способ эксплуатации чугунных рабочих валков
Классы МПК: | B21B28/02 поддерживание валков в рабочем состоянии, например ремонт |
Автор(ы): | Мишнев Петр Александрович (RU), Чикинова Ольга Евгеньевна (RU), Огольцов Алексей Андреевич (RU), Палигин Роман Борисович (RU), Смирнов Владимир Сергеевич (RU), Савиных Анатолий Федорович (RU), Трайно Александр Иванович (RU), Русаков Андрей Дмитриевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь") (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2013-05-06 публикация патента:
20.11.2014 |
Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при эксплуатации чугунных рабочих валков непрерывных и реверсивных клетей кварто горячей прокатки. Способ включает вывалку валка из клети, измерение температуры, шлифование с профилированием по плавной вогнутой образующей с учетом тепловой поправки к заданному значению вогнутости образующей линии, с подачей к валкам смазочно-охлаждающей жидкости, и последующую завалку в клеть. Снижение количества рабочих валков, находящихся в эксплуатации, и повышение качества проката обеспечиваются за счет того, что тепловую поправку перед шлифованием регламентируют математической зависимостью, учитывающей номер клети чистовой группы, в которой установлен рабочий валок, при этом удельный расход смазочно-охлаждающей жидкости устанавливают равным 1-8 л/мин. 1 табл.
Формула изобретения
Способ шлифования чугунных рабочих валков чистовой группы листопрокатных клетей кварто горячей прокатки в процессе эксплуатации, включающий измерение температуры по длине бочки валка между вывалками валков из клети и завалками в клеть и шлифование с профилированием по плавной вогнутой образующей с учетом тепловой поправки к заданному значению вогнутости образующей линии, с подачей к валкам смазочно-охлаждающей жидкости, отличающийся тем, что тепловую поправку перед шлифованием устанавливают в зависимости от номера клети в группе по соотношению
=(k1·947,2· t-k2·4,486· t2-k3·876,4)·10-5 , мм;
где k1=1,0-1,4, мм/°C; k2 =1,0-1,4, мм/°C2; k3=1,0-1,4, мм - коэффициенты, зависящие от номера клети чистовой группы, в которой установлен рабочий валок, минимальные значения которых соответствуют последним, максимальные - первым клетям группы,
tc - температура поверхности в середине бочки валка, °C,
t1 и t2 - температура поверхности на концевых участках бочки валка, °C, при этом удельный расход смазочно-охлаждающей жидкости устанавливают равным 1-8 л/мин.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при эксплуатации чугунных рабочих валков диаметром 750-950 мм в непрерывных чистовых группах клетей кварто листовой горячей прокатки.
Известен способ эксплуатации S-образных рабочих валков листовых клетей кварто горячей прокатки, включающий их вывалку из клети, измерение температуры поверхности по длине бочки валка не менее чем в трех точках, шлифование бочки по плавной вогнутой образующей с учетом поправки, определяемой по результатам измерения температуры [1].
Известен также способ эксплуатации чугунных рабочих листопрокатной клети кварто горячей прокатки, включающий их вывалку из клети, охлаждение, черновое шлифование, чистовое шлифование по плавной вогнутой образующей с учетом тепловой поправки, с подачей к валкам смазочно-охлаждающей жидкости, и последующую завалку в клеть [2].
Недостатки известных способов состоят в том, что они не пригодны для подготовки к работе валков с условно цилиндрической формой бочки. Кроме того, только измерение температуры на поверхности бочки не позволяет точно определить текущее значение тепловой выпуклости валка, которая в процессе его шлифования изменяется. Это снижает качество полос, приводит к увеличению их неплоскостности и искажениям формы поперечного сечения.
Ближайшим аналогом к предлагаемому изобретению является способ подготовки рабочих валков широкополосного стана горячей прокатки, включающий их вывалку из клети, измерение температуры по длине бочки валка, шлифование с профилированием по плавной вогнутой образующей с учетом тепловой поправки на расчетный профиль, с подачей к валкам смазочно-охлаждающей жидкости, и последующую завалку в клеть, причем величину тепловой поправки устанавливают по математическим зависимостям с учетом средневзвешенной ширины проката и времени между перевалкой и шлифовкой [3].
Недостатки известного способа состоят в следующем. Охлаждение чугунных рабочих валков диаметром 750-900 мм листопрокатной клети кварто до начала шлифования происходит в течение 10-18 ч. По этой причине для бесперебойной подготовки перешлифованных рабочих валков в эксплуатации одновременно необходимо иметь их 3÷4-кратный запас. Это приводит к «замораживанию» средств, израсходованных на их приобретение, следствием чего является повышение себестоимости производства листового проката. Кроме того, не учет постоянного изменения температуры рабочих валков в процессе шлифования приводит к нарушению оптимальной формы вогнутой образующей бочки. В результате искажается профиль поперечного сечения полос, появляется неплоскостность, ухудшается их качество.
Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в снижении количества рабочих валков, находящихся в эксплуатации, при одновременном повышении качества горячекатаных полос.
Для решения технической задачи в известном способе эксплуатации рабочих валков чистовой группы листопрокатных клетей кварто горячей прокатки, включающем вывалку валка из клети, измерение температуры по длине бочки валка, шлифование с профилированием по плавной вогнутой образующей с учетом тепловой поправки к заданному значению вогнутости образующей линии, с подачей к валкам смазочно-охлаждающей жидкости, и последующую завалку в клеть, согласно изобретению тепловую поправку устанавливают по соотношению:
=(k1·947,2· t-k2·4,486· t2-k3·876,4)·10-5 (мм),
где k1=1,0-1,4 (мм/°C); k2=1,0-1,4 (мм/°C2); k3 =1,0-1,4 (мм) - коэффициенты, зависящие от номера клети чистовой группы, в которой установлен рабочий валок;
tc - температура поверхности на середине бочки валка, °C,
t1 и t2 - температура поверхности на концевых участках бочки валка, °C,
при этом удельный расход смазочно-охлаждающей жидкости устанавливают равным 1-8 л/мин.
Сущность изобретения состоит в следующем. Сокращение в 1,5-2 раза количества чугунных рабочих валков, вовлеченных в производственный процесс, может быть достигнуто за счет их шлифования в горячем состоянии. Причем для определения температурной поправки имеет значение не само значение температуры, а разность температур на краю бочки и в ее середине, что характеризует величину тепловой выпуклости образующей линии.
Исходный тепловой профиль рабочего валка перед шлифованием существенно зависит от порядкового номера клети чистовой группы, в которой он эксплуатировался. Кроме того, в процессе шлифования, проводимого с подачей смазочно-охлаждающей жидкости, происходит непрерывное изменение температурного поля валка, обусловленное его разогревом от трения с абразивным кругом и охлаждением при поливе смазочно-охлаждающей жидкостью. Учесть все факторы, влияющие на профиль рабочего валка в процессе его шлифования в нагретом состоянии, с достаточной для практического использования точностью, оказалось возможным путем экспериментальных исследований влияния перечисленных параметров на фактическую форму образующей линии после охлаждения валка до комнатной температуры.
Исходя из экспериментальных исследований параметров состояния и шлифования горячих чугунных рабочих валков диаметром 750-950 мм, вываленных из различных клетей чистовой группы (номер клети чистовой группы, продолжительность паузы перед шлифованием, исходное распределение температуры по поверхности бочки, обобщенный режим шлифования с подачей смазочно-охлаждающей жидкости, ее удельный расход), опытным путем было определено значение тепловой поправки, величина которой определяется эмпирическим уравнением:
=(k1·947,2· t-k2·4,486· t2-k3·876,4)·10-5 .
При этом, как показали эксперименты, для предпоследней и последней клетей чистовой группы эмпирические коэффициенты k1; k2; k3 принимают минимальное значение k1=1,0 (мм/°C); k2=1,0 (мм/°C 2); k3=1,0 (мм), а для первой и второй клетей - максимальное значение k1=1,4 (мм/°C); k 2=1,4 (мм/°C); k3=1,4 (мм). Для промежуточных клетей чистовой группы k1=1,2 (мм/°C); k 2=1,2 (мм/°C2); k3=1,2 (мм).
Экспериментально установлено, что при снижении удельного расхода смазочно-охлаждающей жидкости менее 1 л/мин при шлифовании горячего чугунного валка на его бочке образуются дефекты в виде прижогов, сопровождающихся локальным разупрочнением и разрушением поверхности бочки. Валки с прижогами перешлифовывают, что увеличивает их расход. Увеличение удельного расхода более 8 л/мин приводит к дополнительному локальному охлаждению и искажению формы образующей бочки. Это увеличивает неплоскостность горячекатаных полос.
Примеры реализации способа
1. На непрерывном широкополосном стане 2000 горячей прокатки для обеспечения высокой плоскостности полос при минимальной поперечной разнотолщинности в последней, 7-й клети чистовой группы, используют чугунные рабочие валки диаметром Dн=800 мм, которые в холодном состоянии, т.е. при температуре +20°C, профилируют по оптимизированной плавной вогнутой образующей линии в виде ветви параболы с амплитудой вогнутости з=0,50 мм.
На вываленном из 7-й клети рабочем валке производят измерение температуры поверхности бочки в трех точках: на левом краю бочки t1=61°C; в средней части tc=80°C; на правом краю бочки t2=59°C.
По результатам измерений рассчитывают разность температур:
С учетом того, что для чугунных рабочих валков последней клети чистовой группы эмпирические коэффициенты k1=1,0 (мм/°C); k2=1,0 (мм/°C); k3=1,0 (мм), производят расчет тепловой поправки:
=(1·947,2· t-1·4,486· t2-1·876,4)·10-5=(1·947,2·20-1·4,486·20 2-1·876,4)·105=0,16 (мм).
Вываленный из клети горячий рабочий валок без охлаждения до комнатной температуры устанавливают на вальце-шлифовальном станке и производят его черновое шлифование (обдирку) и чистовое шлифование (профилирование) вращающимся абразивным кругом. В процессе шлифования в зону резания подают смазочно-охлаждающую жидкость с удельным расходом q=4,5 л/мин, в качестве которой используют 0,5-1,7%-ный раствор кальцинированной соды в воде. Профилирование бочки неостывшего валка производят по плавной вогнутой образующей в виде ветви параболы с амплитудой вогнутости г, с учетом тепловой поправки , учитывающей увеличение вогнутости до ее оптимального заданного значения з по мере остывания валка:
г= з- =0,50-0,16=0,34 (мм).
После полного охлаждения рабочего валка производят контрольное измерение максимального значения вогнутости, которая в результате термического сужения снижается до заданного значения з=0,50 мм.
Отшлифованный валок заваливают в паре с таким же рабочим валком в 12-ю клеть стана и осуществляют горячую прокатку полос из углеродистых сталей толщиной от 1,0 до 12,0 мм.
При промышленной реализации предложенного способа в экспериментах осуществляли варьирование удельного расхода смазочно-охлаждающей жидкости, подаваемой в зону резания при шлифовании, и оценивали его эффективность. Результаты представлены в таблице. Из данных, представленных в таблице, следует, что при удельном расходе смазочно-охлаждающей жидкости q=1-8 л/мин достигаются наилучшие показатели стойкости валков и качества горячекатаных полос.
Таблица | |||
№ п/п | q, л/мин | Наличие прижогов бочки | Неплоскостность полос, мм/м |
1 | 0,9 | есть | 6-15 |
2 | 1,0 | нет | 5 |
3 | 4,5 | нет | 4 |
4 | 8,0 | нет | 5 |
5 | 9,0 | нет | 7-17 |
2. Изношенный чугунный рабочий валок вываливают из 1-й клети чистовой непрерывной группы и производят измерение температуры в трех точках на его бочке: на левом краю t1=69°C, в средней части t c=90°C и на правом краю t2=71°C. Затем рассчитывают усредненную разность температур на краях бочки и в середине:
Для шлифования горячего валка по предложенной формуле производят расчет тепловой поправки , принимая во внимания, что для первых клетей чистовой группы эмпирические коэффициенты k1=1,4 (мм/°C); k2=1,4 (мм/°C2); k3=1,4 (мм):
=k·(947,2· t-4,486· t2-876,4)·10-5=
=1,4·(947,2·20-4,486·202-876,4)·10 -5=0,23 мм.
Вываленный из клети неостывший рабочий валок устанавливают на вальце-шлифовальном станке и производят его черновое шлифование (обдирку) и чистовое шлифование (профилирование) вращающимся абразивным кругом с подачей смазочно-охлаждающей жидкости при ее удельном расходе q=6,0 л/мин.
Для получения прокатываемых полос с высокой плоскостностью чугунный рабочий валок 1-й клети чистовой группы при комнатной температуре +20°C должен иметь оптимальный профиль в виде плавной вогнутой образующей линии (параболы) с амплитудой вогнутости з=0,60 мм.
Профилирование бочки неостывшего рабочего валка производят с учетом тепловой поправки по плавной вогнутой образующей в виде ветви параболы с амплитудой вогнутости г, учитывающей увеличение вогнутости до ее оптимального значения 53 по мере остывания валка:
г= з- =0,60-0,23=0,37 (мм).
После завершения шлифования рабочий валок вновь заваливают в 1-ю клеть непрерывной чистовой группы и производят горячую прокатку полос. Благодаря тому что рабочий валок в результате шлифования приобретает оптимальную профилировку, прокатанные полосы имеют минимальную неплоскостность.
Технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в том, что измерение фактической температуры бочки валка в трех точках перед шлифованием и расчет тепловой поправки к заданному значению вогнутости образующей линии по предложенной эмпирической формуле позволяет реализовать шлифование чугунных рабочих валков непрерывной чистовой группы клетей в горячем состоянии, не дожидаясь их охлаждения до комнатной температуры. Благодаря этому общий оборотный парк рабочих валков стана 2000, одновременно находящихся в эксплуатации, может быть сокращен на 15-20%. Это позволяет экономить «замороженные» оборотные средства предприятия и обеспечивает повышение рентабельности производства горячекатаной листовой стали на ~3%.
Литература
1. Патент Российской Федерации № 2301123, МПК B21B 28/00, 2007 г.;
2. Л.И. Боровик, А.И. Добронравов. Технология подготовки к эксплуатации валков тонколистовых станов. М., Металлургия, 1984 г., с.40-44, 86-87;
3. Авт. свид. СССР № 1600881, МПК B21B 28/02, 1990 г.
Класс B21B28/02 поддерживание валков в рабочем состоянии, например ремонт