Как настроить прокатный стан

Настройка сортовых прокатных станов

МЕХАНИЗМ ИЗНОСА ВАЛКОВ

Износ или истирание предметов (тел) проявляется в различной форме при соприкосновении двух тел, нахо­дящихся под давлением и перемещающихся, одно отно­сительно другого. При скольжении одного твердого тела по другому возникает некоторое сопротивление движе­нию. Это сопротивление называется трением. Благодаря силам трения между прокатываемым металлом и валка­ми в очаге деформации происходит постепенный износ рабочей поверхности валков.

Трение, вызывающее износ, может осуществляться либо поверхностями соприкасающихся тел (процесс вза­имного изнашивания), либо твердыми частицами (абра­зивом), входящими в состав среды, в которой происхо­дит работа трущихся тел. В последнем случае износ на­зывается абразивным.

Природа взаимного трения и изнашивания (срабаты­вания, истирания) двух соприкасающихся поверхностей несколько отличается от трения и изнашивания поверх­ности абразивом. В первом случае природа трения свя­зана с двумя взаимно влияющими явлениями: силой мо­лекулярного сцепления частиц трущихся поверхностей и взаимным зацеплением их шероховатостей, которые не­возможно устранить даже самой тщательной механиче­ской обработкой, а при абразивном изнашивании износ является результатом множественного царапания и сре­зания металла более твердыми частицами абразива.

Так как износ валков имеет важное значение в про­цессе эксплуатации, рассмотрим его подробнее.

Процесс резания металлов, с помощью которого вал­кам придают требуемую форму, значительно влияет на состояние их поверхности. Это прежде всего связано с тем, что на поверхности металла остаются следы ме­ханической обработки. На поверхности каждого твердо­го тела, какой бы гладкой она ни была, имеются микро­скопические выступы и углубления, которые образуют волнистый рельеф. Высота неровностей поверхности для точеных валков чистовых клетей, обработанных по II группе чистоты, колеблется в пределах 1,6—12,5 мкм. По мере износа калибра его поверхность становится бо­лее шероховатой и неровности достигают 12,5—100 мкм, причем отдельные гребенки и впадины различаются по размерам в десятки раз (рис. 11).

Силы трения, возникшие при зацеплении шерохова­тостей тел и сцеплении поверхностей препятствуют скольжению одного тела относительно другого. Сопро­тивление движению определяется механическими свойст­вами самих трущихся тел главным образом твердостью поверхности. Чем тверже металл, тем меньше площадь контакта, тем медленнее происходит истирание скользя­щей поверхности и, наоборот, чем меньше твердость по­верхности, тем больше износ двух контактирующих тел.

В начальный период работы валков под влиянием больших удельных давлений выступы движущегося вал­ка, внедряясь в прокатываемый металл, сминаются. От­дельные микронеровности, непрерывно образующиеся под действием нагрузки, пластически деформируются. Сила трения тем больше, чем глубже внедряются микро­выступы в поверхность трения. С течением времени объ­емное деформирование микрошероховатостей усиливает­ся. С уменьшением одних выступов в процесс отделения и срезания частиц металла вовлекаются новые участки валка и микрорельеф поверхности непрерывно меняется. По мере увеличения количества прокатанного металла наиболее высокие выступы поверхности, контактирую­щие с металлом, начинают смещаться, что приводит к пластическому сдвигу в поверхностных слоях контакти­рующей пары. Вначале это смещение затрагивает толь­ко верхушки выступов, затем в деформацию вступают по­следующие, нижележащие слои. Возникновение и разви­тие описываемого процесса приводит к интенсивному разрушению рабочей поверхности валка. Постепенно по­верхностный износ валка переходит в глубинный.

Энергия, затрачиваемая на преодоление сил трения двух тел, частично преобразуется в тепло, избыток кото­рого при увеличении скоро­сти скольжения может при­вести к размягчению и да­же к оплавлению поверхно­стных слоев. Чем больше скорость прокатки, тем боль­ше работа трения между ма­териалом и поверхностью валков, тем выше темпера­тура поверхности валка.

Необходимо отметить, что огромные местные дав­ления, передаваемые через отдельные выступающие то­чки поверхности, и тепло, возникающее при скольже­нии, способствуют структурным превращениям и хими­ческим изменениям в контактном слое валка. Это в свою очередь увеличивает интенсивность истирания рабочей поверхности валка.

Во время работы прокатные валки испытывают износ поверхностей при трении, коррозии и циклических на­грузках— истирание, царапание, вырывание, окисление, смятие (смятие — процесс пластической деформации по­верхности валка, при котором не происходит его убыли, но изменяются размеры), образование трещин, извест­ных под названием сетки разгара (рис. 12); внутренние физические и структурные разрушения при циклических нагрузках, особенно в высокотемпературной среде — трещины, изломы, ползучесть и т. д.

Как показали исследования, трещины, появляющиеся на рабочей поверхности валка, на некоторой глубине смыкаются и частички валкового металла выкрашива­ются. Образующаяся в результате этого шероховатая поверхность при трений о прокатываемый металл вслед­ствие механического износа начинает сглаживаться. Че­рез некоторое время появляются новые мелкие трещины, постепенно углубляющиеся и вновь смыкающиеся на не­которой глубине. Таким образом поверхность валка не­прерывно изнашивается.

Чем больше толщина прогреваемого слоя, тем круп­нее ячейки разрушающейся сетки трещин. Глубина тре­щин соизмерима с толщиной слоя металла, испытываю­щего резкие колебания температуры, и находится в пре­делах 5—б мм. Постепенно в трещинах происходит окисление металла, что способствует дальнейшему их развитию. Во время работы в трещины, а также в от­дельные углубления, появляющиеся от выкрашивания или смятия поверхности, попадают окислы железа, вода, которые ускоряют износ и разрушение рабочей поверх­ности валка. При растрескивании валка ухудшается от­вод тепла от поверхности контакта с прокатываемым ме­таллом, что способствует интенсивному истиранию калибра, снижению качества поверхности готового про­ката.

В реальных условиях все металлы на воздухе покрыва­ются весьма тонкой, но прочной пленкой окислов. Под влиянием мгновенных больших давлений и высоких ме­стных нагревов, достигающих температур плавления, ок­сидная пленка прорывается, вследствие чего происходят мгновенные точечные сваривания частиц поверхности валка с прокатываемым металлом и разрыв связей на поверхности контакта. Этот процесс сваривания и после­дующего разрыва связей сопровождается вырыванием частиц и целых зерен от трущихся поверхностей. Чем вы­ше температура среды, в которой происходит процесс, тем интенсивнее износ рабочей поверхности.

Оплавление и вырывание металла — недопустимая форма износа, так как при этом поверхность бочки вал­ка изнашивается наиболее интенсивно.

В условиях горячей прокатки обычно наблюдается механическое изнашивание, усиленное коррозией, про­исходящей под воздействием кислорода воздуха и воды на истираемую поверхность.

Истирание твердого металла всегда менее интенсив­но, чем мягкого металла.

Скольжение одноименных металлов приводит к бо­лее сильному трению и, следовательно, мякну, чем скольжение разноименных металлов.

Продукты износа представляют собой мелкодисперс­ный порошок, состоящий из чешуек металла с неровны­ми очертаниями, толщина чешуек исчисляется сотыми и тысячными долями миллиметра. Физические и химиче­ские свойства продуктов износа зависят от свойств твер­дых тел, при истирании которых они образовались. Про­дукты износа вместе с окалиной, частицами шлака, па­рами воды оказывают действие, подобное действию сво­бодных абразивных частиц. Прилипая в процессе дефор­мации к трущейся поверхности, они участвуют в исти­рании, увеличивая коэффициент трения и, следователь­но, износ. Из очага деформации налипшие частицы уно­сятся прокатываемым металлом и смываются с поверх­ности валков водой. Происходит непрерывное выделение и налипание новых частиц износа. Установлено, что при прокатке железа частицы металла и окислов увеличива­ют коэффициент трения и уширение, уменьшают вытяж­ку полосы (примерно на 6%).

Интересно отмстить, что новые, не «пригоревшие» валки без налипших частичек металла плохо захваты­вают. Достаточно прокатать 2—3 полосы, как на валках появляется слой налипших частичек и захватывающая способность резко возрастает, хотя никаких видимых из­менений состояния поверхности валков еще нет. Дока­зано, что при прокатке с налипшим металлом коэффи­циент трения увеличивается почти вдвое по сравнению с прокаткой на грубошлифованных валках.

Толщина налипшего слоя зависит от толщины и проч­ности слоя окислов на металле, температуры и химиче­ского состава валков и прокатываемого металла, степени шероховатости, режима обжатий, скорости скольжения металла в очаге деформации и пр. Налипание частиц ме­талла на валки тем больше, чем меньше толщина слоя окислов и ниже прочность его сцепления с металлом. Чем полнее будет удаляться печная окалина с поверх­ности прокатываемого металла, тем более благоприятны условия для возникновения непосредственного контакта, тем легче осуществляется захват.

Источник

Способ настройки клетей прокатного стана

Изобретение относится к прокатному производству. Цель изобретения — повышение качества проката (П). Для этого производят начальную настройку клети (К) на прокатку данного типоразмера из условия получения заданной толщины П на выходе из стана, а после прокатки передней части П в каждой клети, с первой по предпоследнюю, определяют толщину П на выходе из этой К и жесткость П по обжатию, в зависимости от которых во время перемещения переднего конца П до следующей К корректируют растворы и скорости рабочих валков этой и последующих К. 3 з.п. ф-лы.

РЕСПУБЛИК (5I)5 В 21 В 37/02

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (3)

1 (21) 4462569/27-02 (22) 18,07.88 (46) 07.12.90. Бюл, ¹ 45 (71) Киевский институт автоматики им. XXV съезда КПСС (72) Ю,Д.Щербашин, И.А.Опрышко, Г.3.3айниев, P.Ã. Солохнен ко, В.А.Переходченко, П.П.Гагарин и А.Ю.Смаковенко (53) 621,771,23.62-52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Nn733754, кл. В 21 В 37/02, 1977.

Авторское свидетельство СССР

¹ 774645, кл. В 21 В 37/02, 1978, Изобретение относится к автоматизации прокатного производства и предназначено для настройки клетей прокатного стана на прокатку полосы до заданной толщины.

Целью изобретения является повышение качества .проката за счет повышения точности настройки клетей..

Коррекцию настройки клетей осуществляют следующим образом.

Все многообразие марок сталей, в зависимости от сопротивления деформации при прокатке на стане горячей прокатки, можно разбить на несколько групп, для каждой из которых соотношение логарифмических обжатий по клетям может быть представлено в виде следующего распределения:

Р1; Ег . п = Ут: г. yn ° (1) «i — 1 гда д = In — — логарифм обжагия а 1-и

hi — толщина полосы на выходе i-й клети;

„„Я2,, 16И478 Al (54) СПОСОБ НАСТРОЙКИ КЛЕТЕЙ ПРОКАТНОГО СТАНА (57) Изобретение относится к прокатному производству. Цель изобретения — повыше.ние качества проката (П). Для этого производят начальную настройку клети (К) на прокатку данного типоразмера иэ условия получения заданной толщины П на выходе из стана, а после прокатки передней части

П в каждой клети, с первой по предпоследнюю, определяют толщину П на выходе иэ этой К и жесткость П по обжатию, в зависимости от которых во время перемещения переднего конца П до следующей К корректируют растворы и скорости рабочих валков этой и последующих К. 3 з.п. ф-лы, ЬР1 — толщина полосы на входе I-й клети или выходе (l — 1)-й клети;

) — весовой коэффициент обжатия в 1-й клети; и — число клетей.

На основании экспериментальных исследований установлено, что зависимость суммарного усилия прокатки в клетях от суммарного коэффициента обжатий может быть аппроксимирована двумя отрезками и и редставлена в виде а К В (— — 1 ) при — от 1 до С; (2)

К В вЂ” при — от С до — о

1 где а — коэффициент, равный (1 — — ) С вЂ” максимально возможный коэффициент обжатий в первой клети для всех марок сталей в данной группе сталей;

Ь гн:; hV — секундный обьем металла длл данного стана, Напри..ер, для семиклетевого стана значение секундного объема может быть определено по выражению

К вЂ” коэффициент, характеризующий сопротивление деформации стали при ее про. катке и названный жесткостью полосы по

 — ширина полосы;

h — толщина подката, ho — суммарный коэффициент обжатий !

Под жесткостью полосы по обжатию

1, при этом подразумевается величина, равиал усилию прокатки на единицу ширины

; полосы, соответствующая увеличению ко эффициента обжатия на единицу.

Значение коэффициента С в точке пере, гиба указанной зависимости находится около 2,25, что соответствует примерно

:; 55 j-ному обжатию. В зависимости от pacl, пределения обжатий по клетям, используя выражения (2) и (3), можно определить уси, лил прокатки в отдельных клетях. Напри:.- ;мер, в случае, когда обжатие в первой клети, меньше 557;, а суммарное об>катие в первой

: и второй клетях превышает 55 j„xo усилил прокатки в клетях могут быть определч по выражениям

Р2 =-К в (— — а(— — 1)) 1о >о

I1 — — К в(„ ), =3,4. п . по по

До начала прокатки в зависимости от группы марок сталей, к которой принадлежит подлежащий прокатке металл, выбирают соответствующее распредел ение— Y1 У2: 1 и

По толщине Ьо подката и заданной толщине h готовой полосы определяют суммарный логарифм обжатия «о

Ec — п —, (5) пп вычисллют необходимые обжатия и выходные толщины по клетям:

h *=h 1* е, I=-1,2.„n; ho*=ho. (7) Е=

Рассчитывают уставки скоростей рабочих валков; пЧ(мм м/мин1 = 265 10 /(640+ 0,346TO+

+ 1,44ho — Тко), где То — температура подката, С;

ho — толщина подката, мм;

5 Ткп — температура конца прокатки, С, Устанавливают скорости рабочих валков клетей в соответствии с уставками, По hi* и формулам (4) рассчитывают ожидаемые значения усилий Pi прокатки в

10 клетях при заданной для прокатываемой стали величине Ко жесткости, Используя, например, следующую модифицированную формулу Симса, рассчитывают уставки Si

Ф растворов рабочих валков клетей:

15 Р Я /hz) и повторно перерассчитывают распределение обжатий на третью и другие оставшиеся клети, по которым уточняют прогнозируемые значения выходных толщин полосы, определяют скорректированные значения уставок скоростей аналогично о писа н ному.

Используя уточненные после прокатки во второй клети значения жесткости, повторяют процедуру уточнения значений усилий прокатки, уставок растворов валков третьей и последующих клетей.

В соответствии с новыми уставками корректируют растворы и скорости валков третьей и последующих клетей.

Далее аналогично повторяют коррекцию настройки клетей каждый раз после входа передней части полосы в очередную клеть. Перестройка клети должна производиться до начала в ней процесса прокатки, поэтому коррекцию настройки клетей прекращают, если во время выполнения текущего шага коррекции передний конец полосы входит в очередную клеть.

Время выполнения шага коррекции (время с момента появления переднего конца полосы в клети, затрачиваемое на измерения указанных параметров прокатки в клети, последующие расчеты и отработку новых значений скоростей и растворов валков последующих клетей) составляет примерно 1,5 — 2 с.

Использование предложенного способа позволяет одновременно с прокаткой передней части полосы в первых клетях производить коррекцию настройки последующих: клетей с учетом опыта прокатки в предыдущих клетях. Так как на каждом шаге коррекции (прокатка передней части полосы в текущей клети и последующая коррекция настройки последующих клетей) учитывается опыт настройки на предыдущем шаге, то ошибка настройки уменьшается от шага к шагу, что обеспечивает повышение точности прокатки полосы на заданную толщину и, следовательно, повышение качества проката.

1, Способ настройки клетей прокатного стана, включающий прогнозирование значений толщины полосы на выходах клетей и усилий прокатки в клетях, установку растворов рабочих валков клетей на прокатку данного типоразмера полос, коррекцию растворов рабочих валков второй и последующих клетей после начала прокатки полосы в первой клети до начала прокатки во второй, отл и ч а ю щи и ся тем, что,c целью повышения качества проката за счет повышения точности настройки клетей, после начала прокатки полосы в текущей клети, в том числе и в первой, до начала прокатки в последующей клети измеряют усилие прокатки в текущей клети, определяют толщину полосы на выходе текущей клети, в эависимости от которой корректируют прогнозированные значения толщины полосы на выходах последующих клетей, определяют значениежесткости полосы, в зависимости от которого по корректированным прогнозированным значениям толщины полосы уточняют прогноэированные значения усилий прокатки в последующих клетях, и по уточненным прогнозированным значениям толщины полосы и усилий прокатки корректируют растворы рабочих валков последующих клетей, 2. Способ поп. 1,отл ичающийся тем, что значения толщины полосы на выходах последующих клетей прогнозируют по модели ф

hi+> =h е, h, =h Изобретение относится к автоматизации прокатного производства, а именно к регулированию размеров круглого профиля проката, например катанки

Источник