределение . При прочих равных условиях упругий прогиб рабочих валков ( ур при 3 -0), • на стане "1500" на порядок выше, чем на стане "560".

4.3. Разработка и освоение на станах "560" и "1500" новых профилировок валков [5, 9, 10].

Дэ начала проведения работы на станах "550" и "1500" применяли цилиндрическую профилировку опорных валков, причем на стане ' "1500" со скосами длиной 100 мм и вогнутую профилировку рабочих валков на обоих станах. Такие профилировки приводили к преимущественному износу рабочих и опорных валков на середине их бочек, в результате увеличивался упругий прогиб рабочих валков (особенно* на стане "1500"), происходила концентрация меявалковых давлений на краях бочек (на начале скосов для стана "1500"), воьчикли сложности с обеспечением необходимой точности и плоскостности листов и полос Ш' сталей и сплавов,имеющих значительные отличия в сопротивлении деформации при использовании валков с одинаковой профилировкой. Отмеченное предопределило необходимость разработки новых профилировок валков.

Предварительно на патечатической 1'ол*ха лроапялпгаровали параметры скосов на опорных валках и их влияние па упругий прогиб рабочих валков. Величину скосов изирнялл в лро/.глпх 2 =0,5-1,5 мм,

lCK =100-500 ш. гн/г6м =4, lJlH =1.5 ( г и £Cft, - изменение диаметра и длина скоса соответственно, суммарные в случае двойного скоса: + £ ; г=<!е + 2 , вде Е , £ - соответ-

ОН Н ОН Й н •

ственно длина внутреннего и наружного скосов).

Получено, что с точки зрения прокатки полос с минимальным прогибом рабочих валков предпочтение следует отдать опорным валкам с одинарными скосами при максимальных величинах Z и , а то же время применение двойных скосов способствует более плавному изменению меявалковых давлении по длине, оочек валков во всех диапазонах изменения , 2 и р по сравнению с одинарными скосами, на оазе полученных результатов об износе и упругой деформации валков и их обобщения разработали новые профилировки валков на станах "1500" и "560".

На этих станах рекомендовано применение опорных валков цилиндрического профиля с двойными скосами (табл.3).

- Таблица.3. Параметры профилировок опорных валков

Стан "*] Величина параметра, мм '

г -1 - |---j--

_! L ;С6н ! сн ; г ! g£H i z»

1500 1500 250 150 0,75-1,5 0,2-0,3 0,6-1,2

560 630 115 85 0,70-1,3 0,2-0,3 0,5-1,0

Разработанный опорный валок признан изобретением /9/. С учетом выбранного профиля опорных валков обосновали (с применением уже отмеченной методики расчета) профилировки рабочих валков. Еочка рабочих валков профилируется по параболической кривой.

Рекомендовали следующие параметр» профилировки вэрхтн рабочих валков чистовой группы клетей стана "560" (нижние валки цилиндрические) .

.5 | I 2 ! 3 7 4 | <Р

клети '_• _I_;___

мл на

дна- и, ikf-0, Ofj) 0,Н-0,07) -(0,05)4 -С, 05)+ -(0,10) +

Mfrrä' + -(0,10) + - (0,15) + -(G,iSi

Дяя стана "1500" возникла необходимость в дифференцированном подходе при определении параметров профилировок рабочих валков для прокатки широкой гяммы сталей и сплавов, имеющих существенно разное сопротивление пластической деформации.

Для этого марочный сортамент стана разбили на шесть групп по временному сопротивлению при температуре конца прокатки. В качестве базовой приняли профилировку Wfi > рассчитанную для прокатки полос из сталей 6g =30-70 МН/м2.

Величину дополнительной относительно базовой W6 выпуклости (вогнутости) бочки рабочих валков для каждой группы сталей и сплавов определяли:

¿w£=o,i(66i/66s -0, (17)

где , - временное сопротивление базовой и прокатывае-

, мой L -той групп марок стали при температуре окончания прокатки. Значения ДWi по группам марок стали: L =1+(-0,1)мм; I = 2 -»■ 0,0; i- = 3 *(+0.15) мм; 1=4 -«-(+0,25) мм; L =5 —(+0,35) мм; I =6 —(+0,45) мм.

На этот способ профилирования рабочих валков полечен патент РФ [10].

Валки с предложенными профилировкоми находятся в постоянной

эксплуатации на станах "1500" и "560". Основная масса (90$) листов

и полос прокатывается с поперечной разнотолщинностью в интервалах

т w,

(+0,04)-(-0,02) на стане "1500" и (+0,Г2)-(-0,01Г'на стане "560".

Средняя величина ее на станах уменьшилась на 0,02 т. и на С,015 мм

соответственно (примерно на 5С$). Достигнуто снижение расхода

валков на 10-20$.

5. Основные выводы. I. Разработана комплексная технология горячей прокатки тонких листов и полос из труднодеформируемых сталей и' сплавов на листо-проглтном комплексе, состоящем из новых станов "ЯРО" и "15СС'\пс-

зволившая успешно его освоить и обеспечить устойчивую работу при сниженных энергетических затратах, расходе дорогостоящего метал-: ла и валков.

2. Разработана и адаптирована к реальному листопрокатному комплексу методика и алгоритм расчета технологических параметров горячей прокатки листов и полос из труднодеформируемых сталей и сплавов.

Наряду с использованием известных зависимостей алгоритм базируется на:

- разработанных номограммах, позволяющих для всего марочного состава определять основные технологические параметры горячей прокатки, исходя из допустимых нагрузок на оборудование и снижения энергетических затрат;

- полученных на основе лабораторных исследований эмпирических зависимостях для расчета сопротивления деформации, коэффициентов напряженного состояния и коэффициентов упрочнения при прокатке листов и полос из восемнадцати групп высоколегированных и трудно-деформируемых сталей и сплавов;

- полученных экспериментально зависимостях для расчета свободного и дополнительного уширения при прокатке раскатов из углеродистых и низколегированных марок стали в горизонтальных и вертикальных валках, учитывающих влияние на ударение величины наплывов

и распределения обжатий в смежных проходах вертикальных валков. ,

3. Разработан и оовоен принципиально новый (признан изобретением) способ реверсивной прокатки в системе вертикальные-горизонтальные валки, заключающийся в распределении обжатий в смежных проходах в вертикальных валках, обеспечивающий минимум массы неровных торцов раската. Реализация способа на стане "500" позволила снизить потери металла на 2,0-2,5 кг/т.

tr>' ■ '1

4. ((оказано* р гаотях квдрто с короткой бочкой валков

( ¿/оОр =0,85-0,55) профиль бочки основное влияние оказывает на распр'еделение меквалкового давления и практически не влияет на упругий прогиб рабочих валков. Базируясь на этом положении, на сведениях об износе валков и на результатах расчетов упругой деформации четырехвалковых узлов, разработаны и освоены на станах "560" и "1500" новые профилировки валков, позволившие уменьшить поперечную разнотолщинность листов и полос на величину до 5С$ и снизить расход валков на 10-20$. Предложенные профилировки защищены двумя патентами РФ.

Результаты работы способствовали успешному освоению листопрокатного комплекса со станами "560" и "1500". металлургического завода "Серп и Молот", рассчитанного на производство тонких горячекатаных полос и листов из труднодеформируемых сталей и сплавов. Они могут быть аффективно использованы на новых и действующих станах, производящих аналогичную продукцию.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Трмпературно-деформационные режимы прокатки на станах "560"' и "1500"-завода "Серп и Молот" /В.П.Филиппов, В.Н.Хлопонин, В.К.Шевцов, Т.С.Литвинова.-Сталь.-1994.-МО.- С.54-55

а

2. Силовая модель толстолистовой прокатки /В.К.Шевцов, Ю.В.Коновалов, Е А.Руденко, В.П.Филиппов и др. - Сталь.-1988,-№12.-С.35-38.

3. Филиппов В.П..Хлопонин В.Н., Руденко Е.А. и др.Режимы прокатки'полосовой стали на стане "560" завода ."Серп и Молот".-Сталь.-1994.-К9.-С.

4. Гагарин П.П., Филиппов В.П. Настройка чистовой группы ;клетей полосового стана 560.-Сталь.-1994.-№5.-С.49-51.

5. Филиппов В •П. Освоение профилировок взлков при проквтке полос из труднодеформируемых сталей .-Сталь .-1994.-^7.-С.

-236. Коэффициент искажения формы концов раската/ В.К.Шевцов, В.П.Филиппов.- Сталь.-1994.-№3.-С.49-50.

7. A.c. 1450208, В 21 В 1/22. Способ прокатки полос на ровар-сивним универсальном стане / А.Е.Руденко, Ю.В.Коновалов, В.К.Шевцов, В.И.Филиппов, Е.П.Мартынишин (СССР),-42^9313/23-02. Заявл. 14.04.87. Опубл.

8. A.c. I8I0I40, В 21 В 21 В 1/38. Способ производства листов /Ю.В.Фурман, Н.Н.Шкурко, И.Е.Иилипенко, В.К.Шевцов, В.П.Филиппов, Е.П.Мартынишин (СССР).-4883258/27, заявл.19.II.SO. Опубл.23.04.93. Бш. №15.

9. Опорный валок листопрокатного стана /Н.Я.Извеков, B.C.Рас-' солов, Ю.В.Иванов, В.П.Филиппов и др.- Решение ВНИИГПЭ о выдача патента России по заявке №92-002034/27. Заявл.26.10.92г.

10. Способ профилирования рабочих валков клити стана горячей прокатки / Н.Я.Извеков, В.С.Рассолов, Ю.В.Иванов, В.П.Филиппов и др.- Решение ВНИИГПЭ о выдаче патента России по заявке №92-002033/27. Заявл.26.10.92.

СО*