Файл: Совершенствование теплового процесса листовой прокатки..pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 69
Скачиваний: 0
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
У Д К 662.614 : 621.98
А . Б . Т Р Е Т Ь Я К О В , Э. А. Г А Р Б Е Р , А. Н. Ш И Ч К О Б , А. Б. Г Р А Ч Е В
УДК 662.614: 621.98 |
|
|
Совершенствование теплового процесса |
листовой прокатки. |
|
Т р е т ь я к о в |
А. В., Г а р б е р Э. А., |
Ш и ч к о в А. Н., |
Г р а ч е в А. |
В. М., «Металлургия», 1973. 304 с. |
|
Приведен тепловой баланс нестационарных процессов холод ной прокатки и дрессировки. Изложена методика расчета основных параметров температурного режима прокатных и дрессировочных станов. Проанализировано влияние теплового режима на стойкость и прочность валков, а также на их тепловой профиль. Описаны математические модели теплового режима и результаты их реали зации на ЭЦВМ, а также процессы теплообмена прокатных вал ков. Приведены современные системы охлаждения и автомати ческой подачи охлаждающей жидкости для регулирования теплового режима прокатных и дрессировочных станов. Дано технико-экономическое обоснование совершенствования тепло вого режима листовых станов.
Предназначается для инженерно-технических работников прокатного производства, конструкторов и проектировщиков, занятых разработкой технологии и оборудования для производ
ства листов. Может быть полезна |
студентам металлургических |
вузов. Ил. 111. Табл. 17. Список |
лит.: 80 назв. |
н а у ч н о - т с х н г - о с к а я |
|
б и б л ю т э . ч а С . . C P |
|
© Издательство «Металлургия», 1973 г.*
С |
3123—182 |
79—73 |
|
040 (01)—73 |
|||
|
|
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.
Вместе с тем имеется |
ряд нерешенных проблем, |
сдерживающих |
|
дальнейшее совершенствование |
листопрокатного |
производства. |
|
К числу таких проблем |
относится |
нестабильность ряда параметров |
|
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
1* |
3 |
время многие теоретические и практические аспекты этой проблемы являются малоизученными. В частности, не были ранее решены вопросы расчета теплового профиля валков и его динамики при ра боте стана в условиях конвективного и контактного теплообмена, теплового баланса, температурных напряжений и ряд других.
Водной из первых монографий, в которой рассмотрен темпера турный режим работы валков [23], впервые обобщены материалы по разработке системы контроля температуры валков, их тепловой профилировки и описан общий тепловой баланс процесса холодной прокатки.
Вработе [5 ] подход к решению ряда принципиальных вопросов теплопроводности и теплообмена валков, по нашему мнению, не
всегда был достаточно убедительным.
В данной книге обобщены результаты работ по совершенствованию тепловых процессов и методов профилирования валков полосовых станов, выполненных авторами за последние 10—15 лет в инженерноконструкторской лаборатории НИИтяжмаша Уралмашзавода и в ла боратории тепловых процессов при прокатке Череповецкого филиала Северо-Западного заочного политехнического института (СЗПИ).
Кроме этого, изложены результаты заводских исследований авто ров, а также приведены данные исследований в этой области оте
чественных и зарубежных |
ученых. |
|
|
Гл. I написана |
А. В. |
Третьяковым, I I , |
IV и раздел 3 V — |
А. Н. Шичковым, H I , V и V I — Э. А. Гарбером, А. В. Грачевым и |
|||
А. В. Третьяковым, |
V I I — I X , X I и раздел 9 |
IV — Э. А. Гарбером, |
|
X — А. В. Грачевым. |
|
|
|
Г Л А Б А I
О С О Б Е Н Н О С Т И Т Е Х Н О Л О Г И И П Р О К А Т К И И Т Е П Л О В О Г О Р Е Ж И М А
ТО Н К О Л И С Т О В Ы Х С Т А Н О Б
1.НЕСТАБИЛЬНОСТЬ ПРОЦЕССОВ ТОНКОЛИСТОВОЙ ПРОКАТКИ
Современное производство тонколистового проката осуществля ется главным образом рулонным способом — горячей прокаткой полос на первой стадии и холодной прокаткой на стадии получения готовой продукции. Часть горячекатаного листа не поступает на холодную прокатку и реализуется как готовая продукция.
Рулонный способ тонколистовой прокатки получил широкое
развитие, |
так как он позволяет создавать |
непрерывные процессы |
с полной |
механизацией и автоматизацией |
технологических опера |
ций. Технология горячей и холодной прокатки на станах с рулонным способом производства подробно изложена в работах [4, 55, 56].
Характерной особенностью |
работы современных цехов горячей |
и холодной прокатки является |
широкий диапазон профилеразмеров |
готовой продукции. |
|
Для основной массы холоднокатаной продукции размеры горя
чекатаных полос колеблются в |
следующих пределах: |
|
Толщина |
полос, мм |
1,2—6,0 |
Ширина |
полос, мм |
500—2000 |
Масса рулонов, т |
2—40 |
|
Горячекатаные полосы, предназначенные для холодной прокатки, должны иметь допуск на толщину (по ширине и длине), не превы шающий 0,05—0,1 мм, поскольку только в этом случае возможно получение высококачественной холоднокатаной продукции с малыми значениями разнотолщинности и небольшими отклонениями по плоскостности.
Это требует обеспечения максимальной стабильности всех пара метров технологического процесса на станах горячей и холодной прокатки. Однако отмеченный выше диапазон профилеразмеров сортамента тонколистового проката препятствует стабилизации условий прокатки, так как при переходе с одного профилеразмера на другой требуются частые перестройки станов, перевалки валков,
корректировка технологических режимов |
и условий охлаждения. |
В этих условиях проблема обеспечения |
стабильности процессов |
прокатки и размеров полос может быть решена только путем созда ния эффективных систем регулирования отдельных параметров: толщины полос, плоскостности, профиля прокатных валков и т. д. Для получения качественных холоднокатаных полос обязательна тщательная очистка горячекатаного подката от окалины и других загрязнений.
Полосы очищают от окалины различными способами: травле нием в водном растворе серной или соляной кислоты, дробеструйной
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,
перед отжигом |
применяют |
специальные агрегаты |
электролити |
||
ческой |
очистки, |
где |
полоса |
подвергается щеточно-моечной и |
|
Струйной |
обработке |
горячей |
водой, химическому |
обезжирива |
|
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
непрерывные агрегаты. Затем холоднокатаный отожженный |
металл |
с целью повышения механических свойств, придания ему |
свойств |
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
метров является актуальной |
во всех |
переделах листопрокатного |
производства. |
|
|
2. ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ |
ТОЧНОСТЬ |
ГОРЯЧЕКАТАНЫХ |
И ХОЛОДНОКАТАНЫХ ПОЛОС |
|
|
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