CC BY
68---------------------------------------- Сортопрокатное производство
А.С. Нефедьев
ДП «Сименс Украина» С.П. Нефедьев ООО «МетинвестХолдинг» Я.Е. Бейгельзимер
Донецкий физико-технический институт им. А.А. Г алкина НАН Украины
РАЗВИТИЕ СПОСОБА МНОГОРУЧЬЕВОГО ПРОДОЛЬНОГО РАЗДЕЛЕНИЯ РАСКАТА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СОРТОВЫХ ПРОФИЛЕЙ
Разработан способ продольного разделения многониточного раската в потоке стана. Этот способ является перспективным направлением развития многоручьевой прокатки-разделения методом разрыва перемычки.
Ключевые слова: многоручьевая прокатка-разделение, многониточный раскат, пара валков, заготовка, разрыв перемычки.
Многоручьевая прокатка-разделение (МПР) является одним из распространенных технологических направлений в области интенсификации сортопрокатного производства [1]. Принцип технологии МПР заключается в формировании раската, состоящего из нескольких ниток, соединенных между собой перемычками определенной высоты, и последующем их разделении путём разрушения перемычек. Технологии МПР заготовок и сортовых профилей присущи следующие преимущества перед традиционной одноручьевой прокаткой: расширение сортамента проката в сторону меньших профилей либо увеличение сечения исходной заготовки без установки дополнительного оборудования, увеличение производительности прокатных агрегатов, экономия электроэнергии и топлива, снижение себестоимости продукции, рациональное сочетание прокатных станов с машинами непрерывного литья заготовки.
Калибровочное бюро (www.passdesign.ru). 2015. Выпуск 5
65
---------------------------------------- Сортопрокатное производство
По методу разрушения соединительных перемычек в технологии МПР можно выделить две большие группы способов продольного разделения многониточного раската, в том числе разделение путем создания в зоне перемычки напряжений сдвига и напряжений растяжения. Способ продольного разделения многониточного раската путем создания растягивающих напряжений в зоне перемычки оказался более технологичным и получил наибольшее распространение в промышленном производстве. Растягивающие силы могут создаваться прокаткой раската в калибрах с увеличенным расстоянием между осями ручьев, в валках с клиновидными гребнями, изгибом соединенных заготовок в поперечном направлении при выходе из валков путем ребрового обжатия многониточного раската, поворотом неравноосных профилей вокруг их продольной оси в противоположные стороны [1].
Наиболее простыми в реализации и применяемыми на практике оказались первые два варианта способа, обеспечивающие растяжение перемычки путем прокатки раската в калибрах с увеличенным расстоянием между осями ручьев и в валках с клиновидными гребнями, которые получили также название контролируемого и неконтролируемого разрыва [2]. Процесс разделения заготовок при использовании указанных способов происходит под влиянием растягивающих напряжений в зоне перемычки, возникающих из-за расклинивающего действием со стороны боковых поверхностей гребней разделяющего калибра (рис. 1).
При неконтролируемом разрыве перемычки (рис. 1а) сформированный раскат, состоящий из двух и более заготовок круглой формы поперечного сечения, соединенных между собой тонкими перемычками, разделяют с помощью неприводных роликов, имеющих угол при вершине близкий к 90° также за счёт расклинивающего воздействия рабочих поверхностей роликов. Недостатками этого способа разрыва являются:
- наличие шейки разрыва в месте разделения заготовок, которая может привести к последующему закату на готовом профиле;
Калибровочное бюро (www.passdesign.ru). 2015. Выпуск 5
66
------------------------------------- Сортопрокатное производство
- необходимость формирования многониточного раската с очень тонкими перемычками (0,8-1,0 мм) для обеспечения стабильного разделения, что снижает срок службы валков формирующего калибра;
- низкая продольная устойчивость раската в промежутке между рабочими валками и неприводным устройством при прокатке мелкого сортового проката;
- низкая стойкость разделяющих клиновидных роликов;
- искажение формы самих заготовок при смятии их роликами во время процесса разделения.
Рис. 1. Схемы разделения при неконтролируемом (а) и контролируемом (в) двухручьевом процессе и трехручьевом неконтролируемом (б) и контролируемом (г) процессе
При разделении раската, состоящего из трех ниток (рис. 1б), способом разрыва крайние и средняя нитки могут иметь различную площадь поперечного сечения из-за искажения формы крайних ниток [3], что неблагоприятно сказывается на технологии последующей прокатки полученных раскатов, так как возникают трудности с настройкой последующих клетей из-за разной вытяжки среднего и крайних раскатов.
При разделении способом контролируемого разрыва (рис. 1б, 1г) формируют раскат из квадратных, ромбовидных, круглых или близких к ним по форме заготовок, соединенных толстыми перемычками в валках, угол при вершине гребня которых 60-90°. При прокатке в разделяющем калибре одновременно с растяжением перемычки в очаге деформации она утоняется за счет обжатия
Калибровочное бюро (www.passdesign.ru). 2015. Выпуск 5
67
------------------------------------------- Сортопрокатное производство
гребнями калибра, изменение зазора между которыми позволяет контролировать процесс продольного разделения раската. Следует отметить, что на прокатных станах Украины давно освоен способ двухниточной прокатки-разделения (рис. 1б) [1], а способ трёхниточной прокатки-разделения (рис. 1г) до сих пор не освоен. Трудность в реализации трёхниточного способа прокатки-разделения состоит в том, что при обжатии перемычек гребнями валков имеет место и обжатие центральной нитки внутренними наклонными поверхностями гребней валков, что приводит к перетеканию металла центральной нитки и «подпитке» им утоняющихся перемычек.
На стане 320 Молдавского металлургического завода освоен способ трёхниточной прокатки-разделения при производстве арматурных профилей №8 и №10. Суть этого способа состоит в том, что формируют трёхниточный раскат с перемычками высотой не более 0,8 мм и разделяют его валками прокатной клети, где валки играют ту же самую роль, что и в неприводном устройстве разделения, с той лишь разницей, что валки приводятся во вращение двигателем мощностью 600 кВт.
Основной недостаток данного метода заключается в необходимости использования такого мощного агрегата, как прокатная клеть для процесса, требующего небольших энергетических затрат. Загрузка привода разделяющей клети при прокатке-разделении может составлять всего 5-10 % от номинальной мощности привода, т.к. фактически деформации раската в калибре не происходит и коээффициент вытяжки в нём близок к 1, происходит только локальная деформация перемычки.
Авторами статьи разработан способ продольного разделения многониточного раската в потоке стана, который лишен упомянутых недостатков. Разделение многониточного раската происходит в специальном четырехвалковом устройстве дисковыми валками с двухконусной поверхностью (рис. 2а, 2б) или цилиндрической формы (рис. 2в, 2г). Четырехвалковое устройство может быть как приводным, так и неприводным.
Калибровочное бюро (www.passdesign.ru). 2015. Выпуск 5
68
Сортопрокатное производство
Рис. 2. Общий вид расположения разделительных прокатных валков для двухручьевой (а, б) и трехручьевой (в, г) прокатки-разделения по новому способу
Оси вращения левой и правой пар валков лежат попарно в двух вертикальных плоскостях и пересекаются друг с другом под углом а равным или меньшим 90° (рис. 2а, 2в). Плоскости, в которых лежат оси вращения каждой из пар валков (левой и правой), размещают по отношению к линии прокатки симметрично под углом b, меньшим 90° (рис. 3), что удлиняет дугу контакта раската с валками. При этом от момента первого касания валков и полосы и до минимального зазора между верхними и нижними валками происходит обжатие полосы между верхними и нижними валками и формирование перемычек минимальной высоты, затем на раскат действуют только боковые поверхности валков, отделяя крайние нитки. Устройство, разделяющее раскат таким способом, может быть выполнено как приводным, так и неприводным.
Калибровочное бюро (www.passdesign.ru). 2015. Выпуск 5
69
---------------------------------------- Сортопрокатное производство
Рассмотрим процесс разделения раската с помощью такого способа на примере трёхниточного разделения. Сформированный трехниточный раскат определённых размеров задают в калибр (рис. 3). При захвате заготовка центрируется боковыми поверхностями валков (рис. 3, сечение А-А). По мере прокатывания заготовки реборды валков обжимают перемычки крайних ниток (рис. 3, сечение Б-Б), а боковые поверхности валков оказывают воздействие на внутренние поверхности крайних ниток раската (рис. 3, сечение В-В), стремясь отодвинуть их от центральной нитки (т.е. левую нитку влево, а правую вправо). Выполняется это за счёт того, что каждая пара валков (верхний и нижний) развёрнута на некоторый угол b по отношению к вертикальной плоскости, в которой лежит линия прокатки. Под действием реборд валков перемычки утоняются, а затем под действием боковых поверхностей валков в них возникают растягивающие напряжения, что приводит к их разрыву и отделению крайних ниток раската от центральной (рис. 3, сечение Г-Г). При этом воздействие боковых поверхностей валков на крайние нитки более продолжительно по времени, чем обжатие перемычек ребордами, что позволяет избавиться от эффекта подпитки перемычек металлом центральной нитки.
Рис. 3. Процесс трехручьевого разделения по предлагаемому способу (показан вид сверху) и очаг деформации при разделении
Калибровочное бюро (www.passdesign.ru). 2015. Выпуск 5
70
Сортопрокатное производство
Разработанный способ прокатки-разделения позволяет:
- делить с помощью приводного устройства (прокатной клети) сформированный многониточный раскат с перемычками, толщина которых сравнима с толщиной перемычек раскатов, сформированных для контролируемого разрыва, что, соответственно, позволит избавиться от наличия шейки разрыва на раскате и поднять стойкость формирующего калибра;
- варьировать разделяющую способность устройства как приводного, так и неприводного за счет поворота правой и левой пар роликов на определенный угол b по отношению к вертикальной плоскости, в которой лежит линия прокатки. Это позволит увеличить работоспособность разделяющих роликов или приводных валков, компенсируя их износ уменьшением угла b.
Выводы
Разработан новый способ многоручьевой прокатки-разделения путем разрыва перемычки. Данный способ обладает всеми преимуществами широко используемых способов прокатки-разделения методом разрыва перемычки и лишен их основных недостатков. Он может быть использован как при двухручьевой, так и при многоручьевой прокатке-разделении методом разрыва перемычки.
Библиографический список
1. Теория и практика многоручьевой прокатки-разделения / Г.М. Шульгин, О.В. Дубина, В.Ф. Губайдулин и др. Севастополь: Вебер, 2003. 622 с.
2. Многоручьевая прокатка-разделение. Научные и технологические основы / Клименко В.М., Ефименко СП., Губайдулин В.Ф., Шульгин Г.М. М.: Металлургия, 1987. 168 с.
Калибровочное бюро (www.passdesign.ru). 2015. Выпуск 5
71
----------------------------------------- Сортопрокатное производство
3. Солод B.C., Маншилин А.Г., Нечепоренко В.А. Теоретический анализ различных модификаций способа разрыва при продольном разделении раскатов в многоручьевых калибрах // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2002. №8-9. С. 273-277.
Калибровочное бюро (www.passdesign.ru). 2015. Выпуск 5
72
