автореферат диссертации по металлургии, 05.16.05, диссертация на тему:Совершенствование формы слитков и режимов их обжатий с целью снижения донной обрези при прокатке

з

Государственный комитет по народному образованию РСФСР

Магнитогорский ордена Трудового Красного Знамени горно-металлургический институт йм.Г.И.Носова

На правах рукописи

АХМЕТЗЯНОВ ФАГИМ МУНИТОВИЧ

УДК 621.745.43 (043.3)

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ФОРМЫ СЛИТКОВ И РЕШОВ ИХ ОБЖАТИЙ С ЦЕЛЬЮ СНИЖЕНИЯ ДОННОЙ ОБРЕЗИ ПРИ ПРОКАТКЕ

05.16.05 - обработка металлов давленном

Диоее'ртация

на соискание ученой степени кандидата технических наук в форме научного доклада /

Магнитогорок-1990

Работа выполнена на Магнитогорском металлургическом комбинате им.В.И.Ленина и в Магнитогорском горно-металлургическом институте им.Г.И.Носова.

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

кандидат технических наук, доцент ТУЛУПОВ С.А.

доктор технических наук, профессор КОЛМОГОРОВ Г.Л. кандидат технических наук, доцент ЩЕГОЛЕВ Г.Л.

Ведущее предприятие: Череповецкий металлургический

комбинат

в 7 на

Защита состоится " 1990г. в 45 ~

заседании специализированного.совета К 063.04.01 в Магнитогорском ордена Трудового Красного Знамени горно-металлургическом институте им.Г.И.Носова (455000, г.Магнитогорск, пр.Ленина, 38).

Ваш отзыв, заверенный гербовой печатью, просим направлять по адресу: 455000, г.Магнитогорск, пр.Ленина, 38, МГИ11, ученому секретарю совета института.

Диосертация разослана " 13 " hCVA^fui-^ 1990г

Ученый секретарь специализированного совета

кандидат технических наук ^^i/^EiIHBAHOB В.Н.

-31 • ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

"к; „

'Актуальность работа. В основных направлениях экономического и социального развитая СССР на 1986-1990 гг. и на период до 2000 г. "отавитоя задача добиться, чтоби прирост потребностей в топлива, энергии, сырье, металле и других материалах на 70-80/2 удовлетворялись путем их экономии".

Несмотря на тенденцию перехода к УНРС, обеспечивающих максимальную экономию металла на стадии сталеплавильного и прокатного производств, темпы внедрения згой технологической схемы в СССР явно недостаточны и составляют на сегодняшний день 17,5% от общего объема. Следовательно, традиционный способ производства проката с использованием слитков и обжимных станов в обозримом будущем будет иметь существенный удельный вес и вопросы, связанные с экономией металла при этом способеГ являются актуальными.

В обжимном производстве при прокатке слитков типа УН до 2,5...Ъ,Ъ% качественного по структуре и химсоставу, чистого от примесей и загрязнений металла идет в донную обрезь. Доля слитков типа УН на предприятиях отрасли составляет около Потери металла в донную обрезь вызываются центровой утяжкой торца раската, связанной с неравномерным распределением обжатия по высоте раската и образованием дефектов (закатов) на поверхности раската (при прокатке кюмпельных слитков), обусловленных несоосностью установки изложницы на кюмпельный поддон. Только в условиях Магнитогорского металлургического комбината потери металла за счет технологической и дополнительной обрэзи донной части слитков типа УН составляют около 300 тис. т в год.

В отечественной и зарубежной практике уменьшение донной об-рези достигается за счет совершенствования режима обжатий и формы донной части слитка, при разработке которых не в полной мерз учитываются конкретнее технологические особенности процесса, тре~

бующие аналитического описания.

Актуальность работы возрастает в связи с намоченными перспективным планом развития народного хозяйства СССР темпами снижения величины сквозного расходного коэффициента в процессе производства металлопроката до уровня 1,2 к 2000 году. 1

Цель работы. Снижение величины донной обрези и повышение качества поверхности раскатов при прокатке уширенных книзу слитков на основе совершенствования технологии их прокатки и конструкции кюмпельной части.

Научная новизна. Разработана математическая модель формоизменения металла при высоком очаге деформации с учетом особенностей технологического процесса, формы слитка и сечения промежуточного раската.

Экспериментально подтверкдена правомочность принятых в математической модели гипотез.

Разработан алгоритм расчета на ЭВМ рациональных режима обжатий и формы донной части уширенных книзу слитков, обеспечивающих снижение величины донной обрези в зависимости от конкретных технологических условий прокатки.

Разработан новый тип кюмпельных слитков типа УН для прокатки на блюминге.

Установлены зависимости влияния режима обжатий и элементов участка в месте стыковки изложницы и кюмпельного поддона на глубину трещины на раскате и заготовке от несоосности установки изложницы и поддона.

Установлена область критических сочетаний элементов калибров разработанной оригинальной калибровки валков непрерывного заготовочного стана, позволяющая предотвратить образование трещин на грани раската.

Практическая ценность. Усовершенствован режим прокатки уширенных книзу слитков в ОЦ-2 ММК, обеспечивающий минимальную дон-

ную обрезь.

Разработаны рациональные соотношения элементов нового типа

'г

кюмпеля для слитка УН-7,8 применительно к условиям прокатки в ОЦ-2 ММК, обеспечивающие минимальную обрезь донной части слитка и отсутствие поверхностных дефектов в месте стыковки изложницы и поддона.

Разработана калибровка валков НЗС с восьмиугольными калибрами, позволяющая снизить разность температур и трещинообразова-ния на поверхности раската за счет смены углов сечения в грани.

Реализация работы в промышленности. На блюминге "1180" ММК внедрен усовершенствованный режим прокатки слитков УН-7,8, позвз-ливший уменьшить величину донной обрези на 1%. Проведено промышленное опробование на 24 плавках опытных слитков с новым типом кюмпелыюй части, при котором установлено, что донная обрезь может быть сокращена с 3,5% до 1,0,?. Принято решение об использовании на ММК разработанного типа кюмпельного поддона для слитков типа УН-7,8; УН-8,0. Экономический эффект составил болео 500 тыс. руб., личный вклад автора - 109,66 тыс. руб. Внедрение разработанной оригинальной калибровки валков на НЗС"530"позволило уменьшить запороченность поверхности раската в 2 раза и снизить энергозатраты на 12$.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на ежегодных научно-технических конференциях Магнитогорского горно-металлургического института в 1987-1989 гг., на Всесоюзной Научно-технической конференции "Новые технологические процессы прокатки, как средство интенсификации производства и повышения качества продукции" (Челябинск, 1989г.), на отраслевом техническом совещании работников Минчермета по экономии металла (Магнитогорск, 1988г.), на Всесоюзной научно-технической конференций "Проблемы повышения качества металлопродукции по основным переделам черной металлургии" (Днепропетровск, 1989г.).

-б-

Публикации. По теме диссертации опубликовано: I брошюра, 7 статей, получено I авторское свидетельство и 5 положительных решений на заявки.

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ В отечественной и зарубежной практике экономия металла в обжимном производство путем снижения величины донной обрези обеспечивается за счет совершенствования режимов обжатий, учитываю-кнх закономерности прокатки высоких полос и особенности технологического оборудования, а также улучшения конфигурации донной части слитка, что особенно актуально для слитков типа УН, исследовании особенностей прокатки которых и посвящена данная работа.

Обычно, при решении поставленной задачи основной упор делается на разработку новых типов слитков, в большинство из которых донноая часть получается в кюмпеле. Подбор соотношений элементов кюмпеля, обеспечивающих минимальную торцевую утяжку, а, следовательно, и обрезь, выполняют чаща всего экспериментальным путей» Однако, наиболее целесообразным является путь, основанный на аналитическом решении задачи о течении металла в нестационарных областях при прокатко. высоких полос» что позволит определить рациональное соотношение элементов кюмпеля.

Решением задач о течении металла в нестационарных зонах (передний и задний жесткие концы) при прокатке высоких полос занимались многие ученые. Среди них следует отметить рыботи Чекма-рвва А.П., Тарновского Й.Я., Котельникова В.П., Давильбокова Н.Х. и др. Однако, в известных решениях не всегда учитываются особенности технологических параметров конкретного производства. В частности, не определено влияние конусности слитка на протяженность нестационарной области, не учтены различные условия формоизменения на ребрах и гранях слитка и раскатов и т.д.

Следует отметить, что при прокатке слитков с кюипелыюй донной частью возникают трудности, связанные в возникновением трещин

и закатов на поверхности раската, причиной которых в свою очередь является ступенька, образующаяся на слитке в месте стыковки изложницы и кюмпельного поддона. Борьба с этим дефектом проводится в основном за счет ужесточения требований к соосности установки изложницы и поддона, а также точности их изготовления, что представляет значительные технические трудности и не решает координальныи образом задачу предотвращения поверхностных дефектов.

В связи с вышеизложенным в работе решались следующие задачи:

- усовершенствование математической модели формоизменения металла в нестационарных зонах при прокатке высоких полос о учетом конусности слитка и особенностей технологического процесса и оборудования;

- экспериментальная проверка принятых гипотез о характере формоизменения в нестационарной зоне высокого очага деформации»

- разработка алгоритма расчета режима обжатий, формы и элементов донной части слитка на основании расчета параметров неста-циинарной зоны очага деформации;

- разработка конструкции и размеров кюмпельного слитка типа УН в зависимости от особенностей оборудования и технологического процесса прокатки;

- изучение влияния несоосностн установки изложницы на кен-пельнон поддоне, режима обжатий и формы элементов кюмпеля на качество поверхности заготовки;

- промышленная проверка и внедрение полученных результатов исследования по режимам обжатий, Форш и размерам ккмпелч на донной части слитка в условиях обжимного цеха №2 Магнитогорского металлургического комбината.

МЕТОДИКА И АЛГОРИТМ РАСЧЕТА 50РМИ ДОННОЙ ЧАСТИ СЛИТКА И РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ ПРОКАТКИ

Образование центровой утяжки, по мнению большинства последователей, обусловлено неравномерной дефор.чац.чэй по гисото очага

деформации и, как следствие, разной скоростью течения металла в поверхностных и центральных слоях. При зтом объемы металла, находящиеся в поверхностных слоях слитка получают большую вытяжку, в результате чего происходит образование наплывов на торце раската, определяющих величину донной обрези. Указанный механизм формоизменения имеет место до перехода неравномерной деформации по высоте полосы в равномерную. Имеется ряд методик расчета величины торцовых наплывов, основанных на расчете глубины проникновения деформации в высокую полосу и расчета протяженности нестационарных участков (жестких концов) на переднем и заднем концах раската. •

В диссертации, за основу при разработке алгоритма расчета параметров нестационарных зон при прокатке высоких полос взята методика В.П.Котельникова. Она основана на использовании метода • характеристик для условия существования только трех зон - стационарного течения металла в очаге деформации и нестационарных зон переднего и заднего концов. Уширение полосы при этом но учитывается и принято, что раскат в исходном состоянии перод каждым пропуском имеет форму параллелепипеда. Исходя из равновесия полосы под действием сил, приложенных к контактной поверхности, считаем, что приконтактная область металла, представляющая зону равномерного напряженного состояния, движется как жесткое тело.

Однако, существующее решение В.П.Котельникова но учитывает ■влияние конусности слитка, кроме того, оно не объясняет имеющее место на практике положение о том, что величина торцевых наплывов по ребрам значительно больше, чем по "граням раската и как па это обстоятельство влияет режим обжатий и кантовок.

■ Усовершенствование имеющейся математической модели формоизменения металла в нестационарных зонах при прокатке высоких полос заключалось в следующем. При построении полей линий скольжения был учтен угол конусности слитка, что позволило учесть его влияние на протяженность нестационарных зон и объема металла, смещае-

иого в наплывы на переднем и заднем концах раската (Рис.1). Относительная протяженность нестационарного переднего и заднего конца в этом случае запишется

^---^ПНЫАНЫ) ®

8-5'1й . с»

Площади вертикальных сечений "нависающих" объемов, образуп-щихся за каждый пропуск при захвате и выбросе полосы к моменту перехода от неустановившегося к установившемуся процессу

С целыэ исследования различия условий формоизменения по ребрам и граням раската, задача о протяженности нестационарных зон и суммарном объеме металла, идущего в торцевые наплыви, реиалась для ряда продольных плоских сечения по ширине раската. При этом учитывались глубина проникновения деформации для каждого сечения и кантовки полосы. На основании усовершенствованной модели формоизменения металла был разработан алгоритм расчета параметров нестационарных зон очага деформации и величины смещенных в торцевые наплывы объемов металла. Алгоритм был реализован на ЭЦВМ ЕС 1020. Анализ полученных при расчете по разработанному алгоритму результатов показывает, что объем металла, идущего в торцевой наплыв на переднем конце раската меньше, чем на заднем приблизительно на 40+50$ и зависит от диметра валков, обжатия за проход, средней виооти полосы и т.д. Конусность слитка оказывает 15+20,1 влияние на величину торцевых наплывов, а, следовательно, и торцевой обрззи. Причем при "положительной" конусности слитка (прокатка слитка УН . головнс.1 частьи вперед) происходит увеличение наплывов на донной части, а при "отрицательной" конусности (прокатка слитка донной частью вперед) величина наплывов снижается.

Схсма линии скольжения при прокатке высоких полос

Рис.1

Зависимость величины обжатая от средней высоты за проход при условии получения минимальной обрези

*

ш о ъс

о *

5

I

&Н № Я5" 11о За во-70-№

т>

Ъ

I

I

Ч; .8

г

/

/

/

зт

100 450 500 ¿УС 600 Средняя £б/со/па Заг проход , мм

хя к/_х и у/и_Л_IV

700

III I

/{омар дохода Рко.2

При поэлементном расчете продольного формоизменения металла на переднем и заднем концах раската для каждого продольного сечения по ширине с учетом его кантовок выяснилось, что объем металла, приходящийся на ребро, участвует (при условии прокатки высокой полосы) в формировании торцевого наплыва дважды - при прокатке по одной и другой грани. При этом расчетная форма торцевой части раската соответствует получаемой на практике.

-Реиение задачи о величина смещенных в торцевые наплывы площадей и S проводилось с учетом гипотезы о том, что на каждом этапе расчета (после каждого прохода) исходные торцы раската имеют форну параллепипода. В реальных условиях после первого прохода на торцах раската образуются наплывы.

С целью проверки принятой гипотезы о невлиянии формы и размеров наплыва на исходном раскате на параметры наплыва, образующегося при последующей прокатке, был проделан лабораторный полный факторный эксперимент по прокатке свинцовых образцов с наплывами различной формы и размеров. Уровни факторов (протяженность и высота наплыва) определялись, исходя из протяженности очага деформации и условия проработки олитка по высоте. Регрессионным анализом по результатам исследований установлено, что наличие наплывов на торцах раската не влияет на величину наплывов, образующихся при последующей прокатке, т.е. подтверждена правомочность принятой гипотезы.

Разработанная математическая модель попользовалась для расчета формы и элементов кюмпеля слитков УН, а также режимов их обжатий, позволяющих минимизировать донную обрезь в условиях ОЦ-2 ММК.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ РЕЯЙМА ПРОКАТКИ НА БЛШЙИПВ ПВО ОЦ-2 ММК

Для разработки режима обжатий, обеспечивающего минимальную донную обрезь, по результатам раочета на ЭВМ была получена зави-

симость величины центровой утяжки (торцевых наплывов) от угла захвата (величины обжатия) и средней высоты раската за проход, по которой были разработаны рекомендации по расчету, режима обжатий. Суть их заключалась в двух положениях: режим обжатий должен рассчитываться, исходя из зависимостей (Рис.2) соотношений между /^о и йк; слиток УН в нечетных проходах должен прокатываться донной частью вперед (с "отрицательной" конусностью). Эти мероприятия позволили снизить величину обрези на 0,9+1,0$ и дали экономический эффект около 500 тыс. рублей в год.

ВЛИЯНИЕ НЕСООСНОСТИ УСТАНОВКИ ИЗЛ0Ш1ИШ И ПОДДОНА НА КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ ЗАГОТОВКИ Выпуклая форма донной части слитка получается при использовании поддона, имеющего углубление определенных размеров и формы. Из-за неизбежного в производственных условиях нарушения соосности установки изложницы и поддона на поверхности слитка в месте их соединения будет образовываться ступенька. Однако, во вромя первого и первого после первой кантовки пропуска в обжимной клети из-за скачкообразного увеличения обжатия и вдавливания ступеньки,на поверхности раската образуется трещина, глубина которой ( ) при последующей прокатке будет уменьшаться вслсдствио выкатки. При этом глубина остающейся на заготовке трещины (^уу.) не должна превышать допускаемой технологией величины.

Для изучения влияния формы и размеров ступеньки на слитке (7т. Д а также режима обжатий на глубину получающейся на раска-

те трещины были выполнены лабораторные "исследования по прокатке ступенчатых свинцовых образцов с различными соотношением обжатия

до и после ступоньки ( ¿11 . ДА ), величиной обжатия до ступень-

у. с. п.с.

ки (.йп. ) и различными размерами фаски ( 171 ) (плавного перехода)'у основания ступеньки (Рис.3,6).

Для характеристики степени внедрения ступеньки в тело раската введен показатель отпечатываемости, представляющий отношение

глубшш трещины, получавшейся на поверхности раската после первого прохода на обжимной клети к высоте стуг.еньки на слитке С ,„//£ ). Установлено, что глубина трещины на раскате

от /то С*П.

уменьшается при увеличении обжатия перед ступенькой и особенно при наличии фаски у основания ступеньки. При изменении отношения обжатий перед и после ступеньки от 0,0 до 0,6 коэффициент отпечатываемое™ ( % (~йа1ьп^) )» изменяется от 0,75 до 0,1; а при изменении отношения иирины фаски у основание ступеньки к её высоте от 0,0 до 1,0 коэффициент отпечатываемое™ ( % изменяется от 0,4 до 0,0. В общем видо высота ступеньки наелитке в зависимости от допускаемой глубины трещины на заготовке, режима обжатий и геометрических параметров слитка может быть определены по формуле

А = к__' КЛр- •

ст. "тр. Г . г * ^

' "от г ^от.з.

где А^ п и - коэффициенты выкатки трещины п^и неравнонерной и равномерной деформации (определены эмпирически).

Для получения в условиях обжимного цзха К2 КИК из слитков УН-7,8 заготовок с глубиной трещины, допускаемой технологией ( = I ми), на основании полученных зависимостей высота ступеньки на слитке при наличии у её основания фаски шириной 10-15 мм и при обжатии в первом и первом поело кантовки пр ходах

ЮО им должна быть не более 40-50 мм. Такая высота ступеньки обеспечивается при точности установки изложницы на поддоне - (204-25) мм,-в то время как на других заводах, применяющих кюмполыше слитки, требуемая точность установки изложницы составляет £ (11*14) мм.

Следовательно, применение нового элемента - фаски (плавного перехода) у основания ступеньки на кюмпельном слитке и использования рационального режима обжатий позволяет почти в два раза

онизить требуемую точность установки изложницы на поддоне, упростить технологию подготовки изложниц под разливку стали и улучшить качество поверхности заготовок за счет устранения или уменьшения глубины трещин от вдавленной ступеньки.

ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ПРОКАТКЕ СЛИТКОВ С НОВЫМ ТИПОМ КШЛЕЛЬНОЙ ДОННОЙ ЧАСТИ

Промышленное исследование по прокатке кюмпельных слитков выполнялись в обжимном цехе №2 Магнитогорского металлургического комбината в двух направлениях:

- отработка рациональных формы и размеров элементов донной части слитка, обеспечивающих получение минимальной обрези;

- опытная прокатка и статистическая обработка результатов прокатки кюмпельных слитков нового типа на различных плавках и марках стали.

На первом этапе исследований,по разработанным математическим моделям и алгоритму провели на ЭВМ ЕС-1020 расчет рациональных,с точки зрения величины обрези формы и размеров донной части для слитков УН-7,8 и УНФ-8,0, прокатываемых на блюминге 1180 по про* дусмотренным технологической инструкцией режимам обжатий.

В соответствии с расчетом, минимальная величина обрези.получается при выпуклой форме донной части слитка, меищей скосы вдоль продольных ребер (Ркс.З.а). При этом объем удаленного в скосах металла должен обеспечить отсутствие на торцах блюмов наплывов ("рыбьих хвостов") или незаполнений вдоль продольных ребер. Для проверки теоретических рекомендаций по размерам скосов было подготовлено и прокатано шесть партий слитков по три слитка в каждой партии из стали св 08х/з со срезанными автогеном на донной части уголками (скосами) различных размеров.

По результатам визуальных наблюдений и металлографических исследований блюмы, полученные из опытных слитков, уоловно можно . разделить на три типа. Блюмы первого типа с наплывами ("рыбьими

со

с-

I

и и

о

Сч

и as s s s ч чэ

с

H

s а и о M

osz

хвостами") с величиной обрези 2+4$ (контрольные слитки без скосов - 3,1%) получены из слитков с малым объемом срезанных уголков. Блюмы второго типа с незаполнением вдоль продольных ребер (отрицательные "рыбьи хвосты") с величиной обрези 1,5*2% получены из слитков с большим объемом срезанных уголков. Блюмы третьего типа с торцами без наплывов или незаполнений, дающих донную обрезь с величиной 2*3%.. Минимальную обрезь получили из слитков второго типа с размерами срезанных уголков 270*700 мм вдоль продольных ребер и 200+220 и 230+250 мм вдоль ребер основания, что соответствует теоретическим рекомендациям (расчетным данным).

На втором этапе промышленных исследований прокатывались кюм-пельные слитки типа УН-7,8, полученные методом литья (Рис.3). Высота ступеньки на слитке в месте соединения кюнпеля с изложницей при соосной их установке составляла 40 мм, у основания ступеньки имеется фаска (плавный переход) шириной 15 мм. Для получения спитных слитков было изготовлено 18 квмпёлышх поддонов, с исполь^' заданием которых было разлито и прокатано 24 плавки текущего производства из сталей различных марок по принятой в цехо технологии. В процессе исследования производился отбор донной обрези от блюмов и темплетов от заготовок в местах соответствующих ступеньке.на слитке для металлографических исследований. На складе заготовок и в сортопрокатном и проволочно-штрипсовом цехах контролировались качество поверхности заготовок, прокатанных из опытных кюмпегьных слитков.

Промышленными исследованиями.установлено.

На всех блюмах, прокатанных из кюмпельных слитков, торцы донной части имели плотное строение без наплывов и утяжки вдоль продольных ребер, на продольных темплетах от этих, блшов отсутствует центровая утяжка. На ножницах блюминга производилась лишь зачистка денного торца, величина, обрези при этом определялась лииь условиями работы ножниц и составляла менее 1%.

На поверхности заготовок, прокатанных из слитков, на которых высота ступеньки не превышала 40*50 мм, отсутствовали трещины, получающиеся от вдавливания ступеньки в тело слитка при прокатке на обжимной клети. При нарушениях соосности"установки изложницы и поддона, когда высота ступеньки составляла 70г60 мм, на одной пли двух гранях заготовки наблюдались трещины на участках, соответствующих ступенько.

Опытные поддоны с углублением для формирования квмпеля показали более высокую стойкость по сравнению со стандартными. Интенсивность размыва за один налив у опытных поддонов составила 50 им, у стандартных - 70 мн, что можно объяснить более быстрин увеличением толщины слоя жидкого металла в узкой части углубления поддона и гашением энергии струи разливаемого металла этим слоем.

Качество поверхности заготовок в значительной степени определяются способностью калибровки валков на ИЗО не усугублять наследственные поверхностные дефекты сталеплавильного производства,' а также не образовывать новые дефекты прокатного передела. Прокатка заготовок на НЗС 630/530, расположенном за блюмингом в ОЦ-2 ММК, осуществляется по традиционной схеме, включающей ящичные калибры в систему ромб-квадрат. При этой, наследственный переход ребер'слитка в ребра заготовки приводит к захолакиванию последних (перепал между температурой поверхности заготовки па гранях и ребрах составляет 50-60°С).И способствует образованию поверхностных дефектов. Кроме того, такая система калибров характеризуется повышенными энергозатратами за счет последовательных после I- „кдого прохода кантп-вок и низкой эффективностью формоизменения, коэффициент которого

0,3040,42. С целью улучшения качества поверхности заготовки при прокатке на НЗС совершенствовали калибровку валков стана "530"

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КАЛИБРОВКИ ВАЛКОВ НЕПРЕРШЗНОГО ЗАГОТОВОЧНОГО СТАНА

для существующей калибровки находигав пределах

путем перевода углов раската в грани. При этом ставились следующие задачи: выравнивание температурного поля поверхности раската; уменьшение числа кантовок; повышение коэффициента эффективности формоизменения в калибрах; недопущения раскрытия существующих или образования новых поверхностных трещин на раскате. Решение этих вопросов производилось путем совершенствования формы и элементов специальных восьмигранных калибров, примененных взамен ящичных, за счет варьирования относительной ширины участка первоначального контакта входящей полосы с валками по методике С.А.Тулупова. Задача предотвращения раскрытия поверхностных трещин решалась в лабораторных условиях с использованием поляризационн'о-оптического метода на прозрачных моделях. При этом ставилась задача недопущения образования в поверхностных слоях модели области растягивающих напряжений за счет варьирования таких параметров калибровки валков как угол наклона стенок специального восьмигранного калибра ( сС = 20+32°), относительной ширины участка первоначального контакта полосы с валками 8/4, =0,5+0,9), относительного обжатия по центру сечения

й'1/ ц1' 5+40$. На основании лабораторных и аналитических исаледо-

У

ваний, а также экспериментальной проверки полученных результатов, установлена область критического сочетания параметров ;

¿/г/Л ■, приводящих, к образованию трещин на грани исходного раската в процессе прокатки в восьмиугольных калибрах при переводе углов раската в грани. В результате применения разработанной оригинальной калибровки валков (а.с. 1405912) удалось снизать разность температуры поверхности между углом и граньн заготовки ф '64 до 15+20°С, уменьшить запороченность поверхности заготовки в 2 раза для сталей, предназначенных для холодной высадки по ГОСТ 10702, уменьшить.число кантовок в 2 раза, снизить энергозатраты при прокатке на 12^.

ОВИНЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

I. Уточнена математическая модель и разработан алгоритм рас-

чзта параметров нестационарных областей при прокатке уширенных книзу слитков, учитывающие особенности технологии процесса прокатки на блюминге, формы слитка и сечений промежуточного раската.

2. Экспериментально подтверждена принятая в математической модели гипотеза о том, что наличие наплывов на торцах раската не влияет на величину их приращения при последующей прокатке.

3. Установлено влияние режима обжатий и элементов участка в месте стыковки изложницы и кюмпельного поддона на глубину трещин" на раскате от несоосности установки изложницы и поддона.

На основании уточненной модели, разработанного алгоритма, реализованного на ЭВМ ЕС 1020, лабораторных и промышленных исследований, разработан новый тип кюмпельного слитка типа УН, рациональные соотношения его элементов, а также рациональный реУ.им его обжатия, при которых обеспечивается минимальная величина донной обрези.

5. Промышленное опробование разработанного кюмпельного слитсл в ОЦ-2 М!!К показало, что донная обрезь снизилась с 3,5 до 1%, а закаты и трещины на поверхности в место стыковки не наблюдались при увеличении величины несоосности установки изложницы и поддона до 55 мм.

6. Разработана, исследована и внедрена оригинальная калибровка валков НЗС 530, позволяющая за счет перевода углов в грани и использования строго определенного сочетания элементов калибров, снизить разность температур на поверхности раската в 3 раза, уменьшить запороченность поверхности заготовки в 2 рапа, снизить энергозатраты при прокатке на 12$.

7. Внедрение усовершенствованного режим.' эбжатиП на блюминг" ПВО Магнитогорского металлургического комбината позволило снизить дойную обрезь на 1,ь и получить экономический э<Н>зкт около 500 тыс. руб. (долевое участие автора 109,б"? тыс, рубО-

Основное содержание диссертации опубликовано т* слпду^тч

работах:

1. Ахметзянов Ф.М. Совершенствование формы слитков и их обжатий с целью снижения донной обрези. -Челябинск, 1990. -17с.

2. Влияние несоосности установки изложницы кюмпельного слитка на качество поверхности заготовки /С.А.Тулупов, Ф.М.Ахметзянов, П.П.Пацекин, И.Г.Шубин //Бюллетень НТИ. Черная металлургия. -1990. -№5. -С.55-56.

3. Тулупов С.А., Ахметзянов Ф.М., Пацекин П.П. Совершенствование конструкции кюмпельных поддонов //Бюллетень НТИ. Черная металлургия. -1990. -С.51-52.

4. Тулупов С.А., Ахметзянов Ф.М., Пацекин П.П. Уменьшение донной обрези слитков типа УН //Сталь. -1990. -С.7Ч-75.

5. Ахметзянов Ф.М. Определение геометрических параметров нестационарной стадии процесса прокатки высоких полос. Магнитогорск, 1989. -36с. -Деп. в ин-те Черметинфоршция 24.04.89, К5085.

6. Исследование особенностей фор-юизменения металла в калибрах НЗС "530" /С.А.Тулупов, Ф.М.Ахметзянов, И.Г.Шубин, Л.Н.Цун; Магнитогорск, 1988. -19с. -Деп. в ин-те Черметинформация 25.04,88, №4452.

'?. Влияние несоосности установки изложницы и кюмпельного поддона на образование трещин на поверхности заготовок /Ф.М.Ахметзянов, С.А.Тулупов, П.П.Пацекин, И.Г.Шубин; Магнитогорск, 1989. -23с. -Деп. в ин-те Черметинформация 30.09.89, №5247.

8. Уменьшение обрези на блюмах за счет совершенствования фор.ш донной части слитков /Ф.М.Ахметзянов, С.А.Тулупов, П.П.Пацекин, А.М.Шугаев; Магнитогорск, 1989. -23с. -Деп. в ин-те Черметинформация 30.12.89, К5326.

9, Ахметзянов Ф.М., Пацекин П.П., Шубин И.Г. Совершенствование формы и режимов обжатий блюминговых слитков с целью снижения расходного коэффициента и улучшения качества поверхности заготовок //Новиэ технологический процессы прокатки как средство

интенсификации производства и повышения качества продукции: Тез. докл. Всесояз. науч.-техн. конф. -Челябинск, 1989. С.37-38.

10. А.с. 1405912 СССР, МКИ3 В 21 В 1/02. Система калибров непрерывного заготовочного стана /С.Л.Тулупов, В.Г.Анти'панов, Ф.М.Ахметзяиов, В.Г.Найдио, В.Г.Логинов, А.В.Мерекин (СССР). -С.42-43: ил. .

11. Способ прокатки на блюминге уширенных книзу слитков кипящей и полуспокойной стали /С.А.Тулупов, В.Ф.Рашников, А.И.Стариков, Ф.М.Ахметзянов, Б.А.Никифоров, А.П.Алешин (СССР): Положительное решение по заявке К 4807П1 от 14.02.90.

12. Способ прокатки на блюминге уширенных книзу слитков спокойной стали /С.А.Тулупов, В.&.Рашншсов, И.Х.Ромазан, Ф.М.Ахметзя-нов, А.В.Алешин, В.А.Лесин (СССР): Положительное решение по заявке ¡Ь 4836217 от 11.04.90.

13. Способ прокатки па блюминге умиренных кверху слитков спокойной стали /С.А.Тулупов, А.И.Стариков, В.Ф.Ратников, И.Х.Ромазан, Ф.М.Ахметзянов, А.Л.Яременко (СССР): Положительное решение по заявке № 4821332 от 11.04.90.

14. Способ про;.атки на блюминге /В.д.Масленников, В.Г.Антипанов, Ф.М.Ахметзянов, Е.А.Крупски'*, В.Ф.Резников (СССР): Положительное решение по заявке К 4805417 от 15.02.90.

15. Система ящичных калибров /С.А.Тулупов, г.М.Ахметзянов, И.Г. Шубин, В.Ф.Рашников, В.Г.Логинов, Л.Д.Яременко (СССР): Положительное решение по заявке И 4810755/02 от 06.04.90.