книги из ГПНТБ / Совершенствование теплового процесса листовой прокатки

Совершенствование теплового процесса листовой прокатки

сK O K T P O J

ЭКЗЕМПЛЯР

А Ю С К Б А « М Е Т А Л Л У Р Г И Я » 1973

П Р Е Д И С Л О Б И Е

Поставленные X X I V съездом КПСС задачи в области металлур­ гии предусматривают значительное улучшение качества металло­ продукции за счет внедрения прогрессивных способов производства металла и расширения сортамента проката с тем, чтобы существенно повысить эффективность применения металла в отечественном ма­ шиностроении.

Одной из основных тенденций в развитии современного про­ катного производства является повышение доли листовой продукции в общем объеме выпуска проката. Потребность в этом виде проката вызвала в мире интенсивное строительство новых листовых станов горячей и холодной прокатки.

Повышенные требования различных отраслей машиностроения обусловили резкое повышение качества листового проката, которое непрерывно связано с разработкой оптимальных технологических режимов горячей и холодной прокатки, созданием более совершен­ ных конструкций прокатных станов, оснащением их контрольноизмерительной аппаратурой и средствами автоматического управле­ ния с использованием ЭВМ.

За последнее десятилетие в производстве тонких полос и листов в СССР достигнуты определенные успехи: введены в действие новые, высокомеханизированные и автоматизированные станы, улучшена технология прокатки, освоены более высокие скорости прокатки, повысились требования к качеству (неплоскостность, разнотолщинность, чистота поверхности), созданы новые высокоскоростные станы для прокатки спецсталей с высокими механическими свойствами.

технологического процесса, которая препятствует увеличению ско­ ростей прокатки и интенсификации обжатий, вызывает отклонения от заданных размеров и свойств полосового металла.

Одним из важнейших факторов, влияющих на стабильность тех­ нологического процесса прокатки, является колебание темпера­ туры полосы и валков, приводящее к нестабильности механических свойств по длине и ширине полосы, изменениям профиля валков и' неравномерности их износа, увеличению отсортировки листов по дефектам формы (коробоватость,. волнистость и серповидность). Резкие изменения условий нагрева и охлаждения валков приводят к местным перегревам и преждевременному выходу валков из строя.

Эффективность современных быстродействующих систем регу­ лирования размеров и форм полосы также во многом зависит от ста­ бильности теплового режима стана и профиля прокатных валков. Колебания профиля вносят дополнительные возмущения в работу этих систем и снижают качество регулирования.

Таким образом, проблема стабилизации и совершенствования параметров температурного режима валков современных высоко­ скоростных станов относится к числу наиболее важных. В то же

обработкой, в том числе в сочетании с травлением электролити­ ческим и другими способами.

Для очистки полос от окалины имеются технологические агре­ гаты, в которых процессы очистки совмещены с различными подго­ товительными процессами: укрупнением рулонов стыковой сваркой полос на сварочных машинах, встроенных в агрегат; обрезкой боко­ вых кромок на дисковых ножницах; покрытием полос минеральным или растительным маслом или эмульсией с целью защиты поверх­ ности от коррозии и др.

Холодную прокатку полос производят на непрерывных или ре­ версивных станах. Для производства тончайших лент и лент из специальных сталей и сплавов применяют различные многовалковые станы с весьма малыми диаметрами рабочих валков. Тип стана вы­ бирают в зависимости от производительности цеха и сортамента го­ товой продукции [57].

Для уменьшения трения между рабочими валками и прокаты­ ваемой полосой на валки стана холодной прокатки подается эмуль­ сия или технологическая смазка. Особенностью технологических смазок и эмульсий является наличие в них жирных кислот, спо­ собных образовывать на металлической поверхности прочную пленку.

При больших скоростях деформации металла, неравномерной или недостаточной подаче смазки полоса разогревается до темпера­ тур, при которых масляная пленка становится нестабильной и раз­ рушается, в результате чего полоса оказывается покрытой специ­ фическими загрязнениями, состоящими из смеси углерода, железа и остатков масла. Такие загрязнения на полосе недопустимы, так как при отжиге на поверхности полосы образуется трудноудаляемый осадок, который при последующей дрессировке вкатывается в микроуглубления поверхности полосы и препятствует получению каче­ ственной поверхности при лужении, цинковании и других спосо­ бах покрытий. Для очистки поверхности холоднокатаных полос, предназначенных для покрытия оловом, цинком, лаком, пластиками,

нию, электролитическому обезжириванию в электролитах с примене­ нием электрического тока, струйной промывке горячей водой и сушке.

С целью устранения упрочнения, образовавшегося в процессе холодной прокатки, а также для придания металлу необходимых структурных, прочностных и пластических свойств холоднокатаные полосы из малоуглеродистой, конструкционной и низколегирован­ ной стали подвергают рекристаллизационному отжигу преиму­ щественно в колпаковых отжигательных печах в атмосфере защит­ ного газа при 650—730° С.

В последнее время широкое распространение получил отжиг хо­ лоднокатаных полос в башенных и горизонтальных протяжных пе­ чах (жесть, электротехнические стали), встроенных в специальные

6

штампуемости, хорошего внешнего вида и планшетности подвергают дрессировке, т. е. обжатию от 0,5 до 5,0%.

Дрессировку полос производят на специальных станах, как пра­ вило, унифицированных по конструкции с клетями прокатных ста­ нов.

Технологический процесс дрессировки отличается от технологи­ ческого процесса холодной прокатки тем, что он производится с меньшими обжатиями за один проход и, как правило, без подачи эмульсии или технологической смазки. Нередко при дрессировке применяют профилирование валков путем подогрева специальными горелками.

Дрессировка конструкционной малоуглеродистой стали харак­ теризуется весьма узким диапазоном оптимальных обжатий 0,8— 1,2%, при соблюдении которого обеспечиваются наилучшие пласти­ ческие свойства полосы, особенно важные для глубокой и весьма глубокой вытяжки (кузова и другие узлы автомобилей). Малый диапазон допустимых обжатий существенно ограничивает возмож­ ности дрессировочного стана по исправлению неплоскостности хо­ лоднокатаных отожженных полос, так как при отсутствии специаль­ ных средств управления профилем валков этот дефект можно устра­ нить лишь изменением положения нажимных винтов.

Поддержание обжатия в столь узких пределах усложняется также нестабильностью параметров процесса дрессировки, темпе­ ратуры подката, толщины и механических свойств по длине полос, скорости стана, профиля валков, давления металла на валки и др.

В этих условиях стабилизация пластических свойств и геометрии дрессируемых полос может быть достигнута только путем создания специальных эффективных средств регулирования профиля валков, формы полосы и режимов обжатий.

Таким образом, проблема стабилизации технологических пара­

Качество горячекатаных и холоднокатаных полос определяется сложным технологическим процессом на всех стадиях производства, начиная от получения металла и кончая упаковкой товарной про­ дукции. Не останавливаясь здесь на дефектах металлургического происхождения (плены, раковины, волосовины, неметаллические включения, расслой и др.), требуемом химическом составе, пласти­ ческих свойствах,.чистоте поверхности и т. д., рассмотрим основные факторы, определяющие точность геометрических размеров поло­ сового проката: продольную и поперечную разнотолщинность, коробоватость, волнистость и серповидность.

Добиться устойчивого процесса прокатки и повышения точности геометрии полосы возможно лишь в том случае, когда известны при-

.чины возникновения продольной и поперечной разнотолщинности

7

полосы, а также влияние на них конструктивных, механических и технологических параметров при горячей и холодной прокатке. К таким причинам относятся: распределение температуры и механи­ ческих свойств по длине полосы, натяжение, разнотолщинность подката, скорость и степень деформации, жесткость рабочих клетей, биение опорных валков, условия внешнего трения, влияние ско­ ростного эффекта в переходных режимах при работе на подшипниках жидкостного трения и др.

К— показатель качества конструкций валковой системы ра­ бочей клети.

Величины, входящие в формулу (1), в свою очередь являются сложной функцией многих параметров. В настоящее время еще не установлена точная количественная зависимость величины про­ дольной разнотолщинности от указанных выше параметров. Поэтому для определения возможных путей ее уменьшения обычно рассматри­ вают влияние отдельных параметров на величину продольной раз­ нотолщинности при условии, что все остальные параметры остаются неизменными.

Такой анализ показывает, что одна группа факторов, приводя­ щих к продольной разнотолщинности (разнотолщинность подката, анизотропия механических свойств металла, изменение коэффициента трения в очаге деформации), требует увеличения жесткости рабочих клетей, а другая группа факторов (биение валков, колебание толщины масляного слоя ПЖТ, изменение температуры валков и полосы) требует уменьшения жесткости рабочих клетей. При этом следует учитывать, что повышение жесткости приводит к удорожанию обо­ рудования и не устраняет полностью продольную разнотолщинность. Поэтому для каждого конкретного стана необходимо выбирать свою оптимальную жесткость, исходя из анализа технологических пара­ метров, принятой конструкции стана и экономической целесообраз­ ности.

Продольная разнотолщинность полосы в процессе холодной про­ катки может быть значительно уменьшена за счет автоматического регулирования толщины полосы воздействием на нажимные винты и величину натяжения или изменения скорости вращения валков

ижесткости механических характеристик двигателей клетей.

Большинство станов оснащено регуляторами толщины с тем или иным регулирующим воздействием на стан. Однако, несмотря на значительную эффективность работы таких регуляторов, устранить разнотолщинность в полной мере не представляется возможным из-

8

за транспортного запаздывания, «эффекта скорости» и других орга­ нических недостатков, присущих данным системам.

Поэтому в последнее время все большее распространение в СССР

и за рубежом получают системы автоматического регулирования продольной разнотолщинности полосы за счет предварительного напряжения клети, т. е. создаются клети с автоматически регули­ руемой жесткостью.

Наиболее перспективная система предварительно напряженной клети осуществляется с помощью установки гидроцилиндров между подушками опорных валков. Эта система получила название диффе­ ренциального автоматического регулирования толщины (САРТ).

Недостаток этого способа регулирования — отсутствие воз­ можности компенсировать эксцентриситет опорных валков и биение подшипников. Тем не менее он позволяет выравнивать большинство отклонений толщины полосы, которые возникают из-за увеличения исходной толщины полосы, изменения ее прочностных характе­ ристик, сплющивания и упругой деформации валков, изменения натяжения и скорости прокатки.

Поперечная разнотолщинность, коробоватость, волнистость и серповидность полос образуются в результате неравномерности их относительного обжатия по ширине при неизбежной нестабильности параметров прокатки.

Основные причины неравномерной деформации и нестабиль­ ности параметров процесса прокатки в поперечном направлении: поперечная разнотолщинность подката, анизотропия химического состава и механических свойств полосы по ее ширине, несоответ­ ствие профиля бочки валков изменению давления по длине бочки, неравномерный нагрев и колебания температуры вдоль бочки вал­ ков и др.

Сложная функциональная зависимость величин поперечной раз­ нотолщинности, коробоватости, волнистости и серповидности по­ лос от суммы перечисленных выше факторов исключает возможность их однозначного определения и разработки единого универсального метода их уменьшения. Поэтому наиболее целесообразно рассмо­ треть влияние каждого фактора в отдельности на величину попереч­ ной разнотолщинности и неравномерности полос в предположении постоянства действия всех остальных факторов.

При этом следует отметить, что относительная поперечная раз­ нотолщинность подката в процессе холодной прокатки не может быть уменьшена без нарушения ровности полосы. Действительно,

9