автореферат диссертации по металлургии, 05.16.05, диссертация на тему:Разработка и внедрение методов регулирования профиля и формы особо тонких полос из нержавеющих сталей и прецизионных сплавов при прокатке на двадцативалковых станах

3 ол

На правах рукописи ИРОШНИКОВ Сергей Александрович

РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ МЕТОДОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОФИЛЯ И ФОРМЫ ОСОБО ТОНКИХ ПОЛОС ИЗ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ И ПРЕЦИЗИОННЫХ СПЛАВОВ ПРИ ПРОКАТКЕ НА ДВАДЦАТИВАЛКОВЫХ СТАНАХ

Специальность 05.16.05 - "Обработка металлов давлением"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1996 г.

Работа выполнена на кафедре Машин и агрегатов металлургических предприятий и в проблемной лаборатории Процессов пластической деформации и упрочнения Московского государственного института стали и сплавов (Технологического университета)

Научный руководитель: доктор технических наук, проф., Полухин П.И.

Научный консультант: кандидат технических наук,ст. научн. сотр. Ашихмин Г.В.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Лукашкин Н.Д. кандидат технических наук, доцент Шаталов Р.Л.

Ведущее предприятие: АООТ "Кировский завод по обработке цветных металлов "

Защита состоится " -Э " ^"хзлу 1996 г. в часов

на заседании диссертационного совета К 053.08.02 в Московском государственном институте стали и сплавов (Технологическом университете)

С диссертацией можно ознакомиться в. библиотеке Московского государственного института стали и сплавов (Технологического университета)

Автореферат разослан " ^ " 1996 г.

•Справки по телефону: 236-99-31 '

Ученый секретарь диссертационного совета, д.т.н.,проф.

ЧИЧЕНЕВ Н.А.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Поперечная разнотолщинность и неплоскостность являются основными причинами Срака особо тонких холоднокатаных полос. Отрасли промышленности, использующие .прецизионные сйлавы, такие как: электронная, радиотехническая и микропроцессорное производство, требуют особо высокую точность по поперечному профилю полос и лент, зачастую превышащиб требования стандартов. Пищевая и легкая промышленность предъявляют аналогичные требования к изделиям из нернавевдих сталэй. В связи с этим, задача Совершенствования процесса холодной прокатки и смотки особо тонких полос на реверсивных двадцативалковых. станах с цельй повышения точности их размеров является актуальной.

Цель и задачи работы., Целью работы является повышение точности размеров и плоскостности особо тонких холоднокатаных полос, а также лент, получаемых из них продольной резкой.

Достижение данной цели потребовало решения следующих задач:

- разработка на основе исследования основных закономерностей упругого взаимодействия валков и формирования поперечного профиля и формы полос методики расчета прогибов рабочих валков двадцативалковых станов с учетом осевого перемещения профилированных первых промежуточных валков;

определение взаимосвязи неплоскостности и серповидности холоднокатаных полос с поперечным профилем подката и- их влияние на серповидность узких лент5после операции продольной резки:

- анализ влияния поперечного профаля и формы холоднокатаных полос на формирование профиля образующей рулона при намотке о

натяжейием, а также на распределение продольных напряжений в полосе на входе и выходе из очага пластической деформации;

- разработка и внедрение мероприятий по регулированию профит и формы осоОо тонких полос из специальных сталей и прецизионных сплавов при прокатке на двадцативалковых станах.

Научная новизна. Разработана методика расчета прогибов рабочих валков " двадцативалковых станов с учетом профилировки (конусности) первых промежуточных валков и их осевого перемещения.

Установлена взаимосвязь осевого . перемещения конусных первых промежуточных валков с поперечной разнотолщинностью ' и неплоскостностью холоднокатаных' полос и определены пределы эффективности данного метода регулирования. Сформулированы основные принципы рационального профилирования валков двадцативалковых станов при разработке технологических схем и режимов прокатки.

Получены основные закономерности, определяющие взаимосвязь профиля поперечного сечения исходного подката с неплоскостностью и серповидностью холоднокатаных полос и лепт.' Показана взаимосвязь величины неплоскостности холоднокатаных полос, и серповидности узких лент после продольной резки. Определены предельно допустимые величины клдаовидности подката при холодной прокатке п неплоскостности полос перед операцией продольной резки.

Определена - взаимосвязь меаду поперечным профилем ' рулона и " параметрами неплоскостности холоднокаташх полос, наматываемых в рулон с натяжением. Установлено и оценено влияние профиля образующей рулона на распределение продольных напряжений.-

разработаны на уровне изобретений: профилировка первых промежуточных валков двухсторонними неравновеликими конусами, расположенными по диагонали в вертикальной плоскости, валковый узел

двадцативалкового . стана с кольцевыми выемками на вторых промежуточных валках и устройстово для намотки холоднокатаных . полос с изменяемым профилем образующей.

. Практическая значимость и реализация результатов работы. Разработаны и внедрены новые профилировки первых промежуточных валков двадцативалковых станов 400 и 450 АО "Электросталь", а'также режимы ' их осевого перемещения при прокатке полос из коррозионностойких сталей и прецизионных ' сплавов,- включенные в технологические инструкции. В результате внедрения на стане 450 -уровень отбраковки ленты из стали марки 65ИЗ по геометрическим параметрам снизился на 4$. Внедрение рациональных профалировок валков на стане 400 позволило улучшить- качество- 'металла то поперечной разнотолщинностн и состоянию поверхности, повысить устойчивость прокатки, а также снизить расходный коэффициент при производстве полос из прецизионных сплавов. Доля автора в суммарном экономическом эффекте от внедрения результатов работы составила 156452 руб. в год ( в ценах до 1991 г.) "

Апробация результатов работы. Материалы работы долояены на XIX " научно-технической конференции молодых специалистов АО "Электросталь" (1983г.), совместном семинаре кафедр МАШ, ЦЦСС,проблемной лаборатории ППДиУ МИСиС (1995г.).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 5 статьях и 3 авторских свидетельствах на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения,5 глав, выводов, списка использованных источников .и- приловений и изложена на т страницах машинописного текста; содержит рисунков и . таблиц. Список использованных источников включает /Й5" наименований.

I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

При прокатке особо тонких полос и лент на двадцативалковых станах используемые системы автоматического регулирования профит и Форш полос не устраняют такие дефекты как клиновидность, волнистость " кромки, местная волнистость и серповидность.

Имеющиеся методики расчета прогибов валков двадцативалковых станов и их • профалировок не.учитывают величину осевого перемещения первых промежуточных валков и увеличенную длину их " бочек, что затрудаяет высокоэффективное применение осевого перемещения для снижения волнистости кромок.-

Недостаточно изучено влияние профиля исходного подката на серповидность широких полос, а также .неплоскостности полос на серповидность узких лент после операции продольной резки. Не изучено влияние профиля барабана моталки или установочных колец, а также образующей рулона на распределение продольных напряжений по ширине .. полосы на входе и выходе из очага деформации.

• 2. ВЛИЯНИЕ ПРОФИЛИРОВАНИЯ ВАЛКОВ ДВАДЦАТИВАЛКОВЫХ СТАНОВ НА ПРОФИЛЬ И ФОРМУ ОСОБО ТОНКИХ ПОЛОС

При разработке методики определения прогиба валков при —одинаковой-длине-их бочек использованы-следующие-положения.________

Осевое перемещение ( 3 ) первых промежуточных валков двадцативалкового стана с односторонним конусом является конструктивным параметром каждого стана. Для оценки эффекта регулирования.в мировой практике принята величина ВЬ, представляющая собой расстояние от кромки прокатываемой полосы до начала

конического участка первого промежуточного валка. Мевду э и И тлеется следующая взаимосвязь:

ь - Б

ЕЬ =1^--^— 1 13 • ( 1 >

где 1 ь^-длина конической части первого промекуточного валка; * ь -длина бочки рабочего валка; в -ширина прокатываемой полосы;

Знак "плюс" означает сведение валков, "минус" - разведение.

Величина ЕЬ не зависит от длины бочки первого промеяуточного валка, что облегчает определение нейтрального положения конусных валков.

Сделано допущение, что. в начальных стадиях нагрукення деформация в контактах первых промежуточных валков со вторыми промежуточными и рабочими валками постоянна по длине их бочки до полной выборки зазоров в контактах рабочих валков с первыми промежуточными валками. Параметры зазоров определяются глубиной конусности первых промежуточных валков Лп2= 2Дд 1, представляющей собой разность диаметров валков в среднем и торцевом сечениях.

Это позволило определить силу, Р2 1, необходимую для полного соприкосновения рабочих и первых промежуточных валков , после чего расчет проводится для цилиндрических, первых промежуточных валков.

Получаемые в этом -случае значения прогиба уменьшаются на величину остатачного зазора из-за конусности первых промежуточных валков в точке, соответствувдэй краю полосы в контактах первых и вторых промежуточных, валков.

Для учета прогиба рабочих валков при. силе прокатки,

а -

соответствующей полному соприкосновению рабочих и ' первых промежуточных валков, введен коэффициент неравномерности деформации в контактах вторых промежуточных валков с опорными роликами (Кц), величина которого для каздого прокатного стана определяется экспериментально.

В итоге' прогиб рабочих валков на длине бочки, соответствующей ширине прокапываемой полосы, определен по формуле:

ост. ■

"расч. " " ■ расч.

ост.

Ьи

( 2 )

где

р/р=р

- прогиб рабочего., валка при первых ра°ч. промежуточных цилиндрических валках и сале прокатки, равной расчетной; - прогиб рабочего валка при первых промежуточных. Расч' цилиндрических валках и силе, равной разности _ заданной и расчетной ; остаточные зазоры в.контакте приводного и шприводного вторых промежуточных валков с' конусными первыми валками соответственно; а,р,7 - углы компоновки валковой пирамиды. При расчете прогибов рабочих валков двадцативалковых станов с

уВ р/р=р-р

и ОСТ \ /АООТ\

3.1 )В,(АЭ. 2 >13

увеличенной длиной бочек первых промежуточных валков необходимо учитывать увеличение длин контактов первые промежуточных валков с рабочими и вторыми промежуточными валками.' Методика позволяет рассчитывать .прогибы рабочих валков при двухсторонних конусных первых промежуточных валках, в том числе и неравновеликих.

С целью устранения локальной неплоскосткости,' возникающей при прокатке особо тонких полос и лент в зоне перехода цилиндрической . части на первых промежуточных вёлках в коническую, предлоаено выполнять кольцевые выемки на неприводных вторых промежуточных валках (А.с.й 1443997).

Глубину выемок Лэ 2 и их длину, в этом случае выбирают таким образом, чтобы компенсировать суммарный прогиб конусного участка первого промежуточного валка:

Ьв=В-(Ьб"211С>' < 3 >

Л Ур.В.

с

оовге >

АЭ.2= -оотГ ' ( 4 >

где ЛУр.в.- нескомпенсированный прогиб рабочего вал1са в зоне перехода цилиндрической части на первых промег!уточных валках в коническую;

71,6 - углы компоновки валкового узла.

Расчета! прогиба рабочих валков двэдцативалковых станов показали,что при отношениях длины бочкп рабочего валка к его диаметру( ьЛ)р>17 ) наблюдается значительное возрастание прогиба на длине бочки, равной ширине прокатываемой полосы при прокатке широких полос, при соотношении ширины полосы к длине бочки рабочего валка (В/ь >0,8). Это происходит, в связи с тем, что у прокатных станов о "длинной"- бочкой валков, прогиб на длине бочки валка при В/ь >0,8 практически не уменьшается, а ширина полосы возрастает.

При увеличении диаметров рабочих валков двадаатпвалковых станов приблизительно в 2 раза, прогиб рабочих валков, на длине бочки.

соответствующей ширине прокатываемой полосы, снижается на 15...80$, причем максимальная величина смещается в зону соотношения В/ъ=0,6.

В результате обобщения экспериментальных и расчетных данных по прогибам рабочих валков дваДцативаЛковых станов была разработана регрессионная модель в виде полинома второй степени, включающая в себя основные конструктивные параметры прокатных станов п геометрические параметры прокатываемых полос и лент. Факторами были выбраны переменные, которые оказывают существенное влияние па величину прогиба, а именно отношение силы прокатки к ширине полосы -Р/в (т.е. погонная нагрузка'со стороны полосы на валки), отношение длины бочки рабочего валка к его диаметру - L/DT (характеризует тип

Г

прокатного стана), отношение ширины полосы к длина бочки рабочего валка - B/L. Значения прогйбов рабочих валков двадцативалковых станов при соответствующих значениях факторов были получены экспериментально для станов 160, 460, 640. Кроме этого, использовались расчетные данные, полученные с использованием математической модели, разработанной в проблемной лаборатории ППДиУ. Интервалы варьирования факторов были выбрана следующие: B/L = О,4...О,9.; Р/В = 0,6...6 кН/мм; L/Dp = 8,9...21,8, что охватывает конструктивные параметры большинства двадцативалковых станов, действующих в,нашей стране, и геометрические размеры прокатываемого на них сортамента полос и лент.

С применением стандартной программы для ГОШ, была получена следующая зависимость для определения прогиба рабочего валка:

(Y53),, = 0,43527 .- 0,13388 P/B + 0,00475 V/B-Ъ/Ъ +0,007179(Р/В)а +

Р ¿1 г

0,087933 P/L - 0,00051 (B/L)* - 0,38823 B/L + 0,00022 (VDp f +

0,01535 B/D - 0,02339 L/D ( 5 )

p p

Расхождение величин прогибов рабочих валков двадцативалковых станов, полученных экспериментально и по регрессионной модели не . превышает 17,3 ¡5. Коэффициент мнокественной корреляции равен 0,947.

3. ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ ДВАДЦАТИВАЛКОВЫХ СТАНОВ И ПРОФИЛЯ ИСХОДНОГО ПОДКАТА НА ПРОФИЛЬ И ФОРМУ ГОТОВЫХ ПОЛОС

В работе выполнен статистический аналпз профилей поперечного -сечения исходного подката из нержавеющих сталей и прецизионных сплавов на 25 цельных и 30 сварных рулонах. Установлено, что профиль всех рулонов имеет выпуклый характер, при этом выпуклость,близкая к параболической с ютшовидностью, встречается в среднем у 62,Ъ% цельных полос, в остальном' имеет место параболический профиль. Для сварных многошовных рулонов основным видом профиля также является выпуклый (90Я всех рулонов),, причем выпуклость, близкая к параболической с шшновидностыо встречается в среднем у 67,255, клиновидность - у 18,821, выпуклость без клиновидности - у 5,7Я, вогнутые и прямоугольные профили - для В% полос.

Профиль готовых полос в основном отражает профиль подката. Отклонение параболической составляющей профлля полос от квадратической функции составляет в среднем для полос толщиной 1,0...3,0 мм - 4,7^3,8%, а для полос толщиной 0,4...1,0 мм-2,5^1,7%. Таким образом, аппроксимация профиля ,полос п лент квадратической параболой (с учетом клиновидаоспг ) вполне приемлема -для расчетов с помощью математических моделей.

Для проверки адекватности разработанной модели расчета прогибов валков двадцативалковых станов был проведен эксперимент на стане Б40

АО "Серп и Молот". Межвалковые давления определяли методом контактных' отпечатков, ширину которых измеряли на универсальном измерительном микроскопе УШ-23 с точностью до 0,005 мм в 14 точках на длине бочки валка. Дальнейшее увеличение числа измерений не привело к сколько-нибудь существенному повышению точности. Величину -среднего меавалкового давления в контактах определяли следующим образом. По формуле Симеона осуществляли численное интегрирование таблично заданной функции, описывающей апюру распределения ширины отпечатков по длине бочки валков.

Определяли среднюю ширину отпечатков и рассчитывали меквалковое давление делением нагрузок -в контактах на соответствующую ширину отпечатка. Отмечено, что -погрешность при определении ширины отпечатков по настоящей методике в сравнении с ранее используемой снижена почти в 10 раз.'

Экспериментальные исследования влияния параметров копусности и осевого перемещения первых промежуточных валков на профиль и форглу холоднокатаных полос и лент проведены на двадцативалковых станах 450 и 400 АО. "Электросталь".

. Стан 450 имеет че трехколонную конструкцию ■ с одинаковой длиной бочки всех валков, стан 400 - с монолитной станиной и увеличвшой длиной бочек первых промежуточных валков. При опытных прокатках измеряли поперечный профиль полос■ на профилометре "Vollmer" с точностью до 0,001мм и величину неплоскостности (отношение к/к, где А-высота волны; А-длина волны). Высоту волны, измеряли специальным контактным устройством с точностью до 0,005мм, а длину волны - измерительной линейкой. .

На стане 450 были прокатаны полосы из нержавеющей стали марки 65X13 шириной 345мм в отоякенном .состоянии с толщины 1,35мм на

- 13 - •'

толщину I,07мм и 0,60мм на 0,48мм из вагартованного металла за один проход. <

Перемещение первых променуточных валков с параметрами конусности абд* 1^=0,15»юомм из крайнего разведенного еь=12,5мм (8=-35мм) в крайне сведенное ЕЬ=82,5мм (Б=35мм) полоотния обеспечило в первом случае' уменьшение поперечной разнотолщинпостн с 0,03мм до 0,02мм, т.е. на 33%, а во втором случае при перемещении конусных валков из положения еь=27,5мм (8=-20км) в крайнее сведенное .и>82,5мм (3=Э5мм) разнотолщкнность снизилась с 0,01мм • до О,008мм,что составило 20%, а неплоскостность в виде волнистости кромки понизилась с величины АА=о,об2 до 0,025 или на 60%.

При прокатов отокЕэшюго металла шириной 320мм с т&пщины 0,5мм на толщину'. 0,3мл перемещение конусных ■ валков пз крайнего разведенного положения еь=о в крайнее сведенное - еь=70мм обеспечило снижение поперечной разнотолщинности с О.ООаол до 0,006км (25%),а неплоскостности с А/Л=0,038 до 0,018 пли на 52$. При толщине 0,1мм и ширине 280...310мм, прокативаокых согласно " технологии на четырехвалковом стане '450, средняя величина неплоскостностп К/К полос толщиной 0,15км составил? 0,024±0,007 , а для полос толщиной 0,1мм - 0,017±0,006.

На двадцативалковом стане 400 была прокатаны полосы пз прецизионного сплава марки БОН шириной 250гш с толщины 1,5мм на толщину, 1,1мм и с 0,48мм на 0,35ма за один проход. Перемещение первых промежуточных •.валков с параметрами конусности ДС^о.аибомм из крайнего разведенного еь=-17,-5мм (з=—70гйм> полокения в крайнее сведенное' ЕЬ=122,5ш(8=70мм) привело к снижении поперечной разнотолщинности с 0,0521,1.1 до 0,035мм или на 335$, а во втором случае с 0,015мм до 0,01мм, что такте составляет 338.

Нешоскостность при. прокатке полосы толщиной 1,5мм в виде волнистости кромки уменьшилась с АЛ=0,05 до 0,03 или на 40$. При прокатке полосы толщиной 0,48мм неплоскостность изменялась от волнистости кромки с А/А.=о,об до коробоватости с АА=0,06.

Базируясь на разработанной методике расчета прогиба рабочих валков, учитывающей конусность и осевое перемещение первых промежуточных валков, . и применив математическую модель процесса холодной прокатки, разработанную в проблемной лаборатории ПГЩиУ ШСиС, обосновали наиболее рациональные решили прокатки па двадцативалковых станах 400 и '450 АО "Электросталь", которые включены в технологические инструкции и приведены в табл. I, 2.

Таблица I

Режимы холодной прокатки полосы из стали 65X13 на стане 450 (конусность первых промежуточных валков лв2»ьк=о,15»юо!.ьч) в первом прокатном переделе •

Номер прохода Толщина по- Натяжение, кн Положение конусных валков 3, мм Скорость прокатки,м/мин

Переднее Заднее

на входе на выходе Верхний Низший

1. 3,00 2,60 120 30 -15 -15 ео

2. 2,60 2,30 110 100 -15 -15 100

3. 2,30 2,00 100 100 -5 -5 100

4. . 2,00 1,80 100 95 -5 -5 120

5. 1,80 1,60 95 92 0 0 120

-1 ,60 1,45- —90 — - es- 0__ ____0 120

7. 1,45 1,35 85 es 0 0 ь 150

Таблица 2

Рекимы холодной прокатки полосы из стали 65X13 на стане 450 (конусность первых промежуточных ва лков. Д02«1^=0,15 иоомм) во втором прокатном переделе

Номер прохода Толщина полосы, мм Натяжение, кН Положение конусных валков э, мм скорость прокатки,м/о.

Переднее Наднее

на входе на выходе

Верхний нижний

1. 1,35 1,10 65 15 15 15 2,0

2. 1 ,10 0,93 55 " 55 25 25 2.0

3. 0,93 0,80 65 65 20 20 2.5

4. 0,80 0,70 65 65 ■ 25 25 2,5 •

5. 0,70 0,63 65 65 25 25 2,5

6.. 0,63 0,58 60 60 25 25 3,0

7. 0,58 0,54 56 • 58 30 30 3,0

8. 0,54 0,50 56 58 35 35 3,0

Показано, что аппроксимация конусной части первого промежуточного валка, форма которой должна компенсировать

параболический характер прогибов рабочего и первого промежуточного валка, прямыми лилиями проходящими через прямой и наклонный участки профиля первого промежуточного валка до их пересечения, не отражает фактического характера взаимодействия валков. Рекомендовано конусный участок бочки валка аппроксимировать касательной к кривой прогибов в . точке, соответствующей краю прокатываемой полосы. {

Разработана и рекомендована к внедрению на двадцативалковом I стане 500 АО "Серп и Молот" профилировка первых промежуточных валков двухсторонними неравйовеликими конусами, причем конические скосы меньшей длины расположены напротив конических скосов большей длины и наоборот, что позволит компенсировать параболическую кривую прогиба рабочих валков (А.с.й 1595598).

4.' ВЛИЯНИЕ ПОПЕРЕЧНОГО ПРОФИЛЯ ИСХОДНОГО ПОДКАТА НА ' ОЕШОВШЩОСТЬ ШИРОКИХ ПОЛОС И ФОРШ ХОЛОДНОКАТАНЫХ ПОЛОС НА СЕРПОВИДНОСТЬ УЗКИХ ЛЕНТ ПОСЛЕ ПРОДОЛЬНОЙ РЕЗКИ ,

Наиболее распространенным профилем поперечного сечения полос и лент является клиновидный с выпуклостью, близкой по форме к параболической ( в среднем у 85Я полос ).

По статистическим данным о поперечной развотолщинности исходного подката, серповидность холоднокатаных полос определяется по следующей формуле:

'V вЬср>

Зу = - • • . . ( 6 >

где 5ьта2 - максимальная поперечная разнотолщинность; бЬСр - средняя поперечная разнотолщинность;

- максимальная толщина у кромки; а - базовая длина измерения серповидности.

Для экспериментальной проверки метода оценки взаимосвязи поперечного профиля исходного подката с серповидностью полос после холодной прокатки был проведен расчет серповидности полос по измеренной ~ величине ~ юшновщдаостиподката из нержавеющих сталей и прецизионных сплавов, которая составляла 0,045...0,055 мм. Расчетные величины серповидности полос составили 6,0...8,0 мм на базовой длине - 1000 мм. Экспериментально измеренные величины серповидности полос составили 5,5...6,5 мм. Таким образом, отклонение расчетных данных

- 17 -

от экспериментальных не превышало 15$.

Снижение серповидности при прокатке на двадцативалковом стане мокно обеспечить перекосом валковой пирамиды в вертикальной плоскости (до известных пределов, допускаемых стандартом на поперечную разнотолщинпость).

Была исследована взаимосвязь волнистости кромки ( с различными законами убывания амплитуда по ширине полосы от кромок к середина ) с серповидностыо узких лепт после продольной резки.

Анализ формы кромки холоднокатаных полос пз нэрзавещих сталей и прецизионных сплавов, проведенный методом контактных оттисков, показал, что она монет быть с достаточной для практики точностью описана синусоидальной зависимостью, причем величина пеплоскостности А равна удвоенной ' амплитуде, а длина' волны X равна периоду синусоиды. Отклонение реальной фор™ волнистости кромки от синусоиды для холоднокатаных полос из неряавеющих сталей составило в среднем 6,8 % при толщине 0,3мм, 9,9 % ~ при толщине 0,15мм и 8,4 % - при толщше О.Ш.1.

Используя формулу В.К.Пирсона, справедливую для синусоидальной форш кромки полосы, получили зависимость для расчета серповидности узких лент, получаемых из. полос продольной резкой:

а^И^Ад|В+Ь-2пЬ|

3 „ ------ , ( 7 )

п

гих^+А^Ш-гпЬ)2]

где А0 - высота ( удвоенная амплитуда ) волны на кромке полосы до продольной резки; X - длина волны; '

ь

- 18 -

- ширина узкой ленты после резки;

- порядковый номер узкой ленты.

Для экспериментальной проверки метода оценки взаимосвязи неплоскостности полос и серповидности узких лент были проведены замеры высоты и длины волны для .25 рулонов холоднокатаных полос, при толщине 0,1 мм и ширине 280...310 мм, прокатываемых согласно технологии на четырехвалковом стане 450. Средняя величина-неплоскостности полос толщиной 0,15 мм составила 0,024*0,007. а для полос толщиной 0,1 мм - 0,017*0,006. После операции продольной резки этих рулонов измеряли серповидность узких лент.

Установлено, что средняя величина высоты волны для широкой полосы составляет А0=2,15*0,6 мм, а средняя длина волны х=123,0*43,2мм. Средняя серповидность крайних узких лент равна 8=1,11*0,6 мм. Значение серповидности крайних узких лент, полученное подстановкой средних экспериментальных значений высоты и длины волны, составило с учетом обрези кромок при продольной резке - 1,1 мм. Таким образом, погрешность при определении серповидности крайних лент не превышает 3*.

6.ВЛИЯНИЕ ПРОФИЛЯ ОБРАЗУВДЕЙ РУЛОНА И БАРАБАНА МОТАЛКИ НА ПОПЕРЕЧНЫЙ ПРОФИЛЬ И ФОРМУ ХОЛОДНОКАТАНЫХ ПОЛОС

На двадцативалковом стане 540. АО "Серп и Молот" и четырехвалковом стане 450 АО "Электросталь" проведены измерения профилей образующих барабанов моталок и рулонов при толщине полос и лент 0,1...О,5мм. Получено, что величина профым барабанов моталок в первом случае состваляет в среднем ДН^ОДЗ ± 0,06мм, а профиля

образующей рулона ¿1^=1,07 ± 0,32мм, во втором случае величина профиля образующей барабанов моталок составляет Диг=-0,55 ±0,1 мм (знак означает вогнутый профиль барабанов моталок), а профиля образующей рулона ЛНр=0,55 ± 0,25мм. Следовательно, велич1ша профиля собственно рулона составила для стана Б40 - дл = 0,95мм, а для стана 450 - ДИ = 1,1 мм.

Для расчета неравномерности продольных напряжений, обусловленной наличием определенного профиля образущей рулона и барабана моталок, была разработана методика, позволяющая в области упругих деформаций определить профиль образущей рулона по известной поперечной разнотолщинности, аппроксимированной. квадратической функцией и профилю барабана моталки, а по величине профиля образущей рулона - оценить' величину неравномерности продольных напряжений во внешнем витке рулона. Предложенная методика позволяет проводить расчеты при выпуклом и вогнутом профилях рулона, а тагске при волнистости кромки или коробоватбсти полосы.

Для расчета неравномерности продольных напряжений рекомендованы следующие зависимости:

а)профиль образущей барабана моталки (гильзы) - прямолинейный, профиль полосы-внпуклый (вогнутый - нижний ряд знаков), форма полосы - ровная:

гиьсрв 'агби^Е

о = он ± - т - (£ - 0,5)2 ( 8 )

3(0 - гш в + 2(11

б)проф1ль образущей барабана моталки (гиЛьзы) - вогнутый, профиль полосы - выпуклый (вогнутый - нижний., ряд знаков), форма полосы - ровная:

- 20 -

(Д1>г * 2 егя» ) 4(.Л1)Г ? 2е8кор )в

^ = Ян--;- +-(£ " °-5)2 ( 9 )

- 21Ь) 0+210

в)профиль образующей барабана моталки (гильзы) - выпуклый, профиль полосы - выпуклый (вогнутый - нижний ряд знаков), форма полосы - ровная:

(АВр - 21бЬор) 4(Лйг ± 21ЙЬср)Е

°£ = °н * -'-* -~ °-б)2 ( 10 >

3(0 + 21Ю В + 2111»

где {- число витков в рулоне;

¡1 - толщина полосы (номинальная); В - диаметр барабана моталки (гильзы); в - модуль упругости материала полосы; Оц - удельное натяжение; х

£ ---безразмерная координата;

в

А1>г - профилировка гильзы.

При наличии у полосы неплоскостности в виде волнистости кромки, или коробоватости в формулах (8)...(10) необходимо соответственно прибавить или вычесть выражение:

^ , Ао 2Г 1 , 2 бо = - [—] [--4(£ - 0.5)] , (. 11 )

X

Для экспериментальной проверки разработанной методики с помощь»

\

прибора АИД-4 методом тензометрии были проведены измерения продольных напряжений в полосе из пернавеющей стали толщиной 0,1мм и шириной 300км на' четырехвалковом стане 32р. Профиль образующей . рулона при поперечной разнотолщннкости равной 0,002мм, составлял AR= = I.Cmm и был измерен специальным устройством в виде траверсы с установленным на ней индикатором часового типа с точностью до 0,01мм. Тензорозетки росполагались на четырех участках: по образующей рулона на барабане моталки, до и после перегибного ролика и ■ на расстоянии, равном полуширине полосы от очага деформации. Уделыше натяжения,- он, при проведении эксперимента составляли 205 НАМ2 и 285 ll/i?-Р. Величина неравномерности продольных напряжений в первом случае составила 140 Н/ш2, а во втором - 130 Н/мм2. Расчетная величина неравномерности продольных напряжений, полученная при тех ш условиях, что и в эксперименте, по фордулэ' (8) составила 156 ПУш2. Таким образом, расховдения расчетных и экспериментальных данных для первого эксперимента составило 10%, а для второго -15,2S.

Полученные данные свидетельствуют о том, что неравномерность продольных напряжений сравнила с величиной удельных натяжений при ■ холодной прокатке особо тонких полос и лент.

Экспериментально установлено, что от 2% до 16% от величины неравномерности продольных напряжений, возникающей в связи с различием радиуса рулона по ширине полосы, даже при отсутствии потери полосой формы, достигают очага деформации. В связи с этим целесообразно применение различных конструкций барабанов моталок и специальных устройств с управляемым , профилем, в частности, разработанного устройства для намотки холоднокатанных полос (A.c.

ÄI326360), представляющего собой кольцо, с прорезями вдоль образувдей, одеваемое на барабан моталки и позволяющее изменять профиль рулона пропорционально количеству намотанных на барабан витков.

основные вывода

I.Разработана методика расчета прогибов валков двадцативалковнх станов, учитывающая параметры конусности и осевого перемещения первых промежуточных валков.

2.Экспериментально установлено, что при одинаковых параметрах конусности, осевое перемещение первых промежуточных валков из_ крайнего разведенного в крайнее сведенное положение позволяет уменьшить поперечную разнотолщинность полос на 20...40%, а неплоскосгность - на 40...60%. Прогиб рабочих валков на ширине прокатываемой полосы при атом изменяется на 5...45%. Предложен валковый узел двадцативалкового стана с кольцевыми выемками на неприводных вторых промежуточных валках (A.c. J6 1443997). Разработана и рекомендована к внедрению на двадцативалковом стане 500 АО "Серп и ыолотй профилировка первых промежуточных валков двухсторонними неравновеликими конусными участками (A.c. » 1595598).

З.На основании статистического анализа профилей поперечного сечения исходного подката, влияния его клиновидности на

серповидность —холоднокатаных—полос,----а также ~ зависимости

серповидности узких лент после операции продольной резки от параметров неплоскостности широких полос -предложены формулы для расчета серповидности холоднокатаных полос и узких лент после продольной резки с учетом поперечной разнотолщинности исходного

- 23 -

подката и неплоскостности полос.

4.Экспериментально установлено влияние профиля образувдей рулона и барабана моталки на распределение продольных напряжений по ширине полосы. Показано, что от 2% до 16 % величины неравномерности продольных напрягений, возникающих в связи с различием радиуса рулона по ширине полосы,, даю при отсутствии потерн полосой плоской формы, достигают очага деформации. Разработана методика расчета неравномерности продольных напряжений в зависимости от профиля и Форш сматываемых полос и лэнт, а такие от профиля барабана моталки. Предлогено устройство для намотки холоднокатаных полос с изменяемым профилем образующей (A.c. й 1326360).

5.Разработаны и внедрены на АО "Электросталь" профилировки и параметры осевого ' перемещения первых промежуточных валков двадцативалковых станов 400 п 450 в их зависимости от рекимов прокатки, что нашло отражение в технологической ' инструкции и позволило получить существенный экономический эффект.

Основной содержание дассертадаа опубликовано в ' сладукда работах;

1. Взаимосвязь неплоскостности холоднокатанных полос с серповидностью Узких лент после продольной резки./В.П.Полухин, Г.В.Ашхмин, С.А.Ирошников и др. - Изв. вузов. Черная металлургия, 1994, Ш, с.62-64.

2. Расчет прогибов рабочих валков 20-валкового стана с учетом конусности первых промежуточных валков./Г.В.Ашихмин, С.А.Ирошников, И.В.Кузнецов и др. - Изв.вузов. Черная металлургия, 1985, JJ9. с.92-96.

3. Профилирование валков 20-валкового и четырехвалкового станов

450 при холодной прокатке полос для лезвийной.

ленты./ В.Н.Жучин , Г.В.Ашихмин, Е.М.Кофман, В.П.Полухин,

B.А.Дедшин, С.А.Ирошников. - Черная металлургия. Бюллетень научно-технической информации, 1985, вып. 18/998/, с.43-45.

4. Определение параметров конусности первых промежуточных валков 20-валкового стана 400,/ Г.В.Ашихмин, В.К.Вахрушев,

C.А.Ирошников и др. - Изв.вузов. Черная металлургия, 1986, Ш!. С.72-75.

5. Влияние осевого перемещения конусных валков 20-валкового стана 450 на точность размеров проката./Г.В.Ашихмин, В.П.Полухин,

* В.А.Дедюкин, С.А.Ирошников. - Технологические особенности производства высококачественного проката и покрытий, М.1987,

6. A.c. #1326360 СССР. Устройство для намотки холоднокаташшх полос./Г.В.Ашихмин, Н.А.Чиченев, В.Н.Хлопонин, С.А.Ирошников и др.// Открытия. Изобретения. 1987. )î28. с.34.

7. A.c. £1443997 СССР1. Валковый узел 20-валкового стана. / Г.В.Ашихмин, С.А^Ирошников, А.Н.Королев-Коротков и др.// Открытия. Изобретения. 1988, Мб. с.42.

8. A.c. £1595598 СССР. Валковый узел двадцативалкового стана. / Г.В.Ашихмин, В.В.Селин, С.А.Ирошников и др.// Открытия .'Изобретения. 1990, й 36

Московский государственный институ

С.34-36.

Объем I п.л. Тиран 100 экз. Типография ЭОЭ ШСиС,

Москва, ул. Орджоникидзе, д.8/9.