Анализ ассиметричного процесса проката в четырехвалковых непрерывных станах

Анна Кавалэк, Хэнрык Дыя, Марчин Кнапиньски
Ченстоховский Политехнический Институт, Ченстохова, Польша

Из просмотренной литературы следует, что эти дефекты могут быть частично или полностью исключены благодаря применению рациональной технологии ассиметричного процесса проката, так как эта технология способствует уменьшению силы полного давления металла на валки и одновременно уменьшает упругий прогиб элементов прокатной клети. Благодаря этому можно получить готовый лист с меньшими отклонениями размера по всей ширине и длине [1-3].

В работе представлены результаты анализа ассиметричного процесса проката в прокатном цехе 2000. Ассиметрия процесса прокатку выла реализована в группе отделочной клетей благодаря применению рабочих валков с разными диаметрами в двух последних клетях для прокатных листов с окончательной толщиной в границах Н_k=2,5-1,8 мм. Конструкция прокатной клети позволила достичь максимальный коэффициента ассиметрии скорости a_v = 6%. Граница обжатия составила для предпоследней клети (Ф9) E =0,15-0,25, а для последней клети (Ф10) E =0,10-0,15. Для тщательного анализа выбрана группа марок стали с кодом 110, охватывающая 140 марок стали, которые составляют 98% производимого ассортимента листов на этом металлургическом заводе. Теоретический анализ был произведен с использованием программы Elroll, основанной на методе конечных элементов.

Примерные результаты экспериментов представлены на рис. 1-3.

Из даных, представленных на рис.1 следует, что во время прокатку с обжатием E = 0,10 (для H₀/D – 0,0029 и l_d/H_ср = 3,356) из очага деформации выходить полоса с изгибом в сторону нижнего валка для коэффициента ассиметрии a_v менее 1,0, а для коэффициента ассиметрии a_v больше 1,0 полоса после выхода из очага деформации изгибается в сторону верхнего валка.

Рисунок 1 – Влияние коэффициента ассиметрии a_v на кривизну полосы (клеть Ф10, H_k = 1,80 мм)

Рисунок 2 – Влияние коэффициента ассиметрии a_v на кривизну полосы (клеть Ф9, H_k = 2,00 мм)

Рисунок 3 – Влияние коэффициента ассиметрии a_v на кривизну полосы (клеть Ф9, H_k = 2,06 мм)

Во время проката с обжатием Е = 0,125 (для H₀/D – 0,003 и l_d/H_ср = 4,909) полоса выходить из очага деформации с изгибом в сторону верхнего валка, для примененных коэффициентов ассиметрии в границах 0,965 < a_v < 1,0 и a_v более 1,035. Применение коэффициентов ассиметрии в границах a_v < 0,965 и 1 < a_v < 1,035 влечет за собой то, что полоса после выхода из очага деформации изгибается в сторону нижнего валка. Точно такой же ход имеет кривая представляющая изгиб полосы прокатанной с обжатием Е = 0,15 (для H₀/D – 0,0031 и l_d/H_ср = 5,341). В этом случае граница величин коэффициентов ассиметрии, для которых полоса выходить из очага деформации с изгибом в сторону верхнего валка будет намного шире.

На рис. 2 и 3 представлено влияние коэффициента ассиметрии a_v на кривизну полосы проката в предпоследней клети F9. Из данных представленных на этих рисунках следует, что полоса может иметь выходить из очага деформации с изгибом в сторону верхнего или нижнего рабочего валка, в зависимости от величины коэффициента ассиметрии и коэффициента формы прокатной щели, а также величины радиуса валка. Из данных представленных на этих рисунках также следует, что для некоторых величин коэффициента ассиметрии из очага деформации выходить ровная полоса.

На основании проведенных экспериментов можно сделать вывод, что для каждой начальной высоты полосы можно создать такие технологические условия, при которых полоса, выходящая из валков будет ровная.

На рис. 4-6 представлено влияние коэффициента ассиметрии a_v на величину силы полного давления на валки во время прокатки полосы в клетях F9 и F10. Из данных, представленных на этих рисунках следует, что дифференцация диаметров рабочих валков влечет за собой уменьшение силы полного давления на валках. Сила полного давления металла на валок уменьшается вместе с увеличением разницы между диаметрами робочих валков.

Рисунок 4 – Влияние коэффициента ассиметрии a_v на величину удельного давления, (клеть Ф10, H_k = 1,80 мм)

Рисунок 5 – Влияние коэффициента ассиметрии a_v на величину удельного давления, (клеть Ф9, H_k = 2,00 мм)

Рисунок 6 – Влияние коэффициента ассиметрии a_v на величину удельного давления, (клеть Ф9, H_k = 2,06 мм)

Таким образом на основании проведенного анализа можно сделать следующе выводы:

• дифференцирование диаметров робочих валков являетя причиной изгиба полосы после выхода из очага деформации
• величина кривизны и направление изгиба полосы зависят от: коэффициента ассиметрии скорости вращения рабочих валков а_v, коэффициента формы очага деформации l_d/H_ср, коэффициента радиуса валка H₀/D и марки прокатываемой стали
• для каждой начальной величины полосы можно создать такие технологические условия, при которых выходящая из валков полоса будет ровной
• применение ассиметричной прокатки в двух последних клетях отделочной группы позволило уменьшить примерно на 10% силу полного давления металла на валок.

Литература

1. Dyja H., Wilk K.: Asymetryczne walcowanie blach i tasm, Wyd. Wydzialu Metalurgii i Inzynierii Materialowej Politechniki Czestochowskiej, Czestochowa 1998.
2. Kawalek A.: Otsenka vliyaniya effekta asimmetrichnoi prokatki na mekhanicheskie i tekhnologicheskie svoistva i geometriyu stahov. Udoskonalennja Procesiv i Obladnannja Obrobki Tiskom v Metalurgii i Mashinobuduvanii. Tematichnij zbirnik naukovih prac, Ministerstvo osviti i nauki Ukraini, Donbaska derzhavna mashinobudivna akademija, ed.: Donbaska derzhavna mashinobudivna akademija (DDMA), Krematorsk, 2003, s. 241-244.
3. Markowski J., Dyja H., Knapinski M., Kawalek A.: Theoretical analysis of the asymmetric rolling of sheets on leader and finishing stands, Journal of Materials Processing Technology, 138, (2003), s. 183-188.

© Анна Кавалэк, Хэнрык Дыя, Марчин Кнапиньски