Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


ПУТИ ФОРМИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИКИ ЛИСТОВОЙ ПРОКАТКИ С ПРЕДНАМЕРЕННОЙ НЕРАВНОМЕРНОСТЬЮ ДЕФОРМАЦИИ

Развитие листопрокатного производства требует поиска принципиально новых подходов к проблеме формирования листопрокатной техники. Один из таких подходов — преднамеренное неравномерное деформирование разрабатывается и исследуется в Донецком техническом университете. Обнаружены возможности существенного повышения управляемости процессов листовой прокатки и повышения устойчивости полос. Найденные эффекты использованы в технических решениях, составивших пакет из тридцати изобретений.

Эволюция листопрокатных агрегатов, реализующих идею о необходимости наибольшей равномерности условий деформирования по плоскости раската, сопровождается увеличением массы валковой системы при производстве листов большой ширины, а также предельной сложностью систем оперативного управления профилем активной образующей прокатных валков при производстве листов и полос любой ширины.

Стремление существенно повысить управляемость процесса прокатки, а кроме того максимально использовать возможности прокатываемого листа к саморегулированию, привело к идее преднамеренного неравномерного деформирования плоского раската. Рассмотрим несколько вариантов реализации этого приема.

Сущность нового способа прокатки листов с неравномерной деформацией по ширине состоит в том, что деформация листа осуществляется в два этапа. Сначала деформируют краевые участки листа валковыми парами первого ряда, а затем ранее недеформированный центральный участок листа валковой парой второго ряда с перекрытием по ширине на величину, равную по крайней мере половине величины уширения недеформированного участка. Для реализации этого способа прокатки разработаны клети специальной конструкции, имеющие станины закрытого типа, в проемах которых размещены подушки пары валков, обжимающих центральный участок листа, и валковых пар, обжимающих краевые участки листа.

Технологическая полезность такого способа прокатки листов заключается в том, что он позволяет: в 2—5 раз уменьшить массу валков толстолистовых станов, а значит, упростить и удешевить их изготовление; повысить возможности управления шириной и формой раската в плане; более эффективно управлять поперечным профилем и плоскостностью листов, в том числе несимметричной неплоскостностью; получать различные свойства по ширине листов, например, бблыпую прочность возле кромок.

Использование предложенных решений целесообразно не только с точки зрения повышения эффективности модернизируемых и вновь проектируемых листопрокатных комплексов, но и для принципиального изменения той части машиностроительного комплекса, который занят изготовлением прокатных станов и сменного инструмента — прокатных валков. Возникает возможность унифицировать прокатные валки для широкого типоразмерного ряда листопрокатных станов, а значит отказаться от изготовления специализированного металлообрабатывающего оборудования для каждого нового то лето листового стана.

Экспериментальные и теоретические исследования, направленные на изучение кинематики и динамики процесса прокатки с многорядным расположением валков, позволили разработать модели управления параметрами процесса, а также расчета основных элементов конструкции клетей.

В случае горячей прокатки тонких полос принцип неравномерного деформирования реализуется путем формирования участков металла с различной высотной деформацией. Прокатными валками, имеющими на поверхности бочки выступы и (или) впадины в виде эллипсов, наклоненных в одну сторону, формируется раскат, на поверхности которого созданы выступы и (или) впадины в виде периодических, например, синусоидальных кривых. Дальнейшая прокатка такого раската в последующей клети с гладкими валками сопровождается (как и в предыдущей клети) эффектом образования участков полосы с большим и меньшим уровнями деформации. Такое напряженно деформированное состояние полосы обладает повышенной устойчивостью к потере плоской формы, кроме того улучшается проработка полосы по толщине и уменьшается за счет этого вероятность нарушения сплошности проката, снижается вероятность появления локальной неплоскостности, обеспечиваются устойчивость полосы к изгибу в вертикальной плоскости, а также надежный захват полосы валками.

При холодной прокатке также в плоскости прокатываемой полосы формируется поле знакопеременных напряжений, максимальные значения которых не превышают значения критического напряжения, вызывающего потерю устойчивости. Отличие состоит в том, что на валки наносятся не проточки, а различные варианты анизотропной шероховатости, создающие текстурированную поверхность.

Технологическая полезность проявляется в существенном увеличении устойчивости полосы к потере плоской формы, что позволяет повысить качество тонких полос на действующих станах, не имеющих многоканальных систем управления профилем активной образующей валков.

Предложены зависимости для определения основных параметров локальных участков, формируемых при горячей и холодной прокатке: длины, ширины и неравномерности дефор^ мации для получения плоской полосы и полосы без нарушения сплошности.

Способ прокатки в клетях с валками, имеющими длину бочки, меньшую, чем ширина

прокатываемого листа, и расположенными в несколько рядов, позволяет решать несколько межотраслевых проблем. Так, например, объединение в рамках одного концерна судостроительного производства и цеха по выпуску листа для изготовления корпусов создает возможность в существенном (недостижимом ранее) увеличении ширины прокатываемых листов, что позволяет сократить объемы сварочных работ. Возможна также прокатка непрямоугольных в плане полос той конфигурации, которая в большей степени соответствует требованиям процесса изготовления судна, что увеличивает коэффициент использования металла.

Эффективное управление шириной раската при прокатке в многорядных клетях можно использовать при решении проблемы о производстве листов разной ширины непрерывнолитых слябов одной ширины.

Использование принципа неравномерного деформирования на тонколистовых станах горячей и холодной прокатки не требует кардинальных изменений оборудования и технологии, но способно обеспечить более простой путь решения проблемы плоскостности за счет привлечения "внутренних" ресурсов прокатываемой полосы сохранять устойчивость к потере плоской формы.

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке. Т о м 4, Москва 1994

Экспертиза

на главную