книги из ГПНТБ / Поляков П.П. Непрерывная скоростная прокатка металла

п. п. П О Л Я К О В

НЕПРЕРЫВНАЯ

СКОРОСТНАЯ

ПРОКАТКА

МЕТАЛЛА

Д о н е ц к о е

кн и ж н о е

из д а т е л ь с т в о

1 9 6 2

ОТ ПЛЮЩИЛЬНЫХ МАШИН ДО НЕПРЕРЫВНЫХ СТАНОВ

Пластическая деформация металла между цилиндрическими валками применяется с дав­ них времен. В России первые прокатные ста­ ны, или, как их тогда называли, плющильные машины появились на Урале в 1723 г. Это были одноклетевые двухвалковые станы с приводом от водяного колеса, не имевшие ка­ ких-либо вспомогательных приспособлений, облегчающих труд рабочих. Долгое время про­ катные станы оставались такими же прими­ тивными по конструкции.

Революционным моментом в развитии станостроения было появление трехвалковых (трио) и четырехвалковых (двойное дуо) ста­ нов. Использование их для прокатки сортовых профилей позволило изменить схему прокат­ ки, вследствие чего облегчился в значительной мере труд вальцовщиков и повысилась произ­ водительность станов. Наряду с этим станы трио, двойное и переменное дуо на долгие го­ ды определили линейный характер располо­ жения клетей. Оставаясь немеханизированны­ ми, с ручной задачей - металла в валки, они сдерживали увеличение скорости прокатки. На

3

шает 8 м/сек. Обычно она значительно ниже

(4—6 м/сек).

Такая скорость диктуется ограниченными возможностями человека, улавливающего кле­ щами полосу при выходе ее из валков для задачи в валки следующей клети на мелко­ сортных станах, и необходимостью остановки раската после выхода из валков перед следу­ ющим пропуском на крупносортных, обжим­ ных и листовых станах.

Расположенные в одну линию несколько рабочих клетей имели привод от одного дви­ гателя (водяного колеса или паровой маши­ ны). Скорость прокатки во всех клетях была примерно одинакова. Она колебалась в очень малых пределах в зависимости от следующих факторов: диаметра бочки валков, степени об­ жатия, температуры металла и др. Вследствие равенства скоростей при прокатке полосы между смежными клетями образовывались петли, что затрудняло механизацию пе­ редачи прокатываемого металла из одной кле­ ти в другую на станах, состоящих из клетей двойного или переменного дуо, и из нижних калибров в верхние в случае клетей трио.

В конце прошлого столетия были скон­ струированы обводные аппараты для автома­ тической непрерывной передачи металла из одной клети в другую. Эти аппараты, пред­ ставляющие собой близкий к U- образному профилю желоб, изогнутый по окружности от одной клети к другой, выбрасывают петлю

4

из желоба после захвата ее валками следую­ щей клети. Немецкий прокатчик Шепф приме­ нил такой способ передачи полосы из одного горизонта (прокатка между нижним и сред­ ним валками) в другой для прокатки между средним и верхним валками в клети трио. У аппарата Шепфа есть винтообразный желоб сложной формы, открытый снизу. Внедрение обводных аппаратов и аппаратов Шепфа за­ труднялось сложностью их изготовления и на­ стройки. Если сейчас расчет, изготовление и установка этих аппаратов — простое инже­ нерное дело, то еще в начале этого столетия настройка обводных аппаратов (особенно для станов трио) являлась монополией немного­ численных мастеров-кустарей.

Обводные аппараты обеспечили непрерыв­ ность прокатки на станах линейного типа. Однако они позволили решить только часть проблемы. Затруднения, связанные с кантов­ кой раската при передаче его из клети в клеть без нарушения качества поверхности метал­ ла, устранены в современных непрерывных станах. На этих станах металл прокатывают без кантовки, потому что в чистовой группе есть клети с горизонтальными и вертикальны­ ми валками.

Стремление к непрерывности процесса про­ катки наметилось давно. Оно выразилось в выделении отдельных клетей в самостоятель­ ные линии с общим или индивидуальным приводами. Первым шагом на этом пути бы­ ло отделение обжимной клети. Из слитка на об­ жимном стане получали заготовку, которая по­ ступала на линейную группу клетей. Благода­

5

ря самостоятельным приводам скорость про­ катки можно было регулировать соответ« ственно удлинению раската. Следующим эта­ пом было создание так называемых шахмат­ ных станов, рабочие клети которых распола' гались в шахматном порядке. Число клетей соответствовало числу проходов, причем во время прокатки полоса находилась только в одной клети. Скорость прокатки по клетям возрастала к ее концу.

Намеченная в конце прошлого века тен­ денция к непрерывности прокатного процесса особенно выражена в современном прокатостроении. Благодаря творческим усилиям мно­ гих поколений машиностроителей и металлур-

сложнейших машин, общий вес которых дохо­ дит до 20 000 г. На таких станах как блюмин­ ги и слябинги прокатывают многотонные слит­ ки в блюмсы или слябы — исходный материал для сортового, листового или трубопрокатно­ го производств.

Всестороннее развитие народного хозяй­ ства требует значительного увеличения произ­ водства проката различных профилей, в пер­ вую очередь листа и экономичных профилей проката из низколегированных и природноле­ гированных марок стали. Внедрение этих про­ филей даст большую экономию металла. Кон­ трольными цифрами семилетнего плана пред­ усмотрен значительный прирост производства

6

стали и проката. В 1965 г. будет произведено 85—91 млн. т стали и 65—70 млн. т проката. Чтобы достичь такого уровня производства черных металлов, необходимо дальнейшее развитие станостроения на основе непрерыв­ ности процесса прокатки, высоких скоростей, полной механизации и автоматизации, специ­ ализации прокатных станов.

НЕПРЕРЫВНОСТЬ ПРОЦЕССА ПРОКАТКИ — ОСНОВА АВТОМАТИЗАЦИИ СТАНОВ

Непрерывный процесс прокатки, как изве­ стно, характеризуется безостановочным дви­ жением прокатываемой полосы из клети в клеть, сооруженных по оси прокатки. В каж­ дой клети полоса прокатывается только один раз. Это позволяет одну и ту же полосу про­ катывать одновременно в двух, трех и более клетях.

На непрерывных станах межклетевое пет­ леобразование зачастую приводит к нежела­ тельным результатам, поэтому прокатку ведут с небольшим натяжением или небольшой пет­ лей. Бѳопетлевая прокатка достигается тем, что в каждой клети рабочие валки вращаются со своей скоростью. Скорость эта увеличи­ вается по ходу прокатки, обеспечивая основ­ ное правило непрерывной прокатки: через лю­ бое поперечное сечение стана должен прохо­ дить равный секундный объем металла

(рис. 1).

Если Ѵи Ѵ2, Ѵ3 ... -Vn — скорости выхода полосы соответственно из валков первой, вто-

7

рой, третьей и так далее клетей; Fl5 F,, F3 ...

Fn — площади поперечного сечения выходящей полосы из валков первой, второй, третьей и так далее клетей, то математический закон по­ стоянства секундных объемов выразится так:

V1F1= V 2F2= V 3F3==...=VnFn.

У непрерывных станов первых конструк­ ций был групповой привод. Настраивать та­ кие станы трудно, потому что невозможно ре­ гулировать скорость в каждой клети в отдель­ ности. Постоянство секундных объемов обес­ печивалось калибровкой валков и изменением площади поперечного сечения полосы за счет изменения зазора между івалкаіми. Указанный недостаток устранен в станах с индивидуаль­ ным приводом.

Непрерывные станы такой конструкции на­ страивать значительно легче. Благодаря это­ му можно автоматически контролировать и регулировать натяжение полосы или величи­

8

исключен. Мощными механизмами управля­ ют с пультов управления операторы. Многие операции автоматизированы. Автоматически регулируется число оборотов главных приво­ дов для избежания разрыва полосы или обра­ зования большой петли. Последнее недопусти­ мо в заготовочных станах. Поэтому электро­ привод стана должен обеспечивать постоянный секундный объем металла, проходящего через каждую клеть.

Автоматизация немыслима без полной ме­ ханизации. Механизмы и машины, которыми в изобилии оснащен современный прокатный стан, производят все операции процесса про­ катки, начиная от загрузки металла в печь и кончая подачей проката на склад готовой продукции. При прокатке каждая полоса должна пройти все агрегаты прокатного стана за минимальное время. Чтобы выполнить это условие, необходимо вовремя включать и вы­ ключать рабочие машины и механизмы. На механизированных станах это выполняют опе­ раторы, работа которых очень напряженна, так как им необходимо производить до не­ скольких тысяч переключений в час. Такой труд быстро утомляет оператора, что не мо­ жет сказаться на производительности стана, а иногда приводит к аварии.

На автоматизированных прокатных станах вместо операторов действуют различные сред­ ства автоматизации, которые разделяют на три большие группы:

а) приборы поточной автоматики (флаж­ ковые выключатели, фотореле, индуктивные датчики), которые «следят» за прохождением