Спосіб прокатки зливків на реверсивному обтискному стані

Корисна модель відноситься до прокатного виробництва, зокрема, до деформації сталевого зливка у валках блюмінга або слябінга з використанням профільованих валків і може бути використана на реверсивних обтискних станах, а також на окремих клітях безперервно-заготовочних, листопрокатних, сортових, дротових та ін. безперервних прокатних станах. Відомий спосіб прокатки на блюмінгу, що включає послідовну прокатку зливків на «гладкій бочці» і в ящикових калібрах до одержання блюма необхідних розмірів [«Прокатка зливків і виробництво заготівель у цеху Блюмінг №2», Технологічна інструкція ТІ 228-Б2-02-2001, м.Кривій Ріг, ВАТ «Криворіжсталь»]. Існуючий спосіб прокатки характеризується більшою нерівномірністю в розподілі деформації при прокатці зливків з більшим відношенням висоти зливка до діаметра валків. У цьому випадку при відносно малих обтисненнях у поверхні валків товщина шарів зменшується трохи більше, ніж центральних, у зв'язку із чим поблизу контактних поверхонь утворюється велике розширення, а в центральній зоні воно менше, а іноді буває навіть негативне. Отже, у цьому випадку в центральних шарах зливка виникає розтяжне зусилля, а в поверхневих стискаючі, і конфігурація перерізу розкату змінюється в такому ступені, що визначити, наприклад, розширення вже буває важко. [В.А. Шадрин «Інженерні методи розрахунків деформації металу при прокатці», Москва, Металургія, 1973, Стор.12-14]. Досвіди показують, що співвідношення між початковими, кінцевими або середніми висотою, шириною й довжиною вогнища деформації здійснюють на розширення помітний й притім складний за своїм характером вплив. Разом з тим, з ростом ширини смуги зростають сили тертя, що діють на поверхні контакту в поперечному напрямку. У зв'язку із цим, деформація смуги за своїм характером усе більше наближається до плоскої. Таким чином, поперечні сили тертя на поверхнях контакту з ростом ширини смуги усе більше стримують розширення. Вони, отже, є чинником, що впливає на величину розширення убік, протилежну впливу згаданого вище геометричного фактора. [В.С.Смирнов. «Теорія прокатки» Видавництво «Металургія», Москва, 1967р, стор.227-228]. Недоліком відомого способу є низький ступінь пророблення внутрішніх шарів зливка на «гладкій бочці» при високих ступенях деформації, а також механічне руйнування поверхневих шарів металу під впливом напруг, що розтягують. Це приводить до утворення таких дефектів, як «стільникова рванина» і «тріщина» на поверхні зливка ще в перших проходах на бочку, а подальша прокатка в калібрах з обмеженим розширенням сприяє збільшенню їхньої довжини й зміні форми. Таким чином, висока нерівномірність деформації металу по його перерізу при прокатці високих смуг на «гладкій бочці» з вільним розширенням (Фіг.1) з однієї сторони збільшує ймовірність утворення дефектів на готовій продукції, а з іншої сторони приводить до збільшення обсягу кінцевої обрізі. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення способу прокатки на реверсивному обтискному стані, або в окремих клітях безперервних прокатних станів, шля хом ведення прокатки на профільованих валках, що представляють собою хвилеподібну нарізку, що чергується, робочої поверхні калібрів, що дозволить змінити формоутворення кінців розкатів і знизити величину кінцевої обрізі й, як наслідок, зменшити видатковий коефіцієнт металу; забезпечити повну або часткову викатуємість дефектів зливка (заготівлі), що дозволить знизити брак і запороченність заготівель дефектами при подальшій прокатці на станах; забезпечити повне видалення окалини, а також рівномірне охолодження валків у процесі прокатки. Таким чином, технічний результат, що досягається, складається в підвищенні техніко-економічних показників роботи реверсивного обтискного стана й безперервних прокатних станів за рахунок підвищення якості прокату, зниження видаткового коефіцієнта металу й збільшення терміну служби прокатних валків. Зазначений технічний результат досягається тим, що спосіб прокатки на реверсивному обтискному стані й окремих клітях безперервних прокатних станів, що включає прокатку зливків (блюмів, слябів, заготівель і т.д) у калібрах зі зміною напрямку прокатки, обтиснення зливків від калібру до калібру, відповідно до технічного рішення, що заявляється, прокатку в першому калібрі здійснюють із використанням профільованої бочки валків, при цьому ступінь проникнення деформації визначають за формулою: Eп=Hп+0,2Нп, де: Нп - відносне обтиснення за прохід, мм; п - кількість проходів, шт.; 0,2 - емпіричний коефіцієнт; Порівняння із прототипом показує, що заявляємий спосіб прокатки на реверсивному обтискному стані (або окремих клітях безперервних станів) відрізняється тим, що обтиснення металу на «бочку» здійснюється в профільованих валках, при цьому відношення ширини гребеня до його висоти встановлюється по залежності L/S³5, а висота гребеня повинна бути обрана виходячи з умови S£0,010к, де: L - ширина гребеня, мм; S - висота гребеня, мм; DК - діаметр бочки валка, мм. Наведене вираження отримане експериментальним шляхом методом відбору проб і оцінки якості поверхні прокату. Дана умова є необхідною при формуванні калібру, що забезпечує нормальне ведення процесу прокатки зливків на профільованій бочці стана, без утворення на поверхні блюмсових розкатів або слябів і заготівель дефектів прокатного походження (закат, прокатна плівка й т. д). Корисну модель пояснюють Фіг., де на Фіг.1 і 2 представлені схеми калібрів із профільованою «бочкою» і існуючий монтаж. Спосіб здійснюється в такий спосіб (для умов прокатки на блюмінгу). Вихідний злиток прямокутного перерізу, нагрітий до температури прокатки, деформують у валках блюмінга із застосуванням профільованої «бочки» замість існуючої прокатки у валках із гладкою «бочкою». Прокатку здійснюють у кілька проходів, при цьому змінюють напрямок прокатки в непарних і парних проходах. Величина обтиснення в кожному проході регламентується режимом обтиснень і кантувань розкату між проходами й при передачі з калібру в калібр. Зміна напрямку обтиснення металу шля хом кантування розкату здійснюють для компенсації розширення металу в процесі прокатки. Подальша прокатка зливка в ящикових калібрах здійснюється відповідно до існуючої монтажем і режиму обтиснень до одержання блюма. Дослідно-промислова прокатка показала, що обтиснення зливків у профільованих калібрах блюмінга характеризується позитивними результатами: 1. При збільшенні площі контакту металу з валками, досягається повне пророблення перерізу у вогни щі деформації, тобто проникнення деформації стиску до осьових шарів металу по всій ширині розкату. Увігнута поверхня бічних граней розкату в результаті пластичної деформації на бочку (одинарне бочкоутворення) є наслідком повного пророблення перерізу зливка на відміну від подвійного бочкоутворення, характерного при прокатці на «гладкій бочці». Подвійне бочкоутворення характеризується тим, що середні ділянки висоти перерізу при прокатці товстих смуг на «гладкій бочці» знаходяться під впливом об'ємної схеми напруженого стану. У цьому випадку у висотному й поперечному напрямках діють стискаючі напруги, а в поздовжньому напрямку - що розтягують. Висотна напруга в центральних шарах усе ще мала, внаслідок чого зони пластичного стиску не поширюються на всю висоту перерізу. Поява поперечних стискаючих напруг пов'язана з розвитком утяжки ширини смуги. Максимальною напругою є поздовжня напруга, що розтягує, що в основному й визначає пластичне подовження серцевини розкату. Для одинарного бочкоутворення характерно те, що при прокатці товстих смуг на «профільованій бочці» відбувається повне пророблення всієї товщини розкату, внаслідок чого підвищується питомий тиск у середині вогнища деформації. Вплив зовнішніх частин смуги в порівнянні із впливом зовнішнього тертя слабшає й поширення пластичної деформації стиску відбувається на всю товщину розкату. Максимальну деформацію перетерплюють шари металу, розташовані у вер хній і нижній третинах висоти. У результаті цього, увігн ута форма бічних поверхонь і напливи поблизу контактних поверхонь зберігаються, хоча з'являється вже розширення середніх по висоті шарів розкату. Таким чином, додаткові поздовжні напруги, що розтягують, поява яких пов'язана з більш інтенсивною деформацією верхніх і нижніх шарів, настільки ще істотна, що змінює знак основних поздовжніх напруг у центрі розкату. Глибоке пророблення перерізу зливка забезпечує оптимізацію форми й зниження обсягу кінцевої обрізі, що у свою чергу зменшують видатковий коефіцієнт металу. 2. Збільшення площі контактної поверхні металу з валками забезпечує повну або часткову викатуємість дефектів (залежно від глибини їхнього залягання) зливка, таких як «стільникова рванина» і «тріщина». Ступінь проникнення деформації в місцях контакту «гребеня» валка з металом характеризується формулою (при висоті «гребеня» 10,0мм): Еп1=Н1+0,2Н1, Еп2=Н2+0,2Н2, Еп3=Н3+0,2Н3, Еп4=Н4+0,2Н4 і т.д., де: Н- величина обтиснення за прохід у калібрі, мм; п - кількість «гребенів» (виступів) на поверхні калібру, шт. Таким чином, при вилученні дефекту зливка на «гребінь» поверхні, що катає, профільованої бочки валка відбувається розкриття дефекту, а при повторних проходах з кантуваннями, подальша їх викатуємість і заварювання. Використання профільованої бочки валків блюмінга дозволяє без зміни відносних обтиснень за прохід знизити величину технологічної обрізі й видатковий коефіцієнт металу, запобігти подальшому розвитку дефектів, а також сприяти часткової або повної їх викатуємості при виробництві блюмсових розкатів, що у свою чергу забезпечує зниження браку й запороченності заготівель дефектами при подальшій прокатці на безперервних станах, а також збільшує вихід придатного по прямому призначенню. Використання профільованої поверхні прокатних валків (із чергуванням увігнутостей і опухлостей замість гладкої поверхні) забезпечує повне видалення пічної й вторинної окалини, запобігає її укочуванню в поверхню металу. Крім того, профільована форма поверхні калібру забезпечує рівномірний розподіл охолоджувача, що поступає, по всій поверхні валка, чим сприяє його рівномірному охолодженню й запобігає передчасному виробітку. Умови реалізації способу, що заявляється, установлені на підставі промислових результатів, отриманих на блюмінгу-1300 ВАТ «Криворіжсталь» при прокатці блюмів перетином 335х340мм зі зливків перетином 970х840905х775мм усього марочного сортаменту. У процесі експериментальних досліджень були встановлені оптимальні геометричні розміри ребер при профілюванні «бочки» валків блюмінга-1300, а також виконана дослідно-промислова прокатка зливків, що дала наступні результати: - зниження рівня видаткового коефіцієнта металу при виробництві заготівель на 0,4-1,5%; - збільшення виходу придатного в заготівлі на 0,45-0,81%; - зниження кількості браку в заготівлі в 1,5 рази; - зменшення кількості заготівель запороченних поверхневими дефектами на 22,8%. Крім того, прокатка зливків у кількості 240тис.тонн за установку в профільованих валках блюмінга-1300 показала високу стійкість калібрів і мінімальне зношування «гребенів» на профільованій «бочці» (2,0мм за всю кампанію). Реалізація способу в умовах блюмінга-1300 ВАТ «Криворіжсталь» забезпечила глибоке пророблення внутрішніх шарів металу, а також збільшила площу проникнення деформації при прокатці зливків, тобто вирішила поставлену задачу - зниження ймовірності утворення дефектів у вигляді «тріщин» і «стільникових рванин» на блюмсовом розкаті й, як наслідок, на заготівлях. Перераховані вище заходи дозволили знизити видатковий коефіцієнт металу за рахунок зменшення кінцевої обрізі блюмів без підвищення енерговитрат на прокатку й зниження продуктивності стана, а також поліпшити якість напівфабрикатів і готової продукції.